陷落柱特大型奥灰突水注浆封堵技术探究

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1、陷落柱特大型奥灰突水注浆封堵技术探究【摘要】本文结合部分矿区奥灰突水实例简要介绍了陷落柱特大型奥灰突水注浆封堵技术，根据矿区自身特点，选择合适的技术，科学制定系统的堵水方案，并且要对制定的方案进行论证和改进，以达到最佳的效果。【关键词】陷落柱；奥灰突水；注浆封堵；巷道截流1、引言矿井一旦发生奥灰突水后，应立即进行注浆封堵，减少矿井排水电费，早日恢复被淹矿井，使矿井损失降低到最低限度。在治理之前，首先要分析突水水源，收集局部及区域资料，详细记录出水情况，核准测量资料，辅以物探手段查明富水区，分析出水水源、导水通道、出水点位置等，为治理方案提供基础资料；其次应结

2、合实际制定治理方案，充分考虑“三软”围岩的特点，从钻探施工、骨料充填、水泥浆加固及堵水段形成后的水压影响等各个角度，分析可能出现的不利情况，科学制定系统的堵水方案，并且要对制定的方案进行论证和改进，在实施过程中针对出现的不同情况进行适当的调整，以达到最佳的效果。2、陷落柱特大型奥灰突水注浆封堵技术研究(1)陷落柱'‘三段式”堵水技术陷落柱突水后，在顶部留下空洞，并且在动水条件下,打钻先命中陷落柱顶部的空洞，充填骨料将动水流变为渗透流，再在陷落柱下部建立止水段和加固段，俗称'‘三段式”堵水技术。开滦范各庄煤矿2171工作面发生特大陷落柱突水，最大突水量达205

3、3m3/min,全矿停产，与其相邻的煤矿也受到地下水的严重威胁。经勘探查明，该陷落柱体积大，柱内水流速度快，顶部又有空洞，决定采用上部灌注骨料充填压实，中部注浆堵截通道，下部充填灌注拦截水源的三段式综合治水技术。首先对陷落柱顶部8〜32m髙的空洞充填骨料30681m3,通过充填骨料使得陷落柱中被水流冲动的破碎岩块在上部荷重加大的情况下，得到压实增加阻水能力；上部充填骨料完成之后，在12号煤层以下到唐山灰岩之间，该段高约100m左右，这一段的注浆孔在400m深处进入陷落柱，用下行法注浆到500m左右；由于开始在动水条件下注浆，故从下部奥灰含水层部位进行充填骨料

4、，以增加阻力，拦截水源，降低流速，为中段注浆堵水创造条件，并对中段的“堵水塞”起到支撑、防止松动坍塌破坏作用。本工程共打钻24829m,注人水泥62900t、砂子4756m3、石磴25925m,、水玻璃4269t、粉煤灰300t,合计注入100000m3的充填物，堵水效果达到100%；(1)建立'‘止水塞”技术查清陷落柱的基本形态后，沿陷落柱的边缘钻进至一定深度后导斜进人陷落柱，在可采煤层之下一定深度建造一定厚度的“止水塞”，切断奥灰水与煤系地层的水力联系。采取“止水塞”封堵方法的适用条件为：突水构造基本确定，为巷道截流技术不能快速封堵成功，其关键技术为：首

5、先要判断确定陷落柱的构造位置，再利用定向导斜技术，使钻孔的轨迹沿陷落柱的边缘钻进，到一定深度后再导斜进入陷落柱；定向导斜钻探技术的成功是决定堵水成功的关键。皖北任楼煤矿发生特大陷落柱突水，最大突水量达到576m3/min,从发生滴淋水到淹井仅&5h。淹井后，考虑到突水点附近巷道为煤巷，利用巷道截流后“止水塞”快速切断水源的方案。“止水塞”的位置选在最下部可采煤层以下15〜75m砂岩段，厚60m。沿陷落柱边缘施工的4个钻孔，从不同方向导斜进入陷落柱进行注浆，注入7600t水泥后，经计算60m“止水塞”已基本形成，若继续加压注浆，浆液将大量流失，对“止水塞”附近

6、的细小裂隙也起不到加固作用。为了对“止水塞”进行加固，实施在副井引流排水，各注浆孔正常注浆，并根据副井和长观孔的水位调节注浆量。引流注浆期间又注入水泥7432t,各注浆孔均达结束标准，副井水位已排至井底，堵水率达100%o本工程共施工探查孔5个，截流孔1个，注浆孔5个，检查加固孔2个，注入骨料130m3、水泥15032t,实现了当年突水、当年治理、当年恢复生产。(1)直接封堵技术陷落柱的发育高度较低时，一般发育高度到奥灰上部的ICRQi石炭纪地层，可直接从地面打钻命中陷落柱采用下行法直接注浆。河南安阳铜冶矿1965年发生的陷落柱突水，最大突水量为23m3/M

7、in,造成全井淹没。突水后直接在陷落柱的上部打钻，命中陷落柱后，通过钻孔充填砂石形成砂垫后进行注浆加固。为了封堵陷落柱体内的形态多样和大小不一的空隙，通过不同位置的钻孔和同一钻孔的不同深度反复多次灌注砂石和水泥浆，共注入砂石1622扩，注入水泥2454t,堵水率达100%。这种注浆工艺适合于静水条件下岩溶陷落柱的导水通道注浆。(2)巷道截流技术当打钻命中巷道后，钻孔终孔孔径不小于llOmni时，可采用巷道截流技术，打透巷道后先投注骨料，再注浆加压,最后引流注浆。巷道截流技术的适用条件为：巷道的测量资料准确，钻孔定位正确，命中巷道的几率为100%,灌注骨料先粗

8、后细，动水条件下，可投注骨料30〜50mm；静水条件