石溝驛煤礦回風(fēng)斜井涌水注漿治理方案

李金龍

（寧夏煤礦設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，寧夏回族自治區(qū)銀川市，750011）

1 煤礦概況

神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)石溝驛煤礦位于寧夏回族自治區(qū)靈武市白土崗鄉(xiāng)境內(nèi)。根據(jù)寧煤集團(tuán)總體發(fā)展規(guī)劃，石溝驛煤礦實(shí)施技術(shù)改造后，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力由原來的0.3 Mt／a擴(kuò)建至0.9 Mt／a，主要生產(chǎn)系統(tǒng)能力預(yù)留至1.5 Mt／a。井田走向長9.08km，傾斜寬3.53km，井田面積21.36km2。井田范圍內(nèi)共有地質(zhì)儲量5690.57 萬t，可采儲量4331.95萬t，礦井服務(wù)年限34.38a。井田采用全斜井單水平上下山開拓方式，全井田共劃分為2個階段、4個采區(qū)，主采侏羅系中下統(tǒng)延安組六煤。在井田西翼六煤露頭外側(cè)第V 勘探線處布置一座主井、一座副井、一座風(fēng)井，3座井筒均采用錨網(wǎng)噴支護(hù)方式。主斜井為穿層斜井，傾角16.5°，井筒下部在+1000m 標(biāo)高見六煤底板后沿六煤布置，井底水平標(biāo)高為+850 m；副斜井為傾角22°穿層斜井，在+1000 m 水平落平后布置井底車場、水泵房、變電所、水倉、管子道、消防材料庫等硐室，車場石門向前見六煤底板后，接沿六煤布置的一采區(qū)暗斜井；斜風(fēng)井上部傾角20°，至+1193m 標(biāo)高布置長138m 的斜風(fēng)井及+1193m 聯(lián)絡(luò)石門，然后以25°傾角掘進(jìn)，到+1050m 標(biāo)高見六煤底板后沿六煤傾向布置，井底標(biāo)高亦為+850m。

石溝驛煤礦斜風(fēng)井掘進(jìn)頭在掘進(jìn)+1193 m 回風(fēng)聯(lián)絡(luò)石門至72m 處時，從掘進(jìn)頭已打的兩個錨桿鉆孔中大量出水，實(shí)測出水量達(dá)到33m3／h，掘進(jìn)作業(yè)被迫停止。

2 出水原因分析

根據(jù)現(xiàn)場出水情況，在對地層和地質(zhì)情況分析的基礎(chǔ)上，初步推斷該處存在含水層。為了進(jìn)一步明確含水層賦存情況，以制定相應(yīng)的治理措施，經(jīng)與建設(shè)單位協(xié)商后，在地面沿回風(fēng)斜井和+1193m回風(fēng)聯(lián)絡(luò)石門縱向共布置了3 個水文鉆孔。從3個水文鉆孔揭露地層及含水層情況來看，在地表以下+1198 m 標(biāo)高處局部存在一層厚約0.15 m 左右的古河床沖積含水層。回風(fēng)斜井+1193m 回風(fēng)聯(lián)絡(luò)石門掘進(jìn)頭出水是由于錨桿鉆孔深度達(dá)到了2000mm，導(dǎo)通了古河床沖積含水層，導(dǎo)致古河床積水沿鉆孔大量涌出。

3 注漿堵水治理方案

經(jīng)過對多方案治理措施對比，確定采用注漿堵水的施工方案。其施工工藝大致分為澆筑止?jié){墊、注漿、正常掘進(jìn)3步。

3.1 澆筑混凝土止?jié){墊

根據(jù)掘進(jìn)頭現(xiàn)場涌水情況，出水裂隙到掘進(jìn)頭巖面的距離只有200～1000mm，注漿時基巖根本無法承受注漿壓力的破壞，所以注漿前必須先澆筑混凝土止?jié){墊，止?jié){墊的厚度500mm，止?jié){墊混凝土標(biāo)號不低于C30，出現(xiàn)泄水的鉆孔安裝鋼管將水導(dǎo)出，但管頭要帶閥門。

