秦勇

(潞安礦業(yè)集團(tuán)公司常村煤礦，山西屯留046103)

常村煤礦砂巖含水層化學(xué)注漿堵水應(yīng)用研究

秦勇

(潞安礦業(yè)集團(tuán)公司常村煤礦，山西屯留046103)

Application of Water Plug with Chemical Grouting in Sandstone Layer in Changcun Colliery

常村煤礦+470水平回風(fēng)巷頂板長期大范圍淋水對巷道圍巖和支護(hù)構(gòu)件產(chǎn)生嚴(yán)重影響，針對此情況選擇化學(xué)注漿材料GRT－103對巷道集中淋水段進(jìn)行了注漿堵水。采用帷幕注漿技術(shù)進(jìn)行了堵水施工，堵水率達(dá)到96%以上。

化學(xué)材料;堵水;注漿

水患一直是影響地下采礦工程安全的重大問題之一，特別是隨著礦井深度的延伸，上部含水層、采空區(qū)積水及深部含水巖層將同時(shí)威脅采掘施工，快速封堵巷道圍巖淋涌水已成為當(dāng)前生產(chǎn)急需解決的難題。

1 現(xiàn)場條件

常村煤礦+470水平是礦井延伸在建的基礎(chǔ)建設(shè)工程，該水平東翼1號(hào)回風(fēng)大巷沿3號(hào)煤層頂板掘進(jìn)，3號(hào)煤層上部發(fā)育有7，8，9，10，11，12號(hào)6個(gè)砂巖含水層組，7，8號(hào)含水層組距3號(hào)煤層較近，對3號(hào)煤層采掘形成一定影響。3號(hào)煤層直接頂板為細(xì)砂層，平均厚度2.8m，基本頂為粉砂巖，平均厚度3.63m，該砂巖層為7號(hào)含水層組的主要巖層。+470水平巷道淋水區(qū)，主要為直接頂隔水層厚度較薄區(qū)域和風(fēng)橋施工巷道破頂區(qū)域，錨索孔打入含水層，導(dǎo)致頂板不同區(qū)段淋水。由于該含水層在+470水平普遍賦存，巖層裂隙形成導(dǎo)水通道，如不進(jìn)行堵水處理，一定時(shí)期內(nèi)不可能自流干。

巷道頂板淋涌水，使圍巖長期受水沖蝕，造成圍巖自身結(jié)構(gòu)和整體強(qiáng)度降低，且錨桿、錨索等支護(hù)構(gòu)件長期受水浸泡銹蝕后強(qiáng)度損失嚴(yán)重，直接影響巷道支護(hù)安全［1］。加之回風(fēng)巷道大量淋水，還將面臨在不能設(shè)置電氣排水設(shè)備的情況下需要長期排水的難題。為確保回風(fēng)巷道圍巖支護(hù)安全并根治排水難題，對+470水平回風(fēng)巷集中淋水區(qū)進(jìn)行了堵水治理。

2 淋水區(qū)情況

+470水平東翼1號(hào)回風(fēng)大巷和井底聯(lián)絡(luò)巷共有5個(gè)集中淋水段，淋水區(qū)位置及涌水量見表1。

表1 常村煤礦+470水平回風(fēng)巷淋水區(qū)分布

3 堵水方案

+470水平堵水區(qū)域?yàn)闁|翼1號(hào)回風(fēng)大巷和進(jìn)、回風(fēng)井井底聯(lián)絡(luò)巷的5個(gè)頂板淋水集中區(qū)，采用帷幕注漿技術(shù)，隔絕上覆含水層與巷道表面圍巖的水力聯(lián)系，完成對上部砂巖裂隙水的封堵。

