劉 洋，王春剛，梁向陽(yáng)，方 剛

（1.中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西 西安 710054；2.陜西延長(zhǎng)石油巴拉素煤業(yè)有限公司，陜西 榆林 719000）

榆橫北區(qū)位于陜北侏羅紀(jì)煤田中西部的榆陽(yáng)區(qū)和橫山縣境內(nèi)，面積3 200 km2，探明煤炭?jī)?chǔ)量270億 t，共規(guī)劃 11 個(gè)井田，建設(shè)規(guī)模3 300 萬(wàn) t/a。目前，整個(gè)榆橫北區(qū)僅小紀(jì)汗煤礦和袁大灘煤礦為生產(chǎn)礦井，其他礦井正處于基建或勘探階段。作為生產(chǎn)礦井的小紀(jì)汗煤礦和袁大灘煤礦，在井筒揭露2 號(hào)煤層及后期開采過(guò)程中，均發(fā)生了煤層突水事故[1-2]。小紀(jì)汗煤礦進(jìn)風(fēng)井筒由于未采用凍結(jié)法施工，在揭露 2 號(hào)煤時(shí)，煤層涌水量 80 m3/h、水壓 2.2 MPa，連續(xù)排水超過(guò)1 個(gè)月，水量未出現(xiàn)衰減，在采取單液漿、雙液漿及化學(xué)漿等多種方式無(wú)果的情況下，礦井最后將設(shè)置在 2 號(hào)煤中的馬頭門底板標(biāo)高上調(diào)20 m，以避開出水煤層段；袁大灘煤礦回風(fēng)立井在揭露2 號(hào)煤時(shí)，瞬時(shí)涌水量最高達(dá)305 m3/h，連續(xù)排水2 個(gè)多月水量未出現(xiàn)衰減，最后礦井采用加大排水能力，超前疏放掩護(hù)掘進(jìn)的方式完成馬頭門施工。這2 個(gè)礦井在后續(xù)掘進(jìn)煤層巷道過(guò)程中，一直飽受2 號(hào)煤出水的影響，僅能通過(guò)疏放水的方式掩護(hù)巷道掘進(jìn)。

從上述礦井井筒開鑿過(guò)程中煤層出水情況表明，2 號(hào)煤層水已經(jīng)嚴(yán)重影響榆橫北區(qū)礦井建設(shè)進(jìn)度。目前，在井筒開鑿階段，由于井筒無(wú)法形成穩(wěn)定的排水系統(tǒng)，臨時(shí)排水設(shè)施的排水能力較低，井筒一旦揭露強(qiáng)富水、高壓力的煤層水，安全風(fēng)險(xiǎn)極高，防治措施采取不當(dāng)，極易造成井筒被淹事故的發(fā)生，當(dāng)前主要采取疏放水或注漿改造2 種措施，疏放水易實(shí)行但放水時(shí)間無(wú)法確定，加之礦井建設(shè)初期外排水處理能力低，且涉及水資源費(fèi)及環(huán)保政策等一系列問(wèn)題，礦方一般不會(huì)采取該種措施；煤層注漿改造不但能夠快速封堵馬頭門出水部位，減少甚至消除礦井涌水量，使礦井的建設(shè)進(jìn)度按照計(jì)劃工期進(jìn)行，還可以為井筒周邊2 號(hào)煤層內(nèi)附屬硐室的安全掘進(jìn)提供條件，因此該措施得到煤炭企業(yè)的普遍認(rèn)可。然而，針對(duì)石炭-二疊紀(jì)煤層開采面臨底板奧灰水威脅，煤層底板含、隔水層注漿改造及加固的報(bào)道較多，對(duì)煤層自身進(jìn)行注漿改造卻尚未見報(bào)道，根據(jù)調(diào)研，也有部分礦井如小紀(jì)汗袁大灘等礦井也開展過(guò)煤層注漿堵水工程試驗(yàn)，但是均以失敗告終。據(jù)此，以巴拉素煤礦副立井馬頭門過(guò)強(qiáng)富水2號(hào)煤為例，根據(jù)煤層出水特征及裂隙發(fā)育特點(diǎn)編制針對(duì)性的注漿設(shè)計(jì)，為出水煤層封堵改造提供依據(jù)，以大幅度減小井筒涌水量，確保馬頭門及相關(guān)硐室的正常掘進(jìn)。

