韓久方

摘 ?要：全國煤礦共發(fā)生水害事故91起、死亡393人（其中較大以上水害事故51起、死亡345人，分別占56%、87.8%），平均每年有79名礦工生命被水患吞噬。去年3月10日，河南能源集團(tuán)鶴煤十礦采煤工作面奧灰突水淹井，最大涌水量4300m3/h以上，涉險人員多達(dá)204人;5月25日，安徽淮南礦業(yè)集團(tuán)潘二礦掘進(jìn)工作面奧灰突水淹井，最大涌水量14500m3/h。

關(guān)鍵詞：突水;斷層;治水措施

引言：如今各種先進(jìn)的物探儀器層出不窮，然而商家過大的夸大其探測地質(zhì)異常區(qū)的能力和精準(zhǔn)度，但在實際開拓和回采中巷道與工作面仍存在未發(fā)現(xiàn)的隱伏斷層，巷道隱伏斷層附近可能發(fā)生底鼓突水現(xiàn)象，當(dāng)突水后不及時采取有效的防治措施，定會造成不可估量的災(zāi)難。針對突水事故分秒必爭，故如何在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行突水封堵顯得尤為重要。

1 突水地點巷道四鄰關(guān)系

三盤區(qū)大巷位于礦井東部，標(biāo)高-630m～-690m，西鄰FS3、FS11斷層，北鄰FS3斷層，南部與11071工作面相鄰。三盤區(qū)回風(fēng)大巷設(shè)計長度764m，三盤區(qū)運輸大巷設(shè)計長度770

2 水文地質(zhì)

（1）主要含水、根據(jù)巖性、水力性質(zhì)和富水性，盤區(qū)內(nèi)含水層自上而下分為以下幾層：新近系底部礫巖含水層：盤區(qū)內(nèi)主要分布在12751、12651孔以東的近露頭部分，根據(jù)《趙固二井田勘探報告》，在臨近二盤區(qū)13151孔對該含水層進(jìn)行抽水試驗，單位涌水量0.135L/s.m。在本盤區(qū)底礫巖分布區(qū)域為厚層粘土層的“天窗區(qū)”，直接覆蓋于煤系地層上部， 該處基巖厚121.0m～166.7m。新近系地層底部礫石層含水層厚度范圍為4.35m～7.41m，厚度小于10m。根據(jù)《焦作煤業(yè)集團(tuán)趙固二礦提高開采上限可行性研究報告》，該含水層在本盤區(qū)內(nèi)為弱富水性。（2）煤層頂板砂巖含水層。主要由大占砂巖和香炭砂巖組成，厚13m左右，其中大占砂巖距二1煤層0m～8m，香炭砂巖距二1煤層32m～37m，所揭露鉆孔均未發(fā)生涌、漏水現(xiàn)象。12751孔抽水試驗結(jié)果，單位涌水量0.0013L/s·m，滲透系數(shù)0.021m/d。屬孔隙裂隙弱富水含水層。（3）太原組上部灰?guī)r含水層。主要由L9、L8灰?guī)r組成，其中L8灰?guī)r發(fā)育最好，根據(jù)盤區(qū)內(nèi)勘探鉆孔與井下施工的底板鉆孔資料，L8含水層厚5.39m～10.42m，上距 二1煤層24.27m～25.81m，巖溶裂隙較發(fā)育。根據(jù)臨近盤區(qū)生產(chǎn)揭露情況，該含水層富水性強，為二1煤層直接充水含水層。

3 主要隔水盤區(qū)內(nèi)隔水層自上而下分為以下幾層

（1）新近系粘土、泥質(zhì)隔水層：由一套河湖相沉積的粘土、砂質(zhì)粘土組成，厚度544～598m，呈半固結(jié)狀態(tài)，隔水性良好，可阻隔地表水、淺層水對礦床的影響。（2）二疊系砂質(zhì)泥巖與泥巖隔水層;1煤頂板以上，在砂巖含水層間，均有砂質(zhì)泥巖與泥巖，如小紫、大紫泥巖等， 厚度穩(wěn)定，隔水性能好，在自然狀態(tài)下，是阻隔砂巖孔隙裂隙水垂向聯(lián)系的主要隔水層。

4 充水因素

三盤區(qū)大巷地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，分別與FS3斷層和FS11斷層相接，受斷層影響，煤巖層裂隙發(fā)育，整體構(gòu)造極為復(fù)雜。東部距二1煤層露頭較遠(yuǎn)， 由于二1煤層露頭附近斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，造成太原組灰?guī)r在此成為一個接受和存儲地下水的場所，為巷道主要補給水源。

