李嘴孜煤礦西七采區-440~-480mB11b運輸下山注漿堵水技術

摘要:該文針對李嘴孜煤礦西七采區-440～-480mB11b運輸下山進行的注漿堵水工藝進行了技術分析，同時對注漿堵水效果及經濟效益分析，以供同行探討。

關鍵詞:運輸下山 注漿堵水技術 經濟效益

1 概述

李嘴孜煤礦西七采區-440m～-480mB11b運輸下山傾角為25度，位于已回采的3712(1)工作面下方，前期掘進至-480m水平平巷，之后在-440m水平向下10m處進行封閉，該下山掘進期間采用李嘴子礦專用1#“U”棚進行支護，鏈板機配合單軌吊進行運輸工作。由于受受動空間影響下，該下山在掘進期間出現多次局部抽漏，現U”棚支護大面積來壓變形，影響巷道使用。由于該下山肩負著礦井西七采區二水平及三水平間采區開采期間的通風、排水、供電、運輸等重要任務，為此，經礦研究比較決定對該條巷道啟封后進行維修至-480m水平。

維修采用專用1#“U”棚進行支護。在由上向下拆架U”棚維修過程中，巷道淋水較大，過抽漏地點時，抽漏區內的煤矸伴隨淋水涌入巷道，給斜巷排水、維修施工增加了難度，隨著抽漏煤矸的量的增加，施工茬口后方新架棚的頂幫抽空，棚子容易失穩，嚴重威脅施工安全。

尤其是當該巷道維修至上口變坡點向下24.8m處，巷道底板肩窩向下至底板突然出現煤水流出，起始水量為3.6m3/h，后逐漸增大至5m3/h，伴隨煤矸，且在該處巷道煤層底板方向見上方巷道梯形棚腿及小眼砌塊等，鑒于此種情況，經分析在該巷道煤水潰出處上方已冒空，為此巷道停止維修。

經現場調查分析，西七采區-440～-480mB11b運輸下山位于已回采的3712(1)工作面下。3712(1)工作面機巷回采期間，機巷施工的頂板砂巖放水孔未封閉，西七采區-440～-480mB11b運輸下山出水后，頂板砂巖放水孔引水管路無水，采空區減少灌黃泥漿量后，西七采區-440～-480mB11b運輸下山內抽漏地點水量變化情況不大，無明顯減少，分析抽冒區已與B11b底板砂巖水及上方老塘水形成導水通道形成出水，西七采區-440～-480mB11b運輸下山頂幫松散煤巖體與與B11b底板砂巖水及上方老塘水形成水力聯系，形成大淋水，水沖刷帶動松散煤矸在施工茬口涌入巷道，抽空區堅硬完整煤矸失去支撐后在動壓破碎下繼續隨出水流動，抽冒范圍逐漸擴大，出煤矸量增加，后方巷道支護失穩現象增多，有推跨危險，必須停止施工。

2 治水方案的確定

針對現場情況，目前對該處治水的途徑基本上有三種:

2.1 扒開-440mB11b順槽封閉墻，對該巷道進行維修，將巷道內老塘水引流至石門水溝內。

2.2 強行排水。對B11b底板砂巖強行打鉆排水

2.3 在抽冒區注入水泥漿堵塞導水通道，充填加固抽冒區內煤巖體。

根據現場條件，采用方式一對水進行疏導，資金投入巨大，施工周期長，且存在安全隱患;采用方式二，對B11b底板砂巖強行打鉆排水資金投入大，同時施工周期長，且不能徹底解決煤水問題，并且費工、費時，因此該方案亦不可行;采用方式三，在抽冒區注漿封堵排水通道被認為是治理最佳方案，該方案不僅技術上可行，安全上可靠，工藝上簡單，而且經濟上合理，因此在方案選擇上確定注漿封堵方案。

3 施工技術工藝

3.1 鉆孔布置

鑒于潰水處巷道布置的實際情況，決定注漿堵水鉆孔布置兩處巷道。一處布置在西七采區4#軌道石門內;另一處布置在西七采區-440～-480mB11b運輸下山潰煤水處下山迎頭。

西七采區-440～-480mB11b運輸下山潰煤水處下山迎頭鉆孔布置:采用深淺孔布置:深孔為1.8m，淺孔0.6m，深孔由下山迎頭開始向馬道上方布置，間距1.5m，排距2m(其中布置一處淺孔)，共三排。深淺孔均垂直巷道輪廓線布置。

