老巷道封堵充填的關鍵技術與方法

文/張結如（淮北礦業股份有限公司朱莊煤礦）

一、采區工作面概況

朱莊礦井屬華北型煤田，主采煤層為二疊系下石盒子組3、4、5 煤以及山西組6 煤。目前主采煤層6 煤主要位于朱莊礦Ⅲ63 采區，該采區為單層雙翼布置，其中東翼Ⅲ631 工作面準備時受斷層影響，對切眼和風巷進行了改造，形成了報廢巷道。該報廢巷道距離小煤窯提供的越界巷道最小距離僅為40 m，無法滿足防隔水煤柱要求[1]，對礦井安全生產構成威脅。老巷道與小煤窯相對位置如圖1 所示。

圖1 老巷道與小煤窯相對位置圖

二、探查方案

因受地面場地限制，需采用地面定向鉆技術精準控制鉆孔造斜與巷道貫通，然后按照先形成擋墻再注漿充填的方法對整個需充填巷道進行注漿封堵[2]，并施工驗證孔進行驗證。

1.方案設計

設計施工7 個鉆孔，其中5 個投砂注漿鉆孔，2 個檢查注漿鉆孔。Ⅲ631 切眼施工注1 孔、注2 孔、注3孔和檢1 孔；Ⅲ631 風巷施工注4 孔、注5 孔和檢2孔。Ⅲ631 切眼通過注1 孔和注2 孔注砂注漿形成封堵墻；Ⅲ631 風巷通過注4 孔和風巷末端形成堵墻。鉆孔設計平面布置如圖2 所示。

圖2 鉆孔設計平面布置圖

2.套管結構

為確保高壓注漿漿液進入巷道，減少地層漿液損失，0～98 m（第四系厚度78 m，進入基巖硬盤約20 m）孔徑為250 mm，下孔徑177.8 mm×8.05 mm 護壁管，管外水泥漿固結止水；98 m 以下至巷道頂板上20 m 處孔徑為152 mm，自孔底至孔口下孔徑139.7 mm×9.17 mm 套管（高出地面0.5 m），注漿固孔；三開為巷道頂板上20 m，為孔徑110 mm 裸孔。鉆孔結構如圖3 所示。

圖3 鉆孔結構示意圖

3.注漿工藝

Ⅲ631 切眼在注1 孔和注2 孔內先投砂，再透孔、壓水、投砂，直至鉆孔左右形成約40 m 的砂堆，通過注3 孔注高濃度水泥，通過檢1 孔驗證墻體形成情況；Ⅲ631 風巷在注4 孔內先投砂，然后透孔、壓水、投砂，直至鉆孔左右形成約40 m 的砂堆，通過注5 孔注高濃度水泥，通過檢2 孔驗證墻體形成情況。

三、施工情況

1.施工順序

Ⅲ631 切眼：注1 孔→注2 孔→注3 孔→檢1 孔。

Ⅲ631 風巷：注4 孔→注5 孔→檢2 孔。

2.施工情況

注1 孔、注2 孔為打塞孔，注3 孔為注漿孔，檢1孔為驗證孔；注4 孔為打塞孔，注5 孔為注漿孔，檢2孔為驗證孔。打塞孔采取注石子方式堆積成擋墻，注漿孔采取高濃度水泥注漿，驗證孔采取高壓壓水，檢驗注漿效果[3]。

注1 孔投石子1743.99 t，透孔，壓水上壓；注2孔投砂65 t，透孔，壓水上壓；注3 孔按密度1.5 t/m3注入水泥801 t，孔口壓力達到7 MPa；注漿候凝結束，利用檢1 孔壓水檢驗效果，壓水壓力達6 MPa，檢驗注漿合格。

注4 孔投石子40 t，透孔，壓水上壓；注5 孔按密度1.5 t/m3注入水泥618 t，孔口壓力達到7 MPa；注漿候凝結束，利用檢2 孔壓水檢驗效果，壓水壓力達7 MPa，檢驗注漿合格。

四、施工總結

鉆進方面，共計施工7 個鉆孔，7 個鉆孔均實現了一次性貫通巷道。為準確透巷，采用隨鉆測量儀器及螺桿來控制鉆孔軌跡，結合軟件計算，提高了軌跡控制精度，達到了精準命中靶區的目的。5 個鉆孔巷道貫通率100%，既節約了時間又為投砂注漿的實施提供了必要的條件。

注漿方面，注漿壓力均達到設計要求，注漿終止壓力穩定，說明注漿達到封堵效果。采取先投沙再注高濃度水泥，既保證形成擋墻，又確保充填強度和質量[4]。

五、結語

使用先進的隨鉆定向儀器給鉆孔成孔提供了有力保障，確保了貫通質量。在注漿投砂鉆孔兩側投砂，形成暫堵墻，然后注漿封堵，在中間打檢驗孔，檢驗封堵效果，繼續封堵密實屏蔽墻[5]，注漿封堵巷道。這一設計方案值得在封堵巷道進行的工程方面進行推廣[6]。