1 工程概況

巴拉素煤礦為陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)正在籌建的1個(gè)大型現(xiàn)代化礦井，地處毛烏素沙漠邊緣，井田南北長(zhǎng)約 22.5 km，東西寬約 13.4 km，總面積 300.40 km2，采用全立井開拓方式[3-4]。在井田中部場(chǎng)地布置主立井、副立井、中央回風(fēng)立井。其中副立井設(shè)計(jì)為圓形斷面，井筒凈直徑 φ10.5 m，凈斷面積 86.59 m2，井口標(biāo)高＋1 205.500 m，井底標(biāo)高＋ 674.15 m，井筒垂直深度 531.35 m。

巴拉素煤礦副立井井筒已落底，在準(zhǔn)備掘進(jìn)2號(hào)煤馬頭門時(shí)，根據(jù)井筒防治水設(shè)計(jì)，掘進(jìn)前礦方在井筒2 號(hào)煤位置針對(duì)待掘馬頭門進(jìn)行了超前探放水。2018 年7 月19 日，礦方在東側(cè)馬頭門施工了的1 個(gè)煤層探放水孔，在鉆進(jìn)至5 m 時(shí)鉆孔開始有少量出水（2 m3/h），至 52 m 時(shí)出水量為 35 m3/h，停鉆測(cè)水溫為 22.5 ℃，水壓為 2 MPa，水質(zhì)清澈，有硫磺味，一直開孔放水至7 月21 日，水量未出現(xiàn)衰減。2018 年7 月21 日，礦方在副立井西側(cè)馬頭門施工了1 個(gè)煤層探放水孔，鉆進(jìn)至9.5 m 出水量約19 m3/h，水溫 22.5 ℃，水壓 2.0 MPa，水質(zhì)清澈，有硫磺味。疏放水鉆孔關(guān)閉后，兩側(cè)馬頭門煤壁開始出水，隨著凍結(jié)圈解凍范圍擴(kuò)大，水量持續(xù)增大，截至8月2 日，兩側(cè)馬頭門煤壁涌水量穩(wěn)定在180 m3/h。根據(jù)東側(cè)馬頭門探放水孔的水壓觀測(cè)，通過(guò)15 d 的馬頭門出水，初始水壓力由 3.2 MPa 穩(wěn)定至 3.0 MPa，副井馬頭門總出水量雖然近6.5 萬(wàn)m3，但總涌水量未見衰減，含水層水壓力衰減緩慢。

針對(duì)副井馬頭門出水情況，現(xiàn)場(chǎng)第一時(shí)間取水樣進(jìn)行了水質(zhì)全分析，并在隨后間斷取樣進(jìn)行了化驗(yàn)，截至7 月31 日，共取水化學(xué)樣品3 組，測(cè)試結(jié)果的礦化度為 5 293.53～5 744.17 mg/L，水質(zhì)類型為SO4-Na·（Ca）。通過(guò)與水文補(bǔ)勘階段各含水層水化學(xué)特征對(duì)比，初步判定充水水源為2 號(hào)煤煤層水。

根據(jù)勘探報(bào)告[5]結(jié)果，巴拉素井田內(nèi)2 號(hào)煤含水，水位埋深 21.12～117.25 m，水位標(biāo)高＋1 104.96～＋1 216.23 m，單位涌水量0.002～0.034 L/（s·m），滲透系 0.060～1.173 m/d，富水性弱。與副立井最近的DCC-1水文勘探孔揭露的2 號(hào)煤水位標(biāo)高為＋1 054.96 m，副立井揭露的2 號(hào)煤底板標(biāo)高為＋721.6 m，據(jù)此得出副立井揭露的2 號(hào)煤承受水壓為 3.53 MPa，與出水煤層觀測(cè)的水壓基本相同。

