淺議注漿堵水在礦井水害防治中的應(yīng)用
淺議注漿堵水在礦井水害防治中的應(yīng)用
摘要: 通過分析**************清煤斜巷工作面突水機(jī)理,采用井下打鉆注漿堵水方案。
關(guān)鍵詞: 掘進(jìn)工作面 清煤斜巷 涌水 鉆孔 注漿 堵水 陷落柱
1. 概況
1.1 基本情況
***************煤業(yè)有限公司設(shè)計礦井生產(chǎn)能力為120萬噸/年。清煤斜巷掘進(jìn)斷面為半圓拱形,掘進(jìn)斷面為:高 2.87m,寬2.74m,該工作面掘進(jìn)到156 m時進(jìn)行超前探測,探水眼中出現(xiàn)涌水,涌水量在13m3/h左右。
1.2 涌水來源
經(jīng)過分析判斷認(rèn)為,涌水來源為陷落柱邊緣與石炭紀(jì)灰?guī)r水導(dǎo)通,為石灰?guī)r巖溶裂隙含水層水。
1.3 注漿堵水原因
1.3.1陷落柱穿透了2#煤層頂板砂巖含水層,并成為2#煤層含水層的強(qiáng)大補(bǔ)給水源,如不對陷落柱進(jìn)行治理,在2#煤層含水層中井巷工程一旦揭露與陷落柱有聯(lián)系的導(dǎo)水裂隙時,則會發(fā)生突水,不僅增加了礦井涌水量,而且威脅著2#煤層的安全開采。
1.3.2 突水后陷落柱內(nèi)大量的充填物被高壓水沖出堆積在巷道,擴(kuò)大了陷落柱空洞裂隙的體積,破壞了原有的平衡狀態(tài),使陷落柱周邊巖體存在再次塌落的可能,特別是煤層強(qiáng)度低、結(jié)構(gòu)疏松,更容易發(fā)生坍塌。因此,如不進(jìn)行陷落柱治理,2#煤柱的塌落使煤柱厚度變薄,陷落柱二次突水的危險性進(jìn)一步增大。
1.3.3 注漿封堵陷落柱,切斷奧灰水的補(bǔ)給通道,降低柱內(nèi)水壓,可以減少陷落柱四周煤柱的留設(shè)厚度。
1.4 井下打鉆注漿方案
該方案首先是在工作面前方的實(shí)體巖中,在鉆場內(nèi)布置小型地質(zhì)鉆機(jī),打附孔,鉆孔進(jìn)入過水通道附近,注入水泥、XDS、XJG。反復(fù)打孔,反復(fù)注漿,使雙液漿結(jié)實(shí)體,在過水通道內(nèi)充塞、堆積。最后加壓注漿,達(dá)到封堵底板水的目的。
2. 注漿前準(zhǔn)備:
2.1注漿材料:水泥、雙液注漿、單液注漿、注XDS、注XJG。
2.2水動力條件:動態(tài)水注漿
2.3工程目的:注漿堵水
2.4注漿工藝:孔內(nèi)止?jié){注漿
2.5突水構(gòu)造:陷落柱注漿
2.6選擇堵水方案應(yīng)考慮的因素
2.6.1 突水水文地質(zhì)條件。
水源、突水構(gòu)造的類型、突水方式,井下與地面施工條件等。
2.6.2 礦井受淹狀況與施工條件。
淹巷道、工作面,還是淹水平、或是整個礦井,地面與井下的施工條件等。
2.6.3本次突水與礦井今后防治水工作和煤炭生產(chǎn)接續(xù)的關(guān)系。
2.6.4不同方案的工期與工程造價因素
2.7突水災(zāi)害
2.7.1水源:奧陶系強(qiáng)巖溶含水層
2.7.2水量:出水后13m³/h以上
2.7.3通道:隱伏導(dǎo)水陷落柱
2.7.4其他:陷落柱直徑達(dá)35m
3. 注漿參數(shù)的選擇
3.1 注入量的選擇
初始階段,每次注漿量不大于3m³。要達(dá)到封堵頂、底板水的目的,要求反復(fù)打孔,反復(fù)注漿。先注雙液漿,升壓后,再注單液水泥漿,單液漿要求嚴(yán)格控制注入量,防止?jié){液淹支架。
3.2注漿段高的選擇
從孔口開始,5m為一注漿段高。在一段高內(nèi),凡鉆孔出水超過1m³/h,停鉆注漿,鉆孔反復(fù)出水,反復(fù)注漿。
4. 壓水試驗(yàn)
注漿前壓清水,根據(jù)壓水流量和壓辦情況,判斷鉆孔和過水通道是否連通,測定鉆孔的受注能力,決定液漿的種類和漿液的起始深度。檢查周邊是否有漏水現(xiàn)象。如有漏水,在注漿前進(jìn)行處理。
5. 注漿施工
5.1 一期堵水注漿
根據(jù)壓水實(shí)際情況進(jìn)行注漿配比,現(xiàn)場配比掌握準(zhǔn)注液的初凝、終凝時間,并按終凝時間最短的漿液配比按地面配比試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行注漿。根據(jù)注漿壓力調(diào)整流量、漿液濃度,注意注漿壓力,隨變化而變化,達(dá)到設(shè)計注漿壓力和堵水目的,即可停止注漿。鉆孔不到終孔深度,注漿時觀察孔口的壓力和泵的流量情況。鉆孔達(dá)到終孔深度,注意控制注入量,每次注漿不超過3m³為宜。從注漿開泵開始到注漿結(jié)束,做好詳細(xì)的注漿記錄。
5.2 二期加固注漿
經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地考察工作面前方陷落柱部位和異常區(qū)域的巷道頂板仍需注漿加固,嚴(yán)防頂板再次出水,所以進(jìn)行第二期注漿施工。二期注漿施工加固范圍定為15m。
5.3 三期探水注漿
通過第一,二期注漿施工,工作面陷落柱部分的大股涌水完全封堵,工作面向前15m范圍內(nèi)已經(jīng)加固。工作面處仍有少部分淋水,故決定實(shí)施清煤斜巷工作面三期探水注漿施工。先固管后探水,不能開鉆探水。探水孔涌水量達(dá)到2m³/h時,停鉆注漿。如鉆孔不出水,一次達(dá)到終孔,注漿封孔。
6. 堵水效果
本工程于2012年4月16日動工,2012年6月6日結(jié)束,施工鉆孔96個,總鉆孔進(jìn)尺800m,安裝鋼管 199m,安裝球閥96個,突水點(diǎn)涌水完全封堵,工作面沒有發(fā)現(xiàn)大量跑漿現(xiàn)象,取得了滿意的效果。工程共消耗水泥38噸,XDS注漿劑 23.6噸、XJG堵水劑3.7噸,注漿堵水工程圓滿成功。
7. 結(jié)束語
清煤斜巷工作面注漿堵水成功后,不但消除了突水對采區(qū)造成的威脅.恢復(fù)了清煤斜巷工作面的正常掘進(jìn),而且進(jìn)一步加固了巷道頂?shù)装濉5V井安全生產(chǎn)掘進(jìn)接替得以正常進(jìn)行,促進(jìn)了企業(yè)的安全穩(wěn)定。經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著,此次堵水成功,我們初步掌握了注漿技術(shù)和注漿工藝流程,以及帶壓區(qū)域開采必須有規(guī)范設(shè)計,預(yù)測預(yù)報,有掘必探,遇水必治,先治后采的原則。為今后的地質(zhì)防治水及安全生產(chǎn)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。