常村煤矿砂岩含水层化学注浆堵水应用研究

2012-09-09秦勇

采矿与岩层控制工程学报 2012年4期

关键词：淋水水区含水层

秦勇

(潞安矿业集团公司常村煤矿，山西屯留046103)

常村煤矿砂岩含水层化学注浆堵水应用研究

秦勇

(潞安矿业集团公司常村煤矿，山西屯留046103)

Application of Water Plug with Chemical Grouting in Sandstone Layer in Changcun Colliery

常村煤矿+470水平回风巷顶板长期大范围淋水对巷道围岩和支护构件产生严重影响，针对此情况选择化学注浆材料GRT－103对巷道集中淋水段进行了注浆堵水。采用帷幕注浆技术进行了堵水施工，堵水率达到96%以上。

化学材料;堵水;注浆

水患一直是影响地下采矿工程安全的重大问题之一，特别是随着矿井深度的延伸，上部含水层、采空区积水及深部含水岩层将同时威胁采掘施工，快速封堵巷道围岩淋涌水已成为当前生产急需解决的难题。

1 现场条件

常村煤矿+470水平是矿井延伸在建的基础建设工程，该水平东翼1号回风大巷沿3号煤层顶板掘进，3号煤层上部发育有7，8，9，10，11，12号6个砂岩含水层组，7，8号含水层组距3号煤层较近，对3号煤层采掘形成一定影响。3号煤层直接顶板为细砂层，平均厚度2.8m，基本顶为粉砂岩，平均厚度3.63m，该砂岩层为7号含水层组的主要岩层。+470水平巷道淋水区，主要为直接顶隔水层厚度较薄区域和风桥施工巷道破顶区域，锚索孔打入含水层，导致顶板不同区段淋水。由于该含水层在+470水平普遍赋存，岩层裂隙形成导水通道，如不进行堵水处理，一定时期内不可能自流干。

巷道顶板淋涌水，使围岩长期受水冲蚀，造成围岩自身结构和整体强度降低，且锚杆、锚索等支护构件长期受水浸泡锈蚀后强度损失严重，直接影响巷道支护安全［1］。加之回风巷道大量淋水，还将面临在不能设置电气排水设备的情况下需要长期排水的难题。为确保回风巷道围岩支护安全并根治排水难题，对+470水平回风巷集中淋水区进行了堵水治理。

2 淋水区情况

+470水平东翼1号回风大巷和井底联络巷共有5个集中淋水段，淋水区位置及涌水量见表1。

表1 常村煤矿+470水平回风巷淋水区分布

3 堵水方案

+470水平堵水区域为东翼1号回风大巷和进、回风井井底联络巷的5个顶板淋水集中区，采用帷幕注浆技术，隔绝上覆含水层与巷道表面围岩的水力联系，完成对上部砂岩裂隙水的封堵。

3.1 注浆材料选择

造成+470水平回风巷淋水的7号含水层为砂岩裂隙含水层，淋水区域3号煤层直接顶和基本顶砂岩内部裂隙发育，导水能力强，但围岩裂隙开度小。颗粒型水泥类注浆材料渗透困难，注浆效果难以保证，确定采用纯液态化学浆［2］。目前可用于堵水的化学材料有多个品种，但多以双组份形式施工，材料固化往往受岩层水量影响较大，且易流失、固化后强度低。本工程采用天地科技股份有限公司生产的天地加固堵水材料GRT－103。该材料为单组份化学注浆堵水材料，遇水后反应，固化成型，具有以下特点［3］:

(1)纯液态化学材料，密度1100kg/m3;15～30℃时的黏度为:220～125Cp，渗透能力强。

(2)以水为固化剂，材料遇水后发生化学反应固化成型，固化效果不受水量多少的影响，能够保证材料的有效利用。

(3)固化速度从30s到20min(可调)，改变促进剂用量可改变浆液的固化速度，适应不同的水流速度。

(4)材料固化填塞裂隙并粘接破碎围岩，对潮湿裂隙面粘接强度0.6～0.8MPa，结石体抗压强度8～12MPa。

3.2 注浆堵水技术参数

常村矿+470水平回风巷淋水区主要为顶板淋水，堵水注浆钻孔在巷道顶板，沿断面成排、沿走向成列，呈五花布置。

注浆钻孔排距2000mm，布置在两排锚杆之间;间距1400～2400mm，孔深4000mm。顶板中部3列钻孔垂直顶板，两侧钻孔向两帮倾斜，外扎角分别为30°和45°。钻孔直径为50mm。注浆孔布置如图1。