1、挖陇沟煤矿+970m 主运输石门特大岩溶裂隙破碎带治理方案浅析摘要：处于构造破碎带的巷道难以支护,且会成为良好的导水通道。采用围岩壁内注浆堵水加固技术,可达到改善围岩力学性能、增强围岩整体性、控制围岩变形的效果。针对挖陇沟煤矿+970m 主运输石门特大岩溶裂隙破碎带的具体情况，实施了对挖陇沟煤矿+970m 主运输石门特大岩溶裂隙破碎带的注浆治理。 关键词：岩溶裂隙；破碎带；注浆堵水加固 中图分类号：X752 文献标识码： A 文章编号： 1 概况 挖陇沟煤矿+970m 主运输石门位于挖陇沟井田中部、910 勘探线之间、三叠系下统关岭组松子坎段（T1g1）强含水地层掘进施工，岩层产状 29638
2、41，在里程 K0+110.5m 处巷道迎头发现溶蚀构造。因此，对矿区进行了全面的水文地质调查，并对+970m 主石门掘进前方地质异常区域进行了物探和钻探，准确掌握了破碎带具体的影响范围，同时对构造带充水因素、径流带的分布等到作了详细的分析，确保资料的可靠。 1.1 物探情况 通过物探及矿区水文地质资料综合分析，主要结论如下： +1040m 标高以浅岩溶地下水主要富集三叠系下统茅草铺组（T1m） 、三叠系下统夜郎组（T1y） 、二叠系上统长兴组（P2c）灰岩内，以茅草铺组灰岩为主，在西面呈条带展布，为区内的主地下水径流带区，在东呈团块状展布。该标高层段范围内，岩溶地下水西面较发育南面较弱； +
3、1010m 标高以下岩溶地下水主要富集三叠系下统茅草铺组（T1m） 、三叠系下统夜郎组（T1y） 、二叠系上统长兴组（P2c）灰岩内，在西面在西面较发育，南面相对较弱，主要呈团块状展布； 不同标高岩溶地下水均有垂向补给联系； 该区岩溶发育受地层岩性、构造、地形地貌等因素的控制，以岩性和地形地貌探制为主； +970m 大巷岩溶透水源主要来源三叠系下统茅草铺组（T1m）灰岩。 1.2 钻探情况 该区域共施工八组地质钻孔，累计 42 个钻孔，其中仰孔 10 个、水平孔 24 个、俯孔 8 个，布孔形态基本呈扇形，控制高程956.9m1001.9m,钻孔钻进过程中，揭露岩层岩性及厚度异常，局部软岩破碎
4、层，部分钻孔多处揭露岩溶裂隙及溶蚀空洞，岩溶裂隙及溶蚀空洞内含水、充填粘性黄泥、淤泥，单孔揭露岩溶裂隙水最大涌水量达100m3/h 以上，水质浑浊、黄泥色、粘稠。 其中 7 号、14 号孔涌水量变化幅度较大，根据对+970m 主石门构造带的地质探测资料综合分析，+970m 主运输石门现碛头前上方及其南北两侧发育一条北东南西方向地下暗河，暗河早期于工作面前方形成一较大范围溶蚀空洞，随后重力作用引致岩层垮塌，形成地表岩溶漏斗，同时亦在岩溶漏斗底部产生较多坍塌裂隙，形成一较大范围的岩溶裂隙破碎带。 2 治理方案 2.1 治理步骤 （1）第一阶段：对原有钻孔改造及注浆：对目前已经施工的钻孔进行适当改造
5、，再进行注浆加固； （2）第二阶段：对第 2 个构造带进行注浆加固：施工 5-10 个钻孔，对第 2 个构造进行注浆加固； （3）第三阶段：对第 3 个构造带进行注浆加固：施工 5-10 个钻孔，对第 2 个构造进行注浆加固； （4）第四阶段：对第 4 个构造带进行注浆加固：施工 5-10 个钻孔，对第 3 个构造进行注浆加固； （5）第五阶段：巷道通过这 4 个构造带后，对构造带地段注浆构造进行检查，在必要地段进行补注。 2.2 各阶段具体治理 2.2.1 第一阶段具体治理 目前施工的探查孔，只下了 2m 左右孔口管，不能满足注浆需要。为了充分利用这些钻孔，也是为了让这些钻孔不留工程隐患。可
6、首先对钻孔采用 123mm 钻头进行扩孔 10m 左右，然后下 108mm 孔口管 810m。在此基础上，进行注浆加固。注浆材料主要采用水泥、水玻璃，注浆终孔压力 58Mpa。第一阶段的目标为能初步起到减少目前巷道出水量。 2.2.2 第二阶段具体治理 （1）目标：对第 2 个破碎带进行加固，保证巷道顺利通过第二个破碎带。 （2）钻孔施工位置：目前巷道迎头向后 10m 位置。 （3）钻孔参数：本次钻孔设计的依据是，钻孔在到达破碎带位置，距巷道 1215m，计划通过注浆加固，在第 2 破碎带处，在巷道周边 20m范围内形成一个加固圈计划。施工 8 个钻孔。具体参数如表 2-2-1. （4）注浆材
7、料：以水泥、水玻璃为主要注浆材料。 （5）终孔压力：终孔压力不得小于 5Mpa。 （6）注浆顺序：按表 2-2-1 顺序进行注浆。 （7）注浆方案调整：本设计中 58 孔既有注浆孔性质，又有检查孔性质，如果这个 4 个检查注浆效果较好，则不必再增加钻孔，如果这个几个钻检查注浆效果不好，则继续增加钻孔。具体钻孔参数由设计方确定。 （8）钻孔结构 采用二级结构，一路套管。水压力情况，各孔孔口管长度为 6m。开孔孔径123mm，钻进 7m（后，下设108mm 套管 6m，注浆固管合格后以孔径75mm 钻进至终孔。 第二阶段钻孔参数表表 2-2-1 2.2.3 第三阶段具体治理 （1）目标：对第 3
