復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造老空積水區(qū)域探放技術(shù)的研究與應(yīng)用

王志遠(yuǎn) 肖壘壘 梁化磊 河南能源焦煤集團(tuán)有限公司趙固二礦

一、礦井概況

焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司趙固二礦井田位于焦作煤田東部，太行山南麓，行政隸屬新鄉(xiāng)市所轄輝縣市，其地理坐標(biāo)為東經(jīng)113（37（40′′～113（48（00′′，北緯35（22（00′′～35（26（30′′。

二、11012 工作面概況

11012 工作面位于一盤區(qū)西部，為已回采結(jié)束的11011 工作面底分層工作面，設(shè)計(jì)標(biāo)高-593m～-656.2m。工作面范圍由4 個(gè)拐點(diǎn)坐標(biāo)圈定，面積約86450m2，拐點(diǎn)坐標(biāo)見表1。該工作面西南側(cè)為14011 工作面采空區(qū)和14011 工作面里段，北側(cè)為東軌道大巷，南側(cè)為F18 斷層防隔水煤柱，東北側(cè)為11030 工作面采空區(qū)。

三、11012 工作面探放老空水方案及評(píng)價(jià)

11012 工作面為11011 工作面下分層工作面，該工作面采用內(nèi)錯(cuò)式布置，與11011上、下順槽相距5m，11012 上順槽距11030工作面下順槽17m。巷道沿人工假頂掘進(jìn)。根據(jù)11012 工作面設(shè)計(jì)方案計(jì)算，預(yù)計(jì)在11012 上順槽掘進(jìn)至通尺527m 為11030 工作面老空積水區(qū)警戒線，為保證巷道掘進(jìn)安全，要求在掘進(jìn)過程中對(duì)其進(jìn)行探測(cè)，進(jìn)一步探清老空積水區(qū)情況，并根據(jù)水量、水壓有控制地將水放出。

四、鉆孔布置

在11012 工作面上順槽通尺527m 進(jìn)行首輪探放水工程，經(jīng)評(píng)價(jià)合格掘進(jìn)98m 后（通尺625m），施工第二輪探放水鉆孔，評(píng)價(jià)合格后掘進(jìn)至通尺685m 處施工第三輪鉆孔。累計(jì)施工三輪鉆孔，保留超前距離30m。

每一輪按照鉆孔編號(hào)施工，參數(shù)見下表，每輪鉆孔開工前由地測(cè)科根據(jù)鉆場(chǎng)標(biāo)高重新校核鉆孔參數(shù)。鉆孔在放水后進(jìn)行一次透孔，如孔內(nèi)不再出水，經(jīng)測(cè)斜后，施工下一個(gè)鉆孔，本輪孔均無水流出，且透孔后仍無水，則視為合格，允許掘進(jìn)。

鉆孔進(jìn)入采空區(qū)后，若均無出水，地測(cè)科將根據(jù)鉆孔實(shí)際情況增補(bǔ)鉆孔直至有水放出，并經(jīng)過疏放、透孔水量不大于3m3/h，視為合格，對(duì)所有無水鉆孔進(jìn)行封孔密實(shí)后，方可掘進(jìn)。巷道掘進(jìn)至積水區(qū)最低點(diǎn)可結(jié)束探放水工程。

五、施工工藝

（一）下設(shè)套管及注漿固管

（1）鉆孔鉆進(jìn)過設(shè)計(jì)套管長(zhǎng)度0.5m～2m，首先進(jìn)行沖孔，將孔內(nèi)煤（巖）粉沖洗干凈，然后開始下φ108mm 一級(jí)套管。為保障套管能下到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，要在第一根套管前端開口并鑲嵌合金，用鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)方式向孔內(nèi)下套管（遇有鉆孔塌孔卡鉆時(shí)，不得強(qiáng)行扭動(dòng)套管）。套管下到設(shè)計(jì)深度后，向管內(nèi)壓入清水，沖洗套管的外壁與孔壁間煤（巖）粉，以提高固管質(zhì)量。固管前在套管和孔壁間塞入麻絲，以減少跑漿、漏漿。注漿固管采用水泥、玻璃水混合的雙液漿，其質(zhì)量比為10：1，玻璃水濃度為38～40°Bé。漿液從套管內(nèi)壓入，待套管與孔壁間流出濃稠漿液后，停止注漿。凝固8h 后，掃孔至過套管實(shí)際下設(shè)深度0.3～0.5m，向套管內(nèi)壓入清水進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力不低于1MPa，穩(wěn)壓達(dá)到30min，套管不活動(dòng)，孔壁及鉆孔周圍不漏水、不滲水，即為試壓合格。否則，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿。補(bǔ)漿采用單液水泥漿，水灰質(zhì)量比為1：0.3，漿液不宜濃稠。補(bǔ)漿至孔內(nèi)不進(jìn)漿時(shí)，停止注漿。凝固24h 后，掃孔、試壓。如此反復(fù)，直至套管試壓合格，方可繼續(xù)鉆進(jìn)。

