综采工作面突水巷道堵截治理技术

文/李树欣 赵军杰

2008年12月，平禹煤电公司一矿13091综采工作面底板突水，造成采区被淹，后采取巷道堵截治理技术堵截水患，为恢复生产赢得了时间，为今后的防治水区域治理提供了技术参考。

一、采面水文地质概况

二1煤层13091工作面位于三采区下山东翼，东部及下部为未采动区域，上部13071工作面经底板预注浆改造后安全回采。走向长1060m，倾斜宽138m，煤层倾角17°～25°左右， 平均厚度 4.75m，采用走向长壁后退式采煤法。

根据邻近的13061工作面底板注浆孔水文资料，二1煤至L7-8灰岩距离20m，至L1-3灰岩距离53m，至寒灰距离在78m左右。上段L7-8灰岩含水层水压0.2～0.8Mpa；下段灰岩含水层水位+40m水压1.8～2.4Mpa；寒灰水位+135m，水压 3.6～4.1Mpa。 太灰和寒灰水为突水危险区，下段太灰水的突水系数0.69kg/cm2，寒灰水的突水系数0.75kg/cm2。

二、突水经过及原因分析

1.突水经过

13091工作面开采前进行底板注浆加固，加固至L1-3灰，自切眼向外加固600m采面开始回采。

2008年12月13日22时，12号钻场底板预注浆12-4孔孔深78.90m发生塌孔，孔底推测层位为L1-3灰岩，孔内起始水量4～100 m3/h，并伴有沙子和小石子喷出，14日19时工作面发现跑浆，位置在67架为底板出水，水量约4m3/h，12-4孔孔口阀门放水卸压，采面水量由80m3/h减小到 30m3/h。15日9时，工作面出水量突然增大至1000m3/h左右，三采区下山泵房被淹，排水系统瘫痪。

2.原因分析

12-4孔和采面出水有直接联系，并判断来水方向可能为东北和西北两个方向。

从矿压分析，突水位置已经推进140m，顶板来压进入周期来压阶段。出水区煤层底板虽已加固至L1-3灰，但尚存在未加固良好的薄弱地带。煤层采动前，原始平衡没受破坏，采动以后，底板岩层节理及某些构造裂隙形成较宽较长的导水裂缝，在采动破坏带矿压、底板垂向通道水压和12-4孔注浆压力共同作用下，变成了过水通道，上部采动裂隙与原始导水裂隙贯通，使下部寒武系灰岩水、Ll-3灰水与上部L7-8灰水相导通，发生水力联系，从而引发了此次出水。

三、堵截工程治理及工程布设

1.工程方案确定

第一方案以封堵导水通道为主，兼顾堵源。在与出水点联系密切的12-4孔落底位置附近的物探富水区，布置两个探注孔即探1孔、探2孔，对L1-3灰和寒灰岩溶裂隙发育情况进行探查，了解其和出水点的水力联系紧密程度并进行封堵。如果效果显著，再在适当位置布置两个注浆孔即探3孔和探4孔进行注浆封堵，彻底治理水害。

第二方案为先截流后堵源，如果第一方案效果不理想，在轨道巷和运输巷适当位置布置截流，截流成功后再在工作面出水区域布置两个堵源钻孔。

2.工程布设

第一方案设计两个探查注浆孔。其中探1孔布置在距12-4孔落点6m左右，探2孔布置在物探富水异常区内；第二方案先设计4个截巷孔截流，依据地面位置和井下巷道岩性，在风巷切眼向外100m和115m处分别布置截1孔和截2孔；在机巷机切眼向外140m和155m处分别布置截3孔和截4孔，在工作面采空区出水区域布置两个堵源钻孔注1孔和注2孔，对水源进行彻底封堵，堵源成功后施工一个检查钻孔注3孔进行检查加固。

四、堵截治理工程实施

1.实施工艺

钻探工艺。上部大孔径钻孔由TSJ685钻机施工，采用优质化学泥浆护壁技术措施顺利通过易坍塌煤层，下入Ф139.7通天套管并固井，固井后透孔到底见灰岩后，进行静水压力试验，静压达到3.0MPa保持20分钟，试压合格再向下施工。

注浆工艺。注浆采用自动化、机械化程度高、劳动强度低、污染小的射流混合搅拌系统，可连续制浆、注浆，制浆量最大可达30m3/h，浆液比例在1.2～1.8之间，根据需要可随意调制，最高日注水泥量可达500t以上。材料以水泥为主，适当掺入其他辅料，以提高固结强度、加快固结时间。骨料以沙子为主。

2.实际完成工程量

第一方案。根据物探结果显示，决定在12-4落点位置附近的物探富水区布置探1孔、探2孔。探1孔进至440.75mL7-8灰处，孔深529.39m寒灰段终孔处，探2孔钻进至孔深454.42mL7-8灰处，孔深536.45m寒灰段终孔处，倒入食品红做连通试验，但矿井一直未收到。压水试验结果分析，该段与导水通道联系不紧密。

探查阶段12-4孔区域L1-3灰层段共注水泥412t，寒灰段共注水泥18t，注浆后井下涌水量没有明显变化，说明该区域寒灰层段与矿井涌水无水力联系。

第二方案。2009年1月20日截2孔钻进，1月31日截1孔钻进，截2孔于1月29日最先透巷，透巷后测得水位标高为-96.52m。连通试验倒入20kg食品红，4小时后矿井收到。注骨料，开始以中沙为主，经过反复注透，至2月12日该孔沙子注不进去，此时矿井出水量已降至500m3/h左右，说明该孔注骨料起到了明显效果。

截1、截4孔也同时于2月12日透巷，截4孔透巷后，测得稳定水位标高为-160m，连通试验9小时后矿井收到。2月13日开始注骨料，骨料填充巷道结束后，矿井涌水量由截流前的1200m3/h左右减至200m3/h左右，观测孔水位也显著上升，堵水效果十分明显。

截1孔、截2孔两孔和截4孔、截3孔分别轮替注浆。截巷工作全部结束，用水泥2310t，沙子骨料2140m3，水量由原来的1200m3/h左右降至60m3/h左右，观测孔水位继续上升。此次截流取得圆满成功。

截巷成功后，在该段分别下入Φ108mm飞管，并用水泥壁外全封，避开巷道段，然后再开始向下钻进，采用下行注浆法进行底板加固。为防止水泥向采空区跑浆，采用间歇性少量注浆的办法，比例控制在1.40左右，注1孔和注2孔钻进至L7-8灰段分别注水泥837t和3650t，钻进至L1-3灰段分别注水泥2388t和548t。达到终压终量，堵源阶段累计用水泥8086t。

综合分析水量、水位情况，并进行工程检验后，达到预期效果，此次13091工作面突水达到彻底治理，并取得圆满成功。