利用帷幕注浆技术保证重点延深工程

高飞

摘要：为保证林南仓矿井田南翼顺利开发，而延深的两条石门工程，在施工过程中，受软岩及砂岩裂隙水综合因素影响，巷道难以为继，因此采用地面帷幕注浆的方式，对巷道周边围岩进行大范围加固处理，利用粘土及水泥浆液流动性强、粘聚性好、固化后强度高的特点，对软岩及原岩裂隙进行填充，与此同时对砂岩裂隙水进行局部封堵，解决两项不利因素影响之后，井巷工程有序开展，为公司南翼开发奠定坚实基础。

关键词：南翼开发；石门工程；软岩；砂岩裂隙水；帷幕注浆

引言

林南仓矿生产区域主要集中在井田向斜轴北翼，但现在北翼煤炭储量告罄，而对南翼开发就凸显势在必行，由此而来的-650轨道石门和回风石门便应运而生。工程施工近半后，由于软岩及砂岩裂隙水双重不利因素影响，巷道掘进受阻，本文主要研究巷道治理。

一、治理工程概况

-650双石门在施工过程中前方突然坍塌，矸石堆积填充迎头25m范围，预计总矸石量300m³左右，涌水量为0.8m³/min。

根据现状，决定对突水点位置的周围进行帷幕注浆封堵，形成一定范围的有效隔水帷幕，井下采用超前探测的方式对地面帷幕效果验证。

二、治理工程施工

（一）治理工程总体介绍

地面注浆止水工程设计钻孔10个，设计单孔进尺637m，注浆终压值为13.4～20.1MPa。根据设计，先施52H3、G3两钻孔，后来由于巷道工程方案调整，对H3进行封孔，G3注浆钻孔继续注浆施工并且取芯，以查明地质构造发育情况。巷道更改后根据井下探查情况重新确定注浆靶域，依据其探查情况再布置地面钻孔，之后布置施52XH1、XG1两个钻孔，达到设计结束标准后，地面帷幕注浆工程停止施工。

（二）治理工程详述

1、施工工艺

（1）造孔：采用牙轮钻头回转钻进，冲积层采用Φ168mm套管固结；注浆段以上基岩段采用Φ133mm或Φ127mm套管固结；注浆段采用Φ110mm孔径钻进。

（2）注浆：注浆段高60m，采用多次复注方式，达到注浆结束标准，根据井下检查孔情况判断是否继续注浆。

2、帷幕注浆

（1）工程量：严格按照施工方案的要求，分别施工了G3孔、H3孔、XH1孔和XG1孔，累计进尺3047.00m，下入Φ168mm套管1279.95m，Φ133mm（中127mm）套管1244.06m，累计完成注浆量13105m3。

（2）工程质量：所有钻孔深度均达到设计要求。钻孔施工过程中钻孔偏斜率<5‰，达到设计要求。其中G3孔向下延伸至1036m以查明地质构造发育情况。

本工程浆液有效扩散半径设计为16m，根据实际情况分析，实际浆液有效扩散半径大于16m，每孔注浆范围内都形成了有效帷幕。注浆过程中采用先稀后浓的原则，根据现场注浆情况，分析其效果明显。

三、治理工程效果分析

（一）地层特征

集合地面帷幕注浆孔施工资料、井下超前孔施工资料及地面钻孔资料，进行综合分析，得到关于地层特征如下：

1_A层埋深：本工程注浆治理主要层位为A层以下100m范围。施工的四个帷幕注浆孔见A层位置分别为H3（592.50m）、G3（598 m）、XH1（577.90m）、XG1（578.90m）。

2.A层顶底板特征：A层直接顶板为中、粗砂岩，该段砂岩为灰白色，成分为长石及石英，富含粘土类矿物，胶结性能差。A层间接顶板砂岩以上岩石以紫红色粉、细砂岩为主，性较脆，易碎。A层直接底板为紫红色中、细砂岩，均夹杂黄褐色斑块。A层间接底板为灰绿色中、粗砂岩，以石英为主。

3.軟岩赋存层段：结合井下实际情况，认为650轨道石门平38点前方约30m范围内存在一软岩段，此段巷道岩层多为灰白色泥岩及灰色中砂岩，特点是岩性极软，泥质含量较高。

（二）构造特征

帷幕注浆工程施工前，根据资料判定-650原轨道石门前方存在一较大断层，初步估计落差为135m，编制断层编号为F23。

施工此次帷幕注浆工程对F23断层情况，进行再次分析，最终认为F23断层为倾向于北的正断层，与原认定的倾向相反且相对位置向南偏移。

（三）注浆效果分析

地面注浆对井下-650石门巷道治理起到关键作用、效果明显，使迎头出水量得到有效控制，同时巷道迎头由于冒落塌方造成的岩体松散得到明显改善。

四、建议

综合地面注浆与井下超前探测、巷道掘进情况比对分析，地面注浆止水工程取得效果明显，证明其最初采用地面注浆与井下超前探测相结合方案正确性，其成功经验为我们此类工程再次施工提供价值高、指导意义强的范本。

（一）提高泥岩段及泥质砂岩段治理，因注浆工程其浆液扩散形态沿煤岩层裂隙发育呈不均匀散射，尤其泥岩段及泥质砂岩段，其质软的特征，施加给巷道支护的压力较大，所以应另辟蹊径解决含泥量较高岩石的加固；

（二）由于地面帷幕注浆过程多形成高压源，压力传导较迅速，所以如何控制注浆施工压力也是今后此类工作的重点；

（三）地面注浆工程在大的区域内对砂岩裂隙含水进行控制，但还需井下小钻距注浆工程进行细致处理，保证注浆工程效果整体提升。