煤礦軟巖巷道過斷層中注漿加固技術(shù)的實(shí)踐

劉志峰

（柳林縣三委派管理中心，山西 柳林 033300）

礦井開采深度的增加，導(dǎo)致地質(zhì)條件惡化，破碎巖體增多，地應(yīng)力增大，造成深井巷道圍巖穩(wěn)定控制與支護(hù)的難度加大。尤其是遇斷層破碎帶時，地質(zhì)構(gòu)造作用使得圍巖更加破碎，一般的支護(hù)方式難以達(dá)到巷道圍巖穩(wěn)定的要求，斷層成了影響巷道安全掘進(jìn)的重要因素。本文以柳林煤礦為研究對象，對-340 m大巷過SF-12斷層的施工進(jìn)行了注漿加固應(yīng)用研究。

1 工程概況

柳林煤礦-340 m大巷采用導(dǎo)硐施工時，提前揭露SF-12斷層，斷層落差20 m，斷層施工盤為煤。底板泥砂巖，對盤為煤，頂板含油泥巖，巖層十分破碎，斷層帶寬0.4 m。斷層帶附近有少量斷層水，水量2～3 m3/h，頂板局部也出現(xiàn)少量淋水，水源經(jīng)化驗(yàn)確定為煤。底板砂巖水。幾天后，斷層帶處出現(xiàn)劇烈變化，頂板淋水加大，巷道壓力顯現(xiàn)明顯，巷道變形嚴(yán)重，迎頭停止擴(kuò)刷，開始對斷層帶采取措施進(jìn)行治理。

2 治理措施的研究

2.1 初步堵水方案

為了對斷層附近水進(jìn)行封堵，對圍巖進(jìn)行加固，先后對該地點(diǎn)進(jìn)行了三個階段的堵水加固工作。

（1）第一階段：利用水泥漿和高水材料進(jìn)行堵水加固工作。先期采用水泥漿封堵小型裂隙，后期采用高水材料封堵較大裂隙。注漿方式：由導(dǎo)硐外施工鉆孔進(jìn)行超前注漿。鉆孔采用長短交錯、平面呈扇形、空間呈半圓錐形布設(shè)，施工鉆孔17個，合計鉆探工程量168.1 m，跟管鉆進(jìn)150.5 m，先期注水泥12 t，后期注高水材料6 t。孔內(nèi)均下55 mm地質(zhì)套管。經(jīng)注高水材料后，導(dǎo)硐內(nèi)基本不出水。隨時間推移，巷道繼續(xù)變形，迎頭巖層繼續(xù)外移，上覆巖層中水無泄水處，水壓上升，形成二次涌水。

（2）第二階段：利用化學(xué)堵水材料—馬麗散進(jìn)行堵水加固。該方案采用5 m注漿錨桿，4根一排，排間距1.5～2 m，由外向里采用步步為營的方式注漿施工。本次共施工注漿孔10個，合計工程量為45.5m，注馬麗散128桶（3.5t）。該方案在導(dǎo)硐外堵水效果較好，成功地封堵了該處淋水（執(zhí)行初期，水已到導(dǎo)硐外第二碹，涌水量2m3/h）。但進(jìn)入導(dǎo)硐后，效果變差，已封堵段出現(xiàn)再次涌水，導(dǎo)硐頂板惡化，出現(xiàn)涌水、涌泥砂現(xiàn)象，平均水量2m3/h。二階段注漿堵水失利。

（3）第三階段：疏、堵結(jié)合進(jìn)行治水。三階段堵水方案主要內(nèi)容為：先期在導(dǎo)硐外7m處利用鉆機(jī)施工一個疏水孔，提前釋放水壓；再在導(dǎo)硐外2m處破碹利用鉆機(jī)向?qū)ы享敳渴┕?個注漿孔，分高低兩組，合計工程量為46m。本次施工由于中部主要疏水孔淤塞，水壓上升，積水從破碹處涌出，形成一自然泄水點(diǎn)，平均泄水量2m3/h，在破碹處形成一個掉頂區(qū)。三階段注漿堵水失利。

