水仓渗水注浆封堵技术研究

李武军

(晋城煤业集团长平煤业有限责任公司，山西 高平 048400)

1 概 述

长平公司现主采区为五盘区，开采3号煤层，煤层平均厚度约5.6 m，质地较为疏软，煤体内裂隙发育。五盘区泄水巷作为五、六盘区一条主要运输大巷，担负着五盘区部分区域、六盘区开拓巷道的通风、运输、供电、排水、通讯、监测监控等系统用途。为完善排水系统，在五盘区泄水巷5号横川以南布置一个200 m3水仓。但在实际运行过程中，集中水仓的积水渗漏至水仓以北50 m处的五盘区泄水巷内，积水长度一般长达50 m，深度25 mm。为避免积水对系统造成影响，要求责任单位增设了一趟排水系统，并派专人在此处顶岗作业。但由于渗水量较大，巷道积水无法根治。巷道底板长时间受积水浸泡，硬化层路面变软破坏，遭到破坏，且积水造成无法进行二次硬化修复，严重影响运输系统和巷道文明生产。

2 巷道渗水原因分析

从五盘区泄水巷出水情况来看，出水为多点出水，出水点有8个，出水量2 m3/h，分析其渗水原因为：五盘区泄水巷掘进方式为沿顶留底掘进，巷道高度设计在4 m，底板下方留有1.6 m厚底煤。水仓内积水通过底煤层与底板交接面的裂隙导入巷道底板，最后从水仓附近的五盘区泄水巷低洼点底板裂隙区渗漏而出。

3 封堵水方案

3.1 注浆加固材料

注浆加固材料以P·O 42.5 级硅酸盐水泥、水玻璃双液注浆材料为主，水玻璃浓度为30～40°Bé,模数为n=2.4～3.4，水灰比为2∶1，水泥浆和水玻璃体积比例为1∶0.4～1∶1。

3.2 注浆加固具体施工方案

根据注浆堵水方案将注浆区域分为两个部分，注浆区域一为水仓周边围岩体加固；注浆区域二为水仓至出水点间巷道底、帮加固，见图1。

图1 注浆区域平面布置(m)

3.2.1 注浆区域一

水仓周边围岩体注浆加固钻孔布置。

1) 钻孔施工位置.为了达到更好的注浆堵水效果，本次施工布置帮部钻孔与底部钻孔，钻孔布置分为A组和B组，两组钻孔间间距2 m。A组钻孔施钻位置为：帮部钻孔距底板0.8 m，底部布置5个钻孔(用a-e表示)，巷道宽度按4.8 m计算，a/e号孔距两帮分别0.2 m，b/d号孔距两帮分别1.3 m，c号孔为中间孔，距b/d号孔均为1.1 m。B组钻孔施钻位置为：帮部钻孔距底板0.4 m，底部布置4个钻孔(用a-d表示)，巷道宽度按4.8 m计算，a/d号孔距两帮0.75 m，b/c号孔布置在巷道中间，a/b/c/d号孔间距均为1.1 m，见图2。

图2 区域一注浆钻孔布置平面(m)

2) 开孔角度和孔深：A组帮部钻孔角度为-33°，孔深为6 m。A组底部钻孔a号、e号钻孔角度为-55°，孔深为4.5 m；b号、d号钻孔角度为外插角16°，孔深为4 m；c号钻孔垂直底部，孔深为4 m。B组帮部钻孔角度为-43°，孔深为6 m。B组底部钻孔a号、d号钻孔角度为外插角度22°，孔深为4.5 m；b号、c号钻孔角度为外插角度7°，孔深为4 m，见图3。

图3 区域一堵水钻孔轨迹示意(m)

