成建棟

（山西晉能控股煤業(yè)集團沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048006）

1 引言

近年來，隨著煤礦開采深度、開采規(guī)模不斷增加，井下水文地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，煤礦水害已經(jīng)成為影響安全生產(chǎn)的重大關(guān)鍵問題之一，礦井周邊老窯積水、奧灰水承壓開采、下部煤層頂水開采和地表水體影響，已成為制約礦井安全生產(chǎn)的主要難題。岳城煤礦XV 東軌大巷掘進時，受到周邊老窯水、奧灰水及地表水的綜合影響，采取注漿堵水措施對切眼出水點及防隔水煤柱上覆頂板裂隙進行了注漿充填治理，堵水效果良好，具有一定的借鑒意義[1-3]。

2 現(xiàn)場概況

1308 工作面位于岳城煤礦一盤區(qū)，開采3 號煤層。工作面標(biāo)高為+565.9～ +599.0 m，地面標(biāo)高+819.9～ +908.5 m，蓋山厚度237～325 m，平均厚度271 m，上覆為采空區(qū)及小窯破壞區(qū)。工作面走向長度為1 306.3 m，傾斜長度176.8 m，煤厚平均3.2 m。直接頂為K2 灰?guī)r，厚度約為7.26 m，抗壓強度為80.88 MPa，普氏硬度系數(shù)為8.09。結(jié)合該礦地質(zhì)資料可知，上層采空區(qū)存在大量積水，水量約為562 950 m3，采空區(qū)水位標(biāo)高較1308 工作面頂板高30 m 左右。切眼上覆頂板K2、K3、K4 灰?guī)r層不同程度存在溶洞裂隙，溶洞裂隙與采空區(qū)積水溝通。因此非常必要對切眼100 m 范圍內(nèi)富水情況進行探測，確定主要導(dǎo)水通道并注漿堵水，保證工作面回采安全。

3 解決方案

通過對1308 工作面進行綜合物探及注漿堵水施工，有效封堵1308 工作面切眼頂板上方K2 石灰?guī)r內(nèi)小的導(dǎo)水裂隙及其他可能給安全回采造成影響的導(dǎo)水通道，確保工作面回采過程中不受采空區(qū)積水水害影響。

3.1 綜合物探

3.1.1 瞬變電磁探測

為查明1308 工作面切眼頂板100 m 范圍內(nèi)富水情況，采用YCS160D 礦井瞬變電磁儀對切眼往外進、回風(fēng)順槽100 m 區(qū)域進行了瞬變電磁探測。探測結(jié)果如圖1。

圖1 1308 工作面回風(fēng)順槽巷100 m 瞬變探測圖

根據(jù)瞬變電磁探測結(jié)果，在1308 工作面內(nèi)0～120 m 范圍發(fā)現(xiàn)低阻異常，分析為巖溶裂隙水和9 號煤采空區(qū)水影響所致，必須進行打鉆驗證。

3.1.2 地質(zhì)雷達(dá)探測

通過ZTR12 本安型防爆地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)，對1308 工作面180 m 和切眼往外進、回風(fēng)順槽100 m區(qū)域進行了地質(zhì)雷達(dá)探測。探測深度為30 m 范圍的經(jīng)驗數(shù)值，選取時窗500，頻率50 MHz。探測可知頂板13～30 m 附近為重點注漿區(qū)域，在工作面內(nèi)0～120 m 區(qū)域為頂板主要富水區(qū)，在切眼內(nèi)頂板顯示裂隙異常區(qū)。鑒于以上探測結(jié)果，判斷需整體對工作面進行鉆探驗證，并對裂隙發(fā)育區(qū)域進行注漿治理。

3.2 切眼注漿堵水方案

根據(jù)礦井瞬變電磁及地質(zhì)雷達(dá)探測結(jié)果，并結(jié)合礦井水文地質(zhì)資料得出，需整體對工作面及煤柱外側(cè)40m 區(qū)域上覆巖層進行裂隙探測并注漿。

3.2.1 鉆孔布置

（1）切眼頂板K2 灰?guī)r探測孔：主要是探測切眼頂板的裂隙發(fā)育情況。鉆孔位于切眼兩排錨索中間，距切眼煤柱幫1.5 m，鉆孔間距3 m，傾角90°，孔深10 m。

