王曉強

（汾西礦業(yè)集團正新煤焦有限責(zé)任公司賈郭煤礦，山西 沁源 046500）

0 引言

隨煤礦采掘深度以及開采強度不斷增加，煤炭開采難度有所增大，井下采掘工作受瓦斯、頂板、地質(zhì)構(gòu)造以及水害等影響更趨明顯[1-2]。當(dāng)井下巷道掘進遇到導(dǎo)水?dāng)鄬訒r，若不能針對性采取防治水措施，不僅影響巷道掘進而且嚴重時會出現(xiàn)突水事故，給巷道掘進帶來較為明顯的安全威脅[3-4]。超前疏排以及注漿封堵可為回采巷道掘進過導(dǎo)水?dāng)鄬悠扑閹?chuàng)造相對安全的條件，其中董守義[5]根據(jù)礦井巷道掘進實際情況，將注漿與管棚支護技術(shù)相結(jié)合，確保了巷道掘進過導(dǎo)水?dāng)鄬影踩恍炖^民[6]針對立井掘進過斷層問題，通過改進注漿工藝確保實現(xiàn)了立井掘進安全；鄒光華，等[7]采用新型注漿材料對斷層破碎帶進行注漿加固，不僅封堵導(dǎo)水裂隙而且提升了破碎帶圍巖承載能力及隔水性。上述研究成果為巷道掘進過斷層破碎帶防治水工作開展提供了寶貴經(jīng)驗。山西某礦回采范圍內(nèi)水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，3500 運輸巷掘進期間會揭露F23 斷層，該斷層有一定導(dǎo)水性，文中就以3500 運輸巷掘進過F23 斷層為工程實例，結(jié)合現(xiàn)場條件提出通過超前注漿加固、強化巷道圍巖支護等方式進行防治水，現(xiàn)場應(yīng)用取得較好成果。

1 工程概述

3500 運輸巷主要服務(wù)于3 采區(qū)，用以采區(qū)運輸、進風(fēng)等，巷道沿著回采的5#煤層底板掘進，采用綜掘方式，巷寬5.0 m、巷高4.75 m，設(shè)計掘進長度1 205 m，現(xiàn)階段已掘進520 m。3500 運輸巷設(shè)計為直墻半圓拱斷面，巷道頂板巖性以粉砂巖、泥巖以及砂質(zhì)泥巖為主，底板巖性以粉砂巖、炭質(zhì)泥巖圍巖，巷道圍巖賦存較為穩(wěn)定。

根據(jù)已有物探資料顯示，3500 運輸巷掘進至650 m時會揭露F23 斷層（H=35～48 m，95°∠60°），該斷層預(yù)計與底板承壓水含水層間有水力聯(lián)系，導(dǎo)致巷道掘進過F23 斷層破碎帶期間容易出現(xiàn)淋水、涌水等情況，制約巷道掘進并存在較大的安全風(fēng)險。

2 F23 斷層導(dǎo)水性探測

當(dāng)3500 運輸巷掘進至600 m 位置（與F23 斷層相距50 m）時，在掘進迎頭布置8 個探測鉆孔探測F23 斷層導(dǎo)水性，布置的探測鉆孔均穿越斷層，其中有2 個探測鉆孔有返水情況，其余探測鉆孔均未出水。在掘進迎頭采用YCS-160/Protem 瞬變電磁儀對前方進行探測，具體成果如圖1 所示。從探測成果看出，在F23 斷層影響范圍內(nèi)有低阻異常區(qū)，該異常區(qū)分布范圍與探測鉆孔出水位置接近，因此判定F23 斷層破碎帶有一定導(dǎo)水性。

圖1 瞬變電磁成果圖

結(jié)合其他鄰近巷道掘進揭露F23 斷層情況，認為3500 運輸巷掘進過F23 斷層破碎帶期間圍巖會出現(xiàn)不同程度的淋水情況，出現(xiàn)突水或者大量涌水可能性較低。但是由于F23 斷層落差較大且與下覆承壓含水層間有一定的水力聯(lián)系，為確保巷道掘進安全，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場情況針對性制定防治水技術(shù)措施，具體采用超前注漿封堵斷層破碎帶導(dǎo)水裂隙、高強支護降低巷道圍巖變形量，同時通過壁后注漿提高圍巖抗變形能力并封堵潛在的導(dǎo)水裂隙。

3 巷道掘進過斷層破碎帶防治水技術(shù)

