注浆技术在断层治理中应用

注浆技术在断层治理中应用

王要平

淮河能源控股集团煤业公司张集煤矿 安徽淮南 232001

摘要：随着煤矿生产中断层治理一直是个难点，由于断层受到影响因素较多，很多事故往往都与断层有关，比如断层带附近经常出现突水，瓦斯超限以及顶板事故等事故，对于煤矿的开采安全会造成影响。本文主要分析了煤矿断层分类；突水因素；断层注浆加固技术，仅供参考与借鉴。

关键词：注浆；断层；治理；应用

淮南矿区有百年开采历史，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，面临出水和瓦斯威胁较大，防治水和瓦斯治理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。随着技术的不断更新，注浆法治理断层其操作简单、安全性高、可靠性良好、技术先进、效果良好等诸多优点，而受到了较多的关注，成为发展前景广阔的施工工艺。本文将对1415（1）运顺过F1421（1）54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概况

某矿施工的1415(1)运顺过F1421（1）54断层，为确保安全，我们拟采用通过超前预注浆，预加固密实断层裂隙及破碎带的方法实施断层治理。

2注浆加固技术原理

断层带的注浆加固技术即是先在断层带周围的岩体上钻孔，再将浆液注入该岩体内，将灰岩及周围岩体额岩溶裂隙进行大量的填充，并堵住裂隙，封死突水水源流动的通道及防止其自由移动，降低含水层的富水性，且能够使煤层底板隔水层强度提高，保证采煤矿井的施工安全。该施工原理的主要表现形式有以下几种：

第一，将五灰含水层中注入浆液，该浆液会顺着岩溶中的裂隙不断的延伸到各个部位，并不断硬化、结节，将裂隙封死，达到将灰岩中的水分置换出来。

第二，在注浆时，需要给予浆液一定的压力才能使浆液沿着五灰水的通道进行移动，扩散达到一定的范围，将裂隙缩小或者直接封堵，降低五灰水对断裂带的水分供应量。

第三，注浆在巨大的压力下，通过薄灰裂隙，将隔水层中的导水裂隙安全封闭，胶结后，提高隔水层的强度。因此，应用注浆加固技术，能够有效的改善五灰岩层的富水性，封闭裂隙并提高其强度，控制五灰水及其他含水层出现突水现象。

3施工准备

组织相关人员对施工现场进行调研，查清施工环境；编制专项安全技术措施，做好安全技术交底；供水、供风、排水系统形成；准备好足够的施工用材料及工具；准备好足够的施工用材料及工具。

