高建軍

(陽泉新宇巖土工程有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000)

引 言

近幾十年來，國內(nèi)外研究人員和工程師們根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)及理論，提出了一些適用于煤礦生產(chǎn)防治水的注漿理論及技術(shù)，例如巖體滲透理論、劈裂注漿理論[1-2]。然而這些理論大都是建立在穩(wěn)定滲流的基礎(chǔ)上的，對(duì)于煤礦井下巷道水的不穩(wěn)定滲流情形下缺乏適用性。國內(nèi)研究人員開發(fā)了一種高分子化學(xué)注漿材料馬麗散N，該材料具有粘合力強(qiáng)以及強(qiáng)度高的特點(diǎn)，其主要由樹脂和催化劑組成。馬麗散N在注入到巖體的裂隙中，可以保持一段時(shí)間的液體狀態(tài)，其時(shí)間可以由催化劑的使用量來決定。在巖體裂縫中凝固時(shí)能形成二次滲透壓力，能促進(jìn)液體的馬麗散N材料的擴(kuò)散。因此，這種材料的滲透性較傳統(tǒng)的注漿材料滲透能力更強(qiáng)[3]。由于這種二次滲透現(xiàn)象，注漿液的充填密實(shí)度要高于普通材料，具有良好的堵水防水效果。本文介紹了馬麗散N的實(shí)際注漿工藝流程，并在東周窯煤礦進(jìn)行了應(yīng)用。在設(shè)計(jì)的注漿防水方案下，分析了利用馬麗散N堵水的效果。

1 工程地質(zhì)情況

東周窯煤礦5301順槽位于西部盤區(qū)，該巷設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)2 100 m，巷道寬5.0 m，巷高3.6 m。根據(jù)開采及實(shí)際掘進(jìn)中揭露的上覆侏羅紀(jì)煤系地層，5301巷在193 m附近遇走向140°、傾向230°、傾角75°、落差7 m正斷層。受斷層的影響，斷層附近圍巖破碎，上覆砂巖水沿裂隙涌出，對(duì)施工以及巷道支護(hù)造成一定影響。該巷斷層破碎帶185 m～195 m段受斷層影響，頂板裂隙淋水非常嚴(yán)重，對(duì)巷道安全生產(chǎn)造成隱患。根據(jù)以上實(shí)際情況，為了保證巷道能夠繼續(xù)安全使用、降低排水費(fèi)用，并考慮到礦建時(shí)期工期緊的情況下，決定用馬麗散N對(duì)該巷道斷層淋水處進(jìn)行加固堵水。

2 注漿堵水的方案設(shè)計(jì)

2.1 注漿孔布置設(shè)計(jì)

在進(jìn)行巷道堵水時(shí)，需要在每個(gè)注漿斷面設(shè)計(jì)3個(gè)注漿孔，中間孔布設(shè)在巷道中心線位置，兩側(cè)注漿孔設(shè)計(jì)在巷道量肩窩處，孔間距1.2 m～1.5 m。因頂板淋水嚴(yán)重距離長(zhǎng)10 m，決定設(shè)計(jì)4個(gè)注漿斷面，每注漿斷面間距3.0 m。注漿堵水對(duì)鉆孔要求較高，鉆孔須打通出水通道后才利于注漿封水，因而在實(shí)際開孔中須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行必要的微調(diào)，以上鉆孔設(shè)計(jì)根據(jù)5301巷道實(shí)際情況確定，具有較佳效果。

注漿孔開孔孔徑42 mm，注漿孔深部可以采用錨桿鉆機(jī)鉆孔，孔徑29 mm，鉆孔孔深4 m～6 m，各鉆孔垂直巖面，封孔深度為1 m～3 m(封孔位置應(yīng)安放在鉆孔圍巖穩(wěn)定的位置)，鉆孔的布置如第191頁圖1所示。用風(fēng)鉆、錨桿鉆機(jī)打孔，根據(jù)注漿孔參數(shù)保證注漿孔的深度及角度。鉆孔需盡量按照注漿鉆孔孔位設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行，對(duì)于塌孔嚴(yán)重區(qū)域可直接采用自鉆式注射管實(shí)現(xiàn)鉆孔和注漿一體化進(jìn)行。

2.2 注漿操作步驟

在利用馬麗散N進(jìn)行注漿時(shí)，其工藝流程主要分為以下幾個(gè)過程。首先，在注漿孔施工完成后，迅速連接注射管和注射花管，然后采用封孔器進(jìn)行封孔。在注射之前應(yīng)先檢查設(shè)備的管路的連通性以及有效性。其次，采用注壓槍進(jìn)行注漿，在注漿過程中要密切關(guān)注注壓槍的壓力變化，并根據(jù)壓力的變化調(diào)整催化劑的比例，以確保注漿的有效性。此外，還應(yīng)觀察注漿區(qū)域的巖體變化，如果出現(xiàn)漏水現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)停止注漿并驚醒處理。最后，停止注漿，注漿停止條件應(yīng)根據(jù)注漿壓力以及返漿情況確定，停止注漿后要立即清洗管路，防止堵塞引起設(shè)備的損壞。應(yīng)該注意提前準(zhǔn)備清洗液以確保清洗的及時(shí)性。采用馬麗散N進(jìn)行注漿時(shí)，其工藝流程圖如圖2所示。

圖1 頂板注漿鉆孔布置圖

圖2 注漿示意圖

3 試驗(yàn)效果

目前5301巷道注漿已經(jīng)完畢，通過充分分析頂板淋水原因，準(zhǔn)確運(yùn)用注漿工藝，及時(shí)確定注漿參數(shù)，對(duì)該巷道斷層處頂板淋水已經(jīng)得到有效封堵，目前日常運(yùn)輸及生產(chǎn)已無大礙，已經(jīng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。與其他注漿技術(shù)及效果相比.注射馬麗散具有以下特點(diǎn)：首先，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。多功能注漿泵體積小，重量輕,以壓風(fēng)作動(dòng)源。其次，專用封口器的設(shè)計(jì)合理。封口器一端有墊片，當(dāng)漿液壓力達(dá)一定值時(shí)，漿墊片沖開。漿液便經(jīng)注漿管注入巖層。較其他方法封口簡(jiǎn)單、省時(shí)。此外，馬麗散樹脂和催化劑兩種原料分別用塑料桶裝。攜帶搬運(yùn)方便，便于井下施工。最后，馬麗散效果突出、顯著。該漿液反應(yīng)結(jié)束時(shí)間只需110 s～150 s，從開始注漿到漿液完全擴(kuò)散或滲透到被注載體中所需要的時(shí)間為一般為10 min～20 min，能夠達(dá)到及時(shí)封堵孔隙、減少浪費(fèi)的目的，工程量對(duì)比見表1。

表1 注漿后與未注漿的工程量比較

4 結(jié)語

綜合各方面原因可知由于頂板淋水破壞原有支護(hù)，且施工困難，原方案工程量很大，且對(duì)巷道的運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)有很大影響。新方案明顯縮短了施工工期且最大限度減少了對(duì)前方掘進(jìn)的影響，為礦井的正常生產(chǎn)提供了可靠保障。利用因地制宜經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)利用創(chuàng)新的思維，將最新注漿技術(shù)引用到煤礦行業(yè)，具有創(chuàng)新、借鑒及推廣價(jià)值。