煤矿立井堵水案例

齐蓬勃　刘志海　周辉

摘要：煤矿在掘进混合立罐窝至煤层底板下12.5m时出现突水，使掘进工作不能正常进行。文章采用改造底板及特殊工艺分步成功地将动态底板突水转换成静态可控流水直至最后治理不影响正常生产。

关键词：煤矿立井；突水治理；堵水案例

中图分类号：TD265 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）32-0093-02

1 概况

该矿立井位于井田的东北区域，设计井筒垂直深度300m，水平大巷沿煤层顶板布置在煤层中，井底马头门处底板标高+347m。井底罐窝底位于马头底板标高下20m处标高为+327m。

5号煤层底板至奥陶系石灰岩顶面距离18.05～38.92m，一般厚度20m左右。也就是说井底罐窝底底板可能破强含水层峰峰二段。

煤层底板太原组K2灰岩和石英砂岩属直接充水含水层，其水量稍大，充水强度稍强，由于太原组下部隔水岩层不稳定，该含水层与富水性强的奥灰岩溶水发生水力联系时，极有可能造成矿井突水。

煤系沉积基底为奥陶系灰岩，该层含水空间以溶蚀裂隙为主，富水性强且及不均匀，岩溶水连通性良好，区域性水位标高为+372.00m，由于太原组下部岩层隔水性能不稳定，奥灰水将对煤层开采标高+372以下均会构成威胁。

该矿煤混合立井净直径为5m、掘进直径7m、马头门底板标高为煤层底板标高、2012年12月底当罐窝掘至马头门下12.5m时即+334.8m时井筒与井壁结合部出现透水，透水量50～70m3/h，根据化验结果初步断定水源为间接裂隙导入的奥陶纪灰岩岩溶水。突水导致混合立井停工直至2013年5月的突水治理工作竣工后才正常施工。

2 治理方案

2.1 设计方案

用建筑架管在罐掘进底板上搭1.0m处搭建工作平台、以便钻机在水面上施工导水孔；在罐窝底四周施工132mm导水钻孔并安装108mm导水管；因为罐窝底板经常因为排水问题有一定深度的积水，所以无法用常规材料固结导水管，我们选用高分子亲水材料美固德作为导水管固结材料；用60m3/h流量管道泵将导水孔中水排出，使井底不再积水以便于施工；导水孔工作正常后在罐窝底按设计施工周边和中介底板改造注浆加固钻孔，以改造加固罐窝底以下15m（设计7m突水防护层）范围的底板，以防后期向下延深罐窝至马头门以下20m时突水。

图1

2.2 因故变更方案

因施工过程中发现矿井总排水能力不能满足施工中透水量增加需要的排水量，故方案调整如下：

（1）撤除搭建的工作台钻机，放弃原来搭建的钻机平台；（2）用机砖垛和10cm木板在罐窝底板上搭建（水面以上）搭建一个混凝土承载平台，平台高度1000mm，平台下部为容纳积水空间；（3）在平台上施工2.6m厚混凝土，混凝土标号为C30、并在混凝土中参入防渗剂和少量速凝剂；（4）平台上的混凝土中预埋800mm混凝土管和4根108导水管，导水管下部与井壁壁根相接，在800mm混凝土管放置530mm塔式排沙水泵，水泵扬程50m流量80m3/h，水泵主要用于平台施工期间泵水；（5）平台上108mm导水管用于平台施工期间导水及平台凝固后向平台下容水空间注浆，同时在混凝土施工期间预埋9个后期深部注浆的133mm一级注浆套管；（6）混凝土凝固后，从井壁和混凝土管周壁之间及预埋的800mm管路四周预埋的高分子注射管中美固得高分子材料，以防用混凝土充注平台下空间时这些部位泄压泄水；（7）从800mm混凝土管中抽出排沙泵，用混凝土充注平台下部预留容水空间后再高压从800mm管道中、平台于井壁之间预埋的美固得注射管高压注入亲水高分子材料；确保原来预留的下部空间充满充实，再用混凝土和美固德充注下部预留空间时导水管路必须能正常导水。

3 施工工艺

以上工作完成后形成一个可靠的无水平台，用平台上的钻机从9个预埋的133mm一级套管中（套管上安装高压截止阀）施工直到平台下垂直18m的钻孔、并通过钻孔向深部以3～5MPa的压力注射水泥；水泥、胶泥土混合浆液。

4 治理效果

经过为时30天的施工，9个注射孔注入水泥150吨、胶泥土100多吨、2013年5月中旬爆破起除了2.6m混凝土止浆盖层及1m混凝土、美固德注射复合层，直至原来突水面，并向下再掘8m至标高+326.8再无突水、积水的踪影，收到了很好的治理结果。

5 分析及结果

第一次搭建平台施工失败的主要原因是矿井井底排水系统能力小，钻机平台下的突水点涌水不能及时排尽并经常处于积水较深的状态，更换流量和扬程较大的排沙泵后系统管路不能满足原来井底断层破碎带涌水、新钻孔涌水及钻机施工排出水需要，不得已调整为第二套施工费用较高的至浆盖方案。

如果矿井及立井排水能力能够满足原来井底断层破碎带涌水、新施工钻孔涌水及钻机施工排总水量需要，第一套施工方案还是比较经济可行的。

作者简介：齐蓬勃（1960—），男，陕西澄城县董家河煤矿分公司总工程师，采煤高级工程师，研究方向：矿井防治水及采矿工程设计。