5 突水原因分析及現(xiàn)場情況

三盤區(qū)受F30及FS3斷層影響，自開拓掘進(jìn)以來先后依次揭露F112斷層、F176斷層、F180斷層、F181斷層、F182斷層，所揭露斷層皆為隱伏構(gòu)造，三維地震勘探并未查明。受斷層影響多條巷道如13021工作面上順槽、13021工作面下順槽、三盤區(qū)三橫貫掘進(jìn)都受到構(gòu)造影響底板破碎， 掘進(jìn)時巷道直接發(fā)生涌水現(xiàn)象。三盤區(qū)為礦井東部生產(chǎn)的主要儲備，開拓三盤區(qū)，形成回采工作面是完成礦井接替的重要環(huán)節(jié)，三盤區(qū)臨時水倉掘進(jìn)至通尺81m，受F181、F187兩斷層拖拽、擠壓影響，巷道應(yīng)力集中，圍巖破碎松軟，煤層酥軟呈粉末狀，構(gòu)造應(yīng)力及礦壓影響導(dǎo)致巷道發(fā)生底鼓，變形量達(dá)1.2m。

6 堵水加固方案

6.1 治水思路分析

針對三盤區(qū)復(fù)雜地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，我礦目前主要采取地面區(qū)域治理超前加固與井下超前探相結(jié)合方式進(jìn)行，該水害治理方式為目前國內(nèi)領(lǐng)先的方式。而目前三盤區(qū)水害治理難點則在于構(gòu)造探測與注漿鉆孔施工。

6.2 加固措施

①為防止巷道進(jìn)一步發(fā)生底板變形，導(dǎo)致導(dǎo)水通道擴大，引發(fā)突水事故，要求區(qū)隊盡快對變電所及三盤區(qū)臨時水倉未架棚區(qū)段進(jìn)行二次支護(hù)。

②根據(jù)目前情況，F(xiàn)181、F187兩斷層形成的高應(yīng)力區(qū)影響范圍可能更大， 為降低風(fēng)險需先在三盤區(qū)變電所架棚處做為鉆場，對出水點進(jìn)行注漿封堵（前提已掘區(qū)域進(jìn)行過二次支護(hù)）。

7 注漿加固方案及成果

7.1 井下注漿加固方案

本次三盤區(qū)運輸大巷超前探注鉆孔共設(shè)計鉆孔7個。在三盤區(qū)配電點（LS4測點南20m）二1煤層中布置1個鉆場，鉆場標(biāo)高-662.6m，鉆場內(nèi)設(shè)計5個鉆孔，分別為1#、2#、3#、4#、7#鉆孔。

7.2 突水點增大時治水方案

7.2.1 保證鉆場安全

①當(dāng)出水點水量增大時，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，考慮鉆場附近增加擋水墻，擋水墻位置設(shè)計在配電點與臨時水倉交叉口處和三橫貫處，確保鉆場正常施工。②施工單位應(yīng)在鉆場附近應(yīng)準(zhǔn)備不少于500個編織袋。

7.2.2 注漿材料準(zhǔn)備

當(dāng)水量增大時，漿液應(yīng)增加玻璃水及骨料（黃豆及海帶），必要時采取注化學(xué)漿的方式封堵，鉆場內(nèi)應(yīng)儲存不少于400kg的玻璃水和20t的化學(xué)漿。

7.2.3 注漿方式、材料和漿液配比情況

①注漿方式;采用地面注漿和井下注漿相結(jié)合的注漿方式。②注漿材料;地面注漿時采用型號為PCS·32.5普通散裝硅酸鹽水泥。③井下注漿時采用型號為P·O42.5R普通袋裝硅酸鹽水泥。

7.2.4 注漿要求

①鉆孔揭露含水層時優(yōu)先進(jìn)行地面注漿，注漿前先進(jìn)行壓水試驗， 根據(jù)壓水情況決定漿液濃度。當(dāng)?shù)孛孀{效果差或需添加注漿骨料時時， 則選擇井下注漿。②井下注漿出現(xiàn)漏漿時進(jìn)行間歇性注漿，當(dāng)間歇注漿無法控制巷道漏漿時，應(yīng)采用井下注漿的方式，并在漿液里參加骨料，骨料選用鋸末、黃豆、海帶絲等材料。③鉆場內(nèi)必須配備不少于50kg的鋸末、黃豆、海帶絲，以備注漿時使用。④在鉆孔注漿過程中，必須遵循連續(xù)注漿原則，目的是保證鉆孔進(jìn)漿量，有效封堵導(dǎo)水通道。若跑漿，可采用間歇注漿或改變注漿材料，間歇時間一般為8小時。⑤如鉆孔揭露塌孔段較多，則在揭露含水層前先對塌孔段進(jìn)行預(yù)注漿，確保注漿效果。⑥注漿時，鉆場內(nèi)至少配置兩人。一人負(fù)責(zé)觀測、記錄孔口壓力，并做好與地面注漿站的溝通工作。

8 效益預(yù)算

①在井下利用現(xiàn)有鉆場及設(shè)備，布置鉆孔，對突水點進(jìn)行封堵，節(jié)省做鉆場時間，為突水點封堵爭取有利時間。②巷道突水后，需及時進(jìn)行封堵，否則無法進(jìn)行采掘活動，嚴(yán)重影響開拓大巷掘進(jìn)工作，耽誤礦井生產(chǎn)接替。

結(jié)束語：綜上所述，及時實施本項目工程，解決了煤礦井下構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域突水怎么進(jìn)行有效封堵的難題，且為我礦挽回了巨大的安全效益。

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