底板斷層探查及注漿加固工程總結(jié)及評價報告

趙林海

（河南能源化工集團鶴煤公司雙祥分公司，河南 鶴壁 458000）

鶴煤八礦三水平皮帶運輸斜巷位于礦井三水平南翼，巷道設(shè)計由-655水平南大巷開口掘進，設(shè)計長度436m，設(shè)計巷道掘進期間將穿過30F10、13F6、30F7斷層；根據(jù)已有資料分析，該區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)條件相對復(fù)雜，探-3孔附近地層存在缺失，設(shè)計巷道距離下伏C2L2灰?guī)r含水層較近；為避免斷層附近巖層破碎存在導(dǎo)水通道，實施鉆探注漿加固工程對30F10、13F6、30F7斷層進行探查及注漿加固，封堵斷層導(dǎo)水通道，增強底板抗水壓強度，以消除水害隱患。

一、地質(zhì)概況

（一）斷層

30F10正斷層：傾向341°傾角70°落差0～15m，該斷層在3105巖中巷、-655南大巷均揭露。

13F6正斷層：傾向132°傾角70°落差0～19m，該斷層在3105運煤上山、-655南大巷均揭露。

30F7正斷層：傾向137°傾角80°落差0～9m，該斷層在-520巖中巷、-655南大巷均揭露。

據(jù)探-3鉆孔揭露，二1煤底下距C2L2灰?guī)r含水層僅有60m（正常平均為138m），主要缺失C2L8灰?guī)r含水層；加上巷道已掘進部分底板底鼓、破碎比較嚴重，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，推斷該區(qū)域二1煤至O2灰?guī)r含水層間可能存在有斷層或其它隱伏地質(zhì)構(gòu)造。

（二）水文地質(zhì)條件

三水平皮帶運輸斜巷掘進期間直接充水水源為太原組薄層灰?guī)r（C2L8和C2L2）含水層，在構(gòu)造附近如存在導(dǎo)水通道，受底板高承壓含水層威脅，根據(jù)地面觀測水文鉆孔數(shù)據(jù)，太原組灰?guī)r（C2L2）含水層水位標(biāo)高為＋110.59m；鉆場分別布置在-655水平南大巷、三水平皮帶運輸斜巷，巷道底板標(biāo)高為-649.5m，巷道底板至C2L2灰?guī)r含水層間距為33m；二1煤層底板至C2L2灰?guī)r含水層間距為102m（據(jù)焦作市神龍水文地質(zhì)工程有限公司-655水平南大巷鉆探資料）；巷道底板隔水層所承受的水壓為7.9MPa。

二、工程設(shè)計與技術(shù)要求

本工程共設(shè)計鉆孔44個，總鉆探工程量4308m。設(shè)計的主要目的是對30F10、13F6、30F7斷層實施探查，對斷層帶存在的導(dǎo)水通道實施注漿加固，封堵導(dǎo)水通道，增強底板抗水壓強度，確保巷道安全掘進。

1.鉆孔施工工序：鉆進→下一級套管→固管→透孔→試壓→鉆進→下二級套管→固管→透孔→試壓→終孔鉆進→注漿→封孔。

2.鉆孔套管結(jié)構(gòu)：一級套管選用Φ133mm鉆頭開孔，下設(shè)Φ127mm套管；二級套管選用Φ113mm鉆頭開孔，下設(shè)Φ108mm套管，終孔直徑不小于75mm，不大于94mm。

3.下入套管要求：依據(jù)《煤礦防治水細則》第四十八條第二款：沿巖層探放含水層、斷層和陷落柱等含水體時，水壓大于3MPa，止水套管長度大于20m。結(jié)合該地區(qū)巖層穩(wěn)定程度及地質(zhì)構(gòu)造特征，鉆孔均為二級套管。一級套管長度≥15m，二級套管長度≥30m。套管的母扣與接箍公扣長度必須一致，誤差不能超過2mm；根據(jù)圍巖破碎程度可適當(dāng)下設(shè)護壁管，護壁管孔徑Φ146mm。