（2）套管試壓時(shí)，必須安裝至少兩塊壓力表，兩塊壓力表的差值不得超過1MPa。

（二）鉆孔封孔要求

（1）鉆孔無水后，對(duì)其實(shí)施全孔封堵。

（2）封孔選用P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥，封孔壓力為1MPa。

（3）封孔注漿前，首先向孔內(nèi)下設(shè)φ50mm 聚氯乙烯管，下設(shè)長(zhǎng)度至鉆孔揭露11030 工作面下順槽之前；然后，在孔口安裝自加工雙口悶蓋。雙口悶蓋上一個(gè)為進(jìn)漿口，連接孔內(nèi)的φ50mm 聚氯乙烯管；另一個(gè)為放漿口。封孔時(shí)，首先從套管上預(yù)留的進(jìn)漿口向孔內(nèi)壓入水灰質(zhì)量比1：1.48 的單液水泥漿，待雙口悶蓋進(jìn)漿口流出濃稠漿液后，停止壓漿，關(guān)閉套管上的進(jìn)漿口閥門；然后，將注漿軟管連接到雙口悶蓋進(jìn)漿口閥門上，打開雙口悶蓋進(jìn)漿口閥門，再次壓漿，壓力達(dá)到1MPa 后，關(guān)閉雙口悶蓋進(jìn)漿口閥門；待水泥初步沉淀后，打開雙口悶蓋上放漿口閥門進(jìn)行放水、放漿，待孔內(nèi)水泥沉淀后的水放凈后，再次通過雙口悶蓋進(jìn)漿口閥門壓漿至1MPa 以確?？變?nèi)水泥充填密實(shí)、鉆孔封堵嚴(yán)密。

六、創(chuàng)新點(diǎn)

1.優(yōu)化鉆孔設(shè)計(jì)，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造老空積水區(qū)域進(jìn)行分段疏放，鉆孔成孔后必須進(jìn)行測(cè)斜，確保探放位置，保證安全疏放。

2.根據(jù)鉆孔平、剖面圖及11030 工作面老空區(qū)實(shí)際情況，調(diào)整施工工藝，由水力排渣改為風(fēng)力排渣，加大鉆孔揭露老空區(qū)成孔率，大大降低埋鉆事故發(fā)生。

3.在鉆孔距離11030 工作面下順槽老巷10m 時(shí)，放緩鉆進(jìn)速度，并安排專人，加強(qiáng)對(duì)孔口瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)工作，大大預(yù)防有害氣體傷人事件。

4.優(yōu)化封孔工藝，向孔內(nèi)下設(shè)φ50mm聚氯乙烯管，前端纏麻繩下設(shè)長(zhǎng)度至鉆孔實(shí)際揭露11030 工作面下順槽0～3m 范圍內(nèi)，使用自行加工的雙口悶蓋向孔內(nèi)壓入水灰質(zhì)量比1：1.48 的單液水泥漿，待雙口悶蓋進(jìn)漿口流出濃稠漿液后，再次壓漿，壓力達(dá)到1MPa 后，關(guān)閉雙口悶蓋進(jìn)漿口閥門，確保孔內(nèi)水泥充填密實(shí)、鉆孔封堵嚴(yán)密。

七、適用范圍和條件

該施工技術(shù)方案可用于探放老空水及地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域鉆孔施工，由水利排渣更換為風(fēng)力排渣，大大降低了對(duì)鉆孔圍巖的擾動(dòng)，降低鉆孔塌孔效率，為成孔提供良好條件，同時(shí)，針對(duì)鉆孔實(shí)際揭露老空區(qū)情況，下設(shè)φ50mm 聚氯乙烯管，前端進(jìn)行纏麻，有效解決漿液凝固速度及強(qiáng)度，為封孔、密實(shí)作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。