地質構造復雜區(qū)域底板注漿孔的施工技術及應用

李論

摘 要：9101工作面屬于帶壓開采區(qū)域，斷層發(fā)育，落差較大，有導通奧灰水的危險性，巷道底部有不同厚度的煤層，對底板注漿加固不利，經(jīng)實踐，探索出較為科學合理的方法與措施來提高注漿效果，保障工作面安全生產(chǎn)。

關鍵詞：底煤；注漿；加固；裂隙

中圖分類號：TD823 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）25-0147-02

1 9101工作面地質情況

9101工作面在掘進期間揭露兩條斷層且落差較大，其產(chǎn)狀分別為F297°∠60°H=7.5～10m±、F110°∠60°H=6～10m±，恰好形成地壘構造。特別是后者與機巷交角較小，機巷沿其走向掘進了200m才逐漸分開，造成機巷在掘進期間留有0.5m～2.0m厚不等的煤底，在斷層帶附近底板則留有厚達4m的構造煤。

在工作面兩順槽共施工了5個奧灰水文孔，經(jīng)取芯分析得出，底板下20m～30m處有兩層砂巖，富水性較強，淺部出水量5～20m3/h，深部出水量20～30m3/h。奧灰層位于底板下平均70m。該工作面屬于帶壓開采區(qū)域，斷層落差大，具有帶壓危險性。回采前，通過音頻電透視探測得出工作面內(nèi)部底板存在4處低阻異常區(qū)，其中1號異常區(qū)正好處于斷層F110°∠60°H=6～10m±構造帶留有底煤處（即機巷12-2鉆場附近部分），因此，為貫徹落實“有采必探、先治后采”的原則，以防可能導通底板砂巖裂隙水和奧灰水，消除水患，確保安全生產(chǎn)，采取鉆探并進行底板注漿加固。

2 施工方案

機巷12-2鉆場附近正處于地質構造帶，底煤較厚，高達4m，又屬于物探異常區(qū)，經(jīng)研究決定設計7個孔，具體參數(shù)如下：

具體施工情況：

（1）前期施工情況

因考慮巷道底板構造煤穩(wěn)定性差，容易漏漿、跑漿，先對鉆場底板進行加固，施工了 6個底板加固孔，孔深4.5～6m，以孔徑為φ19mm進行注漿加固，注漿以水泥和水玻璃為材料，出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象，說明底板加固效果不好。

本工程使用ZY-1250型液壓鉆機施工大孔，開孔孔徑為φ127mm，施工至15m，下入φ90mm套管，注漿固管，試壓合格后變徑φ58mm直至終孔。出現(xiàn)固管與注漿質量均不合格，達不到要求。

后經(jīng)過分析，認為在施鉆過程中，鉆桿對煤巖層有擾動作用，致使煤巖層分界面易產(chǎn)生裂隙，導通水源，經(jīng)過強化現(xiàn)場管理，合理安排工序，統(tǒng)籌布置作業(yè)；嚴格按照措施，開孔、固管、凝固、試壓，對鉆場附近底板裂隙發(fā)育處提前加密打小孔，注漿加固，最后施工了42個長短不一的加固孔，有效的阻止了從巷道的幫部和底部跑漿的現(xiàn)象。

（2）中期鉆孔施工情況

打小鉆進行加固底板已經(jīng)起到了一定作用，但在固管完畢后需重新定位，定位不好容易造成鉆桿和套管碰撞，一方面破壞固管效果，另一方面對加固的止?jié){墊產(chǎn)生二次擾動，嚴重影響注漿效果。

經(jīng)過商討決定，采取帶管鉆進，極大的減少對底板的擾動，簡化了工序，節(jié)省了時間，提高了效率，大大增加了成孔率。

（3）后期鉆孔具體情況

本次工程設備和技術參數(shù)基本沒變，仍使用ZY-1250型液壓鉆機，4個孔中只有31#孔按設計正常施工。26#、27#、29#孔方位、傾角不變，孔深分別調(diào)整為45.75m、52.5m、47.25m，取消施工28#、30#、補機12-1孔。所有孔均采用水灰比為1：1的水泥漿固管，凝固時間72小時，然后以4MP壓力試壓30min，合格后，變徑58mm鉆進，直至終孔。

本次鉆探歷時39天，共施工4個鉆孔計175.5m，均采用2NBB-4.5-9/6-3-15煤礦用變量泥漿泵注入水灰比為1：1水泥漿進行固管注漿、封孔注漿。跑漿時，采用雙液漿（水玻璃和水泥漿混合液，比例0.4～1：1，根據(jù)出水量大小調(diào)整配比）或摻3%速凝劑的水泥漿封堵裂隙。共使用水泥83.4t、水玻璃8.25t、速凝劑40袋，放水17000m3。探明12-2鉆場底板下5～10m、14～17m、22～24m和27～30層位富水性強，其中5～10m層位鉆孔最大涌水量達3.5m3/h，孔口水壓小于0.1MPa；14～17m層位鉆孔最大涌水量達15m3/h，孔口水壓小于0.1MPa；22～24m層位鉆孔最大涌水量達14m3/h，孔口水壓0.4MPa；27～30m層位鉆孔最大涌水量達32.3m3/h，孔口水壓0.4MPa。

3 施工效果

（1）在巷道底板共施工42個加固小孔，形成了止?jié){墊，有效的阻止了漏漿跑漿現(xiàn)象，效果明顯。

（2）帶管鉆進提高了成孔率，加快了施工進度。

（3）深淺孔結合加快了注漿效果。

4 結束語

由于本次鉆探地處斷層帶，底板破碎，裂隙發(fā)育，且富水性強，導致鉆探施工時間長，效率不高，但累積了經(jīng)驗，為下一步工作提供了借鑒，并在11號鉆場和10號鉆場實踐應用，取得了良好的效果，主要有如下方案：

（1）施工小鉆

鉆探施工地點底板留有底煤或位于斷層附近，造成底板破碎，鉆探施工前，必須在鉆探地點施工底板加固孔，對底板進行加固；并保證鉆場底板硬化厚度不低于200mm。

（2）帶管鉆進

底板破碎，傳統(tǒng)下套管方式易塌孔，通過采用巖芯管配合取芯鉆頭鉆進的方法，減小鉆頭對孔壁的破壞，提高鉆孔質量，保證一次成孔，縮小固結套管時間，提高工作效率，加快施工進度。

（3）巖層深淺孔結合

煤層底板富水性較強，但層位不同，施工長度不同的鉆孔，分層分段進行注漿，增大擴散半徑。

（4）近斷層走向打孔

在斷層附近區(qū)域，沿著其走向施工，盡量增大鉆孔和斷層面的接觸面積，能提高注漿效果。

參考文獻：

[1]曹志安，劉亞明，高明仕，等.軟弱泥巖巷道底板下向鉆孔錨注加固技術研究[J].煤炭科學技術研究，2016（3）.endprint