4.固管壓力要求：鑒于不同地區(qū)巷道周圍巖層破壞程度不一，一級套管固管注漿壓力不宜過大，由套管孔內(nèi)注漿至孔壁返漿（稠漿），孔壁用麻皮封實、封嚴后，適當(dāng)加壓，壓力以孔壁不漏漿為宜,間歇注漿直至達到8MPa或者透孔耐壓壓力能穩(wěn)壓至規(guī)定要求均可。二級套管固管注漿壓力根據(jù)巖層裂隙發(fā)育程度，逐級上壓，終壓達到16MPa即可。

5.注漿要求：鉆孔終孔結(jié)束后要及時注漿，控制漿液濃度，水灰比初期按4：1，漿液比重1.16，根據(jù)鉆孔注漿量，逐級調(diào)整漿液比重，使逐級上壓，注漿終壓達到設(shè)計要求。

三、工程施工情況

本工程自2019年1月開始，至9月23日施工結(jié)束，共布置4個鉆場，其中-655南大巷布置1號鉆場，三水平皮帶運輸斜巷布置2號、3號和補充鉆場；設(shè)計鉆孔44個，實際施工鉆孔40個，優(yōu)化調(diào)整鉆孔4個。設(shè)計工程量4308m，其中E2孔鉆進至66m揭露30F7斷層帶出水，出水量96m3/h，該孔塌孔、噴孔嚴重，經(jīng)反復(fù)多次注漿、掃孔均不能正常鉆進，采取了補打檢驗孔進行驗證。累計鉆探工程量尺4005.3m，符合設(shè)計要求。

四、工程效果評價

1.經(jīng)探查，13F6斷層切割30F10斷層，在標(biāo)高-650m以深區(qū)域13F6、30F7斷層帶與灰?guī)r含水層交界附近富水性相對較強，鉆孔揭露灰?guī)r含水層出水點多、水量大，水壓高。2.本次探查工程共施工鉆孔40個，其中出水鉆孔27個；從注漿量上來看，鉆孔出水量與注漿量之比1：0.6，說明鉆孔揭露裂隙整體不發(fā)育，巖層裂隙、斷層帶受注性差，漿液擴散距離不足12m；鉆孔揭露出水點、裂隙、斷層帶均已注漿充填加固。3.經(jīng)施工檢驗孔驗證，鉆孔注漿效果較好，達到了注漿加固目的。4.經(jīng)物探進一步驗證，底板探測方向未發(fā)現(xiàn)富水異常區(qū)域，說明本次探查布設(shè)鉆孔范圍內(nèi)注漿效果較好，鉆孔揭露裂隙、含水層、斷層帶均已注漿充填加固。

五、結(jié)論及建議

本次底板斷層探查及注漿加固工程整體完成較好，鉆孔均按設(shè)計要求施工，鉆孔施工工藝、工序均達到設(shè)計要求；封孔質(zhì)量合格，鉆孔合格率95%，達到了探查及注漿加固目的，底板斷層探查及注漿加固工程平面控制范圍上幫大于30m，下幫控制28m，巷道底板下垂深54m，符合《煤礦防治水細則》相關(guān)要求，經(jīng)探查30F10、13F6、30F7斷層在深部標(biāo)高-650m以深斷層帶與含水層交界附近富水性相對較強，鉆孔揭露灰?guī)r出水量大，水壓高，鉆孔揭露出水點、裂隙、斷層帶均已注漿充填加固，注漿效果較好，探查鉆孔控制范圍內(nèi)巷道現(xiàn)掘進頭向前100m地質(zhì)條件清楚，斷層破碎帶已注漿充填加固，可以確保巷道安全掘進，掘進期間預(yù)計最大出水量不超過10m3/h。建議根據(jù)本次探查鉆孔控制范圍結(jié)合超前探煤資料，合理確定巷道掘進超前距離，確保巷道安全掘進，巷道掘進揭露斷層帶前后，應(yīng)加強地質(zhì)資料收集，做好預(yù)測預(yù)報工作。