龍場煤礦主斜井水害治理技術研究

齊寶勇

摘 要：根據龍場煤礦礦建過程中取得的地質及水文地質資料，結合前期的瞬變電磁和高密度電法物探資料，采取超前探查注漿、長短孔注漿堵水等措施，分析研究含水層的裂隙發育規律特征，采用注漿堵水工藝封堵出水點，減少礦井排水費用，保證礦井的安全生產。

關鍵詞：主斜井；物探；注漿堵水

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.053

龍場煤礦主斜井口標高+1360.00m，井筒斷面寬度4.8m，巷道凈斷面18.54m2，設計長度1197m，傾角-23°，采用錨網噴支護。巷道自上向下依次揭露三疊紀下統茅草鋪組（T1m）、夜郎組九級灘段（T1y3）、玉龍山段（T1y2）、沙堡灣段（T1y1）、二疊系上統長興組（P3c）和二疊系上統龍潭組（P3l）等地層。

2014年7月15日，貴州省黔西縣內遭遇百年一遇的特大暴雨，礦區范圍內連續3天地面降雨量達到260mm，導致礦井主斜井495m底板出現出水點，最大出水量150m?/h，因當時正處于雨季，只能采取疏排水方案進行處理。經分析該出水點是以巖溶通道出水為主，巖溶裂隙出水為輔的涌出形式，嚴重危及礦井安全，因此井筒注漿堵水工作顯得尤為重要。

1 區域水文地質情況

井田內含（隔）水層自上而下主要有：第四系孔隙含水層（Q）、三疊系下統茅草鋪組（T1m）巖溶裂隙含水層、三疊系下統夜郎組九級灘段（T1y3）隔水層、夜郎組玉龍山段（T1y2）巖溶裂隙含水層、夜郎組沙堡灣段（T1y1）隔水層、二疊系上統長興組（P3c）巖溶裂隙含水層、二疊系上統龍潭組（P3l）灰巖、細砂巖巖溶裂隙含水層、龍潭組（P3l）泥巖類隔水層、二疊系上統峨眉山玄武巖組（P3β）裂隙含水層、二疊系中統茅口組（P2m）巖溶裂隙含水層。

井田內有35個鉆孔中揭露該層，其中25個鉆孔40層次沖洗液明顯漏失或全漏，漏水孔率高達71.4%。巖芯見有大量水蝕溶孔、裂隙發育，局部見有溶洞，充水空間發育。

龍場礦區地下水以大氣降水補給為主，地表水補給次之。大氣降水與地表水通過溶蝕裂隙等以面狀分散的形式補給，地下水逕流明暗交替，最終以泉水、地下暗河的形式排泄。

區內地下水補、徑、排主要受降水、地形地貌、巖性、地質構造等控制，既有區域的統一規律，又有隨地段變化的明顯差異。由于地形切割高差較大，地形坡度較陡，季節性溪溝及巖溶發育，在雨季絕大部份形成原地接受補給，就地小溪排泄。大氣降雨是區內地下水主要的補給來源，補給期集中在每年雨季。由于溶蝕裂隙較發育，降水通過溶溝、溶槽、溶蝕裂隙及落水洞等注入地下，并以地下河或泉的形式排泄于河流中或地勢低洼處，降水主要是通過溶蝕裂隙、構造裂隙及風化裂隙方式滲入補給地下水。

通過龍場井田的地表勘查，地下水整體徑流方向為雨朵河方向，地下裂隙較發育，最終在16、17泉以泉點的形式排泄于雨朵河。

2 物探情況

2014年6月27日，中煤科工集團西安煤科院來礦對龍場煤礦主斜井495m處進行水情物探，結果如下：

從圖1分析可知，有一個含水地帶在上方130度方向60m處向下延伸，到正前方時角度為改變，但是距離變為40m并繼續延伸，含水帶向下一直延伸并不斷向右靠攏，從圖3分析可知，含水帶已經變化為90度方向并向前20m位置。說明含水帶位置不斷變化，并不斷向巷道靠近。

除了這個含水帶，還有第二個含水地區，從圖1中可以看出90度方向70m到80m處有一低阻異常區，在圖2中變化到右側前方大片低阻異常，而在圖3中大片低阻區域又向正前方靠攏，范圍較大，但并沒有向巷道靠近的趨勢。

