切眼注漿堵水技術(shù)在岳城煤礦應(yīng)用

成建棟

（山西晉能控股煤業(yè)集團沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048006）

1 引言

近年來，隨著煤礦開采深度、開采規(guī)模不斷增加，井下水文地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，煤礦水害已經(jīng)成為影響安全生產(chǎn)的重大關(guān)鍵問題之一，礦井周邊老窯積水、奧灰水承壓開采、下部煤層頂水開采和地表水體影響，已成為制約礦井安全生產(chǎn)的主要難題。岳城煤礦XV 東軌大巷掘進(jìn)時，受到周邊老窯水、奧灰水及地表水的綜合影響，采取注漿堵水措施對切眼出水點及防隔水煤柱上覆頂板裂隙進(jìn)行了注漿充填治理，堵水效果良好，具有一定的借鑒意義[1-3]。

2 現(xiàn)場概況

1308 工作面位于岳城煤礦一盤區(qū)，開采3 號煤層。工作面標(biāo)高為+565.9～ +599.0 m，地面標(biāo)高+819.9～ +908.5 m，蓋山厚度237～325 m，平均厚度271 m，上覆為采空區(qū)及小窯破壞區(qū)。工作面走向長度為1 306.3 m，傾斜長度176.8 m，煤厚平均3.2 m。直接頂為K2 灰?guī)r，厚度約為7.26 m，抗壓強度為80.88 MPa，普氏硬度系數(shù)為8.09。結(jié)合該礦地質(zhì)資料可知，上層采空區(qū)存在大量積水，水量約為562 950 m3，采空區(qū)水位標(biāo)高較1308 工作面頂板高30 m 左右。切眼上覆頂板K2、K3、K4 灰?guī)r層不同程度存在溶洞裂隙，溶洞裂隙與采空區(qū)積水溝通。因此非常必要對切眼100 m 范圍內(nèi)富水情況進(jìn)行探測，確定主要導(dǎo)水通道并注漿堵水，保證工作面回采安全。

3 解決方案

通過對1308 工作面進(jìn)行綜合物探及注漿堵水施工，有效封堵1308 工作面切眼頂板上方K2 石灰?guī)r內(nèi)小的導(dǎo)水裂隙及其他可能給安全回采造成影響的導(dǎo)水通道，確保工作面回采過程中不受采空區(qū)積水水害影響。

3.1 綜合物探

3.1.1 瞬變電磁探測

為查明1308 工作面切眼頂板100 m 范圍內(nèi)富水情況，采用YCS160D 礦井瞬變電磁儀對切眼往外進(jìn)、回風(fēng)順槽100 m 區(qū)域進(jìn)行了瞬變電磁探測。探測結(jié)果如圖1。

圖1 1308 工作面回風(fēng)順槽巷100 m 瞬變探測圖

根據(jù)瞬變電磁探測結(jié)果，在1308 工作面內(nèi)0～120 m 范圍發(fā)現(xiàn)低阻異常，分析為巖溶裂隙水和9 號煤采空區(qū)水影響所致，必須進(jìn)行打鉆驗證。

3.1.2 地質(zhì)雷達(dá)探測

通過ZTR12 本安型防爆地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)，對1308 工作面180 m 和切眼往外進(jìn)、回風(fēng)順槽100 m區(qū)域進(jìn)行了地質(zhì)雷達(dá)探測。探測深度為30 m 范圍的經(jīng)驗數(shù)值，選取時窗500，頻率50 MHz。探測可知頂板13～30 m 附近為重點注漿區(qū)域，在工作面內(nèi)0～120 m 區(qū)域為頂板主要富水區(qū)，在切眼內(nèi)頂板顯示裂隙異常區(qū)。鑒于以上探測結(jié)果，判斷需整體對工作面進(jìn)行鉆探驗證，并對裂隙發(fā)育區(qū)域進(jìn)行注漿治理。

3.2 切眼注漿堵水方案

根據(jù)礦井瞬變電磁及地質(zhì)雷達(dá)探測結(jié)果，并結(jié)合礦井水文地質(zhì)資料得出，需整體對工作面及煤柱外側(cè)40m 區(qū)域上覆巖層進(jìn)行裂隙探測并注漿。

3.2.1 鉆孔布置

（1）切眼頂板K2 灰?guī)r探測孔：主要是探測切眼頂板的裂隙發(fā)育情況。鉆孔位于切眼兩排錨索中間，距切眼煤柱幫1.5 m，鉆孔間距3 m，傾角90°，孔深10 m。

