許疃斷層導富水性及治理措施

萬海文 代濤

摘? 要：文章通過對許疃煤礦斷層導富水性，通過鉆孔鉆探得出了斷層的具體位置，做抽水試驗得出了斷層的富水性，分析了斷層的富水性對煤礦是否安全掘進開采的影響，并提出了加固處理措施、并對斷層進行了注漿加固。

關鍵詞：鉆孔;斷層;抽水試驗;富水性;注漿加固處理

中圖分類號：TD745 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）17-0109-02

Abstract： Based on the water conductivity of fault in Xutuan Coal Mine， the specific location of fault is obtained by drilling， the water abundance of fault is obtained by pumping test， and the influence of water abundance of fault on whether the coal mine is safe and stubborn is analyzed. The reinforcement measures are put forward， and the fault is strengthened by grouting.

Keywords： drilling; fault; pumping test; water enrichment; grouting reinforcement treatment

1 礦區(qū)概況

許疃煤礦位于安徽省毫州市蒙城縣許疃鎮(zhèn)境內，北距淮北市80km，東北距宿州市約37km，西南距蒙城縣城約28km。礦井北端與童莊井田毗鄰，南端至板橋斷層，西北與界溝煤礦相鄰，淺部止于各可采煤層露頭，深部以32煤層-800m水平投影線和采礦許可的邊界為界、與趙集勘查區(qū)、許疃深部相鄰。走向長約9～12km，寬約3～7km，礦井面積約52.5923km2。

許疃煤礦位于童亭背斜以南，總體為一走向南北，向東傾斜的單斜構造，礦井主采煤層32、71、72、82、10煤層平均總厚11.01m。

許疃煤礦與任樓煤礦相臨，任樓煤礦在試生產期間首采工作面發(fā)生了特大型巖溶陷落柱突水災害，導致整個礦井被淹。許疃煤礦與任樓煤礦處于同一水文地質單元，回采二疊系山西組7、8煤層時同樣受到太灰水和奧灰水的潛在威脅。許疃煤礦主采煤層距奧灰頂界面的距離在250m以上，僅有當采區(qū)內存在落差較大的斷層或陷落柱時，深部灰?guī)r水才可能通過斷層或巖溶陷落柱導升而引起突水。

2 許疃斷層初期探查情況

許疃斷層位于礦井北部（原84與86采區(qū)邊界），逆斷層，走向NWW，傾向SSW，傾角55～63°，落差115-325m，礦井內延伸長度約8100m。有8個孔穿過，地震有35個剖面點（A-13、B-14、C-8）控制。該斷層切割F5逆斷層，在切割處，落差最大，向深部方向變小，于礦井東部界外尖滅。該斷層為礦井內最重要的斷層之一，它控制著井田內南北煤層發(fā)育程度和煤質差異分布。為查明斷層。據(jù)65-66-3孔抽水試驗資料：統(tǒng)一換算后q=0.0003l/s.m， K=0.0009m/d，富水性弱，水化學類型為HCO3～Na。PH值8.4，礦化度0.234g/l，全硬度1.91德國度。

3 增加鉆孔探查許疃斷層詳細位置

根據(jù)許疃斷層分布、考慮北翼運輸、軌道大巷及-630m回風大巷展布情況，地面現(xiàn)場施工條件、提高速度和效率以及鉆探施工等因素，布置了4個地面探查孔，孔位選擇在回風大巷與運輸大巷之間的斷層帶位置，終孔至斷層下盤灰?guī)r，終孔深度均在760m左右，探查許疃斷層導富水性及斷層影響范圍。

4 鉆孔施工中遇到的水文地質情況

施工鉆孔到施工現(xiàn)場后施工步驟為鉆孔定位→鉆進至基巖風化帶以下→測井→擴孔、下第一趟套管、水泥漿止水、檢查止水效果→鉆進至7煤下→測井→擴孔、下第二趟套管、水泥漿封閉止水→檢查止水效果→進行抽水試驗。鉆孔取芯從（200m）開始取芯至終孔。驗收各煤層取樣，巖芯采取后及時清洗干凈、做到了按順序擺放，并做好了巖芯的編錄及裂隙發(fā)育等描述工作，巖芯保存到礦方驗收后方可丟棄?；鶐r以下清水鉆進，并做消耗量觀測，做到認真及時準確。斷層水文孔的工作內容主要有鉆孔沖洗液漏失量觀測、鉆孔水位觀測、取3-2煤、7煤、8-2煤常規(guī)電測井以及抽水試驗。

