底板断层探查及注浆加固工程总结及评价报告

赵林海

（河南能源化工集团鹤煤公司双祥分公司，河南 鹤壁 458000）

鹤煤八矿三水平皮带运输斜巷位于矿井三水平南翼，巷道设计由-655水平南大巷开口掘进，设计长度436m，设计巷道掘进期间将穿过30F10、13F6、30F7断层；根据已有资料分析，该区域地质及水文地质条件相对复杂，探-3孔附近地层存在缺失，设计巷道距离下伏C2L2灰岩含水层较近；为避免断层附近岩层破碎存在导水通道，实施钻探注浆加固工程对30F10、13F6、30F7断层进行探查及注浆加固，封堵断层导水通道，增强底板抗水压强度，以消除水害隐患。

一、地质概况

（一）断层

30F10正断层：倾向341°倾角70°落差0～15m，该断层在3105岩中巷、-655南大巷均揭露。

13F6正断层：倾向132°倾角70°落差0～19m，该断层在3105运煤上山、-655南大巷均揭露。

30F7正断层：倾向137°倾角80°落差0～9m，该断层在-520岩中巷、-655南大巷均揭露。

据探-3钻孔揭露，二1煤底下距C2L2灰岩含水层仅有60m（正常平均为138m），主要缺失C2L8灰岩含水层；加上巷道已掘进部分底板底鼓、破碎比较严重，地质构造较复杂，推断该区域二1煤至O2灰岩含水层间可能存在有断层或其它隐伏地质构造。

（二）水文地质条件

三水平皮带运输斜巷掘进期间直接充水水源为太原组薄层灰岩（C2L8和C2L2）含水层，在构造附近如存在导水通道，受底板高承压含水层威胁，根据地面观测水文钻孔数据，太原组灰岩（C2L2）含水层水位标高为＋110.59m；钻场分别布置在-655水平南大巷、三水平皮带运输斜巷，巷道底板标高为-649.5m，巷道底板至C2L2灰岩含水层间距为33m；二1煤层底板至C2L2灰岩含水层间距为102m（据焦作市神龙水文地质工程有限公司-655水平南大巷钻探资料）；巷道底板隔水层所承受的水压为7.9MPa。

二、工程设计与技术要求

本工程共设计钻孔44个，总钻探工程量4308m。设计的主要目的是对30F10、13F6、30F7断层实施探查，对断层带存在的导水通道实施注浆加固，封堵导水通道，增强底板抗水压强度，确保巷道安全掘进。

1.钻孔施工工序：钻进→下一级套管→固管→透孔→试压→钻进→下二级套管→固管→透孔→试压→终孔钻进→注浆→封孔。

2.钻孔套管结构：一级套管选用Φ133mm钻头开孔，下设Φ127mm套管；二级套管选用Φ113mm钻头开孔，下设Φ108mm套管，终孔直径不小于75mm，不大于94mm。

3.下入套管要求：依据《煤矿防治水细则》第四十八条第二款：沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，水压大于3MPa，止水套管长度大于20m。结合该地区岩层稳定程度及地质构造特征，钻孔均为二级套管。一级套管长度≥15m，二级套管长度≥30m。套管的母扣与接箍公扣长度必须一致，误差不能超过2mm；根据围岩破碎程度可适当下设护壁管，护壁管孔径Φ146mm。

4.固管压力要求：鉴于不同地区巷道周围岩层破坏程度不一，一级套管固管注浆压力不宜过大，由套管孔内注浆至孔壁返浆（稠浆），孔壁用麻皮封实、封严后，适当加压，压力以孔壁不漏浆为宜,间歇注浆直至达到8MPa或者透孔耐压压力能稳压至规定要求均可。二级套管固管注浆压力根据岩层裂隙发育程度，逐级上压，终压达到16MPa即可。

5.注浆要求：钻孔终孔结束后要及时注浆，控制浆液浓度，水灰比初期按4：1，浆液比重1.16，根据钻孔注浆量，逐级调整浆液比重，使逐级上压，注浆终压达到设计要求。

三、工程施工情况

本工程自2019年1月开始，至9月23日施工结束，共布置4个钻场，其中-655南大巷布置1号钻场，三水平皮带运输斜巷布置2号、3号和补充钻场；设计钻孔44个，实际施工钻孔40个，优化调整钻孔4个。设计工程量4308m，其中E2孔钻进至66m揭露30F7断层带出水，出水量96m3/h，该孔塌孔、喷孔严重，经反复多次注浆、扫孔均不能正常钻进，采取了补打检验孔进行验证。累计钻探工程量尺4005.3m，符合设计要求。

四、工程效果评价

1.经探查，13F6断层切割30F10断层，在标高-650m以深区域13F6、30F7断层带与灰岩含水层交界附近富水性相对较强，钻孔揭露灰岩含水层出水点多、水量大，水压高。2.本次探查工程共施工钻孔40个，其中出水钻孔27个；从注浆量上来看，钻孔出水量与注浆量之比1：0.6，说明钻孔揭露裂隙整体不发育，岩层裂隙、断层带受注性差，浆液扩散距离不足12m；钻孔揭露出水点、裂隙、断层带均已注浆充填加固。3.经施工检验孔验证，钻孔注浆效果较好，达到了注浆加固目的。4.经物探进一步验证，底板探测方向未发现富水异常区域，说明本次探查布设钻孔范围内注浆效果较好，钻孔揭露裂隙、含水层、断层带均已注浆充填加固。

五、结论及建议

本次底板断层探查及注浆加固工程整体完成较好，钻孔均按设计要求施工，钻孔施工工艺、工序均达到设计要求；封孔质量合格，钻孔合格率95%，达到了探查及注浆加固目的，底板断层探查及注浆加固工程平面控制范围上帮大于30m，下帮控制28m，巷道底板下垂深54m，符合《煤矿防治水细则》相关要求，经探查30F10、13F6、30F7断层在深部标高-650m以深断层带与含水层交界附近富水性相对较强，钻孔揭露灰岩出水量大，水压高，钻孔揭露出水点、裂隙、断层带均已注浆充填加固，注浆效果较好，探查钻孔控制范围内巷道现掘进头向前100m地质条件清楚，断层破碎带已注浆充填加固，可以确保巷道安全掘进，掘进期间预计最大出水量不超过10m3/h。建议根据本次探查钻孔控制范围结合超前探煤资料，合理确定巷道掘进超前距离，确保巷道安全掘进，巷道掘进揭露断层带前后，应加强地质资料收集，做好预测预报工作。