工作面物探異常區(qū)及構造導水通道注漿加固研究及實踐

摘 要：100402工作面采用槽波地震探測、直流電法2種物探方法圈定5個異常區(qū)、3個斷層影響帶，分析得出可能成為礦井導通下伏奧灰水的導水通道。通過對底板注漿加固，消除了底板水害的威脅，保證了礦井產(chǎn)量，為其他采區(qū)和工作面防治水提供依據(jù)和實踐經(jīng)驗。

關鍵詞：槽波；直流電法；導水通道；注漿加固

中圖分類號：TD265.4 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0242-01

隨著煤層埋深和地質構造復雜程度的不斷加深，水害事故的頻繁發(fā)生困擾著礦井的安全高效生產(chǎn)。水文地質工作的深入開展有利于研究和解決水害威脅，同時提高防治水[1]工作的技能和抵御水災的能力。根據(jù)“物探先行、鉆探驗證”的防治水原則，結合公司的實際情況，對物探的異常區(qū)及構造導水通道進行分析，并針對異常區(qū)進行底板注漿加固，為其他采區(qū)和工作面防治水提供依據(jù)和實踐經(jīng)驗。

1 工程概況

100402工作面位于下組煤西翼四盤區(qū)，開采標高+478～+571m，開采煤層為9#煤層和10#煤層，工作面布置于10#煤層下半部分，煤層平均總厚度6.8m，煤層傾角5°～8°，煤層穩(wěn)定。工作面采用傾斜長壁法開采，綜采放頂煤工藝回采。據(jù)鉆探數(shù)據(jù)統(tǒng)計，煤層底板至奧灰頂界地層間距為19.42～39.22m，平均24.33m。據(jù)實測及鉆探，工作面回采底板破壞深度可達19m，工作面底板下伏存在奧灰水，為保證工作面安全開采，在工作面開采前，采用槽波及直流電法對工作面進行了物探，發(fā)現(xiàn)距停采線366m存在異常區(qū)，并對異常區(qū)進行了注漿加固。

2 工作面物探

采用槽波地震探測、直流電法圈定5個異常區(qū)、3個斷層影響帶。

1#異常區(qū)位于100402工作面進風順槽，距停采線366m，大小80m×30m。異常區(qū)可能由斷層、煤層變薄帶、頂板破碎帶等構造影響所致，從直流電法成果分析，該異常區(qū)與圍巖電性差異屬中等，推斷其富、導水性中等。

2#異常區(qū)位于100402工作面進風順槽，距停采線188m，大小40m×70m，從直流電法成果分析，該異常區(qū)與圍巖電性差異較大，推斷其富、導水性較強，但該低電阻率異常呈窄條狀發(fā)育，規(guī)模不大。

3#異常區(qū)位于100402工作面進風順槽，距停采線106m，大小40m×40m，從直流電法成果分析，該異常區(qū)與圍巖電性差異較大，推斷其富、導水性較強，該低電阻率異常亦呈條狀發(fā)育，規(guī)模中等，從平面位置分析，2#和3#異常區(qū)在深部具一定的聯(lián)通性，總體上富、導水性較強。

4#異常區(qū)位于100402工作面回風順槽，距停采線18m，部分位于保護煤柱內，大小15m×20m，從直流電法成果分析，該異常區(qū)與圍巖電性差異不大，推斷其富、導水性較弱，規(guī)模較小。

5#異常區(qū)位于100402工作面進風順槽，位于保護煤柱內，距離巷道口47m，大小25m×15m，從直流電法成果分析，該異常區(qū)與圍巖電性差異不大，推斷其富、導水性較弱。

所推斷的異常區(qū)大都貼近工作面煤壁，物探資料顯示，工作面底板40m以下存在垂向導水通道，探查主要目的是查找導水通道進行封堵，確保工作面安全回采。

3 注漿孔布置及注漿

3.1 注漿孔布置

注漿孔布置采用扇形布置，主要針對異常區(qū)及斷層帶布置鉆孔。開孔孔徑為？準127mm，孔深5m，下5m？準108mm孔口管，注漿固管后，掃孔至5.5m做耐壓試驗，壓力達到2.5MPa，30min不漏水視為合格。然后鉆探至設計深度。

