馬 濤

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)，寧夏回族自治區(qū)銀川市，750011）

1 煤礦概況

神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)紅柳煤礦是一座設(shè)計生產(chǎn)能力為800萬t／a的大型礦井，位于寧夏回族自治區(qū)靈武市馬家灘鎮(zhèn)內(nèi)。目前紅柳煤礦在掘巷道為二煤層帶式輸送機(jī)巷及二煤輔運(yùn)大巷，兩條大巷均沿二煤層頂板掘進(jìn)。采用綜掘機(jī)施工，錨帶網(wǎng)索噴支護(hù)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際觀察，兩條大巷已掘巷段圍巖控制較好，未出現(xiàn)噴層開裂、片幫及頂板破碎等現(xiàn)象，礦壓顯現(xiàn)較小且無淋水。2011 年9 月當(dāng)兩條大巷掘至距DF6-1斷層50m 左右時，為探明該斷層是否導(dǎo)水，在帶式輸送機(jī)巷施工了5個超前探放水鉆孔，孔內(nèi)累計涌水量120 m3／h；輔運(yùn)大巷施工了11個孔，孔內(nèi)累計涌水量212m3／h，表明DF6-1斷層具有較強(qiáng)的導(dǎo)水性。為確保安全及有效控制，對兩條大巷在錨帶網(wǎng)索噴支護(hù)的基礎(chǔ)上，架設(shè)了排距0.8m 的U29型鋼棚。當(dāng)帶式輸送機(jī)巷及輔運(yùn)大巷繼續(xù)掘進(jìn)至距DF6-1斷層分別為17m和11m 時，其掘進(jìn)頭均出現(xiàn)了嚴(yán)重的冒頂，分別有3～4架U29型鋼棚被壓垮，同時出現(xiàn)了80m3／h和130m3／h的涌水量。

2 堵水方案及注漿工藝

由于二煤層帶式輸送機(jī)巷及輔運(yùn)大巷掘進(jìn)頭均出現(xiàn)了嚴(yán)重的冒頂事故并伴有較大的涌水量，致使兩條大巷停止了繼續(xù)掘進(jìn)，經(jīng)過近3個月的疏放水后，涌水量未出現(xiàn)減少，表明DF6-1斷層具有較強(qiáng)的補(bǔ)給通道，需采取有效堵水措施減少水的補(bǔ)給，確保兩條大巷復(fù)掘時安全施工。

2.1 堵水方案設(shè)計

為了封堵兩條大巷掘進(jìn)頭前方DF6-1斷層的導(dǎo)水通道，使其形成一定厚度的隔水密閉圈，經(jīng)工程調(diào)研及超前瞬變電磁探測，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際狀況，對兩條大巷設(shè)計了深孔帷幕注漿方案。

（1）掘進(jìn)頭充填：用編織袋裝砂或矸石充填掘進(jìn)頭與密閉墻之間的空間。

（2）澆筑掘進(jìn)頭密閉墻：澆筑前沿大巷斷面周邊每隔0.8 m 安裝錨桿，錨桿規(guī)格為?20 mm×2000mm，用樹脂藥卷實(shí)施端錨，且每根錨桿外露長度0.5m，以作為密閉墻的拉結(jié)筋；密閉墻采用C20混凝土，其澆筑厚度600mm，同時密閉墻澆筑前在其下部即緊貼底板放置?108 mm 的無縫鋼管并配置閥門，用于掘進(jìn)頭水的集中排放。

（3）開挖鉆場硐室：根據(jù)鉆機(jī)的外形尺寸及帷幕注漿孔的布置，在帶式輸送機(jī)巷及輔運(yùn)大巷內(nèi)分別開挖一個鉆場硐室 （即3＃、4＃）；鉆場硐室斷面為矩形，寬度4m，高度3m，進(jìn)深5m，采用錨帶網(wǎng)支護(hù)，底板鋪設(shè)200mm 厚的C20混凝土。

（4）帷幕注漿孔設(shè)計：為了確保帶式輸送機(jī)巷及輔運(yùn)大巷在DF6-1斷層帶周圍注漿后能形成有效的隔水帷幕圈，共設(shè)計了20個帷幕注漿孔，其中帶式輸送機(jī)巷和輔運(yùn)大巷各10 個，孔徑均為108mm，孔深81m，其平面布置及在斷層DF6-1處的孔距和離大巷輪廓的距離如圖1所示。