4施工方法及技术参数：

4.1 检查机器

(1)泵安装尽可能放置水平；

(2)吸、排浆管路、混合器、浆筒布置要合理，应避免管路扭折、交叉等；

(3)吸管龙头到油缸及注浆缸中心的垂直距离不超过1m。

4.2 运转

(1)打开防护罩；

(2)将调压手柄逆时针（左转）旋转至极限位置（零压位置）；

(3)滴油杯、注油杯等部位加足润滑油；

(4)用手盘车数周，查看转动是否灵活，然后使活塞杆拨盘停在适当位置，用手推拉换向机构，观察是否灵活可靠；

(5)点动电机，检查皮带轮转向，看是否与齿轮泵指示的运转方向相同，否则及时更正；

(6)将吸浆龙头放入清水筒内，并打开混合器上的放浆阀门，关闭注浆阀门；

(7)启动电机缓慢顺时针旋转（右旋）调压阀门，使油压系统压力调至1～2MPa，运转3min以上，检查各部转动是否正常。（调压同时，应使放浆阀门相应节流）

(8)缓慢关闭混合器的放浆阀门（不得关死），同时调整调压阀门使混合器的指示压力调整到预定的注浆最大压力，然后停泵安装好防护罩准备注浆。

4.3 注浆作业

(1)打开混合器的注浆阀门，关闭放浆阀门，试注水1min以上。

(2)待确认试运转正常以后，迅速将吸浆龙头放入浆液筒内，（水泥浆液必须搅拌）同时打开放浆阀门，关闭注浆阀门，观察浆液情况。

(3)打开注浆阀门并与注浆孔管接通，关闭放浆阀门，开始注浆。

(4)当每一个注浆孔注浆终结或因故必须停泵时，都应立即把吸浆龙头移至清水筒中，同时分别开、闭放、注浆阀门，洗泵2min以上，直至由放浆阀门排出的水变得清新为止。

(5)全部注浆完毕，洗泵后移出吸浆龙头，使泵运转1min（以便将泵内残留液体排出），然后切断电源停机。

(6)拆开吸、排浆阀门及注浆缸，清理干净积水及污物，然后涂防锈油，重新组装好封存备用。

4.4设备

采用DZY-4500钻机配Φ73mm螺旋钻杆，钻头直径Φ94mm施工注浆钻孔；

4.5下管

钻孔全孔下1寸注浆管，里口20m为花管，管路之间采用套丝连接；

4.6封孔

封孔长度决定了封孔以及下一步注浆的质量。为防止注浆时浆液由于注浆压力大而从钻孔口流出。采用聚胺脂与水泥浆联合封孔工艺，封孔长度不低于5m。封孔范围内，两端用聚胺脂封孔，长度不少于2m，中部采用ZDY-1.5/32/22型煤矿用液压注浆泵配合一根注浆短管注水泥浆；

4.7注浆

采用ZDY-1.5/32/22 型煤矿用液压注浆泵进行注浆，注浆压力不低于15MPa。注浆以单液水泥浆为主，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。单液水泥浆水灰比（质量比）为(2～3):1，即3/4桶水放2～3袋水泥。注浆采取打1孔、注1孔的循环施工方法，按顺序施工钻孔，直至每班或区域注浆施工结束；

4.8 单孔注浆结束标准

(1)达到设计注浆压力，并稳压达10min以上；

(2)虽未达到注浆压力，但从其他注浆孔窜浆；

(3)注浆过程中发现有漏浆现象，并确认无法封堵。

5 施工过程中需要注意的事项  　　利用巷道过断层破碎带注浆堵水技术进行防治水灾害施工过程中，需要注意的事项主要表现在以下几个方面：①在进行浆液的配制过程中，操作人员要佩戴专用的防护，避免其对皮肤以及眼睛的刺激。②在注浆孔端的注浆装置拆除过程中，要严格的按照拆卸先后顺序进行，防止由于拆除顺序不当而导致的高压喷浆伤人现象发生。③严格的控制施工材料质量。④对于注浆材料的选择方面，需要根据工程的实际情况，选择多种注浆材料，并通过实验对比，选择合适的材料。⑤对于高压注浆进行过程中，压力表达到极限值后要立即停止注浆，并进行适当的降压操作，这样能够防止注浆管路中相关设备、阀门受损。⑥在注浆施工的整个过程中，要对各项原始数据进行记录、统计、存档，便于注浆工程施工的评定工作。⑦在注浆过程中，要加强质量监督工作，对于发现的新问题需要及时的进行解决，保证注浆施工的安全性。⑧在注浆施工结束后，需要随机的对注浆孔以及相对薄弱的施工环节进行检查，做压水试验或有无漏水实验，检验逐渐施工的质量，并结合施工中各项原始数据，做出相应的效果评定。  　 6 结语  　　随着煤矿矿井深度以及开采范围的不断扩展，对煤矿安全生产提出了更高的要求，本文提出了在过断层注浆的施工工艺，通过这一工艺，可以保证了煤矿安全生产。  　　参考文献：  　　[1] 苏晓健，周世轩等；巷道过断层破碎带注浆防治水技术研究[J].中州煤炭，2013（8）。

[2] 彭文庆，王卫军，李青锋；不同断层倾角条件下防水煤柱合理宽度的研究 [J]. 采矿与安全工程学报，2009（ 2 ）。

[3] 张永之，刘满才；淮南潘谢矿区缩小防水煤柱开采现状及设想 [J]. 能源技术与管理，2010（1）。