老巷道封堵充填的关键技术与方法

文/张结如（淮北矿业股份有限公司朱庄煤矿）

一、采区工作面概况

朱庄矿井属华北型煤田，主采煤层为二叠系下石盒子组3、4、5 煤以及山西组6 煤。目前主采煤层6 煤主要位于朱庄矿Ⅲ63 采区，该采区为单层双翼布置，其中东翼Ⅲ631 工作面准备时受断层影响，对切眼和风巷进行了改造，形成了报废巷道。该报废巷道距离小煤窑提供的越界巷道最小距离仅为40 m，无法满足防隔水煤柱要求[1]，对矿井安全生产构成威胁。老巷道与小煤窑相对位置如图1 所示。

图1 老巷道与小煤窑相对位置图

二、探查方案

因受地面场地限制，需采用地面定向钻技术精准控制钻孔造斜与巷道贯通，然后按照先形成挡墙再注浆充填的方法对整个需充填巷道进行注浆封堵[2]，并施工验证孔进行验证。

1.方案设计

设计施工7 个钻孔，其中5 个投砂注浆钻孔，2 个检查注浆钻孔。Ⅲ631 切眼施工注1 孔、注2 孔、注3孔和检1 孔；Ⅲ631 风巷施工注4 孔、注5 孔和检2孔。Ⅲ631 切眼通过注1 孔和注2 孔注砂注浆形成封堵墙；Ⅲ631 风巷通过注4 孔和风巷末端形成堵墙。钻孔设计平面布置如图2 所示。

图2 钻孔设计平面布置图

2.套管结构

为确保高压注浆浆液进入巷道，减少地层浆液损失，0～98 m（第四系厚度78 m，进入基岩硬盘约20 m）孔径为250 mm，下孔径177.8 mm×8.05 mm 护壁管，管外水泥浆固结止水；98 m 以下至巷道顶板上20 m 处孔径为152 mm，自孔底至孔口下孔径139.7 mm×9.17 mm 套管（高出地面0.5 m），注浆固孔；三开为巷道顶板上20 m，为孔径110 mm 裸孔。钻孔结构如图3 所示。

图3 钻孔结构示意图

3.注浆工艺

Ⅲ631 切眼在注1 孔和注2 孔内先投砂，再透孔、压水、投砂，直至钻孔左右形成约40 m 的砂堆，通过注3 孔注高浓度水泥，通过检1 孔验证墙体形成情况；Ⅲ631 风巷在注4 孔内先投砂，然后透孔、压水、投砂，直至钻孔左右形成约40 m 的砂堆，通过注5 孔注高浓度水泥，通过检2 孔验证墙体形成情况。

三、施工情况

1.施工顺序

Ⅲ631 切眼：注1 孔→注2 孔→注3 孔→检1 孔。

Ⅲ631 风巷：注4 孔→注5 孔→检2 孔。

2.施工情况

注1 孔、注2 孔为打塞孔，注3 孔为注浆孔，检1孔为验证孔；注4 孔为打塞孔，注5 孔为注浆孔，检2孔为验证孔。打塞孔采取注石子方式堆积成挡墙，注浆孔采取高浓度水泥注浆，验证孔采取高压压水，检验注浆效果[3]。

注1 孔投石子1743.99 t，透孔，压水上压；注2孔投砂65 t，透孔，压水上压；注3 孔按密度1.5 t/m3注入水泥801 t，孔口压力达到7 MPa；注浆候凝结束，利用检1 孔压水检验效果，压水压力达6 MPa，检验注浆合格。

注4 孔投石子40 t，透孔，压水上压；注5 孔按密度1.5 t/m3注入水泥618 t，孔口压力达到7 MPa；注浆候凝结束，利用检2 孔压水检验效果，压水压力达7 MPa，检验注浆合格。

四、施工总结

钻进方面，共计施工7 个钻孔，7 个钻孔均实现了一次性贯通巷道。为准确透巷，采用随钻测量仪器及螺杆来控制钻孔轨迹，结合软件计算，提高了轨迹控制精度，达到了精准命中靶区的目的。5 个钻孔巷道贯通率100%，既节约了时间又为投砂注浆的实施提供了必要的条件。

注浆方面，注浆压力均达到设计要求，注浆终止压力稳定，说明注浆达到封堵效果。采取先投沙再注高浓度水泥，既保证形成挡墙，又确保充填强度和质量[4]。

五、结语

使用先进的随钻定向仪器给钻孔成孔提供了有力保障，确保了贯通质量。在注浆投砂钻孔两侧投砂，形成暂堵墙，然后注浆封堵，在中间打检验孔，检验封堵效果，继续封堵密实屏蔽墙[5]，注浆封堵巷道。这一设计方案值得在封堵巷道进行的工程方面进行推广[6]。