（2）煤柱裂隙探測孔：主要是探測切眼外側(cè)煤柱頂板的裂隙發(fā)育情況。分兩組布置，分別位于切眼內(nèi)45 m 和135 m 處，每組布設(shè)6 個鉆孔，鉆孔終孔覆蓋范圍為1308 工作面外側(cè)煤柱水平40 m垂向35 m 區(qū)域（垂向35 m 鉆孔均打透9 號煤）。

（3）注漿效果檢查孔：主要是檢查切眼外側(cè)煤柱頂板裂隙的注漿情況。分兩組布置，分別位于切眼內(nèi)60 m 和120 m 處，每組布設(shè)4 個鉆孔，鉆孔終孔覆蓋范圍為1308 工作面外側(cè)煤柱水平40 m垂向35 m 區(qū)域。

3.2.2 鉆孔設(shè)計

（1）切眼頂板K2 灰?guī)r富水性探測鉆孔設(shè)計

為了探測切眼頂板K2 灰?guī)r富水導(dǎo)水情況，使用錨索鉆機對切眼內(nèi)頂板K2 灰?guī)r進行探測，各鉆孔傾角為90°，孔深10 m（終孔穿過K2 灰?guī)r），鉆孔位于切眼兩排錨索中間，距切眼煤柱幫1.5 m，鉆孔間距為3 m，孔數(shù)60 個。

（2）煤柱裂隙探測鉆孔設(shè)計

在1308 工作面內(nèi)45 m、135 m 兩處布置兩探測鉆場，向外向上施工鉆孔，探測煤柱外側(cè)40 m、頂板35m 范圍內(nèi)巖層含水導(dǎo)水情況，每個鉆場設(shè)計6 個鉆孔（具體參數(shù)見表1），每個鉆孔注入長2 m、Ф108 mm 孔口管。

表1 井下頂板探水鉆孔設(shè)計參數(shù)一覽表

（3）注漿效果檢查孔

在1308 工作面內(nèi)60 m、120 m 兩處布置兩組檢驗鉆孔，覆蓋范圍為工作面外側(cè)煤柱水平40 m、垂向35 m 區(qū)域，每個鉆場設(shè)計4 個鉆孔，鉆進采用ZDY1250S 液壓鉆機，配套Φ50 mm×1000 mm鉆桿，鉆頭為Φ75 mm 三翼復(fù)合片鉆頭，鉆孔成孔直徑為75 mm。開孔采用Φ113 mm 擴孔鉆頭（可加扶正器進行擴孔），下外徑108mm 孔口管，孔口管長度1 m（1 m×2 根），凝固后固管試壓2 MPa，持續(xù)時間不少于0.5 h。

4 現(xiàn)場驗證

2019 年1 月6 日—2019 年3 月6 日 期 間，在1308工作面區(qū)域累計施工注漿堵水鉆孔短孔60個，共計進尺600 m，長孔17 個，共計進尺1412 m。鉆孔出水導(dǎo)致切眼頂板出現(xiàn)淋水后，施工了1～7 鉆孔，并進行了注漿治理，注漿后切眼內(nèi)淋水變小，水量為1 m3/h。通過現(xiàn)場跟蹤落實，各鉆孔注漿壓力均達(dá)至3～4 MPa，且長時間吸漿量不再變化才終止注漿，各項指標(biāo)均符合注漿要求，初步判斷注漿效果理想。

5 結(jié)論

切眼主要充水水源為上層采空區(qū)積水和同煤層一盤區(qū)采空區(qū)積水，積水將會通過巖溶裂隙導(dǎo)入1308 工作面，使礦井涌水量增大。通過綜合物探發(fā)現(xiàn)3 處低阻異常和多處裂隙異常區(qū)，并結(jié)合物探結(jié)果布置了注漿治理鉆孔，共布置錨索注漿孔60 個，總進尺1412 m，注漿量44.7 t。物探驗證結(jié)果表明：切眼垮落范圍內(nèi)不再存在與一盤區(qū)采空區(qū)積水溝通的裂隙，對回采無影響。現(xiàn)涌水量穩(wěn)定在80 m3/h，說明采空區(qū)積水范圍及水量基本無變化。