导水岩溶陷落柱的治理新技术

赵斌

（山西义棠煤业有限责任公司，山西 介休 032000）

导水岩溶陷落柱的治理新技术

赵斌

（山西义棠煤业有限责任公司，山西 介休 032000）

山西某矿100302综采工作面发生了透水事故，因地制宜，创出一套井下静水控制注浆技术，对发育的岩溶陷落柱进行了彻底的治理，对工作面尽快复产回收提供了有力条件，并填补了以往注浆技术的空白。

综采工作面；透水；井下钻注；控制注浆

1 问题的提出

山西某矿年产120万t，2008年10月27日凌晨两点钟100302综采工作面发生突水事故，出水量约300 m3/h，使工作面被迫停产。灾情发生后，该矿各级领导迅速赶到现场，组织人员进行强排水作业，由于排水能力不足，20 h后该工作面全部淹没，水位呈缓慢上涨状态。

2 工作面的概况

工作面位于井田东翼，紧贴井田边界；地表无任何建筑物，属丘陵地带，上部为+610水平采空区。工作面开采10号煤层，呈倾斜布置，全长140 m。此次突水点距工作面机头48m，标高+508。工作面运输巷标高最高+530，轨道巷高最高+522。

工作面回采中揭露F1、F2断层，两断层中为破碎带，初步判断为地堑构造，且伴有大量淋水，但未引起重视，后因破碎带顶板难以控制、经常坍塌，采用注马丽散、波雷音等化学浆液，进行封堵淋水和顶板加固，取得一定成效。工作面继续推进期间，煤壁突水，未采取任何堵漏措施，出水量越来越大，采取捕救措施已来不及，只能进行强排水作业，排水未果、工作面被淹没。

3 水文地质概况

技术人员对涌水采样化验，结果断定涌水为奥陶纪灰岩含水层水，静水位为+530。10号煤层位于石炭系，煤层底板以下18.8 m为木溪灰岩，木溪灰岩以下为奥陶纪，奥陶纪灰岩是强含水层。10号煤层底板受构造影响，次生构造较多，岩层受挤压，抗压能力减弱，形成破碎带，进而产生导水通道，奥灰水将破碎带内泥、沙、石子带出，造成导水通道越刷越大，这是造成工作面被淹的直接原因。

4 注浆方案确定

考虑到陷落柱体积大、地表建立注浆站有困难、工作面上部为+610采空区等诸多因素，决定采用井下静水控制注浆技术封堵工作面的涌水。将注浆钻场布置到工作面完整煤层中，进行打眼注浆。

5 注浆组织施工

5.1 准备工作

在工作面两顺槽砌筑挡水墙，首先砌筑两道密闭墙，墙厚1.5 m，两墙间距3 m，中间用毛石、沙浆充填，外墙砌筑过程中安设注浆管，对挡水墙进行充填密实。墙上留有观测孔，装压力表测定工作面水位。在靠近出水点顺槽掘进一注浆专用巷，布置注浆钻场，建立注浆站。待注浆钻场掘进到位，注浆站建立后，工作面水位达到+530，水位停止上涨，符合注浆要求，可以开始注浆。

5.2 组织施工

（1）止浆墙施工：止浆墙总长8 m（具体位置见附图），墙厚600mm，剩余空间用毛石，沙浆充填。在注浆钻场内，用风镐沿巷道轮廓线开挖宽度600 mm，深度500mm的沟槽。挖好后，用料石砌筑密闭墙，施工过程中，预埋8根φ1＇×1m（一头带丝扣）钢管，兼作导水管用。将煤壁渗水导出墙外，待墙体砌筑完毕24 h后，对墙体注水泥水玻璃浆加固。7h后，开始布孔。

（2）钻孔布置：根据出水点位置及注浆钻场位置关系图布孔，首先布置探测孔，用以确定构造性质及范围。施工过程要认真收集钻出的岩芯，如无水就一直钻进，如有水起钻注浆，注后，再次进行钻孔，出水再注，反复出水，反复注浆，直至探明构造性质及范围，见图1。

图1 注浆孔布置图（1-8号）

确定构造为陷落柱及其范围后，采用扇形布孔法再行布孔，自上而下分段法注浆。终孔孔位应到达本溪灰岩层位，通过定量注浆，控制浆液扩散范围，在陷落柱内形成一坚硬壳体，阻止水流通过。然后再次钻孔，钻透壳体注浆，加固这一壳体，防止工作面回收做通道中再次出水。又因恐其F1断层导水增加一钻孔，见图2，图3，图4。

（3）注浆设备选型：注浆孔选用KDJ-100型潜孔钻机，钻孔速度快；选用辽宁葫芦鸟市生产的2TGZ-60/210型双液注浆泵；选用立式200L搅拌机搅拌，二次搅拌，使用压风搅拌。

图2 注浆孔布置图（9-16号）

图3 注浆孔布置图（17-29号）

图4 注浆孔剖视图

（4）注浆材料：以水泥水玻璃双液浆为主，单液浆为辅；选用P.042.5普通硅酸盐，新鲜、稳定性强的水泥；选用摸数2.8～3.1，浓度45Be＇以上的液体水玻璃，生产原料要求使用工业纯碱（Na2CO3）。

（5）注浆参数选择：浆液配比：水泥浆浓度为水灰比1∶1，水玻璃浆液浓度为33Be＇～35Be＇。注浆终压 ρ为0.2MPa～0.5MPa，应视钻孔深度调整；初始阶段，每段高注入量不大于3m3；第一次钻孔段高为5m，以后以钻孔出水情况及夹钻卡钻情况调整。

6 注浆质量评价

注浆属于地下隐蔽性工程，注浆质量评价以各孔的注浆参数进行分析；从后期注浆孔钻取的岩石来观测岩层被浆液充填的程度和浆液的固结质量，以作定性分析；再以注浆前后水文条件的变化，并测出最终涌水量；以作定量评价。

打开挡水墙闸门，进行试排水作业，排至顶板导水灰岩标高以下后停止，进行观测。工作面水位无上涨迹象，工作面顺槽内顶板淋水变小，工作面顺槽内顶板探水孔已完全不出水。根据以上参数，得知此次注浆堵水取得圆满性结果。

7 结束语

此次综采工作面突水是该矿首次突水事故，依靠该矿的技术力量，组织施工队伍，大胆采用井下注浆堵水方法，在短短两个月时间内成功治服水患，不仅回收出工作面全部设备，并创出了一条注浆堵水的新路。

New Treatment Technology of Water-conducting Karstic Collapse Columns

ZHAO Bin
(Shanxi Yitang Coal Co.,Jiexiu Shanxi 032000,China)

According to the water inrush accident in No.100302 fully-mechanized driving face of some mine of Shanxi,a set of hydrostatic controlled grouting techniques in the pit is created.The method harnesses the developed karstic collapse columns thoroughly,provides the powerful condition for restoring production,and fills the gap of previous grouting technology.

fully mechanized driving face;water inrush;underpit drilling and grouting;controlled grouting

TD743

A

1672-5050（2010）09-0069-03

2010-06-21

赵 斌（1985—），男，山西介休人，大专，技术员，从事承压开采防治水技术研究工作。

徐树文