3.2 注漿

由于不清楚掘進(jìn)頭巖石裂隙的寬度和發(fā)育情況，為了確保安全、順利地通過含水裂隙段，每注漿一段深度不低于15 m，每一段分兩次注入。第一次1～10 m，第二次10～15 m。離巷道周邊200mm每相距1.3m 布置注漿孔一個，巷道中間布置兩個注漿孔，全巷道斷面共布置9個注漿孔。注漿鉆孔布置剖面情況見圖1，止?jié){墊及注漿鉆孔布置平面情況見圖2。第一次鉆孔深度不低于6m；第二次鉆孔深度不低于13 m，周邊孔可向外傾斜3°～5°。

（1）注漿材料。濃度大的漿液采用BR-CF型或K 型防水劑。兩種漿液凝膠時間短，為30s至40min，堵水效果好，擴(kuò)散半徑2～3m，結(jié)石體98%，需雙泵作業(yè)。濃度小的漿液采用BRCE型防水劑，CE型漿液的凝膠時間可調(diào)范圍廣，結(jié)石體達(dá)100%，抗?jié)B達(dá)S32，提高強(qiáng)度20%，懸浮率好，流動度大，擴(kuò)散半徑5 m，只需單泵作業(yè)。注漿泵采用SYB-50／10型雙液變量注漿泵。

圖1 斜風(fēng)井+1193m 回風(fēng)聯(lián)絡(luò)石門注漿鉆孔布置剖面圖

圖2 止?jié){墊及注漿鉆孔布置平面圖

濃度大的漿液材料配比為水∶水泥∶防水劑∶專用粉=0.6∶1∶0.10∶0.02～0.04。

濃度小的漿液材料配比為水∶水泥∶防水劑∶專用粉=1.5∶1∶0.10∶0.02～0.04 或2∶1∶0.10∶0.02～0.04。

（2）漿液濃度?？筛鶕?jù)現(xiàn)場情況靈活掌握，裂隙發(fā)育、泄水量大的孔，漿液濃度要大；裂隙不發(fā)育、無泄水的孔，漿液濃度要小。

（3）凝膠時間的控制。濃度大的漿液，凝膠時間控制在50～2400s之間，濃度小的漿液凝膠時間控制在40～120min之間。

（4）注漿壓力。濃度大的漿液，注漿壓力控制在清水壓力的2～2.5倍；濃度小的漿液，注漿壓力控制在清水壓力的3～3.5倍。

3.3 正常掘進(jìn)

注漿結(jié)束3d后進(jìn)行開挖正常掘進(jìn)，掘進(jìn)長度12m，為下一段注漿留設(shè)3 m 基巖止?jié){層。開挖時采用邊開挖邊錨噴支護(hù)的方法。錨噴支護(hù)材料選用BR-2 型防水劑，錨噴支護(hù)的厚度可增加150mm，采用掛網(wǎng)錨噴。

3.4 費(fèi)用概算

因注漿孔的出水情況事先無法預(yù)知，故所用漿液濃度暫按濃度大的漿液和濃度小的漿液各用一半考慮。注漿段長度暫按15 m 計(jì)算。斜風(fēng)井+1193m回風(fēng)聯(lián)絡(luò)石門出水注漿治理工程概算總費(fèi)用為398805元，其中包括巷道正常掘進(jìn)支護(hù)費(fèi)用75990元。

石溝驛煤礦回風(fēng)斜井注漿堵水方案實(shí)施后，已徹底解決了掘進(jìn)頭涌水問題，保證了礦井建設(shè)的正常進(jìn)行。

［1］ 賈民，田濤.濟(jì)二礦覆巖離層水涌水機(jī)理與防治技術(shù)研究 ［J］.中國煤炭，2013 （1）

［2］ 馬濤.紅柳煤礦過斷層帷幕注漿技術(shù) ［J］.中國煤炭，2014 （2）

［3］ 中國煤炭建設(shè)協(xié)會.煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范 ［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2006

［4］ 中國煤炭建設(shè)協(xié)會.煤礦井巷工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2010