3.2 漿液選擇

單液水泥漿：體積比選擇1：0.5～1：0.8。一般涌水量<3m3/h時，水灰比采用3：1的單液水泥漿，3m3/h≤涌水量<5m3/h時，水灰比采用2：1的單液水泥漿，5m3/h≤涌水量<10m3/h，水灰比采用1：1的單液水泥漿，10m3/h≤涌水量，采用水泥-水玻璃雙液漿。

3.3 注漿方式的選擇

全部鉆孔均采用分段下行式注漿方式，段高為10m；單孔涌水量大于5m3/h，停止鉆進，縮短段高，進行注漿。注漿采用尾管法，反復掃孔，反復注漿，直至終孔深度。

鉆孔遇水后注漿，如果是干孔封孔處理。漿液水灰比采用1：1，水泥-水玻璃漿體積比選擇1：0.5～1：0.8。注漿系統(tǒng)上安裝有壓力表，注漿過程中，設專人觀測壓力表讀數(shù)。達到注漿結束標準后，關閉進漿閥打開泄?jié){閥，拆除注漿系統(tǒng)，每個孔注漿結束后，必須用清水沖洗干凈注漿管路，吸水泥漿管和吸水玻璃管，做好標記，以防混用。打開注漿泵柱塞進行清洗，防止固結。

3.4 注漿孔深

注漿孔深根據(jù)注漿層位及底板破壞深度確定，終孔層位定為底板以下19～24m，垂深不超24m。

工作面物探顯示異常區(qū)5個，1#、2#、3#異常區(qū)位于奧灰水靜水位標高以下。針對1#異常區(qū)施工3個底板鉆孔，其中2#孔終孔斜長96m，垂深18.31m，少量出水；3#孔鉆孔斜長43m，垂深9.5m時出現(xiàn)少量涌水，涌水量為1.9m3/h，壓力為0.147MPpa，終孔斜長83m，垂深18.67m時涌水量為2.27m3/h，壓力為0.15MPa；4#孔鉆孔斜長58m，垂深16m時出現(xiàn)涌水，涌水量為0.25m3/h，壓力為0.15MPa，終孔斜長68m，垂深18.74m時涌水量為2.46m3/h。

4 注漿效果

此次工程施工鉆孔53個，初始孔深累計長度3146.41m，注漿量5285m3，檢查孔涌水量不得大于0.5m3/h。解放煤量67.2萬t，在開采過程中未出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，保證了礦井安全及生產(chǎn)的穩(wěn)定性。工作面正?；夭?，底板注漿加固效果顯著。

5 總 結

（1）采用槽波地震探測、直流電法圈定5個異常區(qū)、3個斷層影響帶。

（2）鉆孔布置采用扇形布置，主要針對異常區(qū)及斷層帶、導水通道布置鉆孔。注漿孔深根據(jù)注漿層位及底板破壞深度確定，終孔層位定為底板以下19～24m，垂深不超24m。

（3）此次工程預計施工鉆孔53個，初始孔深累計注漿量5285m3，檢查孔涌水量不得大于0.5m3/h。

（4）解放煤量67.2萬t，在開采過程中未出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，保證了礦井安全及生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

（5）為礦井帶壓開采開辟出一條可行切實的技術通道——底板注漿加固，其注漿方法可為礦井其他區(qū)域及類似水文地質條件礦井帶壓開采進行借鑒。

參考文獻

[1]靳德武，劉英鋒，劉再斌，程建遠.煤礦重大突水災害防治技術研究新進展[J].煤炭科學技術，2013（01）.

[2]曹勝根，劉長友.采場破碎頂板注漿加固機理[J].中國礦業(yè)大學學報，1998（03）.

收稿日期：2018-8-11