宜興礦205運(yùn)輸巷防治水技術(shù)的實踐應(yīng)用研究

董華賓

(山西汾西宜興煤業(yè)，山西 孝義 032300)

1 前言

現(xiàn)階段礦井防治水技術(shù)方法主要有留設(shè)防隔水煤柱、構(gòu)筑防隔水設(shè)施、填料或充填注漿堵水、疏水降壓、排放井上下積水和對地表水或地下水實施截流治理。煤礦水害防治技術(shù)中的疏水降壓和注漿堵水是最常用的兩種技術(shù)手段，能夠取得很好的效果。兩者相結(jié)合來治理水害更能取得經(jīng)濟(jì)效益，加快工程進(jìn)度，保證礦井正常接替。以宜興礦205運(yùn)輸大巷為研究對象，對復(fù)雜條件下的防治水技術(shù)進(jìn)行了實踐應(yīng)用研究。

2 注漿堵水和疏水降壓相結(jié)合的技術(shù)方法應(yīng)用

宜興礦205運(yùn)輸大巷在開拓期間發(fā)生裂隙突水，當(dāng)時工作面在煤層底板的巖層中掘進(jìn)，采用CMJ-17履帶式全液壓型鉆車打爆破眼、光面爆破的方式施工。在掘進(jìn)至382 m時，在打爆破用周邊眼時發(fā)生突水，當(dāng)時水壓大，水柱成噴涌狀態(tài)，同時伴有高濃度瓦斯噴出，工作面停止施工。工程技術(shù)人員經(jīng)現(xiàn)場勘查和分析后，決定采用注漿堵水的方式進(jìn)行治水。本次工程經(jīng)歷了探測構(gòu)造階段、注漿堵水階段和堵水效果檢驗階段的工作，最終達(dá)到了可以繼續(xù)掘進(jìn)施工的目的。

2.1 構(gòu)造探測階段

205大巷打鉆突水后，由于當(dāng)時突水的同時伴有高濃度的瓦斯涌出，工作面停止施工。工程技術(shù)人員對涌水量變化情況和瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行了觀測。經(jīng)研究決定首先對-600 m大巷排水溝進(jìn)行排水能力測定，并對水溝進(jìn)行了全面清挖和局部改造，提高-600 m大巷水溝的排水能力，為后來的205運(yùn)輸大巷水害治理工程提供了排水保障。

安裝抽放管對瓦斯進(jìn)行臨時抽放后瓦斯得到控制，技術(shù)人員進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行勘查和觀測。當(dāng)時205運(yùn)輸大巷開拓工作面只有迎頭左幫底板起1.5 m處的一個周邊眼噴水。水柱噴射距離在10～15 m之間波動同時伴有瓦斯噴出，但瓦斯噴出量不大。通過觀測205大巷總水量為108m3/h，工作面突水量為70m3/h。為了查清水源，對該巷道附近的3個涌水點進(jìn)行監(jiān)測，分析是否有水力聯(lián)系。通過觀測數(shù)據(jù)分析，排除原有涌水點與新突水點有連通關(guān)系的可能。

要想成功封堵涌水點就必須掌握構(gòu)造裂隙的形態(tài)和充水、導(dǎo)水特征，對其進(jìn)行鉆探探測。為達(dá)目的，共在巷道迎頭位置及周圍施工了8個鉆孔。除1號孔是工作面打周邊眼的突水鉆孔外，其余探測鉆孔都是使用SGZ-IIIA（ZL300 HA）型鉆機(jī)施工，按探放水要求安設(shè)套管、閥門、壓力表。

2號鉆孔施工15 m出現(xiàn)大量涌水，工作面涌水增加了20m3/h，通過壓力表觀測，壓力為1MPa。由于水壓大，繼續(xù)貿(mào)然施工探測鉆孔，可能會引起更大的水害事故，決定先進(jìn)行疏水降壓，經(jīng)過一周疏放，水壓有所降低。然后繼續(xù)施工其他鉆孔。各探測鉆孔情況如表1所示。

表1 205運(yùn)輸大巷構(gòu)造探測鉆孔參數(shù)表

以上8個探測鉆孔施工至與導(dǎo)水裂隙構(gòu)造連通后，205運(yùn)輸大巷的總涌水量達(dá)到了197 m3/h，給礦井排水系統(tǒng)增加了很大壓力。經(jīng)過以上鉆探探測，已經(jīng)掌握了構(gòu)造裂隙形態(tài)，具體情況見圖1。

圖1 205運(yùn)輸大巷探測構(gòu)造鉆孔平面圖、剖面圖

2.2 注漿堵水階段

注漿堵水的目的是以鉆孔為通道，將封堵材料注入到導(dǎo)水裂隙中，使巷道前掘方向四周的裂隙被封堵嚴(yán)密，堵塞導(dǎo)水通道，保證開拓巷道正常施工。

205運(yùn)輸大巷的注漿選用瑪麗散合劑為注漿原料。該合劑為兩種液態(tài)化學(xué)合劑，經(jīng)混合后形成固體，有可壓縮性，壓力越大形成的固體物強(qiáng)度越大。注漿利用高壓泵進(jìn)行，將瑪麗散合劑通過鉆孔注入到構(gòu)造裂隙內(nèi)。注漿材料經(jīng)滲透擴(kuò)散、裂隙充填和擠壓固化過程將裂隙封堵嚴(yán)密，使水流不能通過。