86采區(qū)后期增加施工4個鉆孔，鉆探工程量3020m，其中四孔均穿過斷層，從取芯結果看，穿過斷層的四個鉆孔在570m至600m處巖芯破碎，其它處正常。1號孔在570-590m有20m的破碎帶，巖性為粉砂巖，泥巖，泥質膠結，巖芯擠壓揉皺，呈糜棱狀，斷層泥巖發(fā)育，較破碎，明顯擠壓現(xiàn)象。泥巖、斷口參差狀，泥質膠結，局部巖芯擠壓揉皺，呈糜棱狀，斷層泥巖發(fā)育，較破碎，明顯擠壓現(xiàn)象，局部見擦痕，推測為逆斷層，落差約為125m;2號孔在580-591m有9.20m的破碎帶。泥質膠結，巖芯較破碎，斷口參差狀，局部巖芯擠壓揉皺，呈糜棱狀，斷層泥巖發(fā)育，較破碎，明顯擠壓現(xiàn)象，有揉搓狀，推測為逆斷層，落差約為120m;3號孔在582-587m有5m的破碎帶。泥質膠結，巖芯較破碎，斷口參差狀，局部巖芯擠壓揉皺，呈糜棱狀，斷層泥巖發(fā)育，較破碎，明顯擠壓現(xiàn)象，有揉搓狀，推測為逆斷層，落差約為117m;4號孔在575-596m有21m的破碎帶，泥質膠結，巖芯較破碎，斷口參差狀，局部巖芯擠壓揉皺，呈糜棱狀，斷層泥巖發(fā)育，較破碎，明顯擠壓現(xiàn)象，推測為逆斷層，落差約為136m。

4個鉆孔施工時認真執(zhí)行“規(guī)程”、“規(guī)范”要求，單孔施工時技術人員作好了單孔設計，對施工人員進行技術交底，并做好“三邊”工作，現(xiàn)場繪制了有關圖紙和曲線，下套管后進行了止水檢查：做了止水檢查，檢查止水要求先檢查絲扣是否漏水，然后鉆具掃孔至管口以下0.5m左右，檢查套管的封閉情況;采用水位差法，提鉆后將管內加滿水，觀測管內水為升降變化，連續(xù)觀測了4小時以上，管內水位升降≤10cm止水合格，止水檢查記錄在止水檢查記錄表中。正式抽水前作了一次最大水位降深的試驗抽水，初步了解水位降低值（S）與涌水量（Q）的關系，以便是正式抽水時合理選擇水位的降深、抽水設備及方法;抽水時應盡設備能力做最大降深，降深次數(shù)一般不少于3次，抽水點做到合理分布，每次水位降深間距不應小于3m。最大降深S1對于潛水應等于1/3至1/2H（H為從含水層底板算起的水位高度）;對于承壓水應盡可能降至含水層頂板。且S2=2/3S1，S3=1/3S1。本工程施工每個鉆孔因涌水量較小、（1號孔q=0.00035L/s.m;2號孔q=0.00042L/s.m;3號孔q=0.00056L/s.m;4號孔q=0.00039L/s.m），每個鉆孔均進行了一次最大降升的抽水試驗;各孔抽水的水位、流量的穩(wěn)定時間不少于8小時。抽水試驗后期在出水管口采取2L水樣進行了水質分析。施工的4個鉆孔出抽水試驗水量均較小，約在1.5m3/h，水溫34℃，經水樣水質化驗為砂巖裂隙水。各鉆孔結束后均進行了注漿、封孔，共計注漿量210噸。

通過各種物探、鉆探等方法驗證斷層呈現(xiàn)狀態(tài)、斷層較發(fā)育，其頂界面發(fā)育在82煤底板下平均20m的位置。

鉆孔鉆進時沖洗液漏失量較大，說明裂隙較發(fā)育，巖芯破碎，但抽水試驗時涌水量很小，說明總體富水性較弱，水質及水溫均顯示為砂巖裂隙水，也說明了該斷層帶與灰?guī)r水沒有導通。

后期通過鉆孔對斷層帶進行了注漿加固，斷層注漿加固施工效果良好，對該區(qū)域的圍巖性質、水文地質條件都有所改善，也對今后該區(qū)域的煤層開采增加了安全保障。

5 結束語

各鉆孔抽水試驗后：得出單孔最大q=0.00056L/s.m， K=0.00098m/d，富水性弱。根據(jù)抽水試驗資料得出許疃斷層屬于弱富水性斷層。本文在總結勘查區(qū)地質鉆孔成果的基礎上，結合斷層在掘進開采過程中可能出現(xiàn)的工程地質問題對斷層帶的巖性進行了分類，分類的方法簡單明確。施工的鉆孔對斷層進行了注漿加固，施工鉆孔附近區(qū)域斷層注漿加固施工效果良好，對該區(qū)域的圍巖性質、水文地質條件多有所改善。后期開采地質構造受采動影響，許疃斷層需要增加鉆孔進行注漿加固治理，應增加地面定向鉆孔并建立地面集中注漿系統(tǒng)，注漿能力大于30m3/h，注漿材料以水泥為主，加適量黏土，注漿后應增加水文鉆孔做抽水試驗予以驗證，確保安全開采。

參考文獻：

[1]淮北礦業(yè)集團公司許疃煤礦建井地質報告[R].

[2]國家安監(jiān)總局.淮北礦業(yè)集團公司許疃煤礦86采區(qū)地質說明書[Z].煤礦床水文地質探查工程質量標準，2011.

[3]GB 12719-91.礦區(qū)水文地質工程地質勘探規(guī)范[S].