2.2 強(qiáng)注水泥漿加固圍巖堵水

根據(jù)現(xiàn)場情況，主要是由于巷道支護(hù)體破壞嚴(yán)重，新裂隙不斷產(chǎn)生，原注漿體已開始移動和下沉，在巷道上部特別是斷層帶附近形成了一定的空間，且空間范圍不斷擴(kuò)大，為了進(jìn)一步封、堵和疏水，為下一步巷道返修施工創(chuàng)造條件，在總結(jié)前期工程的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場情況對斷層帶巷道進(jìn)行強(qiáng)注水泥漿加固圍巖進(jìn)行堵水。

根據(jù)現(xiàn)場鉆探施工條件，在后部施工兩鉆窩，鉆窩外各施工一循環(huán)水倉。在鉆窩內(nèi)施工鉆孔，首先施工Ф89 mm鉆孔，施工至設(shè)計終孔位置后下Ф73 mm地質(zhì)管，按設(shè)計注漿孔的要求共施工12個注漿孔，累計鉆進(jìn)工程量182.4 m，累計注水泥119.6 t。

2.3 注漿加固圍巖堵水效果分析

2.3.1 現(xiàn)場涌水量注漿前后對比情況

注漿前巷道頂板淋水，出水點(diǎn)主要集中于巷中，水量3m3/h，由于上部巖層已泥化嚴(yán)重，頂板間斷式向下涌矸。注漿后巷道頂板淋水已減少到不足1m3/h，淋水點(diǎn)已分散，主要集中于巷道左幫前后兩端，其余水量主要從巷道右底角涌出，巷道合計水量不大于2m3/h。注漿工程堵水有一定的效果。

2.3.2 巷道注漿效果分析

巷道頂板泥巖已嚴(yán)重泥化，不能利用鉆探對其進(jìn)行取芯鑒定注漿效果，各孔均采用高壓注漿，注漿壓力情況如圖1所示。

注漿過程中由于注漿壓力較高，圍巖強(qiáng)度較低，個別孔出現(xiàn)鼓破巷道巖體的情況。但通過對在注漿過程中各孔注漿情況觀察，可以反映出注漿效果。

圖1 -340 m大巷對SF-12斷層注漿量分布圖

1#～6#孔為左鉆窩工程，1#和4#孔為先期的注漿孔，該兩孔吃漿量較大，其余各孔為后期鉆孔，各孔吃漿量較小，說明左側(cè)鉆窩注漿已起到了一定的效果。7#、8#孔為右側(cè)鉆窩工程，12#孔為該窩內(nèi)首個注漿孔，所以吃漿量較大，7#孔為第二個孔，吃漿量略小，其他各孔吃漿量均不同程度的減少。在右鉆窩內(nèi)注漿，在左鉆窩內(nèi)有少量滲漿，說明注的水泥漿在巷道上方空間分布范圍較廣。在右鉆窩內(nèi)施工11#孔注漿，鉆孔終孔在巷道右?guī)晚敯逡陨?，漿液在中鉆窩頂板和門子口鋼棚處出漿，也說明上部空間連通性相對較好。

上述情況表明，注漿已起到了一定的效果，水泥漿對上部空間進(jìn)行了有效的充填，對圍巖起到了一定的加固作用，本次注漿工程對巷道已泥化的圍巖起到了加固的作用，對巷道涌水起到了一定程度的封堵。

3 結(jié)論

通過對柳林煤礦-340 m大巷過SF-12斷層注漿加固技術(shù)的應(yīng)用研究，取得了很好的實(shí)踐應(yīng)用效果，確保了施工安全和一次支護(hù)成功。該施工技術(shù)方案可降低支護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。主要經(jīng)驗(yàn)如下：

（1）掘進(jìn)巷道過含水、破碎、落差較大的斷層時，首先要對斷層進(jìn)行注漿加固。

（2）過斷層一次支護(hù)方式應(yīng)選擇棚噴支護(hù)，無需進(jìn)行壓力釋放。

（3）棚噴結(jié)束后，應(yīng)對巷道進(jìn)行二次套澆或套碹加強(qiáng)支護(hù)。