從水質(zhì)、水壓及鉆孔實(shí)際揭露情況分析，最終確定副立井出水水源為2 號(hào)煤層水。由于副井馬頭門涌水量大，礦井地面外排水壓力較大，加之經(jīng)過(guò)近15 d 的疏放，水量衰減程度不明顯，因此對(duì)副立井2號(hào)煤出水位置進(jìn)行注漿封堵是最可行的方案。

2 注漿堵水

2.1 總體設(shè)計(jì)

巴拉素煤礦副立井井筒剛落底，井筒排水能力及礦井外排水能力均不足，因此本次注漿堵水設(shè)計(jì)的總體思路是采用新材料、新工藝進(jìn)行“引流注漿，帷幕封堵”，在待掘馬頭門巷道周圍注漿形成止水帷幕[6-7]，將掘進(jìn)巷道與含水煤層隔開，減少井筒涌水量，保障馬頭門巷道的安全掘進(jìn)。

本次工程目標(biāo)是單側(cè)馬頭門掘進(jìn)過(guò)程中涌水量不超過(guò)30 m3/h，為后續(xù)2 號(hào)煤層馬頭門掘進(jìn)及砌碹提供安全保障，方案總體分為4 步：

1）對(duì)馬頭門上部40 m 井筒范圍內(nèi)壁間及壁后環(huán)形空間進(jìn)行充填注漿，避免煤層水封堵后水位上升，加速凍結(jié)孔及凍結(jié)壁的解凍速度。

2）在待注漿堵水區(qū)域周邊施工一定數(shù)量疏水泄壓鉆孔，通過(guò)集中放水截流，降低待注漿區(qū)域內(nèi)煤層水壓力，并在注漿過(guò)程中起到引流注漿作用。

3）對(duì)2 號(hào)煤內(nèi)待掘馬頭門兩幫及迎頭影響范圍內(nèi)施工一定數(shù)量注漿孔，采用水泥漿和雙液漿相結(jié)合的方式，對(duì)煤層孔隙、裂隙進(jìn)行注漿改造，單孔注漿過(guò)程采用見水就堵的注漿方法；注漿孔在煤層頂板砂巖中開孔，并在砂巖段安裝止水套管。

4）對(duì)注漿改造區(qū)域施工檢查孔，通過(guò)單孔壓水試驗(yàn)、出水量指標(biāo)檢查注漿效果，對(duì)不滿足要求的區(qū)域，通過(guò)檢查孔進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

通過(guò)上述4 個(gè)注漿過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)副立井2 號(hào)煤兩側(cè)馬頭門的注漿封堵，總體目標(biāo)為注漿工程實(shí)施完畢后，副立井2 號(hào)煤馬頭門單側(cè)涌水量不超過(guò)30 m3/h，兩側(cè)總涌水量≤50 m3/h。

2.2 防隔水煤巖柱

《煤礦防治水細(xì)則》中防隔水煤巖柱寬度計(jì)算公式見下式：

式中：L 為巷道迎頭或側(cè)幫與含水層間安全隔水煤（巖）柱寬度，m；K 為安全系數(shù)，取值 2.5；M 為巷道跨度，m；p 為巖（煤）柱承受的水頭壓力，MPa；KP為水巖（煤）柱的抗拉強(qiáng)度，0.5 MPa。

根據(jù)《巴拉素井田水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探報(bào)告》2 號(hào)煤的飽和抗拉強(qiáng)度KP為0.5 MPa，副立井井筒直徑為 10.5 m，煤層最大水壓力為 3.0 MPa，求得防隔水煤巖柱寬度L=17.5 m。根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》第九十三條規(guī)定，防隔水煤巖柱的尺寸不得小于20 m。安全起見，本次設(shè)計(jì)安全隔水煤巖柱寬度取值20 m。