利用第一個突水孔向孔內(nèi)注瑪麗散合劑，此孔是第一個與導(dǎo)水裂隙連通的，涌水量很大，經(jīng)一段時間的沖刷孔徑已經(jīng)達(dá)到14mm左右。作為封水孔利用十分理想，共向此孔內(nèi)注入瑪麗散合劑660kg，此孔已完全不流水。

1號孔注漿完成后，又施工了10個注漿孔，并利用原探測構(gòu)造裂隙時的6號和8號鉆孔進(jìn)行了注漿堵水。205運(yùn)輸大巷注漿堵水工程共對12個鉆孔進(jìn)行了注漿，共注入瑪麗散合劑4980 kg。通過現(xiàn)場觀察效果良好，工作面迎頭已經(jīng)無涌水，只有作為預(yù)留放水的2號孔和7號孔有水涌出，水量在65m3/h左右。至此對205運(yùn)輸大巷工作面的注漿堵水工作結(jié)束。注漿堵水鉆孔布置情況見圖2。

圖2 205運(yùn)輸大巷注漿堵水鉆孔平面圖、剖面圖

2.3 注漿堵水效果檢驗階段

為了確保開拓工程的安全，必須對注漿堵水的效果進(jìn)行檢驗。本次效果檢驗的方式采用向巷道周邊打探測鉆孔的方式進(jìn)行驗證。

第一組效果檢驗鉆孔共施工了5個，主要目的是驗證巷道左幫和底板的堵水效果。其孔號為（12）～（16）號。其中（12）～（15）號4個孔在巷道迎頭的輪廓線上，并全部在左幫側(cè)，分別在巷道底板起1m、2m、3m處，與巷道前進(jìn)方向夾角為15°，孔深均為3m。底板孔按-15°施工，頂板孔按+15°施工，lm、2m處的檢驗孔按水平施工。這4個孔都無水流出，證明了左幫側(cè)的封水效果較好。后又在迎頭上底板起0.5m、距右?guī)?.5m、與巷道前進(jìn)方向夾角20°、傾角-12°施工了（16）號檢驗孔，孔深8m，無水。通過這5個鉆孔驗證了左幫及底板堵水效果良好。

第二組效果檢驗鉆孔施工5個，目的是驗證右?guī)偷亩滤ЧＦ淇滋枮椋?7）～（21）號。首先在迎頭的巷道中心上施工（17）號鉆孔，底板起3.2m，與巷道前進(jìn)方向夾角5°，傾角+40°，孔深15m。該孔有少量水涌出，證明該位置裂隙沒有封堵嚴(yán)密，對該處補(bǔ)充注漿，注入瑪麗散合劑420kg。此后施工的（18）～（21）4個孔號均在巷道迎頭輪廓線上右?guī)蛡?cè)，與幫夾角20°～25°，孔深都是4m，與底板距離分別為0.5m、1.5m、2.5m和3.1m。此4個孔都無水，證明了右?guī)蛡?cè)的封水質(zhì)量好。

第三組效果檢驗鉆孔為（22）號，目的是驗證底板的堵水效果。在迎頭底板距左幫0.5 m處，按-15°傾角打鉆孔，孔深8m。該孔無水，證明底板處堵水效果良好。

第四組效果檢驗鉆孔共打了2個孔：（23）、（24）號。其中（23）號孔在迎頭上底板起1.5m，距左幫2.2m，與巷道中心平行，水平施工，孔深4.25m。在2.2m時，（23）號孔有少量水涌水。（24）號孔在巷道左幫距迎頭11 m，底板起1.6m，與左幫夾角34°，傾角+15°，孔深1.8m。（24）號孔終孔后涌水量在3m3/h左右。對該孔進(jìn)行補(bǔ)充注漿，注入瑪麗散合劑600kg。效果檢驗鉆孔共施工了13個，其中有兩個有少量出水，并進(jìn)行補(bǔ)充注漿，證明注漿堵水效果良好，注漿堵水取得成功，可以恢復(fù)開拓施工。

3 揭露注漿堵水段的實際情況

205采區(qū)運(yùn)輸大巷恢復(fù)開拓施工后，完全揭露涌水裂隙。通過現(xiàn)場觀察，裂隙形態(tài)與探測時分析的基本一致，為兩組裂隙，裂隙帶最大寬度為2.0cm，已經(jīng)被瑪麗散合劑充填嚴(yán)密，充填物堅硬與巖石膠結(jié)致密。巷道周邊裂隙已經(jīng)全部被瑪麗散合劑充填嚴(yán)密，不導(dǎo)水。

4 結(jié)論

宜興礦205運(yùn)輸大巷遇構(gòu)造裂隙突水，經(jīng)歷了構(gòu)造探測階段、注漿堵水階段、效果檢驗階段，通過以上探測技術(shù)工作控制了構(gòu)造裂隙形態(tài)，采取有效堵水措施后經(jīng)檢驗效果良好，使205運(yùn)輸大巷能夠安全順利地進(jìn)行施工。在此次工程中注漿堵水是主要治理方法，同時疏排降壓起到了一定的作用。由此可見，高壓突水情況時采取先疏排后封堵的水害治理方法，技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，安全上可靠。