水倉(cāng)滲水注漿封堵技術(shù)研究

李武軍

(晉城煤業(yè)集團(tuán)長(zhǎng)平煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 高平 048400)

1 概 述

長(zhǎng)平公司現(xiàn)主采區(qū)為五盤區(qū)，開(kāi)采3號(hào)煤層，煤層平均厚度約5.6 m，質(zhì)地較為疏軟，煤體內(nèi)裂隙發(fā)育。五盤區(qū)泄水巷作為五、六盤區(qū)一條主要運(yùn)輸大巷，擔(dān)負(fù)著五盤區(qū)部分區(qū)域、六盤區(qū)開(kāi)拓巷道的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電、排水、通訊、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等系統(tǒng)用途。為完善排水系統(tǒng)，在五盤區(qū)泄水巷5號(hào)橫川以南布置一個(gè)200 m3水倉(cāng)。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，集中水倉(cāng)的積水滲漏至水倉(cāng)以北50 m處的五盤區(qū)泄水巷內(nèi)，積水長(zhǎng)度一般長(zhǎng)達(dá)50 m，深度25 mm。為避免積水對(duì)系統(tǒng)造成影響，要求責(zé)任單位增設(shè)了一趟排水系統(tǒng)，并派專人在此處頂崗作業(yè)。但由于滲水量較大，巷道積水無(wú)法根治。巷道底板長(zhǎng)時(shí)間受積水浸泡，硬化層路面變軟破壞，遭到破壞，且積水造成無(wú)法進(jìn)行二次硬化修復(fù)，嚴(yán)重影響運(yùn)輸系統(tǒng)和巷道文明生產(chǎn)。

2 巷道滲水原因分析

從五盤區(qū)泄水巷出水情況來(lái)看，出水為多點(diǎn)出水，出水點(diǎn)有8個(gè)，出水量2 m3/h，分析其滲水原因?yàn)椋何灞P區(qū)泄水巷掘進(jìn)方式為沿頂留底掘進(jìn)，巷道高度設(shè)計(jì)在4 m，底板下方留有1.6 m厚底煤。水倉(cāng)內(nèi)積水通過(guò)底煤層與底板交接面的裂隙導(dǎo)入巷道底板，最后從水倉(cāng)附近的五盤區(qū)泄水巷低洼點(diǎn)底板裂隙區(qū)滲漏而出。

3 封堵水方案

3.1 注漿加固材料

注漿加固材料以P·O 42.5 級(jí)硅酸鹽水泥、水玻璃雙液注漿材料為主，水玻璃濃度為30～40°Bé,模數(shù)為n=2.4～3.4，水灰比為2∶1，水泥漿和水玻璃體積比例為1∶0.4～1∶1。

3.2 注漿加固具體施工方案

根據(jù)注漿堵水方案將注漿區(qū)域分為兩個(gè)部分，注漿區(qū)域一為水倉(cāng)周邊圍巖體加固；注漿區(qū)域二為水倉(cāng)至出水點(diǎn)間巷道底、幫加固，見(jiàn)圖1。

圖1 注漿區(qū)域平面布置(m)

3.2.1 注漿區(qū)域一

水倉(cāng)周邊圍巖體注漿加固鉆孔布置。

1) 鉆孔施工位置.為了達(dá)到更好的注漿堵水效果，本次施工布置幫部鉆孔與底部鉆孔，鉆孔布置分為A組和B組，兩組鉆孔間間距2 m。A組鉆孔施鉆位置為：幫部鉆孔距底板0.8 m，底部布置5個(gè)鉆孔(用a-e表示)，巷道寬度按4.8 m計(jì)算，a/e號(hào)孔距兩幫分別0.2 m，b/d號(hào)孔距兩幫分別1.3 m，c號(hào)孔為中間孔，距b/d號(hào)孔均為1.1 m。B組鉆孔施鉆位置為：幫部鉆孔距底板0.4 m，底部布置4個(gè)鉆孔(用a-d表示)，巷道寬度按4.8 m計(jì)算，a/d號(hào)孔距兩幫0.75 m，b/c號(hào)孔布置在巷道中間，a/b/c/d號(hào)孔間距均為1.1 m，見(jiàn)圖2。

圖2 區(qū)域一注漿鉆孔布置平面(m)

2) 開(kāi)孔角度和孔深：A組幫部鉆孔角度為-33°，孔深為6 m。A組底部鉆孔a號(hào)、e號(hào)鉆孔角度為-55°，孔深為4.5 m；b號(hào)、d號(hào)鉆孔角度為外插角16°，孔深為4 m；c號(hào)鉆孔垂直底部，孔深為4 m。B組幫部鉆孔角度為-43°，孔深為6 m。B組底部鉆孔a號(hào)、d號(hào)鉆孔角度為外插角度22°，孔深為4.5 m；b號(hào)、c號(hào)鉆孔角度為外插角度7°，孔深為4 m，見(jiàn)圖3。

圖3 區(qū)域一堵水鉆孔軌跡示意(m)