2.3 馬頭門上部井壁注漿

進(jìn)行馬頭門上部井壁壁間、壁后充填的主要目的：是防止封堵后的高壓煤層水沿著外層井壁環(huán)形空間向井筒上部流動(dòng)，加速井壁圍巖凍結(jié)圈及凍結(jié)孔的解凍速度，將延安組、直羅組及洛河組含水層水導(dǎo)入井下；防止對(duì)馬頭門施工及后續(xù)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響；防止引發(fā)次生災(zāi)害[8-9]。

本次馬頭門上部壁間、壁后環(huán)形空間充填利用現(xiàn)有的預(yù)埋注漿孔進(jìn)行施工，由于是局部止水注漿，只需在-490 m 及-470 m 施工 2 排孔（6 孔/排，共12 個(gè)注漿孔），按照設(shè)計(jì)要求完成注漿工作即可，注漿壓力一般以能克服注漿管道阻力和靜水壓力為宜，但必須小于井壁能夠承受的壓力。井壁能夠承受的壓力按以下公式確定：

式中：pj為注漿處井壁能承受的壓力，MPa；f 為井壁材料允許抗壓強(qiáng)度，50 MPa；B 為井壁厚度，1 200 mm；R0為井筒內(nèi)半徑，4 000 mm。

計(jì)算出井壁能夠承受的壓力為10.2 MPa。在實(shí)際注漿過(guò)程中，由于注漿段井筒深度不一，注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)存在差異，施工時(shí)按下式進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整：

注漿孔達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并穩(wěn)定2 min，方可結(jié)束單孔注漿。計(jì)算得到-490 m 處注漿孔壓力為5.9 MPa，-470 m 處注漿孔壓力為 5.7 MPa。

2.4 泄水孔

施工泄水孔的主要目的降低帶注漿區(qū)域的水壓，在注漿過(guò)程中起到引流注漿的作用，并確定注漿影響半徑，關(guān)鍵時(shí)刻可以起到補(bǔ)充注漿的作用。

1）鉆孔結(jié)構(gòu)。泄水孔一開孔直徑為φ127 mm，孔深17 m；套管固結(jié)，套管孔徑為φ108 mm，套管長(zhǎng)度16 m；二開用φ94 mm 無(wú)芯鉆頭鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深。

2）鉆孔布置。副井馬頭門泄壓孔布置平面圖如圖1。平面上，在副立井2 號(hào)煤馬頭門東、西兩側(cè)各布置5 個(gè)泄壓孔，鉆孔終孔位置為注漿范圍以外5 m。考慮到副井周圍有1 圈凍結(jié)管，為避免鉆孔施工過(guò)程中，碰到凍結(jié)管，鉆孔平面設(shè)計(jì)避開凍結(jié)管。剖面上，泄壓孔開孔位置為煤層底板以下3 m，在底板粉砂巖中開孔，保證孔口管可以完整地固定在巖層中；相鄰鉆孔開孔位置間距為1.5 m；鉆孔穿過(guò)煤層，進(jìn)入底板砂巖1 m 后終孔。

2.5 注漿堵水設(shè)計(jì)

2.5.1 注漿鉆孔

1）鉆孔結(jié)構(gòu)。鉆孔結(jié)構(gòu)同注漿孔。

2）鉆孔布置。平面上，注漿鉆孔覆蓋范圍為巷道兩幫各20 m 范圍及待掘巷道迎頭20 m 范圍；鉆孔終孔位置平距為35 m，在兩側(cè)馬頭門分別布置13 個(gè)注漿孔，考慮到副井周圍有1 圈凍結(jié)管，為避免鉆孔施工過(guò)程中，碰到凍結(jié)管，鉆孔平面設(shè)計(jì)避開凍結(jié)管，副井馬頭門注漿孔布置平面圖如圖2。剖面上，鉆孔開孔位置為2 號(hào)煤層頂板砂巖中，開孔位置距離煤層頂板3～4 m，同一排相鄰2 個(gè)鉆孔開孔位置間距為 0.7 m。

