姚建偉

【摘 要】汾源煤業(yè)作為霍州煤電集團(tuán)的第一個底板注漿加固工作面，其底板注漿加固效果的評價方法對后續(xù)工程具有示范作用。通過分析首采工作面水文地質(zhì)條件、確定注漿工程的施工方案、實(shí)施工程施工方案和注漿效果綜合評價，保證了該礦首采工作面能夠安全回采。首采工作面底板注漿加固（改造）綜合技術(shù)可以為礦井后續(xù)工作面的安全開采提供工程示范。

【關(guān)鍵詞】注漿加固；底板承壓水；注漿效果評價；礦井防治水

0 序言

汾源煤業(yè)首采工作面底板注漿項(xiàng)目作為山西焦煤第一家進(jìn)行奧灰承壓水底板加固改造項(xiàng)目，晉北公司和礦方尤為重視。為做好首采面底板注漿加固改造工作，2013年6月集團(tuán)公司防治水中心對首采面進(jìn)行了坑透、瞬變電磁法、直流電法物探工作。根據(jù)物探結(jié)果西安研究院編制了《首采面底板注漿加固與改造方案》；過去一直采用“工程需求——工程招標(biāo)——工程施工——工程驗(yàn)收——隊(duì)伍撤離”的工程外包模式，工程完成后礦方除了得到一個完整的工程之外，礦方工程技術(shù)管理人員對工程施工技術(shù)和工程管理模式?jīng)]有真正掌握，礦方施工工人也不能熟練實(shí)踐施工設(shè)備的操作流程和工程施工技巧。結(jié)合汾源煤業(yè)的實(shí)際情況，基于“授人以魚，不如授之以漁”工程管理理念，集團(tuán)公司從大局出發(fā)提出了“掌握底板奧灰水富水特性、學(xué)習(xí)底板注漿加固技術(shù)、培養(yǎng)底板注漿加固施工隊(duì)伍”的工程管理模式。

1 工程項(xiàng)目主要實(shí)施方案

經(jīng)過前期論證，汾源煤業(yè)有限公司首采5-101工作面底板奧灰承壓水上安全開采開展綜合技術(shù)研究和示范工程，形成了采用摸清水文地質(zhì)規(guī)律→掌握處理技術(shù)→學(xué)會施工管理→練就施工隊(duì)伍的科研工作思路，設(shè)計(jì)了如下施工組織方案：①整體方案應(yīng)該結(jié)合礦井的實(shí)際采礦工程地質(zhì)條件，從采礦的角度出發(fā)，找出采后圍巖影響破壞的范圍；②方案需要補(bǔ)充底板隔水層連通性試驗(yàn)，找出底板所有富水巖層的水力聯(lián)系，為第三階段底板隔水層加固提供技術(shù)參數(shù)；③目前方案設(shè)計(jì)需要補(bǔ)充首采工作面上巷附近鉆注空白“三角區(qū)”補(bǔ)注方案，確保首采工作面的底板加固（改造）的全覆蓋，另對構(gòu)造重點(diǎn)區(qū)域需要加強(qiáng)鉆孔注漿；④施工過程中加強(qiáng)注漿漿液擴(kuò)散半徑的考察，回采過程中密切觀測底板破壞深度的考察；⑤和礦方結(jié)合，制定完善的開采5#煤層防治水應(yīng)急預(yù)案。

2 工程項(xiàng)目實(shí)施過程

項(xiàng)目承擔(dān)單位工程施工隊(duì)伍自2013年11月份進(jìn)入汾源煤業(yè)工程施工以來，共投入新鉆機(jī)3部、注漿泵3部、雙液注漿泵2部、注漿用管材若干，現(xiàn)場常駐技術(shù)管理人員6人，施工技術(shù)人員和工人28人。根據(jù)專家所提出的意見，在2、3號鉆場各增加了一個補(bǔ)助孔對構(gòu)造重點(diǎn)區(qū)域加強(qiáng)鉆孔注漿，同時在首采工作面上巷設(shè)計(jì)了三個鉆場，共增加了6個補(bǔ)鉆對上巷附近空白“三角區(qū)”進(jìn)行補(bǔ)注，這6個補(bǔ)鉆孔主要是根據(jù)2014年2月23號的直流電法物探結(jié)果及分析設(shè)計(jì)的，勘探范圍內(nèi)5-1012巷底板附近存在2個低阻異常區(qū)，由里往外依次標(biāo)記為DS1和DS2，分別位于切眼往外0-127m和170-260m段，DS1區(qū)域內(nèi)低阻異常區(qū)深度達(dá)到55m，而DS2區(qū)域內(nèi)低阻異常區(qū)深度為45m，且5-1012巷底板在這范圍內(nèi)不存在構(gòu)造，水泥漿的擴(kuò)散范圍大致為30m，同時考慮打鉆需要平整的地帶，所以在離切眼33m、96m和208m處布置鉆場。按照設(shè)計(jì)要求，工作面在1、2和3號鉆場共布置鉆孔47個，后根據(jù)項(xiàng)目論證專家所提出的意見，在2、3號鉆場各增加了一個補(bǔ)助孔對構(gòu)造重點(diǎn)區(qū)域加強(qiáng)鉆孔注漿，同時在首采工作面上巷設(shè)計(jì)了三個鉆場，共增加了6個補(bǔ)鉆對上巷附近空白“三角區(qū)”進(jìn)行補(bǔ)注，總共55個鉆孔。

