【摘 要】煤礦封堵不良鉆孔形成導(dǎo)水通道與奧陶系石灰?guī)r含水層發(fā)生聯(lián)系時(shí)，極易造成突水事故，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。以澄合山陽煤礦封堵不良鉆孔為例，對不同注漿材料封堵效果進(jìn)行了對比分析。

【關(guān)鍵詞】鉆孔 封堵不良 水害防治 注漿材料

煤礦井下封堵不良鉆孔形成垂向?qū)ǖ?，?dāng)井下采掘活動(dòng)揭露或接近時(shí)，可能造成突水事故，因此必須對其進(jìn)行封堵。本文以陜西澄合礦區(qū)山陽煤礦實(shí)際封堵為例，對不同封堵材料進(jìn)行了實(shí)踐研究。

一、礦井水文地質(zhì)條件

某井田地處東北地區(qū)，該區(qū)域奧灰靜水位標(biāo)高為+371m，屬承壓開采。主要充水水源為太原統(tǒng)K2段和奧灰峰峰組二段含水層水，其中K2含水層富水性中等，但與奧灰強(qiáng)含水層發(fā)生水力聯(lián)系時(shí)，充水性急劇增加，極易造成突水事故。

二、出水概況

（一）巷道情況

礦井南翼輔運(yùn)大巷底板標(biāo)高+301m，掘進(jìn)臨近12-3鉆孔時(shí)出水，水量40m3/h，且具有一定的水頭壓力，硫化物氣味較明顯，水溫23-25℃。巷道揭露巖性為5號煤頂板細(xì)粒砂巖。

（二）水源及成因判定

巷道水源及出水原因主要由以下3個(gè)方面進(jìn)行判定：

（1）鉆孔終孔記錄顯示已封堵，但鉆進(jìn)該層位時(shí)有漏水情況，初步判斷鉆孔實(shí)際封堵不佳，至少導(dǎo)水通道與該鉆孔關(guān)聯(lián)較大。

（2）現(xiàn)場出水量40m3/h，并伴隨有較明顯的硫化物氣味，水溫約23-25℃左右，口感較澀，與頂板砂巖水差異明顯，基本排除頂板砂巖水可能；觀測后期水量較為穩(wěn)定，且具有水頭壓力，與該區(qū)域底板水文特征吻合。

（3）提取水樣進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)，水質(zhì)類型為HCO3·Cl-Na·Mg型，礦井奧灰水質(zhì)類型為SO4·HCO3·CL-Na·Ca·Mg型，兩者差異明顯；K2水質(zhì)類型為HCO3·Cl-Na型 ，兩者水質(zhì)一致；尤其水樣中Na離子及硬度與K2水樣基本相同，分析判斷為K2水。

綜合以上分析，判定大巷掘進(jìn)臨近鉆孔時(shí)，由于鉆孔封堵不良形成導(dǎo)水通道，底板K2灰?guī)r水透過導(dǎo)水通道進(jìn)行工作面。礦井制定相關(guān)措施并進(jìn)行探放水后掘進(jìn)2m左右揭露該鉆孔，確定為封堵不良鉆孔。

三、封堵不良鉆孔

（一）鉆孔封堵不良原因

鉆孔實(shí)際封堵不佳，分析該鉆孔導(dǎo)通K2含水層后，K2水呈較高水壓、流速沖刷套管周邊，這封堵套管的水泥被稀釋難以凝固導(dǎo)水通道，即使下止水塞止水并封孔，但套管周邊隱形導(dǎo)水通道依然存在，造成鉆孔潛伏封堵不良。

（二）封堵方案實(shí)施

首選在該鉆孔周邊5m處打斜孔與其貫通，孔徑φ172mm，并下放φ168mm一級止水護(hù)煤壁套管；鉆孔內(nèi)下放5m套管并安裝閥門以防注漿液溢出，固管后下入木楔子（見圖1）；斜孔安置法蘭盤與注漿管路連接，封堵注漿完成后再對立孔、斜孔進(jìn)行封孔，注漿材料采用低粘度，雙組分合成高分子聚亞胺膠脂材料—馬麗散，該材料遇水產(chǎn)生膨脹反應(yīng)或發(fā)泡生成多元網(wǎng)狀密彈性體注入通道從而達(dá)到堵水效果。

注漿完成后，鉆孔無水，但在注漿結(jié)束24小時(shí)后發(fā)現(xiàn)鉆孔及周邊裂隙出現(xiàn)涌水，水量37m3/h，注水效果不佳；后利用水泥摻合硅酸鈉（俗稱水玻璃）進(jìn)行二次注漿，水：灰：沙比例：0.8：1：2，注漿完成后經(jīng)后期觀測，鉆孔無水，達(dá)到封堵目的。

（三）封堵材料的分析

初期采用了遇水膨脹性極佳并且反應(yīng)迅速的馬麗散，可縮短施工周期，但效果不佳，后期采用水泥材料達(dá)到封堵目的，分析原因有以下幾點(diǎn)：

1.材料特征

馬麗散柔韌性極強(qiáng)，反應(yīng)速度非?？?，遇水后十幾秒內(nèi)反應(yīng)或發(fā)泡生成多元網(wǎng)狀密彈性體泡沫且不溶于水，利用高壓推擠注入到煤巖層裂縫，直到將所有裂隙充填，并與地層形成強(qiáng)粘合力，迅速封住水流，理論上完全適合。

2.差異效果分析

本次鉆孔封堵過程中，鉆孔內(nèi)水流、水壓較明顯，馬麗散遇大量水后凝固過快，在鉆孔上半部形成泡沫堵管，水流暫時(shí)封堵，在短時(shí)間內(nèi)水流也無法透過其他裂隙通道進(jìn)入巷道底板，但在24小時(shí)以后部分馬麗散二次膨脹形成的裂隙受水流沖蝕，加之馬麗散本身反應(yīng)形成的發(fā)泡材質(zhì)相對水泥灌漿強(qiáng)度低，鉆孔水在一定壓力下沖蝕鉆孔通道，并由周邊裂隙重新進(jìn)入底板，反而是水泥與水玻璃摻合以后注漿，水玻璃起到速凝作用，并且強(qiáng)度高，最后達(dá)到封堵目的。

四、小結(jié)

通過此次礦井對封閉不良鉆孔實(shí)施封堵過程來看，得出主要結(jié)論如下：

（1）井下大巷臨近封堵不良鉆孔時(shí)，資料雖然顯示鉆孔已封堵，但是在奧灰?guī)r層段影響區(qū)域有可能出現(xiàn)隱形封堵不良，針對水文資料異常情況，在生產(chǎn)過程中堅(jiān)持“有疑必探，先探后掘”的原則，并執(zhí)行相應(yīng)的防治水措施，以實(shí)際現(xiàn)場水文地質(zhì)情況為準(zhǔn)。

（2）馬麗散適用于加固裂隙和水頭壓力較小、出水量有限的環(huán)境，在水壓、水量相對偏大時(shí)并不適用；水泥灌漿相對施工周期長，但強(qiáng)度大，施工成本較低。周邊王村斜井煤礦利用馬麗散在一采區(qū)大面積淋水段堵水失敗，但在中央泵房滲水段堵水成功，也證明了這一點(diǎn)。

（3）礦井后期水害治理過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理采用水泥封堵、馬麗散或其它原料注漿、鉆孔疏放、導(dǎo)水槽施工等方案，安全有效的保證礦井安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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