3 出水原因分析

龍場煤礦井田在北東向構造控制下，主要含水層的分布也沿構造線方向出露展布成帶狀。受含水層與隔水層出露空間位置變化的控制，井田內地表水與地下水互為補給、轉化頻繁。地下水通過巖溶管道、暗河、泉水等循環、徑流、排泄，顯示出循環淺、徑流短、交替強烈、局部集中排泄的特點，總體由西南向東北運移，并通過暗河形式在井田外排泄，主斜井495m出水點正處于16號泉、17號泉排泄口附近區域，或者說主斜井495m出水點正處于主徑流帶上。

根據現場實地調查及主斜井出水點涌水情況分析，該出水點為碳酸鹽巖夾基巖裂隙水，溶蝕裂隙較發育，降水通過溶溝、溶槽、溶蝕裂隙等流入地下。水源來自該區西南方向的落水洞，通過對現場及井田區域的水文地質調查來看，大氣降水是該區域落水洞的主要補給來源，其動態變化受大氣降水控制，枯水季節泉水流量較小，暴雨后流量猛增，該區域落水洞的標高大都在+1350m左右，與出水點處的標高相差200m，最大水壓2兆帕。主斜井495米出水點實際揭露出水點水量變化范圍在40～200m?/h左右，

4 堵水技術方案

根據主斜井495m出水點的巖溶裂隙發育情況、巷道圍巖的地質條件、出水位置、水量、水壓等，采用短孔注漿封堵圍巖漏水點注漿方案。

4.1 注漿設計

注漿加固鉆孔呈梅花形布置，孔間距0.8×0.8m，間排距0.8×0.8m。

4.2 施工程序

打孔→埋設注漿管→ 注漿 → 注漿驗收。

4.3 鉆孔施工

采用YT28型鑿巖機鉆孔，孔徑42mm，孔深4m，在495m上下30m范圍內巷道出水點周圍布孔，按梅花形布置鉆孔，鉆孔施工完畢后及時進行清孔。

4.4 注漿管

鉆孔結束后安裝2寸注漿管，注漿管采用與注漿泵相對應的鋼管，長度0.9m，外露0.1m，注漿管兩端套絲，套絲長度為分別5cm，采用干麻絲纏繞注漿管牢固，孔口采用樹脂藥卷或水玻璃充填加固。

4.5 注漿準備

注漿前進行管路調試，檢查注漿管路及設備，確保注漿壓力表完好，孔口管埋設牢固，并安裝止漿管。

4.6 注漿

（1）拌制水泥漿：先加水后加水泥，水泥采用425號普通水泥，水泥漿液水灰比按1：0.6～1攪拌10至20min，混合比逐漸變大，直到達到滿足施工設計要求為止。

（2）注漿順序：采取單孔注漿（即打一個孔注一個孔），達到設計要求后，方可對下一個孔打孔、注漿。實行跳孔注漿，注漿順序先在巷道底板注漿，再由兩側到拱頂，可交叉進行，每幫一次只施工一個孔。最后去掉4#溶洞引水管后，對巷道右幫引水管進行注漿處理，注漿壓力2.5Mpa。注漿孔壁與鋼管之間用麻絲填實，孔口范圍采用樹脂藥卷或水玻璃封孔；孔口設止漿閥門（2個）和泄水觀察孔閥門，注漿過程中若發生串漿，則關閉孔口閥門待其他孔注漿完畢后再打開閥門。

（3）清理注漿管。單孔注漿結束后，打開止漿閥門和泄水觀察孔閥門用清水清理，防止堵塞注漿管。

（4）輔助用料 ：當水泥漿無法滿足設計要求時，采用雙液注漿，即注水泥漿后，出現跑漿、不起壓等現象時，采用雙液注漿，注漿時摻水玻璃，水玻璃濃度30-35Be，水泥漿與水玻璃體積比1：0.35～1：0.65。無雙液注漿泵時，單獨調試好水玻璃濃度和體積比，通過注漿泵一起將混合液送入孔內。

5 實施效果

根據龍場煤礦建井過程中取得的地質及水文地質資料，結合前期的瞬變電磁和高密度電法物探資料，采取超前探查注漿、長短孔注漿堵水等措施，分析研究各含水層的裂隙發育規律特征，對龍場煤礦主斜井出水點的注漿治理，封堵出水點，使得主斜井的涌水量急劇下降，目前巖溶通道已得到了控制，巖溶裂隙水已經明顯減少，主斜井的涌水量由150m3/h減小至50m3/h左右，計算年節約排水費用約120萬元，減少了礦井排水費用，保證礦井的安全生產。