煤礦井下巷道高壓突水注漿封堵施工技術

孔偉杰 李俊華

摘 要：本文詳細地介紹了老君堂煤礦井下21081工作面下順槽高壓突水具體情況，分析突水水源及突水機理，通過注漿封堵技術徹底解決了工作面突水問題，為礦井施工突水的治理積累了寶貴的經驗。

關鍵詞：突水 注漿 封堵

中圖分類號：TD74 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0131-02

1 工程概況

老君堂煤礦立井單水平下山開拓，回采工作面偽傾斜布置。201×年10月3日，井下21081工作面下順槽掘進至275 m處時，掘進工作面后方1～3m巷道左幫發生突水，突水量200 m3/h左右。掘進頭后2～3 m左幫涌水150 m3/h左右，掘進頭后14 m處頂部涌水5 0 m3/h左右，屬于太原群灰巖水，水壓2.5 MPa。初步判斷突水處為巖溶裂隙發育區，巖溶裂隙溝通了下部灰巖含水層和上部頂板砂巖，可疑有奧陶系灰巖水和頂板砂巖水參與。該巷道為留窄小煤柱沿空掘巷，右側2 m以外為采空區。礦井主排水能力700 m3/h左右，目前井下涌水量超過500 m3/h。為減輕主排水系統壓力，減少排水費用，保證礦井安全生產，要求對突水點進行注漿封堵，封堵突水量的90%以上。

2 注漿封堵施工技術

2.1 施工輔助巷道

201×年10月31日，經現場考察確定，在掘進工作面后方2～3 m處頂水開掘一條輔助巷道，向左側沿程追蹤突水水源，希望能在左側5～10 m處找到突水的孔洞，然后在輔助巷道內打止漿墻，外側實施圍巖加固，封堵突水點。經過4天施工掘進1.7 m，由于巷道上方破碎巖石大量冒落，冒落后的矸石堵塞了突水通道，突水從巷道頂部傾泄而下，尤如傾盆大雨，輔助巷道無法施工。于是在掘進工作面后方17 m處向左側再施工一條輔助巷道，巷道上寬1.8m，下寬2.2 m，高2.0 m，坑木支護，長度10 m，水平。然后向右側轉90°，與下順槽平行向前掘進，巷道斷面不變，礦工鋼支護，掘進12m后，用錨索鉆機向前探水，找到突水通道后繼續向前掘進，將水挖出來，讓其全部從輔助巷道流出，使原突水點斷流。

2.2 導水

用2根Φ15.24 mm無縫鋼管將水全部導出，導水管長度每節3 m，以法蘭盤連接，外端安裝配套高壓閘閥。導水管放入突水孔以后，用速凝膠泥固接導水管，盡可能將導水周圍漏水裂隙全部封堵，將水全部集中于導水管，其余部位不得漏水。

2.3 止漿墻施工

為保證突水點注漿封堵質量，在前后施工的2個輔助巷道內施工2個止漿墻，第一次施工的輔助巷道內做的止漿墻為1號止漿墻，第二次施工的輔助巷道內的止漿墻為2號止漿墻，2個止漿墻同時施工。

1號止漿墻：1號輔助巷道向前掘進5～7m之后，向上部冒落帶打入3～5根Φ15.24 mm注漿管，并將管子引至10 m以外，外端套實，安裝配套高壓球閥。然后在外側用料石或紅磚筑砌1 m厚的外墻，外墻向下深挖1 m至硬底，用混凝土填實，然后向上壘砌。墻內填片石，上部需要挑頂，將頂煤全部挑下，用料石壘至煤層頂板。在充填片石時需要在墻的中上部放置2～3根Φ25.4 mm注漿管，外端套實，安裝配套高壓球閥。