官方資料顯示，郝建華，女，出生于1969年5月，河北涉縣人，在職研究生學(xué)歷，1996年3月加入民革。1994年12月，她在山西省政府法律服務(wù)處（三晉律師事務(wù)所）工作，于2005年7月起任山西佳鏡律師事務(wù)所主任。

圖1 副井馬頭門泄壓孔布置平面圖Fig.1 Pressure relief hole design plan of auxiliary shaft inset

圖2 副井馬頭門注漿孔布置平面圖Fig.2 Grouting hole design plan of auxiliary shaft inset

副立井2 號(hào)煤東、西兩側(cè)馬頭門共設(shè)計(jì)26 個(gè)深部注漿孔，累計(jì)進(jìn)尺892 m。為防止注漿效果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，在東西兩側(cè)馬頭門各設(shè)置3 個(gè)機(jī)動(dòng)孔，孔深40 m。即本次設(shè)計(jì)注漿孔累積孔深1 132 m。

2.5.2 注漿工藝參數(shù)

1）注漿材料。首先，采用水灰比 3∶1 的 P.O42.5R 水泥進(jìn)行地面高壓劈裂支撐注漿，達(dá)到8 MPa 的注漿設(shè)計(jì)壓力后停止注漿，其質(zhì)量須符合GB 175—2007國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；其次，采用水灰比3∶1、比表面積600 的高性能水泥基注漿料進(jìn)行恒壓滲透充填注漿，增加漿液擴(kuò)散半徑，強(qiáng)化孔隙、裂隙充填密實(shí)度，提高煤層整體抗水壓強(qiáng)度；造漿用水水質(zhì)須滿足JGJ 63—2006 國(guó)家混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)其 SO42-濃度應(yīng)＜2 700.0 mg/L，pH 應(yīng)＞4.0。

2）注漿工藝。帷幕注漿堵水治理注漿采用孔口封閉靜壓前進(jìn)式分段注漿法。注漿開始前，先進(jìn)行壓水，注漿過(guò)程中若吃漿量大，可用稠漿進(jìn)行注漿或采用間歇式注漿法。若吃漿量小，可用稀漿進(jìn)行注漿。注漿時(shí)首先采用P.O42.5R 水泥進(jìn)行地面高壓劈裂支撐注漿，達(dá)到注漿設(shè)計(jì)壓力后，再采用比表面積600 m2/g 的NF 高性能水泥基注漿料進(jìn)行恒壓滲透充填注漿，達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后注漿結(jié)束。單回次注漿起壓等凝后，進(jìn)行掃孔再注漿，若能吃漿則須繼續(xù)注漿，然后再掃孔，直至掃孔不吃漿，則繼續(xù)向前鉆進(jìn)，如此循環(huán)式前進(jìn)。煤層注漿時(shí)孔口終止壓力不大于10 MPa，由于注漿工程的特殊性，施工中可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整，如遇到較大垂向通道可能造成漿液大量漏失時(shí)，可采用間歇注漿方式對(duì)鉆孔進(jìn)行升壓。

3）注漿壓力。注漿壓力的大小直接影響到漿液擴(kuò)散距離和有效充填范圍。由于本方案鉆孔間距較大，漿液壓力較小時(shí)擴(kuò)散范圍有限，為了提高注漿效果，增加擴(kuò)散距離，注漿過(guò)程中遇到細(xì)微裂隙時(shí)，采用高壓稀漿灌注工藝，使原有裂隙通道變大，溝通無(wú)效封閉裂隙，提高充填效果[10-11]。根據(jù)以往注漿經(jīng)驗(yàn)[11-12]，注漿總壓力應(yīng)不小于受注含水層最大靜水壓力。根據(jù)水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探結(jié)果，2 號(hào)煤水壓3.8 MPa，為提高注漿效果，注漿總壓定為靜水壓力的2 倍，即注漿終壓不小于 7.6 MPa，按照密度為1.5 kg/cm3的水泥漿計(jì)算，本地區(qū)注漿孔口終壓不大于8 MPa。