3.1 注漿材料選擇

造成+470水平回風(fēng)巷淋水的7號(hào)含水層為砂巖裂隙含水層，淋水區(qū)域3號(hào)煤層直接頂和基本頂砂巖內(nèi)部裂隙發(fā)育，導(dǎo)水能力強(qiáng)，但圍巖裂隙開度小。顆粒型水泥類注漿材料滲透困難，注漿效果難以保證，確定采用純液態(tài)化學(xué)漿［2］。目前可用于堵水的化學(xué)材料有多個(gè)品種，但多以雙組份形式施工，材料固化往往受巖層水量影響較大，且易流失、固化后強(qiáng)度低。本工程采用天地科技股份有限公司生產(chǎn)的天地加固堵水材料GRT－103。該材料為單組份化學(xué)注漿堵水材料，遇水后反應(yīng)，固化成型，具有以下特點(diǎn)［3］:

(1)純液態(tài)化學(xué)材料，密度1100kg/m3;15～30℃時(shí)的黏度為:220～125Cp，滲透能力強(qiáng)。

(2)以水為固化劑，材料遇水后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固化成型，固化效果不受水量多少的影響，能夠保證材料的有效利用。

(3)固化速度從30s到20min(可調(diào))，改變促進(jìn)劑用量可改變漿液的固化速度，適應(yīng)不同的水流速度。

(4)材料固化填塞裂隙并粘接破碎圍巖，對潮濕裂隙面粘接強(qiáng)度0.6～0.8MPa，結(jié)石體抗壓強(qiáng)度8～12MPa。

3.2 注漿堵水技術(shù)參數(shù)

常村礦+470水平回風(fēng)巷淋水區(qū)主要為頂板淋水，堵水注漿鉆孔在巷道頂板，沿?cái)嗝娉膳?、沿走向成列，呈五花布置?/p>

注漿鉆孔排距2000mm，布置在兩排錨桿之間;間距1400～2400mm，孔深4000mm。頂板中部3列鉆孔垂直頂板，兩側(cè)鉆孔向兩幫傾斜，外扎角分別為30°和45°。鉆孔直徑為50mm。注漿孔布置如圖1。

圖1 注漿鉆孔布置

4 現(xiàn)場施工與效果分析

現(xiàn)場施工分為鉆孔、封孔、注漿等幾道工序，各淋水區(qū)分別組織施工。各區(qū)段注漿鉆孔由周邊向中間分序跳躍施工，先隔斷淋水區(qū)頂板與周邊含水層的水力聯(lián)系，并最終在淋水區(qū)頂板形成隔水帷幕。主要施工技術(shù)指標(biāo)及效果如表2所示。

表2 各淋水段注漿堵水參數(shù)與效果分析

各淋水段采用化學(xué)材料注漿后，堵水率達(dá)到96%以上，該材料對動(dòng)水的封堵效果顯著。

5 結(jié)論

(1)巷道頂板長期大量淋水導(dǎo)致巷道圍巖及支護(hù)構(gòu)件受水侵蝕，嚴(yán)重影響巷道安全。

(2)常村煤礦+470水平回風(fēng)巷頂板含水砂巖內(nèi)部裂隙發(fā)育，導(dǎo)水能力強(qiáng)，但圍巖裂隙開度小，純液態(tài)化學(xué)漿液是理想選擇。

(3)天地加固堵水材料GRT－103遇水反應(yīng)，固化成形，用于裂隙含水層注漿堵水效果顯著。

(4)現(xiàn)場施工表明，平均每延米巷道材料消耗117kg，堵水率達(dá)到96%以上，效果顯著。

［1］高 路，郭繼榮.新型化學(xué)注漿堵水加固材料在屯留礦的應(yīng)用［J］.煤礦開采，2008，13(2):89－90.

［2］馮志強(qiáng)，康紅普.新型堵水加固注漿材料的研究及應(yīng)用［J］.中國建筑防水，2011(5):3－6.

［3］馮志強(qiáng)，康紅普.新型聚氨酯堵水注漿材料的研究及應(yīng)用［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2010(3).

［責(zé)任編輯:李 青］

TD353.8

B

1006-6225(2012)04-0096-02

2012－04－06

秦 勇 (1981－)，男，山西長子人，助理工程師，主要從事煤礦開拓掘進(jìn)建設(shè)工作。