富水條件下砂巖裂隙水防治技術(shù)研究

吳茂勝，楊允林山東能源新礦集團(tuán)內(nèi)蒙能源長城五礦

富水條件下砂巖裂隙水防治技術(shù)研究

吳茂勝，楊允林
山東能源新礦集團(tuán)內(nèi)蒙能源長城五礦

摘要：蒙西地區(qū)根據(jù)周邊礦井及長城五礦實(shí)際揭露巖性情況，地層無較大地質(zhì)構(gòu)造，巷道內(nèi)裂隙發(fā)育，易于形成導(dǎo)水通道。長城五礦主副斜井及礦井回風(fēng)大巷在掘進(jìn)過程中由于裂隙發(fā)育，迎頭淋水不斷，給施工帶來很大困難，必須通過有效的注漿措施進(jìn)行水害治理。本文重點(diǎn)通過對砂巖裂隙水防治技術(shù)研究，達(dá)到砂巖裂隙止水和加固頂板的作用。

關(guān)鍵詞：煤礦；砂巖；裂隙；防治水

1　井筒巷道施工條件

長城五礦采用斜井開拓，分別布置主斜井（1291米）、副斜井（1062米）和回風(fēng)立井（286米），開采水平為+800m和+500m兩個(gè)水平。井筒及主要開拓巷道位于孫家溝組和上石盒子組，礦井新近系含13層流沙層及3層礫石含水層，孫家溝組及上石盒子組以砂巖為主，其中中砂巖為主要含水層。開拓巷道內(nèi)裂隙發(fā)育，新近系含水層直接或越流溝通補(bǔ)給基巖含水層，基巖水以砂巖裂隙含水層為主，砂巖裂隙水是造成礦井巷道掘進(jìn)施工的最大困難。

2　砂巖裂隙發(fā)育特征

礦區(qū)位于鄂爾多斯地臺(tái)西緣賀蘭山褶皺帶中段東側(cè)，褶曲和斷裂均發(fā)育。主要斷層受東西向壓應(yīng)力所控制，走向近南北。經(jīng)地震勘探后全區(qū)分布有斷層9條，按斷層性質(zhì)分：正斷層6條，分別為蘇爾圖斷層、白土斷層、F3、沙蘭特拉斷層、沙爾陶勒蓋斷層、西布其斷層；逆斷層3條，分別為雙井梁斷層、架子梁斷層、新井子斷層。

井田內(nèi)裂隙縱向發(fā)育，根據(jù)實(shí)際揭露情況，裂隙發(fā)育主要為西東方向，延井筒及巷道掘進(jìn)方向，為本礦井砂巖裂隙水治理提供了便利條件。正常情況下每次探水布置3-5個(gè)探水孔，若探水過程中發(fā)現(xiàn)前方有含水層存在，采用齊頭帷幕式注漿方法，將地下水隔離在掘進(jìn)巷道安全范圍以外。該種探水注漿堵水方法嚴(yán)重制約施工進(jìn)度，影響施工工期。

2.1設(shè)定目標(biāo)及可行性分析

（1）目標(biāo)設(shè)定：通過改進(jìn)后的探水注漿工藝，達(dá)到加固頂板的作用，同時(shí)巷道掘進(jìn)完成后，注漿段總體涌水量≤1方/時(shí)。

（2）負(fù)責(zé)五煤回風(fēng)上山探水注漿工作的人員有多年從事生產(chǎn)礦井探放水工作經(jīng)驗(yàn)，而且都是施工現(xiàn)場一線技術(shù)力量骨干，具有較強(qiáng)的解決問題的能力，是一支專業(yè)技術(shù)強(qiáng)悍的團(tuán)隊(duì)。

（3）施工方案設(shè)計(jì)編制詳細(xì)、科學(xué)、合理，經(jīng)多次現(xiàn)場實(shí)踐成功，具有較強(qiáng)的針對性。

3　方案確定

根據(jù)現(xiàn)有的情況和施工條件，可有以下兩種方案可供選擇：

方案一：采用傳統(tǒng)齊頭帷幕式注漿方法，對井壁周圈形成注漿帷幕，確保巷道施工安全通過。

方案二：針對現(xiàn)場裂隙發(fā)育情況，結(jié)合地質(zhì)報(bào)告及地質(zhì)素描，有針對性的造孔注漿，封堵涌水裂隙，有效減少涌水量。

方案對比：方案一傳統(tǒng)帷幕式注漿堵水可以最大限度的減少頂板淋水，但是施工周期長，平均每次注漿至少布置15-20個(gè)注漿孔，需要15-20天的時(shí)間，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。方案二有針對性的注漿堵水同樣可以有效的減少頂板淋水，施工周期較短，每次僅需布置3-4個(gè)注漿孔，可以有效的減少注漿時(shí)間，加快施工進(jìn)度。