3.2 鉆孔結構

3.2.1 孔口裝置:包括壓力表和高壓閥門。

3.2.2 孔徑:開孔為Φ91mm，終孔為Φ42mm，

3.2.3 每個鉆孔為單路73mm套管，鉆孔鉆進2m后，下人孔口管，孔口管外焊法蘭盤。

3.2.4 孔口管的固定:①為確保孔口管下至位于鉆孔中心，增加其與孔壁間的粘結力，在每根套管外壁焊螺旋金屬條。②孔口管下到位后，在孔口管外端與孔壁間左右個插入一根內徑10mm的短管，并搗入混凝土凝固，搗入深度0.5m，用于固管時排泄孔內余氣。③用注漿泵由孔口管注入水泥漿，注漿凝固48h后，做打壓試驗，壓力為0.5Mpa以上，符合設計要求，持續時間為30min，孔壁及鉆孔附近無漏水現象，上好閥門(閥門上安裝壓力表)。

3.3 鉆孔質量

施工中詳細記錄了出水深度、水量變化情況;鉆孔方位、傾角要求及時校正，方位誤差不得超過±30'，傾角誤差不得超過±30'。

3.4 注漿工藝

3.4.1 設備:鉆機、注漿泵、孔口混合器、注漿管路，閘閥及壓力表等。

3.4.2 材料:雙漿液，水泥漿中的水灰重量比為0.5:1。水泥選用425號普通硅酸鹽水泥。水泥漿與水玻璃的體積比為1:0.8。水玻璃的波美度選用40Be〃

3.4.3 止漿層:運輸下山內采用噴砼作為止漿層，噴砼厚度為50～100mm，噴漿時必須將棚檔噴實，砼標號不低于C15。

3.5 注漿系統

3.5.1 注漿系統的建立:在西七采區-440m4#石門內巷道寬敞處安裝注漿泵、攪拌機及儲漿桶等，連接高壓注漿管路形成注漿系統。

3.5.2 風、水、電系統:由機電工區提供電源及動力開關接至注漿點附近，連接控制開關接通注漿泵及攪拌機，并接好風、水管路形成系統。

3.6 斜孔注漿

造漿后，水泥單漿液通過注漿泵、注漿管路送至注漿孔孔口，水玻璃盛在井下礦車內，通過注漿泵送至孔口，水泥漿液與水玻璃在孔口通過孔口混合器注入。

4 注漿方式封堵

4.1 分處注漿。由于在2處布置鉆孔且透水點多，為防止注漿過程中大面積的跑漿，注漿時進行了分處注漿，先由西七采區-440m4#石門內注漿，注漿順序為1-2-3號孔逐孔注漿。注漿周邊孔返漿時，關閉返漿孔，注漿孔繼續注，直到達規定壓力或注不進。換返漿孔注漿時，壓力達規定或注不進時，可不注，否則繼續注漿。注漿期間，西七采區-440m4#石門內大量跑漿時，必須間歇注漿，間歇時間為10～30分鐘，間歇注漿采用雙漿液。同時或只由西七采區-440～-480mB11b運輸下山由上向下對注漿孔進行注漿。

4.2 為鞏固潰水點周圍注漿效果，讓漿液盡量充填冒空處，向注漿孔內注入180m3單液水泥漿，消耗水泥30t，材料造價約8300元，漿液注入后底板突水點水量由原5m3/h減小到1.6m3/h，底板注漿封堵水工作取得階段性勝利。

4.3 本次注漿過程共注入雙漿液30m3，漿液擴散半徑達到3.5m，消耗水泥6t。潰水點水量被基本封堵。

5 注漿堵水效果及經濟效益分析

5.1 本次注漿堵水有效封堵了上階段老塘水和B11b底板砂巖水對下階段的影響，而且加固了潰水點區域附近13m范圍內的松散煤層巷道。為今后開采、開拓本區域煤層奠定了基礎。

5.2 由于潰水點迅速被封堵，及時恢復了生產，不僅解除了對安全生產的威脅，而且對礦井的采掘接續工作未產生實質影響，保證了礦井生產的正常穩定。

5.3 本次注漿堵水總投入約為35000元，如果按重新掘一條巷道計算，可節約費用約90000多元，其中對生產連續性和安全性效益不計，因此本工程取得了較大的經濟效益。

5.4 該處注漿，不僅起到了注漿堵水的效果，同時也對施工迎頭形成了帷幕注漿效果，為后期迎頭向下施工奠定了良好的安全基礎。