3.2.2 注漿區(qū)域二

水倉(cāng)至出水點(diǎn)巷道內(nèi)注漿加固鉆孔布置。

1) 鉆孔施工位置：水倉(cāng)至出水點(diǎn)處巷道內(nèi)注漿同樣布置幫部鉆孔與底部鉆孔，鉆孔布置分為A組和B組，兩組鉆孔間距2 m。孔口位置偏差不超過(guò)200 mm，角度偏差不大于0.5°，孔深不得小于設(shè)計(jì)深度。A組鉆孔施鉆位置為：幫部鉆孔距底板0.8 m，底部布置3個(gè)鉆孔(用a-c表示)，a號(hào)孔距水倉(cāng)側(cè)巷幫2.4 m，b號(hào)孔距水倉(cāng)側(cè)巷幫1.3 m，c號(hào)孔為水倉(cāng)側(cè)巷幫0.2 m。B組鉆孔施鉆位置為：幫部鉆孔距底部0.4 m，底部布置2個(gè)鉆孔(用a、b表示)a號(hào)孔距水倉(cāng)側(cè)巷幫1.85 m，b號(hào)孔距水倉(cāng)側(cè)巷幫0.75 m，見(jiàn)圖4。

2) 開(kāi)孔角度和孔深：A組幫部鉆孔角度為-33°，孔深為6 m。A組底部鉆孔，a號(hào)鉆孔垂直底部，孔深為4 m， b號(hào)鉆孔角度為外插角16°，孔深為4 m；c號(hào)鉆孔角度-55°，孔深為4.5 m；。B組幫部鉆鉆孔孔徑為D75 mm，角度為-43°，孔深為6 m。B 組底部鉆孔， a號(hào)鉆孔角度為外插角7°，孔深為4 m；b號(hào)鉆孔角度為外插角22°，孔深為4.5 m，見(jiàn)圖5。

圖5 集中水倉(cāng)堵水區(qū)域二注漿鉆孔軌跡示意(m)

3) 注漿孔施工順序。先施工幫部鉆孔，后施工底部鉆孔，自上而下依次進(jìn)行施工。

4) 鉆孔設(shè)備。采用ZDY800煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)，配套50 mm鉆桿與75 mm鉆頭。

5) 注漿壓力。終孔壓力6 MPa，持續(xù)時(shí)間不低于5 min。

4 鉆注施工流程及工藝

安全檢查—布孔—開(kāi)孔—鉆進(jìn)至終孔—孔口管—注漿—達(dá)到注漿壓力—單孔結(jié)束。

4.1 注漿系統(tǒng)連接

封孔采用2ZBQ40/11氣動(dòng)注漿泵，QB260攪拌桶。系統(tǒng)有兩個(gè)氣動(dòng)攪拌桶QB200，兩個(gè)盛漿桶，可以采用鐵桶加工，一臺(tái)2ZBQ40/11型氣動(dòng)雙液注漿泵，以及相應(yīng)的管路和混合器組成。

4.2 注漿液的配置和比例

現(xiàn)場(chǎng)采用漿液攪拌桶攪拌配制，先將清水加入拌料桶內(nèi)，再按水：水泥=1∶1的比例加入水泥，水泥要粗篩去除雜質(zhì)，放在攪拌容器內(nèi)，混合攪拌均勻，然后開(kāi)始注漿。如果注漿過(guò)程中出現(xiàn)裂隙跑漿情況，可采用水泥糊縫或水泥漿/水玻璃雙液注漿方式加快水泥漿液的凝膠速度，以達(dá)到封堵漏漿裂隙的目的，雙液注漿過(guò)程水泥漿/水玻璃的體積比1∶0.4～1∶1，具體配比可在施工過(guò)程中根據(jù)巷道的漏漿情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4.3 注漿方式

鉆孔完成后，采用埋孔口注漿管進(jìn)行注漿，孔內(nèi)下射漿管，全長(zhǎng)一次注漿施工。即采用D22 mm的無(wú)縫鋼管制作，鋼管壁厚3 mm，每根長(zhǎng)度2 000 mm，使用連接套進(jìn)行連接，鋼管上需加工射漿孔，射漿孔間距200 mm。

4.4 終 孔

當(dāng)鉆孔完成施工流程并注漿達(dá)到預(yù)設(shè)壓力后，要關(guān)閉注漿槍頭，打開(kāi)管路泄壓閥，取下注漿管路，換至下一個(gè)鉆孔進(jìn)行注漿。

5 結(jié) 語(yǔ)

采用水泥注漿對(duì)水倉(cāng)周邊巷道和出水點(diǎn)進(jìn)行截堵后，巷道內(nèi)滲漏點(diǎn)得到了有效封堵，有效充填和粘結(jié)了底板與底煤層間的巷裂隙，封堵了巷道底板的導(dǎo)水通道，提高了水倉(cāng)周邊圍巖的完整程度，充分的起到堵水作用，有效地解決了巷道積水難題；同時(shí)，提高了巷道圍巖的承載能力，對(duì)后期巷道受采動(dòng)影響的變形量的控制起到了良好作用。一方面保證了集中水倉(cāng)的長(zhǎng)久運(yùn)作，另一方面為礦井五、六盤區(qū)的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)和文明生產(chǎn)提供了保障。從而保障了礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的安全，具有廣闊的應(yīng)用前景。