4　注漿施工工藝

一般的施工工藝流程為：放線定孔—鉆孔—下管—注漿—提管—封孔—移孔—補(bǔ)孔注漿。要求：

（1）鉆孔。先標(biāo)好眼位，用風(fēng)鉆配釬子、鉆頭打孔。埋管：打好注漿孔后，穿入注漿管，注漿管用連接套連接，并用管鉗上緊。

（2）球型閥及注漿管路的安裝，注漿管安裝好后先安球型閥，連接高壓注漿管，三通混合器，四通及卸壓閥。

（3）壓力試驗(yàn)。按雙液注漿管路要求，將管路連接好以后，開泵注清水，測定井壁的受注能力，檢查井壁是否有漏水現(xiàn)象。如有漏水，在注漿前進(jìn)行處理。

（4）注漿。根據(jù)壓力實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行注漿配比，根據(jù)進(jìn)漿情況隨時(shí)調(diào)整流量、漿液濃度，注意注漿壓力，隨變化而變化，達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力和堵水目的，即可停止注漿。

（5）跑、漏漿的處理。在注漿過程中，如發(fā)現(xiàn)跑漿現(xiàn)象，可根據(jù)現(xiàn)場跑、漏漿情況采取糊或噴漿、停、點(diǎn)、注等方法處理，以減少漿液損失，達(dá)到注漿預(yù)期目的。

（6）注漿塞外露端的處理。注漿結(jié)束后，擴(kuò)修施工中如有影響施工的情況，及時(shí)用鋼鋸處理。

（7）壁后注漿按4～6MPa控制，注漿壓力是漿液擴(kuò)散充填的能量，注漿壓力的大小，取決于注漿孔靜水壓力的大小、井壁的承壓能力，根據(jù)現(xiàn)場情況和注漿效果做相應(yīng)的調(diào)整。

為保證方案二的有效實(shí)施，應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：地測人員現(xiàn)場收集裂隙發(fā)育情況，充分分析地質(zhì)報(bào)告含水層分布，做好地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)。根據(jù)探水情況詳實(shí)反應(yīng)在圖紙上含水層及裂隙發(fā)育情況，最后有防治水專業(yè)人員確定針對性的注漿方案。

5　檢查效果

（1）注漿效果檢驗(yàn)

施工人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求實(shí)施，通過對注漿過程注漿量觀察，通過觀察孔檢驗(yàn)注漿效果，保證掘進(jìn)過程中控制整體涌水量≤1方/時(shí)。

（2）經(jīng)濟(jì)效益

有針對性的注漿，可以有效的減少注漿孔數(shù)，以每米200元造孔費(fèi)計(jì)算，每次可減少12-15個(gè)孔的造孔費(fèi)用，每個(gè)孔以50米計(jì)算?？晒?jié)約：12個(gè)*200元/米*50米=12萬元。

（3）社會(huì)效益

該創(chuàng)新工藝研究優(yōu)化了傳統(tǒng)帷幕式注漿方法，針對性更強(qiáng)，可以明顯提高施工效率，尤其對于基建礦井可以有效的提高施工進(jìn)度，減少施工工期，促使礦井提早投產(chǎn)。

6　結(jié)語

整個(gè)施工期間，管理科學(xué)，技術(shù)工藝合理先進(jìn)，未發(fā)生任何機(jī)械、人員事故，未影響五礦正常生產(chǎn)。由此有如下經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)：

（1）在工作環(huán)境比較特殊的條件下施工，精心組織、嚴(yán)格科學(xué)的管理，起重要作用。

（2）選擇適宜的配套注漿設(shè)備，可減少設(shè)備維修的次數(shù)和時(shí)間，大大提高注漿效率。

（3）多個(gè)鉆孔在射孔時(shí)，有套管變形現(xiàn)象，由于注漿不均衡，地層抬升不均勻，對套管產(chǎn)生較大的地層應(yīng)力，造成套管變形，故注漿宜連續(xù)、快注，盡量均衡各孔的注漿量，縮短注漿時(shí)間。

（4）認(rèn)真分析、研究注漿段的水文地質(zhì)條件，確定適宜的注漿終壓、注入量等注漿參數(shù)，對保證注漿質(zhì)量，提高注漿效率，合理控制注漿材料用量等起著重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉文民，程志彬.軟弱地層斜井凍結(jié)方案設(shè)計(jì)[J].建井技術(shù)，2010.06.

[2]宋合聚，高吾斌.注漿法在斜井表土層段維修中的應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化，2010.05

[3]北京大地工程（開發(fā)）公司《長城五號(hào)礦井初步設(shè)計(jì)》

吳茂勝（1975-），男，山東萊蕪人，工程師，大學(xué)學(xué)歷，現(xiàn)在新汶礦業(yè)集團(tuán)內(nèi)蒙能源公司長城五號(hào)礦井籌建處副總工程師；

楊允林（1985-），男，山東德州人，助理工程師，大學(xué)學(xué)歷，現(xiàn)在新汶礦業(yè)集團(tuán)內(nèi)蒙能源公司長城五號(hào)礦井籌建處從事防治水管理工作。

作者簡介：