水倉滲水注漿封堵技術研究

李武軍

(晉城煤業(yè)集團長平煤業(yè)有限責任公司，山西 高平 048400)

1 概 述

長平公司現主采區(qū)為五盤區(qū)，開采3號煤層，煤層平均厚度約5.6 m，質地較為疏軟，煤體內裂隙發(fā)育。五盤區(qū)泄水巷作為五、六盤區(qū)一條主要運輸大巷，擔負著五盤區(qū)部分區(qū)域、六盤區(qū)開拓巷道的通風、運輸、供電、排水、通訊、監(jiān)測監(jiān)控等系統(tǒng)用途。為完善排水系統(tǒng)，在五盤區(qū)泄水巷5號橫川以南布置一個200 m3水倉。但在實際運行過程中，集中水倉的積水滲漏至水倉以北50 m處的五盤區(qū)泄水巷內，積水長度一般長達50 m，深度25 mm。為避免積水對系統(tǒng)造成影響，要求責任單位增設了一趟排水系統(tǒng)，并派專人在此處頂崗作業(yè)。但由于滲水量較大，巷道積水無法根治。巷道底板長時間受積水浸泡，硬化層路面變軟破壞，遭到破壞，且積水造成無法進行二次硬化修復，嚴重影響運輸系統(tǒng)和巷道文明生產。

2 巷道滲水原因分析

從五盤區(qū)泄水巷出水情況來看，出水為多點出水，出水點有8個，出水量2 m3/h，分析其滲水原因為：五盤區(qū)泄水巷掘進方式為沿頂留底掘進，巷道高度設計在4 m，底板下方留有1.6 m厚底煤。水倉內積水通過底煤層與底板交接面的裂隙導入巷道底板，最后從水倉附近的五盤區(qū)泄水巷低洼點底板裂隙區(qū)滲漏而出。

3 封堵水方案

3.1 注漿加固材料

注漿加固材料以P·O 42.5 級硅酸鹽水泥、水玻璃雙液注漿材料為主，水玻璃濃度為30～40°Bé,模數為n=2.4～3.4，水灰比為2∶1，水泥漿和水玻璃體積比例為1∶0.4～1∶1。

3.2 注漿加固具體施工方案

根據注漿堵水方案將注漿區(qū)域分為兩個部分，注漿區(qū)域一為水倉周邊圍巖體加固；注漿區(qū)域二為水倉至出水點間巷道底、幫加固，見圖1。

圖1 注漿區(qū)域平面布置(m)

3.2.1 注漿區(qū)域一

水倉周邊圍巖體注漿加固鉆孔布置。

1) 鉆孔施工位置.為了達到更好的注漿堵水效果，本次施工布置幫部鉆孔與底部鉆孔，鉆孔布置分為A組和B組，兩組鉆孔間間距2 m。A組鉆孔施鉆位置為：幫部鉆孔距底板0.8 m，底部布置5個鉆孔(用a-e表示)，巷道寬度按4.8 m計算，a/e號孔距兩幫分別0.2 m，b/d號孔距兩幫分別1.3 m，c號孔為中間孔，距b/d號孔均為1.1 m。B組鉆孔施鉆位置為：幫部鉆孔距底板0.4 m，底部布置4個鉆孔(用a-d表示)，巷道寬度按4.8 m計算，a/d號孔距兩幫0.75 m，b/c號孔布置在巷道中間，a/b/c/d號孔間距均為1.1 m，見圖2。

圖2 區(qū)域一注漿鉆孔布置平面(m)

2) 開孔角度和孔深：A組幫部鉆孔角度為-33°，孔深為6 m。A組底部鉆孔a號、e號鉆孔角度為-55°，孔深為4.5 m；b號、d號鉆孔角度為外插角16°，孔深為4 m；c號鉆孔垂直底部，孔深為4 m。B組幫部鉆孔角度為-43°，孔深為6 m。B組底部鉆孔a號、d號鉆孔角度為外插角度22°，孔深為4.5 m；b號、c號鉆孔角度為外插角度7°，孔深為4 m，見圖3。

圖3 區(qū)域一堵水鉆孔軌跡示意(m)