3.1 超前注漿封堵導(dǎo)水裂隙

3500 運輸巷與F23 斷層相距19 m 時（即巷道掘進至631 m 位置），布置超前注漿鉆孔對斷層破碎帶巖體進行加固封堵，注漿加固范圍為巷道掘進輪廓線外20 m，注漿封堵斷層破碎帶圍巖并形成止水帷幕，具體注漿加固情況，如圖2 所示。為提高注漿孔施工效率，鉆孔用ZDY3500L 鉆機鉆進，注漿用ZBYS-40/12.5-18.5 注漿泵。

圖2 超前注漿斷面圖

巷道掘進過F23 斷層破碎帶時涌水主要源于底板承壓水，為此在超前注漿時應(yīng)強化巷道底板導(dǎo)水裂隙加固，為此在原有注漿鉆孔基礎(chǔ)上增設(shè)注漿鉆孔實現(xiàn)底板強化注漿，具體增設(shè)的底板注漿鉆孔布置，如圖3 所示。注漿鉆孔布置3 排并按照15 m 間距布置，注漿加固覆蓋巷道底板下方35 m。為降低注漿成本，注漿選用水泥-水玻璃雙液漿，漿液水灰質(zhì)量比為1∶0.8。

圖3 補強注漿斷面圖

3.2 巷道強化支護

巷道圍巖變形會產(chǎn)生新的裂隙，嚴重時會破壞注漿加固區(qū)導(dǎo)水裂隙封堵效果，導(dǎo)致巷道圍巖出現(xiàn)淋水情況。在過F23 斷層破碎帶時除采用常規(guī)的錨網(wǎng)索支護外，增加U 型鋼拱架強化巷道圍巖支護。在巷道靠近斷層時在構(gòu)造應(yīng)力作用下圍巖裂隙發(fā)育程度有所增加，因此U 型鋼拱架一般會在靠近斷層時即開始布置，具體U 型鋼拱架在F23 斷層兩側(cè)的支護寬度L可通過公式（1）計算[8-9]：

式中：L 為斷層兩側(cè)巷道支護寬度，m；K 為安全系數(shù)，無量綱，取5；M 為巷高，取4.75 m；P 底板承壓水水頭壓力，取1.9 MPa；Kp圍巖抗拉強度，取2.7 MPa。將上述參數(shù)帶入公式（1）即可求得L=17.25 m。因此，在3500 運輸巷掘在F23 斷層破碎帶兩側(cè)17.25 m 內(nèi)均用U 型鋼拱架強化支護。

3.3 壁后注漿加固

在3500 運輸巷過F23 斷層后，若圍巖出現(xiàn)淋水、涌水等情況時，采用壁后注漿方式進行加固并封堵導(dǎo)水裂隙。在巷道圍巖出水位置埋設(shè)小直徑注漿管，在注漿管內(nèi)先注入水泥單液漿、后采用水泥-水玻璃雙液漿進行封孔。壁后注漿鉆孔采用YT-28 風(fēng)動鑿巖機鉆進，鉆孔深度為1 000～2 000 mm，孔徑為42 mm。壁后注漿壓力應(yīng)稍微大于出水壓力，注漿量依據(jù)注漿位置裂隙發(fā)育程度以及注漿壓力變化情況確定。

4 結(jié)論

1）采用鉆探、物探技術(shù)手段對3500 運輸巷掘進揭露的F23 斷層水文地質(zhì)情況進行探測，發(fā)現(xiàn)該斷層破碎帶導(dǎo)水性較弱，巷道掘進過F23 斷層破碎帶期間出現(xiàn)大量涌水或者突出風(fēng)險性較小，但是由于回采的5#煤層底板有承壓含水層加之F23 斷層落差較大，為防止掘進導(dǎo)致斷層活化，需針對性制定防治水技術(shù)措施。

2）依據(jù)3500 運輸巷、F23 斷層現(xiàn)場條件，提出采用超前注漿（帷幕注漿+底板強化注漿）+U 型鋼架強化支護+壁后注漿方式進行防治水，通過超前注漿可封堵巷道圍巖導(dǎo)水裂隙，避免掘進期間出現(xiàn)大量淋水或者涌水情況；采用U 型鋼架強化支護降低圍巖變形量；通過壁后注漿防治斷層滯后出水。現(xiàn)場應(yīng)用后，3500 運輸巷掘進過F23 斷層破碎帶期間圍巖未有淋水情況，防治水工作取得較好成果。