深部巷道过断层出水段注浆加固技术

深部巷道过断层出水段注浆加固技术

李洪刚

淮南矿业集团潘二矿潘四东井，安徽淮南232087

摘要：矿井深部巷道埋深-650m,施工中将揭露NF21断层，倾角62°，落差15-20m。根据-530～-650m胶带机斜巷实际揭露断层顶板出水情况，本巷道采取在NF21断层法距20米位置提前预注浆的方案，来加固围岩及堵水，加固及堵水效果较好，保证巷道过断层淋水段的顺利施工。

关键词：矿业工程；断层出水；注浆加固；超前预注浆

引言

煤炭是支撑我国国民经济的主体能源之一，一直在我国能源消耗占有较大的比重，专家预计我国能源消耗的主体在未来几十年仍然以煤炭消耗为主的格局不会改变。近年来随着国民经济快速的发展，国家对对于煤炭资源的需求量逐年增加。淮南矿区采矿历史悠久，早在解放前就一直是国家的能源基地之一，淮南矿区有90多年开采历史，现在是国家大型煤电基地之一，在国家煤炭工业发展进程中有着重要地位和作用。

随着开采深度的延伸，深部巷道施工中揭露断层时，面临出水威胁，防治水工作将是今后矿井深部巷道施工中需要解决的重中之重的问题。施工中如揭露预计无出水断层时，出现出水，造成顶部岩石离层垮落，出现抽冒，如何处理，及采取何种注浆防范进行堵水、加固，如何顺利通过断层出水段，本文将对-530～-650m胶带机斜巷过NF21断层注浆加固实施方案进行详细介绍，对今后类似条件施工提供参考。

1工程概况

淮南矿业集团潘二矿潘四东井-650～-530m胶带机斜巷，巷道设计总工程量1190米，巷道设计断面为5.2*3.7m直墙半圆拱。巷道5°上山施工中，迎头揭露NF21正断层，断层自巷道右帮揭露走至迎头接近巷中位置，断层上盘岩性为细砂岩，下盘为泥岩，地层倾角20°，断层上盘顺巷道方向倾角8°下倾，断层下盘顺巷道方向倾角6°下倾。根据地质前探钻孔分析：NF21断层落差15-20m，11-1煤厚1.8m，11-2煤后2.2m，8煤与11-1煤层间距80m，巷道迎头上距11-1煤底板法距26m，下距8煤顶板法距34m.

施工迎头出现明显岩性变化，巷道中偏右出现岩层分界线（断层面）断层面左为灰白色砂岩，右为灰黑色泥岩，迎头右帮肩窝处出现淋水，测定涌水量为3m3/h。迎头暂停向前施工，采取套棚过断层淋水点的方式。套棚施工时，迎头右帮出水点停止涌水，在迎头左帮肩窝向上300mm处出水，涌水量为3m3/h，且出水点处附近岩石离层垮落，出现抽冒，高度在3m左右，采取金属骨架超前掩护方式防止进一步抽冒，共套棚7架。次日，左帮出水点停止出水，在右帮肩窝出水，出现抽冒，宽度3m，高度在5m左右。迎头套棚段进行了喷浆封闭，迎头稳定出水量3m3/h。

2注浆方案

本次注浆总体方案：采用迎头15m范围壁后加固注浆和迎头漏顶处充填加固注浆、巷道超前预注浆相结合的方式。

2.1迎头15m范围壁后加固注浆

钻孔布置

迎头10m范围内，注浆孔间排距2.3*3m,孔深2m,下直径4分1m长套管。设备选用15MPa气动注浆泵，先注单液浆，如漏浆，采取注加水玻璃的双液浆。

迎头15m范围内，注浆孔间排距2.3*3m，孔深5m，下直径4分2m长套管，封孔长度不小于1m，封孔材料选用久米纳。设备选用15MPa气动注浆泵，先注单液浆，如漏浆，采取注加水玻璃的双液浆。

迎头15m范围内，注浆孔间排距3*3m，孔深10m，下直径4分8m长套管，封孔长度不小于1m，封孔材料选用久米纳。设备选用15MPa气动注浆泵，先注单液浆，如漏浆，采取注加水玻璃的双液浆。

注浆压力：浅孔注浆终压3MPa。为了确保浆液充分进入岩体裂隙内，深孔实施高压注浆，注浆终压10MPa。

检验：注浆结束后，现场指定施工检验孔，采用注清水的方式进行检验。

2.2迎头漏顶处充填加固注浆

注浆孔布置：壁后注浆结束后，在迎头漏顶处埋设直径6分普通钢管，1.5m长钢管2根，3m长钢管2根，5m长钢管2根，10m长钢管3～4根。使用锚索机造孔。

注浆顺序：注浆前对迎头喷浆封实，然后由浅到深依次注浆，跑浆时采用双液浆及时封堵。

注浆压力：防止过大压力损坏巷道，注浆压力控制在5MPa，可根据现场注浆情况调整注浆压力。

2.3巷道超前预注浆

注浆孔布置：巷道迎头顺巷道方向布置三排9个孔，孔深30m。顶部一排3个，向上倾角30°；底板向上1.5m位置一排3个，两边两个向外倾角30°；底板一排3个，向下倾角30°。保证孔深20m处为巷道轮廓线外10m。参数如下钻孔设计表。

孔口管规格：巷道注浆孔下Ф108mm岩芯管，管长不小于8m。

注浆压力：深孔注浆终压10MPa。

2.4注浆材料及浆液配制

注浆材料选用P.S32.5普通硅酸盐水泥和久米纳等，以普通水泥为主，辅以少量水玻璃，水玻璃选用40～45Beˊ，模数为2.8～3.2。浆液类型以单浆液为主，要求水灰比控制在1:0.75-1.5。

3施工组织

3.1设备准备

长距离注浆采用钻机造孔，短距离注浆选用锚索机或风锤造孔，巷道周圈加固注浆采用风锤钻孔，注浆设备选用一台压力15Mpa气动注浆泵、一台液压注浆泵及制浆机一台。

3.2材料准备

施工钻注用材料：水泥、水玻璃、孔口管、注浆管路等。

3.3现场准备

（1）风水系统的形成:就近接好施工地点的风、水系统。

（2）注浆系统形成：在施工地点选择合适位置摆放注浆泵和储浆桶，连接好注浆管路，形成注浆系统。

4结论

经过注浆方案对巷道加固、堵水，巷道淋水点出水被封堵，采取人工风镐挖掘、架29U型棚的支护方式，巷道顺利通过出水垮落、抽冒段。

本方案的成功实施为今后淮南矿区及其他煤矿，类似巷道的施工提供了实践经验，采取何种注浆方案提供事实依据，验证了注浆在巷道施工遇出水、垮落中具有切实有效的堵水及加固效果。