4）注漿程序。程序?yàn)椋孩僮{前先疏放水10～15 min，并控制好疏放水量，將沉積在孔內(nèi)的煤巖粉沖出；②對(duì)注漿設(shè)備、注漿管路進(jìn)行打壓試驗(yàn)，地面試驗(yàn)的最大壓力不超過(guò)6.0 MPa，井下最大壓力不超過(guò)10.0 MPa；③造漿：水泥漿由稀到稠，再根據(jù)注漿壓力、泄水孔壓力及鉆孔涌水量進(jìn)行反應(yīng)速度的調(diào)整；④注漿：注漿過(guò)程中根據(jù)進(jìn)漿情況隨時(shí)調(diào)節(jié)泵壓、泵量及漿液濃度。一般要連續(xù)注漿，發(fā)現(xiàn)跑、串漿時(shí)，可對(duì)漿液反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保不發(fā)生上述現(xiàn)象；⑤當(dāng)全孔段注漿達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，向孔內(nèi)注入一定體積清水，將管路清洗干凈，關(guān)閉注漿孔閥門，2 h 后打開閥門，觀測(cè)孔內(nèi)是否還有涌水。

5）注漿孔施工順序。注漿孔施工順序?yàn)椋合仁┕じ绷⒕? 號(hào)煤東側(cè)馬頭門注漿孔，待東側(cè)馬頭門注漿結(jié)束后，再施工西側(cè)馬頭門注漿孔。同一側(cè)馬頭門注漿工施工過(guò)程中，采用從兩側(cè)向中間注漿的方式，即先施工北側(cè)1#孔，完成注漿后施工南側(cè)7#孔，依次類推，最后施工13#孔，一方面檢查注漿效果，另一方面對(duì)中部進(jìn)行補(bǔ)充注漿。在同一側(cè)注漿鉆孔施工過(guò)程中，采用跳孔注漿的方式，即先對(duì)1#、7#、3#、9#、5#、11#、13#孔注漿，在對(duì) 2#、8#、4#、10#、6#、12#孔注漿，注漿過(guò)程中觀測(cè)泄水孔水量變化情況，若泄水孔出現(xiàn)漏漿、水量增加的現(xiàn)象，應(yīng)關(guān)閉相應(yīng)鉆孔，進(jìn)行升壓注漿。注漿孔的施工順序?yàn)椋恒@孔定位→開孔鉆進(jìn)至孔口管設(shè)計(jì)深度→下入孔口管注漿固結(jié)→漿液凝固后繼續(xù)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)層位→全控端注漿方法。注漿孔施工與注漿的配合方式：每施工完1個(gè)鉆孔，即進(jìn)行注漿，注漿完成后，再施工下一個(gè)鉆孔，依次類推。

6）擴(kuò)散半徑。預(yù)計(jì)漿液擴(kuò)散半徑為10～15 m，本次設(shè)計(jì)取值10 m。

7）注漿量預(yù)計(jì)。經(jīng)計(jì)算，副立井帷幕注漿漿液注入量為 3 554 m3。預(yù)計(jì)水灰比 3∶1 的 P.O42.5 R 水泥漿注漿量為總注漿量的1/3，注漿量為1 185 m3，漿液密度 1.20 g/cm3，用量 355 t；水灰比 3∶1 的比表面積600 NF 高性能水泥基注漿料為總注漿量的2/3，注漿量為 2 369 m3，漿液密度為 1.29 g/cm3，用量為764 t。實(shí)際施工過(guò)程中，漿液可能沿著外層井壁邊緣向上、下部空間流動(dòng)，致使注漿量增大。為了避免漿液流失量過(guò)大，注漿前，先進(jìn)行井筒壁后空間的注漿封堵。帷幕注漿漿液注入量Qj按以下公式計(jì)算：

式中：L 為注漿范圍長(zhǎng)度，m；Bj為注漿范圍寬度，m；Mj為受注層段厚度，煤層厚度 3.3 m；η 為受注層平均孔隙率，取值9.0%；ε 為充填率，取值90%；δ 為漿液流失系數(shù)，取值 2.5；ω 為漿液結(jié)石率，取值60%。