3.2.2 注浆区域二

水仓至出水点巷道内注浆加固钻孔布置。

1) 钻孔施工位置：水仓至出水点处巷道内注浆同样布置帮部钻孔与底部钻孔，钻孔布置分为A组和B组，两组钻孔间距2 m。孔口位置偏差不超过200 mm，角度偏差不大于0.5°，孔深不得小于设计深度。A组钻孔施钻位置为：帮部钻孔距底板0.8 m，底部布置3个钻孔(用a-c表示)，a号孔距水仓侧巷帮2.4 m，b号孔距水仓侧巷帮1.3 m，c号孔为水仓侧巷帮0.2 m。B组钻孔施钻位置为：帮部钻孔距底部0.4 m，底部布置2个钻孔(用a、b表示)a号孔距水仓侧巷帮1.85 m，b号孔距水仓侧巷帮0.75 m，见图4。

2) 开孔角度和孔深：A组帮部钻孔角度为-33°，孔深为6 m。A组底部钻孔，a号钻孔垂直底部，孔深为4 m， b号钻孔角度为外插角16°，孔深为4 m；c号钻孔角度-55°，孔深为4.5 m；。B组帮部钻钻孔孔径为D75 mm，角度为-43°，孔深为6 m。B 组底部钻孔， a号钻孔角度为外插角7°，孔深为4 m；b号钻孔角度为外插角22°，孔深为4.5 m，见图5。

图5 集中水仓堵水区域二注浆钻孔轨迹示意(m)

3) 注浆孔施工顺序。先施工帮部钻孔，后施工底部钻孔，自上而下依次进行施工。

4) 钻孔设备。采用ZDY800煤矿用全液压坑道钻机，配套50 mm钻杆与75 mm钻头。

5) 注浆压力。终孔压力6 MPa，持续时间不低于5 min。

4 钻注施工流程及工艺

安全检查—布孔—开孔—钻进至终孔—孔口管—注浆—达到注浆压力—单孔结束。

4.1 注浆系统连接

封孔采用2ZBQ40/11气动注浆泵，QB260搅拌桶。系统有两个气动搅拌桶QB200，两个盛浆桶，可以采用铁桶加工，一台2ZBQ40/11型气动双液注浆泵，以及相应的管路和混合器组成。

4.2 注浆液的配置和比例

现场采用浆液搅拌桶搅拌配制，先将清水加入拌料桶内，再按水：水泥=1∶1的比例加入水泥，水泥要粗筛去除杂质，放在搅拌容器内，混合搅拌均匀，然后开始注浆。如果注浆过程中出现裂隙跑浆情况，可采用水泥糊缝或水泥浆/水玻璃双液注浆方式加快水泥浆液的凝胶速度，以达到封堵漏浆裂隙的目的，双液注浆过程水泥浆/水玻璃的体积比1∶0.4～1∶1，具体配比可在施工过程中根据巷道的漏浆情况进行调节。

4.3 注浆方式

钻孔完成后，采用埋孔口注浆管进行注浆，孔内下射浆管，全长一次注浆施工。即采用D22 mm的无缝钢管制作，钢管壁厚3 mm，每根长度2 000 mm，使用连接套进行连接，钢管上需加工射浆孔，射浆孔间距200 mm。

4.4 终 孔

当钻孔完成施工流程并注浆达到预设压力后，要关闭注浆枪头，打开管路泄压阀，取下注浆管路，换至下一个钻孔进行注浆。

5 结 语

采用水泥注浆对水仓周边巷道和出水点进行截堵后，巷道内渗漏点得到了有效封堵，有效充填和粘结了底板与底煤层间的巷裂隙，封堵了巷道底板的导水通道，提高了水仓周边围岩的完整程度，充分的起到堵水作用，有效地解决了巷道积水难题；同时，提高了巷道围岩的承载能力，对后期巷道受采动影响的变形量的控制起到了良好作用。一方面保证了集中水仓的长久运作，另一方面为矿井五、六盘区的辅助运输系统和文明生产提供了保障。从而保障了矿井生产系统的安全，具有广阔的应用前景。