立井井筒過高壓強(qiáng)含水層的防治水技術(shù)

李衛(wèi)峰

（鄭州煤電股份有限公司 告成煤礦，河南 登封 452477）

1 概況

告成煤礦受滑動(dòng)構(gòu)造影響，地質(zhì)及水文地質(zhì)條件復(fù)雜，南翼副井處于礦區(qū)西南部，井筒設(shè)計(jì)746m，井筒井口標(biāo)高+249.5m，凈徑7.0m，井筒在掘進(jìn)過程中主要揭露的含水層主要有兩層：一是圈門組（T12、T11）砂巖段含水層；二是太原群上段C3L7～C3L8灰?guī)r巖溶裂隙含水層。2012年2月井筒揭露圈門組圈門組T12段層位，涌水量最大為60m3／h；2013年6月，井筒揭露太原群上段C3L7～C3L8灰?guī)r巖溶裂隙含水層，涌水量最大為40m3／h。為保證井筒安全掘進(jìn)，根據(jù)該區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，確定了井筒在揭露主要含水層前通過多種技術(shù)手段，如通過超前物探、邊探邊掘等手段，查清各含水層富水情況，對于含水較為豐富的含水層進(jìn)行超前注漿封堵。

2 防治水技術(shù)

2.1 物探先行，探注結(jié)合

根據(jù)井檢孔推算井筒在280 m 處將揭露圈門組T12強(qiáng)含水層，在掘進(jìn)240m 時(shí)停止了掘進(jìn)，用瞬變電磁儀進(jìn)行了超前物探，物探結(jié)果顯示見圖1，底板下方40m 處存在底阻異常區(qū)。為了驗(yàn)證物探結(jié)果并對底板下方水文地質(zhì)條件進(jìn)行探測，設(shè)計(jì)施工了探水孔，鉆孔施工41m 時(shí)出水15m3／h，施工60m 時(shí)出水60m3／h，水壓0.4MPa。可見圈門組含水較為豐富，必須進(jìn)行超前預(yù)注漿。

圖1 240m 處垂向頂板瞬變探測

超前預(yù)注漿時(shí)，注漿段高40m，注漿后掘25m預(yù)留15m止?jié){巖帽，每段注漿方式和工藝基本相同。沿井筒周邊均勻布置10～16個(gè)鉆孔，鉆孔直75mm。在井筒中間布置3個(gè)效果檢查孔，若檢查孔出水將作為補(bǔ)充注漿孔。注漿采用水泥單液漿，注漿終壓為工作面鉆孔靜水壓力的2～3倍。

井筒在掘進(jìn)過程中主要揭露了圈門組砂巖含水層、太原群上段L7-8灰?guī)r巖溶裂隙含水層。在掘進(jìn)過程中堅(jiān)持邊注邊掘，在240m 開始進(jìn)行超前預(yù)注漿加固，終孔位于井壁以外15m，垂深40m，沿井壁均勻布置鉆孔8個(gè)（見圖2），超前距保持30m，對于單孔涌水量大于20m3／h的鉆孔，兩邊增加補(bǔ)充鉆孔，注漿結(jié)束后再在井筒內(nèi)設(shè)計(jì)施工2個(gè)檢驗(yàn)證，2個(gè)檢驗(yàn)孔總水量不能超過4m3／h，否則視為注漿效果不合格，需重新對薄弱區(qū)域再施工注漿鉆孔。

圖2 圈門組注漿鉆孔布置平面

由于煤層底板太原群上段L7-8灰?guī)r含水層未得到徹底疏放，含水較為豐富，故沿井壁外圈均勻布置12 個(gè)孔（見圖3），終孔位于井壁以外20m，穿過L7-8灰?guī)r2m，對于單孔涌水量大于10m3／h的鉆孔，兩邊增加補(bǔ)充鉆孔，注漿結(jié)束后再在井筒內(nèi)設(shè)計(jì)施工施工2個(gè)檢驗(yàn)證，2個(gè)檢驗(yàn)孔總水量不能超過4 m3／h，否則視為注漿效果不合格，應(yīng)重新對薄弱區(qū)域再施工注漿鉆孔。

圖3 太原組上段灰?guī)r注漿鉆孔布置平面

2.2 強(qiáng)含水層重點(diǎn)加固

由于告成礦井筒落底位置距太原群下段L1-4灰?guī)r巖溶裂隙強(qiáng)含水層僅10m 左右，經(jīng)計(jì)算該處安全保護(hù)巖柱9.3m?？紤]到L1-4灰?guī)r巖溶裂隙較為發(fā)育，且厚度較大，富水性強(qiáng)，注漿加固分為3圈進(jìn)行，鉆孔布置見圖4。第1圈使鉆孔見L1-4灰?guī)r頂界面距井壁15m，終孔位于L1-4灰?guī)r底部，鉆孔終孔間距10m；第2圈使鉆孔見L1-4灰?guī)r頂界面，距井壁5m，終孔位于L1-4灰?guī)r底部，鉆孔終孔間距10m；第3圈為垂直向下3個(gè)檢驗(yàn)孔，且檢驗(yàn)孔總水量不得超過4m3／h，否則補(bǔ)打驗(yàn)證鉆孔。

圖4 太原組下段灰?guī)r注漿鉆孔布置平剖面

2.3 壁后注漿

壁后注漿采用單液水泥漿，注漿孔呈插花交錯(cuò)、深淺相結(jié)合布置（見圖5），一般在井壁出水點(diǎn)上、下各0.5m 處施工注漿鉆孔?？咨?～5m，下入Φ25mm 注漿管1m，注漿期間注漿壓力一般控制在3～4 MPa。根據(jù)鉆孔涌水量和注漿效果，及時(shí)對調(diào)整漿液的濃度，以達(dá)到最優(yōu)注漿和堵水效果。

壁后注漿共進(jìn)行了2次，超前預(yù)注漿14次，累計(jì)施工117天，鉆孔進(jìn)尺分別為3600m 和6542m，共用水泥716.3t，順利揭露煤層頂板砂巖段富含水層及L7-8灰?guī)r含水層。太原群下段L1-4灰?guī)r進(jìn)行超前預(yù)注漿，累計(jì)施工30天，鉆孔進(jìn)尺780m，共用水泥181.6t，實(shí)現(xiàn)了井筒順利落底。井筒落底后水量40m3／h，通過對淋水相對集中點(diǎn)壁后注漿，使井筒水量減少到5.8m3／h。

圖5 井壁壁后注漿鉆孔布置示意

3 結(jié)語

1）通過物探、鉆探等手段有效地查明了井筒地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，制定專門的綜合防治水措施，保證了井筒安全、快速施工。

2）通過在井筒采取壁后注漿，使井筒水量由40m3／h減少到不足6m3／h，大大改善了工作面施工環(huán)境，減少了排水資金的投入。

3）采用單液水泥，注漿期間一定要按步驟進(jìn)行注漿，可先壓清水，再注漿，注漿時(shí)一定要調(diào)整好漿液比重，先稀后稠。

〔1〕王新強(qiáng)，王 偉，張 弛，等.趙樓礦風(fēng)井基巖段防治水注漿技術(shù)〔J〕.能源技術(shù)與管理，2009（01）.

〔2〕王志驊，湯友誼.立井井筒工作面預(yù)注漿堵水技術(shù)的研究與應(yīng)用〔J〕.煤炭技術(shù)，2009（03）.

〔3〕韓振先，王海軍，黃鵬飛，等.深立井井筒鑿井高水壓工作面防治水實(shí)踐〔J〕.中州煤炭，2009（08）.