圖1 二煤層帶式輸送機(jī)大巷及輔運(yùn)大巷帷幕注漿孔設(shè)計

2.2 注漿工藝

根據(jù)堵水方案，注漿前先按各孔的設(shè)計方位用?153mm 的鉆頭打眼，眼深應(yīng)從鉆場硐室超過大巷掘進(jìn)頭1m，然后在孔內(nèi)安裝?127mm 的套管，套管外露端裝上球閥、注漿盤并接上高壓注漿軟管，然后開泵注漿，待漿液從孔口處即套管與孔壁之間的間隙返漿后可停止注漿，漿液凝固后套管便固結(jié)完成。其套管固結(jié)示意圖如圖2所示。

圖2 固管示意圖

當(dāng)各帷幕注漿孔的孔內(nèi)安裝套管及固管完成后，采用壓水方式檢驗(yàn)固管是否牢固，經(jīng)檢驗(yàn)合格后可對各孔實(shí)施帷幕注漿，注漿采用了間歇式分段鉆進(jìn)、分段注漿方式，其工藝為：

（1）調(diào)整鉆機(jī)鉆桿，使其與套管中心線方位一致，然后在鉆桿頭部裝?108 mm的鉆頭鉆進(jìn)，當(dāng)鉆至套管底部位置時再繼續(xù)鉆，其繼續(xù)鉆深取決于孔內(nèi)的涌水量，當(dāng)涌水量達(dá)到5m3／h時可退出鉆桿并實(shí)施注漿。

（2）注漿材料：選用425＃的普通硅酸鹽水泥及煤礦封堵納米材料，其水灰比均為1∶0.7；注漿時先注水泥漿，以降低堵水成本，后注煤礦封堵納米材料，以提高漿液凝固后的圍巖強(qiáng)度及密實(shí)性，確保帷幕圈能盡快形成。

（3）漿液攪拌：將425＃的水泥或煤礦封堵納米材料按規(guī)定的水灰比1∶0.7加入攪拌桶內(nèi)并開機(jī)攪拌均勻，煤礦封堵納米材料的攪拌時間應(yīng)大于10min。

（4）注漿終壓：由于各孔均采用了分段鉆進(jìn)、分段注漿方式，但考慮到鉆孔水壓為1.8MPa，則每段注漿時其注漿終壓應(yīng)為水壓的2～3倍，即為3.6～5.4MPa，為便于現(xiàn)場操作，取其平均值4.5 MPa，當(dāng)泵壓達(dá)到該值并穩(wěn)定10 min后可停止該段注漿，待其凝固72h后再鉆進(jìn)并實(shí)施下一段的注漿，依次類推，直至該孔注漿完成。

3 大巷復(fù)掘

當(dāng)二煤層帶式輸送機(jī)巷及輔運(yùn)大巷帷幕注漿完成后，共注入了425＃水泥212t，煤礦封堵納米材料147t，且20個帷幕注漿孔全部掃開后其孔內(nèi)均無滲水或流水現(xiàn)象。為進(jìn)一步作出驗(yàn)證，共鉆了5個檢查孔，其中3個檢查孔在帷幕圈之內(nèi)且孔內(nèi)均無水，另外兩個檢查孔在帷幕圈之外，孔內(nèi)涌水量達(dá)21m3／h。

寧煤集團(tuán)于2012年6月4日聘請全國防治水專家對紅柳煤礦二煤層帶式輸送機(jī)巷及輔運(yùn)大巷的帷幕注漿堵水進(jìn)行了現(xiàn)場評估，專家們經(jīng)現(xiàn)場查看及分析后認(rèn)為，兩條大巷的帷幕注漿圈已形成，注漿堵水已達(dá)到了預(yù)期的目的，但復(fù)掘時尤其是在DF6-1 斷層帶處應(yīng)采用風(fēng)鎬掘進(jìn)、短掘快支方案，以確保兩條大巷安全度過斷層。

4 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場驗(yàn)證及專家們的分析建議，目前兩條大巷復(fù)掘后已順利通過了DF6-1斷層，確保了安全，防止了水害威脅，為紅柳煤礦創(chuàng)造了較為可觀的安全技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，同時也為今后過斷層注漿堵水積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

［1］ 張省軍，孫輝，王在泉.注漿帷幕體滲透特性的試驗(yàn)研究 ［J］.金屬礦山，2009 （7）

［2］ 王利.巖巷注漿堵水中基于關(guān)鍵孔的信息化治理體系研究 ［J］.中國煤炭，2013 （3）

［3］ 白峰青，盧蘭萍等 .德盛煤礦特大突水治理技術(shù)［J］.煤炭學(xué)報，2007 （7）

［4］ 林衛(wèi)國，王旭東.立井井筒動態(tài)注漿堵水技術(shù)應(yīng)用［J］.中國煤炭，2012 （12）

［5］ 王玉欽，冀煥軍，楊永利.煤礦井下動水注漿堵水實(shí)踐 ［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2007 （2）

（責(zé)任編輯 張艷華）