石沟驿煤矿回风斜井涌水注浆治理方案

李金龙

（宁夏煤矿设计研究院有限责任公司，宁夏回族自治区银川市，750011）

1 煤矿概况

神华宁夏煤业集团石沟驿煤矿位于宁夏回族自治区灵武市白土岗乡境内。根据宁煤集团总体发展规划，石沟驿煤矿实施技术改造后，设计生产能力由原来的0.3 Mt／a扩建至0.9 Mt／a，主要生产系统能力预留至1.5 Mt／a。井田走向长9.08km，倾斜宽3.53km，井田面积21.36km2。井田范围内共有地质储量5690.57 万t，可采储量4331.95万t，矿井服务年限34.38a。井田采用全斜井单水平上下山开拓方式，全井田共划分为2个阶段、4个采区，主采侏罗系中下统延安组六煤。在井田西翼六煤露头外侧第V 勘探线处布置一座主井、一座副井、一座风井，3座井筒均采用锚网喷支护方式。主斜井为穿层斜井，倾角16.5°，井筒下部在+1000m 标高见六煤底板后沿六煤布置，井底水平标高为+850 m；副斜井为倾角22°穿层斜井，在+1000 m 水平落平后布置井底车场、水泵房、变电所、水仓、管子道、消防材料库等硐室，车场石门向前见六煤底板后，接沿六煤布置的一采区暗斜井；斜风井上部倾角20°，至+1193m 标高布置长138m 的斜风井及+1193m 联络石门，然后以25°倾角掘进，到+1050m 标高见六煤底板后沿六煤倾向布置，井底标高亦为+850m。

石沟驿煤矿斜风井掘进头在掘进+1193 m 回风联络石门至72m 处时，从掘进头已打的两个锚杆钻孔中大量出水，实测出水量达到33m3／h，掘进作业被迫停止。

2 出水原因分析

根据现场出水情况，在对地层和地质情况分析的基础上，初步推断该处存在含水层。为了进一步明确含水层赋存情况，以制定相应的治理措施，经与建设单位协商后，在地面沿回风斜井和+1193m回风联络石门纵向共布置了3 个水文钻孔。从3个水文钻孔揭露地层及含水层情况来看，在地表以下+1198 m 标高处局部存在一层厚约0.15 m 左右的古河床冲积含水层。回风斜井+1193m 回风联络石门掘进头出水是由于锚杆钻孔深度达到了2000mm，导通了古河床冲积含水层，导致古河床积水沿钻孔大量涌出。

3 注浆堵水治理方案

经过对多方案治理措施对比，确定采用注浆堵水的施工方案。其施工工艺大致分为浇筑止浆垫、注浆、正常掘进3步。

3.1 浇筑混凝土止浆垫

根据掘进头现场涌水情况，出水裂隙到掘进头岩面的距离只有200～1000mm，注浆时基岩根本无法承受注浆压力的破坏，所以注浆前必须先浇筑混凝土止浆垫，止浆垫的厚度500mm，止浆垫混凝土标号不低于C30，出现泄水的钻孔安装钢管将水导出，但管头要带阀门。

3.2 注浆

由于不清楚掘进头岩石裂隙的宽度和发育情况，为了确保安全、顺利地通过含水裂隙段，每注浆一段深度不低于15 m，每一段分两次注入。第一次1～10 m，第二次10～15 m。离巷道周边200mm每相距1.3m 布置注浆孔一个，巷道中间布置两个注浆孔，全巷道断面共布置9个注浆孔。注浆钻孔布置剖面情况见图1，止浆垫及注浆钻孔布置平面情况见图2。第一次钻孔深度不低于6m；第二次钻孔深度不低于13 m，周边孔可向外倾斜3°～5°。

（1）注浆材料。浓度大的浆液采用BR-CF型或K 型防水剂。两种浆液凝胶时间短，为30s至40min，堵水效果好，扩散半径2～3m，结石体98%，需双泵作业。浓度小的浆液采用BRCE型防水剂，CE型浆液的凝胶时间可调范围广，结石体达100%，抗渗达S32，提高强度20%，悬浮率好，流动度大，扩散半径5 m，只需单泵作业。注浆泵采用SYB-50／10型双液变量注浆泵。

图1 斜风井+1193m 回风联络石门注浆钻孔布置剖面图

图2 止浆垫及注浆钻孔布置平面图

浓度大的浆液材料配比为水∶水泥∶防水剂∶专用粉=0.6∶1∶0.10∶0.02～0.04。

浓度小的浆液材料配比为水∶水泥∶防水剂∶专用粉=1.5∶1∶0.10∶0.02～0.04 或2∶1∶0.10∶0.02～0.04。

（2）浆液浓度。可根据现场情况灵活掌握，裂隙发育、泄水量大的孔，浆液浓度要大；裂隙不发育、无泄水的孔，浆液浓度要小。

（3）凝胶时间的控制。浓度大的浆液，凝胶时间控制在50～2400s之间，浓度小的浆液凝胶时间控制在40～120min之间。

（4）注浆压力。浓度大的浆液，注浆压力控制在清水压力的2～2.5倍；浓度小的浆液，注浆压力控制在清水压力的3～3.5倍。

3.3 正常掘进

注浆结束3d后进行开挖正常掘进，掘进长度12m，为下一段注浆留设3 m 基岩止浆层。开挖时采用边开挖边锚喷支护的方法。锚喷支护材料选用BR-2 型防水剂，锚喷支护的厚度可增加150mm，采用挂网锚喷。

3.4 费用概算

因注浆孔的出水情况事先无法预知，故所用浆液浓度暂按浓度大的浆液和浓度小的浆液各用一半考虑。注浆段长度暂按15 m 计算。斜风井+1193m回风联络石门出水注浆治理工程概算总费用为398805元，其中包括巷道正常掘进支护费用75990元。

石沟驿煤矿回风斜井注浆堵水方案实施后，已彻底解决了掘进头涌水问题，保证了矿井建设的正常进行。

［1］ 贾民，田涛.济二矿覆岩离层水涌水机理与防治技术研究 ［J］.中国煤炭，2013 （1）

［2］ 马涛.红柳煤矿过断层帷幕注浆技术 ［J］.中国煤炭，2014 （2）

［3］ 中国煤炭建设协会.煤炭工业矿井设计规范 ［S］.北京：中国计划出版社，2006

［4］ 中国煤炭建设协会.煤矿井巷工程质量验收规范［S］.北京：中国计划出版社，2010