完成了工作面前250m（1、2和3號鉆場）底板注漿加固改造工作，共施工鉆孔55個，總進(jìn)尺5407.5m，總注漿量9106.75t，一級套管共250m，二級套管共971m。

3 注漿效果評價

根據(jù)底板注漿加固工程的具體情況和礦井水文地質(zhì)等實(shí)際資料，認(rèn)真總結(jié)分析，依據(jù)國家相關(guān)法律、法規(guī)和行業(yè)規(guī)范，采用注漿量分布特征法、涌水量對比法、檢查孔觀察法、檢查孔取芯法和物探法對底板注漿加固效果進(jìn)行評價，得到以下結(jié)論：

1）1號鉆場注漿量4210.4t，2號鉆場注漿量2285t，3號鉆場注漿量2611.35t，注漿量共計(jì)9106.75t。采用注漿量分布特征法、涌水量對比法對注漿效果進(jìn)行分析表明：底板注漿加固改造過程中前期鉆孔的涌水量和注漿量基本上比較大，后期鉆孔的涌水量和注漿量有明顯的減少，說明底板注漿加固改造效果明顯，注漿加固效果比較理想。

2）采用瞬變電磁和直流電法分別對注漿前、中、后三個階段的底板進(jìn)行探測，以檢測底板注漿加固效果。根據(jù)物探結(jié)果、結(jié)論以及注漿前后物探結(jié)果的對比分析表明：注漿前5-101工作面底板巖層富水性較強(qiáng)，存在多個低阻異常區(qū)，區(qū)域范圍大，且導(dǎo)高比較大，工作面回采過程中部分區(qū)域存在突水危險，應(yīng)當(dāng)采取防治水對應(yīng)措施；注漿后5-101工作面底板巖層富水性大大減弱，僅有2個低阻異常區(qū)，且范圍大大減小，導(dǎo)高也明顯減小，底板的完整性和強(qiáng)度得到加強(qiáng)，說明底板注漿加固改造效果明顯，注漿加固改造質(zhì)量合格。

3）根據(jù)底板注漿加固改造過程中各鉆孔出水情況分析可知，5號煤層與奧灰?guī)r之間總共有三層含水層，且F3、F4和F5斷層與奧陶系灰?guī)r含水層有貫通，為導(dǎo)水?dāng)鄬?。在底板注漿加固改造工程完成后，通過施工檢查孔，采用檢查孔觀察法和檢查孔取芯法檢測底板注漿加固改造效果，在施工檢查孔過程中，檢查孔完整成孔，沒有出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，都是在接近或進(jìn)入奧灰層才有少量出水。結(jié)果表明：經(jīng)過底板注漿加固后，5號煤層與奧灰?guī)r之間的三層含水層和F3、F4、F5導(dǎo)水?dāng)鄬右呀?jīng)被漿液填充改造為隔水層和不導(dǎo)水?dāng)鄬樱扑閹У玫郊庸?，底板完整性得到改善，消除了底板的垂向?qū)ǖ?，增加了底板的有效隔水厚度和巖層剛性強(qiáng)度，注漿加固效果比較理想。

通過采用多種方法對底板注漿加固效果的評價表明：底板注漿加固改造效果比較理想，注漿質(zhì)量合格，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和目的，可保證礦井的安全生產(chǎn)。

4 結(jié)論

1）根據(jù)水文地質(zhì)條件分析，做出了汾源煤業(yè)首采工作面的底板注漿加固（改造）現(xiàn)場實(shí)施方案，并且根據(jù)方案開展了底板注漿加固（改造）工程。

2）通過采用多種方法對底板注漿加固效果的評價表明：底板注漿加固改造效果比較理想，注漿質(zhì)量合格，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和目的，可保證礦井的安全生產(chǎn)。

3）首采工作面底板注漿加固（改造）形成的綜合技術(shù)可以為礦井后續(xù)工作面的安全開采提供工程示范。

【參考文獻(xiàn)】

[1]葛亮濤，葉貴鈞，高洪烈.中國煤田水文地質(zhì)學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2001.

[2]虎維岳.礦山水害防治理論與方法[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

[3]于景邨，劉志新，劉樹才，等.深部采場突水構(gòu)造礦井瞬變電磁法探查理論及應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報，2007，32（8）：818-822.

[4]楊米加，陳明雄，何永年.注漿理論的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2001，20（6）：839-841.

[5]劉泉聲，盧超波，盧海峰，等.斷層破碎帶深部區(qū)域地表預(yù)注漿加固應(yīng)用與分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2013，32（增2）：3688-3695.

[責(zé)任編輯：王楠]