3.2.2 注漿區(qū)域二

水倉至出水點巷道內注漿加固鉆孔布置。

1) 鉆孔施工位置：水倉至出水點處巷道內注漿同樣布置幫部鉆孔與底部鉆孔，鉆孔布置分為A組和B組，兩組鉆孔間距2 m。孔口位置偏差不超過200 mm，角度偏差不大于0.5°，孔深不得小于設計深度。A組鉆孔施鉆位置為：幫部鉆孔距底板0.8 m，底部布置3個鉆孔(用a-c表示)，a號孔距水倉側巷幫2.4 m，b號孔距水倉側巷幫1.3 m，c號孔為水倉側巷幫0.2 m。B組鉆孔施鉆位置為：幫部鉆孔距底部0.4 m，底部布置2個鉆孔(用a、b表示)a號孔距水倉側巷幫1.85 m，b號孔距水倉側巷幫0.75 m，見圖4。

2) 開孔角度和孔深：A組幫部鉆孔角度為-33°，孔深為6 m。A組底部鉆孔，a號鉆孔垂直底部，孔深為4 m， b號鉆孔角度為外插角16°，孔深為4 m；c號鉆孔角度-55°，孔深為4.5 m；。B組幫部鉆鉆孔孔徑為D75 mm，角度為-43°，孔深為6 m。B 組底部鉆孔， a號鉆孔角度為外插角7°，孔深為4 m；b號鉆孔角度為外插角22°，孔深為4.5 m，見圖5。

圖5 集中水倉堵水區(qū)域二注漿鉆孔軌跡示意(m)

3) 注漿孔施工順序。先施工幫部鉆孔，后施工底部鉆孔，自上而下依次進行施工。

4) 鉆孔設備。采用ZDY800煤礦用全液壓坑道鉆機，配套50 mm鉆桿與75 mm鉆頭。

5) 注漿壓力。終孔壓力6 MPa，持續(xù)時間不低于5 min。

4 鉆注施工流程及工藝

安全檢查—布孔—開孔—鉆進至終孔—孔口管—注漿—達到注漿壓力—單孔結束。

4.1 注漿系統(tǒng)連接

封孔采用2ZBQ40/11氣動注漿泵，QB260攪拌桶。系統(tǒng)有兩個氣動攪拌桶QB200，兩個盛漿桶，可以采用鐵桶加工，一臺2ZBQ40/11型氣動雙液注漿泵，以及相應的管路和混合器組成。

4.2 注漿液的配置和比例

現場采用漿液攪拌桶攪拌配制，先將清水加入拌料桶內，再按水：水泥=1∶1的比例加入水泥，水泥要粗篩去除雜質，放在攪拌容器內，混合攪拌均勻，然后開始注漿。如果注漿過程中出現裂隙跑漿情況，可采用水泥糊縫或水泥漿/水玻璃雙液注漿方式加快水泥漿液的凝膠速度，以達到封堵漏漿裂隙的目的，雙液注漿過程水泥漿/水玻璃的體積比1∶0.4～1∶1，具體配比可在施工過程中根據巷道的漏漿情況進行調節(jié)。

4.3 注漿方式

鉆孔完成后，采用埋孔口注漿管進行注漿，孔內下射漿管，全長一次注漿施工。即采用D22 mm的無縫鋼管制作，鋼管壁厚3 mm，每根長度2 000 mm，使用連接套進行連接，鋼管上需加工射漿孔，射漿孔間距200 mm。

4.4 終 孔

當鉆孔完成施工流程并注漿達到預設壓力后，要關閉注漿槍頭，打開管路泄壓閥，取下注漿管路，換至下一個鉆孔進行注漿。

5 結 語

采用水泥注漿對水倉周邊巷道和出水點進行截堵后，巷道內滲漏點得到了有效封堵，有效充填和粘結了底板與底煤層間的巷裂隙，封堵了巷道底板的導水通道，提高了水倉周邊圍巖的完整程度，充分的起到堵水作用，有效地解決了巷道積水難題；同時，提高了巷道圍巖的承載能力，對后期巷道受采動影響的變形量的控制起到了良好作用。一方面保證了集中水倉的長久運作，另一方面為礦井五、六盤區(qū)的輔助運輸系統(tǒng)和文明生產提供了保障。從而保障了礦井生產系統(tǒng)的安全，具有廣闊的應用前景。