8）單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。在檢查注漿段前，每個(gè)注漿孔都應(yīng)達(dá)到單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)指標(biāo)包括：注漿壓力pd、注漿量Qd及單位吸水率q。煤層注漿壓力不大于8.0 MPa，即可認(rèn)為該受注層段注漿已達(dá)到壓力結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)注漿壓力達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)逐次換檔降低泵量，直至泵量達(dá)到10 L/min，并維持30 min。在注漿量達(dá)到要求后，每個(gè)孔必須進(jìn)行壓水試驗(yàn)（試驗(yàn)壓力為結(jié)束壓力的80%），并求解單位吸水率q，確定是否繼續(xù)注漿。根據(jù) 2 號(hào)煤層涌水情況，Qd和pd取壓水試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)，Ld取孔口管位置至孔底的距離。當(dāng)單位吸水率小于標(biāo)準(zhǔn)值0.01 L/（min·m·m），表明煤層內(nèi)裂隙已達(dá)到充填加固封堵的效果。單位吸水率可根據(jù)注漿泵壓、吸水段長(zhǎng)度等計(jì)算，單位吸水率公式如下：

式中：qd為單位吸水率，L/（min·m·m）；Qd為壓入流量，L/min；p 為作用于試段內(nèi)的壓力換算水頭高度，m；Ld為受注段長(zhǎng)度，m。

2.5.3 檢查方案

注漿工程結(jié)束后，須布置一定量的檢查孔，其數(shù)量占注漿孔總數(shù)的20%。檢查孔一般布置在鉆孔稀疏和待掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)，其作用是：一是可以用來(lái)檢查注漿改造的效果；二是可起到補(bǔ)充注漿的作用。本次檢查孔暫設(shè)計(jì) 6 個(gè)，后期根據(jù)注漿效果檢查情況進(jìn)行適量增減[10-12]。

1）檢查孔標(biāo)準(zhǔn)。檢查孔須開展壓水試驗(yàn)，以判斷注漿結(jié)石體的穩(wěn)固性，檢查孔出水量必須小于0.4 L/（min·m），任一檢查孔總出水量小于10 L/min；然后進(jìn)行壓水檢查，在 1.0 MPa 壓力下，吸水量小于2 L/min，否則重新進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

2）注漿圈內(nèi)外水壓差。注漿工作完成后，施工2個(gè)水壓觀測(cè)孔，1 個(gè)孔終孔位置超過(guò)注漿帷幕以外，水壓應(yīng)為3.0 MPa，另1 個(gè)孔終孔位置在注漿固結(jié)圈徑內(nèi)，應(yīng)呈現(xiàn)無(wú)壓、無(wú)水狀態(tài)，水壓觀測(cè)不少于12 h，出現(xiàn)上述現(xiàn)象，說(shuō)明待掘巷道外圍止水帷幕形成，否則繼續(xù)補(bǔ)充注漿，直至滿足水壓差為止。本次在副井東西兩側(cè)馬頭門各設(shè)置 6 個(gè)檢查孔，預(yù)計(jì)鉆探進(jìn)尺 480 m。

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)“引流注漿，帷幕封堵”的堵水思路及工程設(shè)計(jì)，巴拉素煤礦通過(guò)近2 個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)施，煤層內(nèi)孔隙和裂隙得到漿液固結(jié)加固，成功實(shí)現(xiàn)了在動(dòng)水條件下的煤層注漿封堵。注漿工作完成后，副立井兩側(cè)馬頭門揭露的2 號(hào)煤實(shí)測(cè)涌水量為11 m3/h，堵水率越93 %，滿足硐室開鑿條件。本次注漿堵水能夠取得如此高的堵水率，主要原因取決于注漿工藝的改進(jìn)及NF 高性能水泥基注漿料在煤層堵水中的創(chuàng)新性使用。