立井井筒过高压强含水层的防治水技术

2014-12-13李卫峰

江西煤炭科技 2014年3期

李卫峰

（郑州煤电股份有限公司告成煤矿，河南登封 452477）

1 概况

告成煤矿受滑动构造影响，地质及水文地质条件复杂，南翼副井处于矿区西南部，井筒设计746m，井筒井口标高+249.5m，净径7.0m，井筒在掘进过程中主要揭露的含水层主要有两层：一是圈门组（T12、T11）砂岩段含水层；二是太原群上段C3L7～C3L8灰岩岩溶裂隙含水层。2012年2月井筒揭露圈门组圈门组T12段层位，涌水量最大为60m3／h；2013年6月，井筒揭露太原群上段C3L7～C3L8灰岩岩溶裂隙含水层，涌水量最大为40m3／h。为保证井筒安全掘进，根据该区域地质及水文地质资料，确定了井筒在揭露主要含水层前通过多种技术手段，如通过超前物探、边探边掘等手段，查清各含水层富水情况，对于含水较为丰富的含水层进行超前注浆封堵。

2 防治水技术

2.1 物探先行，探注结合

根据井检孔推算井筒在280 m 处将揭露圈门组T12强含水层，在掘进240m 时停止了掘进，用瞬变电磁仪进行了超前物探，物探结果显示见图1，底板下方40m 处存在底阻异常区。为了验证物探结果并对底板下方水文地质条件进行探测，设计施工了探水孔，钻孔施工41m 时出水15m3／h，施工60m 时出水60m3／h，水压0.4MPa。可见圈门组含水较为丰富，必须进行超前预注浆。

图1 240m 处垂向顶板瞬变探测

超前预注浆时，注浆段高40m，注浆后掘25m预留15m止浆岩帽，每段注浆方式和工艺基本相同。沿井筒周边均匀布置10～16个钻孔，钻孔直75mm。在井筒中间布置3个效果检查孔，若检查孔出水将作为补充注浆孔。注浆采用水泥单液浆，注浆终压为工作面钻孔静水压力的2～3倍。

井筒在掘进过程中主要揭露了圈门组砂岩含水层、太原群上段L7-8灰岩岩溶裂隙含水层。在掘进过程中坚持边注边掘，在240m 开始进行超前预注浆加固，终孔位于井壁以外15m，垂深40m，沿井壁均匀布置钻孔8个（见图2），超前距保持30m，对于单孔涌水量大于20m3／h的钻孔，两边增加补充钻孔，注浆结束后再在井筒内设计施工2个检验证，2个检验孔总水量不能超过4m3／h，否则视为注浆效果不合格，需重新对薄弱区域再施工注浆钻孔。

图2 圈门组注浆钻孔布置平面

由于煤层底板太原群上段L7-8灰岩含水层未得到彻底疏放，含水较为丰富，故沿井壁外圈均匀布置12 个孔（见图3），终孔位于井壁以外20m，穿过L7-8灰岩2m，对于单孔涌水量大于10m3／h的钻孔，两边增加补充钻孔，注浆结束后再在井筒内设计施工施工2个检验证，2个检验孔总水量不能超过4 m3／h，否则视为注浆效果不合格，应重新对薄弱区域再施工注浆钻孔。

图3 太原组上段灰岩注浆钻孔布置平面

2.2 强含水层重点加固

由于告成矿井筒落底位置距太原群下段L1-4灰岩岩溶裂隙强含水层仅10m 左右，经计算该处安全保护岩柱9.3m。考虑到L1-4灰岩岩溶裂隙较为发育，且厚度较大，富水性强，注浆加固分为3圈进行，钻孔布置见图4。第1圈使钻孔见L1-4灰岩顶界面距井壁15m，终孔位于L1-4灰岩底部，钻孔终孔间距10m；第2圈使钻孔见L1-4灰岩顶界面，距井壁5m，终孔位于L1-4灰岩底部，钻孔终孔间距10m；第3圈为垂直向下3个检验孔，且检验孔总水量不得超过4m3／h，否则补打验证钻孔。

图4 太原组下段灰岩注浆钻孔布置平剖面

2.3 壁后注浆

壁后注浆采用单液水泥浆，注浆孔呈插花交错、深浅相结合布置（见图5），一般在井壁出水点上、下各0.5m 处施工注浆钻孔。孔深3～5m，下入Φ25mm 注浆管1m，注浆期间注浆压力一般控制在3～4 MPa。根据钻孔涌水量和注浆效果，及时对调整浆液的浓度，以达到最优注浆和堵水效果。

壁后注浆共进行了2次，超前预注浆14次，累计施工117天，钻孔进尺分别为3600m 和6542m，共用水泥716.3t，顺利揭露煤层顶板砂岩段富含水层及L7-8灰岩含水层。太原群下段L1-4灰岩进行超前预注浆，累计施工30天，钻孔进尺780m，共用水泥181.6t，实现了井筒顺利落底。井筒落底后水量40m3／h，通过对淋水相对集中点壁后注浆，使井筒水量减少到5.8m3／h。