牛永波，陳禹旭

(陜西省一三一煤田地質(zhì)有限公司，陜西 韓城 715400)

1 工程概況

上河煤礦5-2煤皮帶下山運(yùn)輸斜巷掘進(jìn)至120 m處時(shí)，在巷道迎頭20 m范圍內(nèi)出現(xiàn)了4處突水點(diǎn)，均為底板出水，其中在巷道迎頭后方約10 m范圍內(nèi)有3個(gè)較大突水點(diǎn)(約8 m3/h、9 m3/h、16 m3/h)，見圖1。后方19 m處有1處出水點(diǎn)(約3 m3/h)?？傆克考s35 m3/h，經(jīng)采樣，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分析和測(cè)量靜水位標(biāo)高，初步確定突水水源為5-2煤層頂板水，雖然經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間排水，但涌水量一直未衰減，保持穩(wěn)定，導(dǎo)致巷道掘進(jìn)工作無(wú)法進(jìn)行，施工治理迫在眉睫。

圖1 出水點(diǎn)位置圖

2 注漿封堵施工技術(shù)

2.1 注漿封堵方案選擇

針對(duì)巷道底板突水問題，一般采用“截”“堵”“排”等方法。但不同方法各有利弊，因此要正確選擇。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間排水，巷道迎頭涌水基本穩(wěn)定，但水量一直不減，可以確定用直接排水方法難以解決當(dāng)前問題。雖然突水層位大致確定，但出水源頭尚未查明，因此無(wú)法采取“截”的方法，“堵”的方法成為唯一可選方案，故決定采取注漿堵水方法進(jìn)行治理。

2.2 注漿方案思路

該巷道出水點(diǎn)為開放性出水，又是下山巷道，給堵水布孔帶來(lái)很大困難。堵治水計(jì)劃分兩部分進(jìn)行：把動(dòng)水變成靜水進(jìn)行治理。在出水點(diǎn)上部用混凝土做一個(gè)止?jié){墊，把動(dòng)水封閉到止?jié){墊以下，再進(jìn)行注漿堵水。構(gòu)筑止?jié){墊時(shí)預(yù)埋2根Φ32 mm鋼管進(jìn)行注漿，注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)在巷道底板和兩幫均勻布置6個(gè)孔，打穿止?jié){墊進(jìn)行檢查，有水繼續(xù)注漿，無(wú)水破墊掘進(jìn)。

2.3 止?jié){墊的厚度計(jì)算及構(gòu)筑

2.3.1 止?jié){墊厚度計(jì)算

根據(jù)止?jié){墊厚度計(jì)算公式計(jì)算止?jié){墊厚度：

L=L1+L0

Li=[ln(γoγfγdP)-ln(ft)]/0.3986

=[ln(1.3×1.5×1.8×0.5)-ln1.5]/0.3986

=0.4 m

Li-止?jié){墊應(yīng)力衰減段計(jì)算厚度，m；γo-結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，取1.3，下同；γf-作用的分項(xiàng)系數(shù)，取1.5，下同；γd-取1.2～2.0，水壓大、巷道凈斷面積大時(shí)取大值，計(jì)算取1.8；P-水壓，考慮靜水壓與動(dòng)水壓并留有一定富裕系數(shù)，取0.5 MPa；ft-混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，當(dāng)混凝土標(biāo)號(hào)為C30時(shí)取1.5；L0-止?jié){墊應(yīng)力回升段厚度，取1.0～2.0 m，本次計(jì)算取2.0 m。

由上式計(jì)算得L=Li+L0=0.4+2.0=2.4 m，取2.5 m。

2.3.2 止?jié){墊構(gòu)筑

采用石子、河砂及水泥(42.5 MPa普通硅酸鹽水泥)按比例攪拌成C30混凝土，構(gòu)筑止?jié){墊。

濾水層鋪設(shè)。澆筑止?jié){墊前，在突水點(diǎn)的上面至巷道迎頭用碎石鋪設(shè)濾水層，濾水層上面鋪油氈，如圖2所示。

圖2 止?jié){墊結(jié)構(gòu)圖

止?jié){墊澆筑及孔口管埋設(shè)。濾水層鋪設(shè)好后澆筑混凝土止?jié){墊。止?jié){墊厚度為2.5 m，強(qiáng)度等級(jí)為C30，一次完成澆筑。澆筑時(shí)，混凝土中摻入高效減水早強(qiáng)劑，摻入量為水泥的2%。

