巷道导水过断层注浆堵水的时间

刘志峰

（柳林县三委派管理中心，山西 柳林 033300）

我国煤矿地质条件各异，软岩在近半数矿井都有赋存。随着开采深度的增加，导致地质条件恶化、破碎岩体增多和地应力增大，造成深井巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大。尤其是遇断层破碎带时，地质构造作用使得围岩更加破碎，一般的支护方式难以达到巷道围岩稳定的要求，断层成了影响巷道安全掘进的重要因素。本文以柳林煤矿为研究对象，对-340 m大巷过SF-12断层及-340 m皮带大巷过HF-23断层的施工进行了注浆加固技术的应用探讨。

1 工程概况

柳林煤矿-340 m大巷采用导硐施工时，提前揭露SF-12断层，断层落差20 m，断层带宽0.4 m，岩层十分破碎。有少量断层水，水量2～3 m3/h，并且顶板局部也出现少量淋水，经化验定为底板砂岩水。几天后，断层带处出现顶板淋水加大，巷道压力大，变形严重，迎头停止扩刷，开始对断层带采取措施进行治理。

2 治理措施及分析

2.1 注浆堵水

为了对断层附近水进行封堵，对围岩进行加固，根据现场出水、围岩及矿目前所掌握的注浆堵水材料情况先后对该地点进行了三个阶段的堵水加固工作。

（1）第一阶段：利用水泥浆和高水材料对该处进行堵水加固工作。注浆材料先期采用水泥浆封堵较大裂隙，后期采用高水材料封堵小型裂隙。注浆方式为由导硐外施工钻孔进行超前注浆。本次钻孔采用长短交错、平面呈扇形、空间呈半圆锥形布设，施工钻孔17个，合计钻探工程量168.1 m，跟管钻进150.5 m，先期注水泥12 t，后期注高水材料6 t。孔内均下55 mm地质套管。经注高水材料后，导硐内基本不出水。此次注浆后，巷道继续变形，迎头岩层继续外移，上覆岩层的水，水压上升后，形成二次涌水。

（2）第二阶段：利用化学堵水材料——马丽散进行堵水加固该方案采用5 m注浆锚杆，4根一排，排间距1.5～2 m，由外向里采用步步为营的方式注浆施工。本次共施工注浆孔10个，合计工程量为45.5 m，注马丽散128桶（3.5 t）。该方案在导硐外堵水效果较好，成功地封堵了该处淋水（执行初期，水已到导硐外第二碹，涌水量2 m3/h）。但进入导硐后，效果变差，已封堵段出现再次涌水，导硐顶板，出现涌水、涌泥砂现象，平均水量2 m3/h。二阶段注浆堵水失利。

（3）第三阶段：疏、堵结合进行治水。三阶段堵水方案主要内容为：先期在导硐外7 m处利用钻机施工一个疏水孔，提前释放水压，再在导硐外2 m处破碹利用钻机向导硐顶部施工5个注浆孔，分高低两组，合计工程量为46 m。本次施工由于中部主要疏水孔淤塞，水压上升，积水从破碹处涌出，形成一自然泄水点，平均泄水量2 m3/h，在破碹处形成一个掉顶区。三阶段注浆堵水失利。

2.2 强注水泥浆加固围岩堵水

根据现场情况，分析其主要原因是由于巷道支护体破坏严重，新裂隙不断产生，围岩流失严重，原注浆体已开始移动和下沉，在巷道上部特别是断层带附近形成了一定的空间，且空间范围不断扩大，为了进一步封、堵和疏水，为下一步巷道返修施工创造条件，在总结前期工程的基础上，根据现场情况对断层带巷道进行强注水泥浆加固围岩进行堵水。

根据现场钻探施工条件，在后部施工两钻窝，钻窝外各施工一循环水仓。在钻窝内施工钻孔，首先施工Φ89 mm钻孔，施工至设计终孔位置后下Φ73 mm地质管，设计注浆孔共施工12个，累计钻进工程量182.4 m，累计注水泥119.6 t。

2.3 注浆加固围岩堵水效果分析

（1）现场涌水量注浆前后对比情况

注浆前巷道顶板淋水，出水点主要集中于巷中，水量3 m3/h，由于上部岩层已泥化严重，顶板间断式向下涌矸。注浆后巷道顶板淋水已减少到不足1 m3/h，淋水点已分散，主要集中于巷道左帮前后两端，其余水量主要从巷道右底角涌出，巷道合计水量不大于2 m3/h。注浆工程堵水有一定的效果。

（2）巷道注浆效果分析

巷道顶板泥岩已严重泥化，不能利用钻探对其进行取芯鉴定注浆效果，各孔均采用高压注浆，注浆压力情况见图1。

图1 -340 m大巷对SF-12断层注浆量分布

注浆过程中由于注浆压力较高，围岩强度较低，个别孔出现鼓破巷道岩体的情况。但通过在注浆过程中各孔注浆情况，可以反映出注浆效果。

1#～6#孔为左钻窝工程，1#和4#孔为先期的注浆孔，该两孔吃浆量较大，其余各孔为后期钻孔，各孔吃浆量较小，说明左侧钻窝注浆已起到了一定的效果。7#、8#孔为右侧钻窝工程，12#孔为该窝内首个注浆孔，所以吃浆量较大，7#孔为第二个孔，吃浆量略小，其他各孔吃浆量均不同程度的减少。在右钻窝内注浆，在左钻窝内有少量渗浆，说明注的水泥浆在巷道上方空间分布范围较广。在右钻窝内施工11#孔注浆，钻孔终孔在巷道右帮顶板以上，浆液在钻窝顶板和门子口钢棚处出浆，也说明上部空间连通性相对较好。

上述情况表明，注浆已起到了一定的效果，水泥浆对上部空间进行了有效的充填，对围岩起到了一定的加固作用，本次注浆工程对巷道已泥化的围岩起到了加固的作用，对巷道涌水有一定程度的封堵效果。

3 注浆堵水在-340m皮带大巷过断层时的应用

-340 m大巷于2005年8月份过断层施工结束，支护方式为棚喷浇注，施工中没有出现任何安全与施工质量问题，过断层支护成功。根据在-340 m大巷过断层施工中的总结和经验，-340 m皮带大巷在过HF-23断层时，采用了超前注浆加固的措施，共注水泥16 t。过断层施工时，采用了棚喷套碹的支护方式。-340 m皮带大巷于2015年10月份过断层施工结束，施工中没有出现任何安全与施工质量问题，过断层支护成功。

4 结语

通过对柳林煤矿-340 m大巷过SF-12断层及-340 m皮带大巷过HF-23断层的注浆加固技术的应用研究，取得了很好的应用效果，确保了施工安全和一次支护成功。该施工技术方案可降低支护成本，提高经济效益。这次注浆加固断层附近破碎带围岩和对巷道的加强支护，有如下体会：①掘进巷道过含水、破碎、落差较大的断层时，首先要对断层进行注浆加固；②过断层一次支护方式应选择棚喷支护，无需进行压力释放；③棚喷结束后，应对巷道进行二次套浇或套碹加强支护。