8、个破碎带进行加固，保证巷道顺利通过第 3 个破碎带。 （2）钻孔施工位置：目前巷道迎头位置。施工前先用风钻进行探查，迎头是否还有局部积水或黄泥、淤泥，如有，先行疏放，然后进行浅孔注浆加固。 （3）钻孔参数：本次钻孔设计的依据是，钻孔在到达 3 破碎带位置，距巷道 10m 左右，计划通过注浆加固，在第 3 破碎带处，在巷道周边 20m范围内形成一个加固圈计划。计划施工 9 个钻孔。具体参数如见表 2-2-2. （4）注浆材料：以水泥、水玻璃为主要注浆材料。 （5）终孔压力：终孔压力不得小于 5Mpa。 （6）注浆顺序：按表 2-2-2 顺序进行注浆。各钻孔分两段注浆，钻进到第 3 个破坏带后，开
9、始注浆，直至达到终孔压力为止。 （7）注浆方案调整：本设计中 59 孔既有注浆孔性质，又有检查孔性质，如果这个 5 个检查注浆效果较好，则不必再增加钻孔，如果这个几个钻检查注闪效果不好，则继续增加钻孔。具体钻孔参数由设计方确定。 （8）钻孔结构 采用二级结构，一路套管。水压力情况，各孔孔口管长度为 6m。开孔孔径123mm，钻进 7m 后，下设108mm 套管 6m，注浆固管合格后以孔径75mm 钻进至终孔。 第三阶段钻孔参数表表 2-2-2 2.2.4 第四阶段具体治理 （1）目标：对第 4 个破碎带进行加固，保证巷道顺利通过第 4 个破碎带。 （2）钻孔施工位置：目前巷道迎头位置。 （3）
10、钻孔参数：本次钻孔设计的依据是，钻孔在到达 4 破碎带位置，距巷道 10m 左右，计划通过注浆加固，在第 4 破碎带处，在巷道周边 20m范围内形成一个加固圈计划。计划施工 10 个钻孔。具体参数如见表 2-2-3. （4）注浆材料：以水泥、水玻璃为主要注浆材料。 （5）终孔压力：终孔压力不得小于 5Mpa。 （6）注浆顺序：按表 2-2-3 顺序进行注浆。各钻孔分两段注浆，钻进到第 4 个破坏带后，开始注浆，直至压力达到终孔压力为止。 （7）注浆方案调整：本设计中 510 孔既有注浆孔性质，又有检查孔性质，如果这个 6 个检查注浆效果较好，则不必再增加钻孔，如果这个几个钻检查注闪效果不好，则
11、继续增加钻孔。具体钻孔参数由设计方确定。 （8）钻孔结构 采用二级结构，一路套管。水压力情况，各孔孔口管长度为 6m。开孔孔径123mm，钻进 7m 后，下设108mm 套管 6m，注浆固管合格后以孔径75mm 钻进至终孔。 第四阶段钻孔参数表表 2-2-3 2.2.5 第五阶段具体治理 （1）对各个破碎段注浆加固情况或有无渗透情况进行检查补注，保证在雨季时发生大的水害事故。 （2）具体方法：巷道通过破碎带后，采用风钻在破碎带外施工58m 深孔，每一处约施工 510 个孔，加上自制的孔口装置（见图 3-12） ，用注水检查，注水压力 45MPa，如有漏水情况，进行补注。 （3）注浆材料：用化学
12、浆为主。 图 2-2-1 自制孔口管示意图 3 注浆效果 本次注浆要达到以下注浆效果： （1）加固带宽度为破碎带处巷道周边 20m； （2）加固带强度要能抵抗住 4Mpa 的水压力。 图 3-1 注浆效果剖面图图 3-2 注浆效果平面图 4 特殊情况处理措施及建议 （1）注浆过程中，如有因为溶洞或裂隙太大而出现跑浆或浆液扩散半径过大。而采取以下措施： 加大浆液浓度，可把浆液浓度增加到水灰比 0.75:1 或 0.6:1； 加粉煤灰，如浆液扩散太大，为减少材料成本，可加入 15%30%的粉煤灰； 加入水玻璃，根据情况，加入适当量的水玻璃，增加浆液的凝固速度，从而保证浆液不至于无限制扩散。 （2）
13、注浆过程中，如果因为破碎带内存在黄泥、淤泥，导致进浆困难，可采用以下方法加以改善： 置换方法：同时施工两个或两个以上钻孔，一个钻孔注浆，其它钻孔打开，以注浆浆液将黄泥岩挤出，从而达到注浆目的。 注入高压水，对破碎带内黄泥、淤泥进行冲洗，或同时施工多个钻孔，一个孔注水，其它钻孔泄水，以冲洗出黄泥、淤泥后再进行注浆。参考文献： 1 张慧娟.济源煤矿任庄井副(斜)井突水点注浆堵水工程J. 山西建筑. 2006(18) 2 刘可胜.谢桥矿东风井突水水源分析J. 科技信息(学术研究). 2007(35) 3 张锡之.矿井突水检测仪及其现场试验J. 煤田地质与勘探. 1990(03) 4 王大永,孙云飞,王工.百善煤矿 8 采区煤层底板砂岩富水性探讨J. 能源技术与管理. 2011(03)