（2）煤柱裂隙探測孔：主要是探測切眼外側(cè)煤柱頂板的裂隙發(fā)育情況。分兩組布置，分別位于切眼內(nèi)45 m 和135 m 處，每組布設(shè)6 個鉆孔，鉆孔終孔覆蓋范圍為1308 工作面外側(cè)煤柱水平40 m垂向35 m 區(qū)域（垂向35 m 鉆孔均打透9 號煤）。

（3）注漿效果檢查孔：主要是檢查切眼外側(cè)煤柱頂板裂隙的注漿情況。分兩組布置，分別位于切眼內(nèi)60 m 和120 m 處，每組布設(shè)4 個鉆孔，鉆孔終孔覆蓋范圍為1308 工作面外側(cè)煤柱水平40 m垂向35 m 區(qū)域。

3.2.2 鉆孔設(shè)計

（1）切眼頂板K2 灰?guī)r富水性探測鉆孔設(shè)計

為了探測切眼頂板K2 灰?guī)r富水導(dǎo)水情況，使用錨索鉆機對切眼內(nèi)頂板K2 灰?guī)r進(jìn)行探測，各鉆孔傾角為90°，孔深10 m（終孔穿過K2 灰?guī)r），鉆孔位于切眼兩排錨索中間，距切眼煤柱幫1.5 m，鉆孔間距為3 m，孔數(shù)60 個。

（2）煤柱裂隙探測鉆孔設(shè)計

在1308 工作面內(nèi)45 m、135 m 兩處布置兩探測鉆場，向外向上施工鉆孔，探測煤柱外側(cè)40 m、頂板35m 范圍內(nèi)巖層含水導(dǎo)水情況，每個鉆場設(shè)計6 個鉆孔（具體參數(shù)見表1），每個鉆孔注入長2 m、Ф108 mm 孔口管。

表1 井下頂板探水鉆孔設(shè)計參數(shù)一覽表

（3）注漿效果檢查孔

在1308 工作面內(nèi)60 m、120 m 兩處布置兩組檢驗鉆孔，覆蓋范圍為工作面外側(cè)煤柱水平40 m、垂向35 m 區(qū)域，每個鉆場設(shè)計4 個鉆孔，鉆進(jìn)采用ZDY1250S 液壓鉆機，配套Φ50 mm×1000 mm鉆桿，鉆頭為Φ75 mm 三翼復(fù)合片鉆頭，鉆孔成孔直徑為75 mm。開孔采用Φ113 mm 擴孔鉆頭（可加扶正器進(jìn)行擴孔），下外徑108mm 孔口管，孔口管長度1 m（1 m×2 根），凝固后固管試壓2 MPa，持續(xù)時間不少于0.5 h。

4 現(xiàn)場驗證

2019 年1 月6 日—2019 年3 月6 日 期 間，在1308工作面區(qū)域累計施工注漿堵水鉆孔短孔60個，共計進(jìn)尺600 m，長孔17 個，共計進(jìn)尺1412 m。鉆孔出水導(dǎo)致切眼頂板出現(xiàn)淋水后，施工了1～7 鉆孔，并進(jìn)行了注漿治理，注漿后切眼內(nèi)淋水變小，水量為1 m3/h。通過現(xiàn)場跟蹤落實，各鉆孔注漿壓力均達(dá)至3～4 MPa，且長時間吸漿量不再變化才終止注漿，各項指標(biāo)均符合注漿要求，初步判斷注漿效果理想。

5 結(jié)論

切眼主要充水水源為上層采空區(qū)積水和同煤層一盤區(qū)采空區(qū)積水，積水將會通過巖溶裂隙導(dǎo)入1308 工作面，使礦井涌水量增大。通過綜合物探發(fā)現(xiàn)3 處低阻異常和多處裂隙異常區(qū)，并結(jié)合物探結(jié)果布置了注漿治理鉆孔，共布置錨索注漿孔60 個，總進(jìn)尺1412 m，注漿量44.7 t。物探驗證結(jié)果表明：切眼垮落范圍內(nèi)不再存在與一盤區(qū)采空區(qū)積水溝通的裂隙，對回采無影響。現(xiàn)涌水量穩(wěn)定在80 m3/h，說明采空區(qū)積水范圍及水量基本無變化。