掘進工作面水害原因分析與治理

　　摘要：從分析礦井的水文地質條件入手，對掘進工作面掘進工作期間底板突水機理及特點加以闡述，針對突水原因，采取了底板注漿加固的方法進行整體防治，確保了礦井的安全與生產，實現了高產高效。
　　關鍵詞：掘進工作面 注漿加固 大量出水
　　中圖分類號：TD745文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)2(a)-0000-00
　　
　　
　　1 礦井水文地質
　　其上下鄰近含水地層自上而下有石炭紀太原組石灰巖含水層K4、K3灰巖含水層和K2灰巖含水層、本溪組薄層灰巖、奧陶紀峰峰組灰巖區域等。
　　
　　2 突水情況及首次處理
　　汾西新陽煤礦北采膠帶巷掘進2009年2月7日至煤倉位置，高程約＋630m時，揭露本溪組灰巖出現涌水。起初水量一直基本穩定，約60m3/h。至2009年5月12日，在掘進進風聯絡巷時，重新揭露本溪組灰巖及其下伏鋁土泥巖，涌水量大幅增加，于2009年5月31日下午達到最大量320m3/h，持續約1小時后水量開始下降，于2009年6月3日后基本穩定在260m3/h左右。出水后，礦方邀請了有關專業單位及專家對水害進行治理，經多方案比較實施，最后在突水區域堆放了大量沙石，并在北采膠帶巷溜眼西側施工了擋水墻，注入大量水泥漿、化學漿液后降水量降至約60m3/h，經現場測量水壓約為0.35MPa，暫時消除了水患威脅。
　　
　　3 防治措施
　　由于地下水徑流非常復雜，往往不是單一的某一處的某個通道，而是眾多的裂隙匯集而成，其中可能有一部位流量較大，是其主要通道。但在主要通道被封堵之后，其它未被封堵的裂隙仍然導水，并且隨著流水的沖刷，還會形成新的主要導水通道。因此，我們認為通道封堵注漿只能用來減弱突水水源的流量，降低后期治理的壓力，為后期治理提供一些有利的條件。最終治理水患，還是要對突水點進行封堵并進行必要的區域注漿加固，消除隱患從而達到一勞永逸。綜合考慮地層壓力、水壓、巖性和巖體強度等因素，經比較，決定采用注漿堵水與底板加固相結合的治理方案。
　　3.1 底板注漿有關參數的確定
　　3.1.1 注漿加固范圍的確定
　　在沒有構造因素影響下，巷道底板安全隔水層厚度的確定，采用斯列薩列夫公式計算：
　　
　　式中，ML—能夠阻隔壓力HP的臨界安全厚度，m ；HP—實際水、氣壓力值，取0.35MPa；L —巷道空間底寬，取3.7m；Kp—巖層抗張強度，取0.1MPa；rR—巖層巖石容重，27KN/m3。計算得到底板臨界安全厚度為10m。
　　由于此區域已經突水，而且通過超前高密度電法探測探查發現該區域9煤底板以下有大面積異常（富水）區，因此我們將安全系數定為2.5 。因此，需對北采區北翼集中軌道巷下深度25m以內寬20m，長80m的地層進行探查加固。
　　3.1.2 注漿孔擴散半徑的確定
　　根據汾煤勘探工程處類似地區注漿經驗表明，在靜水壓1MPa的區域采用2TGZ-90/140注漿泵進行注漿，其鉆孔擴散半徑最大可達5m，最小達2m，一般3m左右。因此，在無底板注漿加固鉆孔擴散半徑試驗值的情況下，采用3m擴散半徑進行鉆孔設計。
　　3.1.3 鉆孔位置
　　注漿孔的擴散半徑以3m為宜，所以孔間距為6m，橫向受巷道限制，孔間距約1.3m。為使各孔的漿液擴散范圍盡量均勻，各注漿孔均呈不同角度。尤其是突水區域，由于巷道已被封堵，所以注漿施工工作面十分狹小，所布置的27個注漿孔幾乎各孔都有不同的外偏角與下偏角。
　　3.2 施工工藝
　　注漿孔施工順序：（1）開孔及固管：開孔Ф150mm至孔深3.8m(含屏蔽混凝土