2號止漿墻：在2號輔助巷道內施工的止漿墻厚度6～8 m，在6～8 m之外先施工外側墻，墻厚1 m，外墻向下深挖至硬底，用混凝土填實，然后向上壘砌。墻內填片石。在充填片石時在墻的中上部放置2～3根Φ25.4 mm注漿管，外端套實，安裝配套高壓球閥。

2.4 止漿墻注漿

墻體充滿后，向墻體內注單液水泥漿，為保證水泥漿與片石充分接觸，注漿過程中不允許加入任何化學添加劑。采用間歇式注漿，每注2～3 h停20 min左右，讓漿液充分沉淀。即將結束時注水泥-水玻璃雙液漿，保證上部充分注滿。

2.5 止漿墻體外周邊圍巖注漿加固

止漿墻體周邊圍巖注漿在止漿墻凝固的7天之內進行。對1號止漿墻在掘進工作面后方15 m范圍內噴漿，噴層厚度10～20 cm，可以分兩遍噴射，目的是在巷道外側先做一個簡單的止漿層。在1號止漿墻后側噴漿范圍內分4遍實施圍巖注漿，在2號止漿墻外側分2遍實施圍巖注漿。第一遍1號止漿墻外側15 m范圍內分5個注漿斷面，每個斷面布置13個注漿孔，孔深1.0 m，埋設Φ25.4 mm注漿管，管長0.5 m，外端套絲，安裝配套高壓球閥。2號止漿墻外側圍巖注漿加固范圍為5～10 m，每2 m一個注漿斷面，每個斷面布置6個注漿孔，孔深1.0 m，埋設Φ25.4 mm注漿管，管長0.5 m，外端套絲，安裝配套高壓球閥，注水泥-水玻璃雙液漿，漿液配比為水：水泥：水玻璃=1：0.8∶0.1～0.3，注漿壓力0.5～1.0 Mpa。第二遍注漿注漿孔的密度和注漿管的形式與第一遍相同，孔深2.0 m，管長1.5 m，注水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力1.5～2.0 Mpa。由于2號輔助巷道為全巖巷，注漿2遍即可完成周邊圍巖加固。第三遍和第四遍注漿只在工作面下順槽噴漿范圍內進行。第三遍注漿孔的密度和注漿管的形式與前兩遍相同，孔深3.0 m，管長2.5 m，注水泥單液漿，注漿壓力3.0 Mpa。第四遍用錨索鉆機造孔，孔深6 m，孔徑Φ29 mm，下Φ20 mm注漿管，外側過渡為Φ25.4 mm，與注漿系統以Φ25.4 mm球閥連接，注水泥單液漿，注漿壓力4.0～5.0 Mpa。

2.6 關水增壓實驗

待止漿墻注漿充填7天后，兩個墻體外側圍巖注漿加固工作全部完成，開始進行關水增壓實驗。加固后再關閉高壓閘閥，直至關閉10～20 min后無漏水現象為止。

2.7 注漿封堵突水點

關水增壓實驗成功后，開始頂水注漿封堵突水點。注漿開始時，注單液水泥漿，水灰比調整為1∶1。注漿量超過150 t時，改注水泥-水玻璃雙液漿，漿液配比為水泥：水玻璃：水=1.0∶0.1～0.3∶0.8～1.0。當注漿壓力達到7.0MPa時，停止注漿。

3 注漿堵水效果分析

在注漿堵水前，下順槽出水量達500 m3/h，隨著注漿工程的進展，出水量也日趨減小。11月19日對井下工作面現場觀測出水量基本消失，這一結果持續到11月28日整體注漿工程結束，注漿堵水率達98%，表明本次注漿堵水達到預期目的。

4 結語

本次注漿工程之所以能夠取得圓滿成功，其原因在于預測突水點位置準確，方案充分、正確，注漿工藝合理，施工措施妥當，取得了較好的封水效果，為老君堂煤礦節省了大量的電費，減少了地下水的流失，經濟、社會效益顯著，為類似礦井巷道涌水的治理提供了可以借鑒的成功經驗。

參考文獻

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