鋪設(shè)濾水層和澆筑止?jié){墊時(shí)，預(yù)埋2根8.4 m長(zhǎng)、規(guī)格為Φ273 mm、可容納潛水泵的導(dǎo)水管，其下部1 m為花管，用濾水網(wǎng)包裹。導(dǎo)水管上端高出止?jié){墊6.0 m，管口帶法蘭盤。此導(dǎo)水管的用途是在澆筑止?jié){墊時(shí)作為排出工作面涌水的通道。同時(shí)預(yù)埋2根9.0 m長(zhǎng)的Φ32 mm鋼管，其上端高出止?jié){墊6.5 m，既可做注漿管也可做觀測(cè)管。止?jié){墊混凝土養(yǎng)護(hù)5～7 d后，停止抽水，提出潛水泵，封閉所有預(yù)埋管和導(dǎo)水管，觀察止?jié){墊及巷壁漏水情況，若有漏水部位，必須打眼下管，采用輕質(zhì)高強(qiáng)度的有機(jī)發(fā)泡化學(xué)漿—固特瓏進(jìn)行注漿充填與加固，濾水層注漿加固利用預(yù)埋的注漿管進(jìn)行。注漿壓力達(dá)到5.0 MPa時(shí)停止注漿。

2.4 探水孔(注漿孔)施工

止?jié){墊密封質(zhì)量合格后，采用ZQJ-3600/7.1型架柱式氣動(dòng)鉆機(jī)分別在巷道兩幫及頂?shù)装迨┕ぬ剿?，兩幫探水孔位置位于止?jié){墊外3.5 m處，與巷道夾角22°，底板探水孔位置位于止?jié){墊外3.5 m處，與巷道底板夾角為17°，鉆孔規(guī)格為Φ92-52 mm，終孔層位均為出水點(diǎn)水平及垂深2.0 m。成孔后，每孔各安設(shè)Φ75×6 000 mm孔口管1根，用化學(xué)漿(固特瓏)進(jìn)行固管，起到放水、泄壓作用，給后續(xù)注漿創(chuàng)造條件。

2.5 注漿材料及配合比

注漿堵水材料選用(水泥—水玻璃雙液漿)42.5 MPa普通硅酸鹽水泥、水玻璃及FGN添加劑，其配比如下：水泥漿液水灰比應(yīng)控制在(0.65～1)∶l。水玻璃波美度(濃度)為33°～40°Be′，模數(shù)2.4～3.4。水泥與FGN加固補(bǔ)強(qiáng)型特種添加劑之間的比例應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整，一般控制在l∶(0.005～0.01)。

2.6 注漿參數(shù)的確定

根據(jù)出水點(diǎn)巷壁煤巖體的具體特點(diǎn)和壁后注漿堵水施工工藝，結(jié)合煤層最小抵抗面及碹體圍巖條件，在供風(fēng)壓力不低于0.5 MPa時(shí)，設(shè)計(jì)注漿終孔壓力控制在2～3 MPa。

3 注漿效果檢驗(yàn)

連續(xù)7 d通過預(yù)埋注漿管對(duì)出水點(diǎn)進(jìn)行注漿，共計(jì)注入水泥58.0 t，發(fā)現(xiàn)巷道底板涌水減少，只有少量滲水現(xiàn)象。之后，對(duì)巷道頂?shù)装寮皟蓭褪┕ち?個(gè)探水孔，僅在底板的檢2孔及檢3孔出現(xiàn)涌水，隨后對(duì)檢2及檢3孔進(jìn)行雙液注漿，共注水泥28.45 t，水玻璃0.73 t，巷道兩幫施工的檢1、檢4、底板檢5、頂板檢6孔均無(wú)出水情況，礦方后期反饋已安全渡過該突水點(diǎn)，說明該治理方案合理，注漿效果明顯。

4 結(jié)論

對(duì)上河煤礦5-2煤皮帶下山迎頭后20 m范圍突水點(diǎn)的治理效果明顯，注漿堵水率達(dá)98%。將原來(lái)35 m3/h涌水量治理到巷道頂?shù)装逯挥猩倭繚B水和滴水，為巷道順利掘進(jìn)提供了安全保障，也為類似礦井巷道治理提供了可借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。