張國(guó)榮,王鵬威,任培元,郝辰偉

(1.山西中煤楊澗煤業(yè)有限公司,山西 朔州 036002;2.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院,山西 太原 030024)

煤炭開(kāi)采受到多種水害的威脅,而且受水害威脅的范圍及程度比較嚴(yán)重。我國(guó)華北地區(qū)蘊(yùn)含豐富的煤炭資源,隨著進(jìn)一步的開(kāi)發(fā),越來(lái)越多的陷落柱也被揭露。陷落柱是由溶洞塌陷而成,主要發(fā)育在華北地區(qū),是一種獨(dú)立的地質(zhì)體,在煤礦中分布廣泛且形態(tài)多樣。礦井內(nèi)陷落柱埋藏隱蔽,分布孤立,且與奧灰強(qiáng)巖溶含水層相通,一旦發(fā)生透水,往往是重大事故,造成被淹甚至人員傷亡。因此,陷落柱的探查一直是防治水工作者長(zhǎng)期研究的難題,對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要的意義。

探查陷落柱常用的方法主要有鉆探、巷探、物探等[1-2]。針對(duì)陷落柱對(duì)煤礦的災(zāi)害,我國(guó)科研人員也進(jìn)行性了一系列的研究。李坤等[3]提出的“三圖-雙預(yù)測(cè)”理論和技術(shù),解決了煤礦頂板含水層突水預(yù)測(cè)難題;董書(shū)寧等[4-5]分析了我國(guó)煤礦水災(zāi)害頻發(fā)的主要原因,研究了頂板水害防治技術(shù);虎維岳等[6]研究了我國(guó)煤礦水害主要類(lèi)型、形成原因及防治技術(shù);尹尚先等[7]對(duì)陷落柱的突水模式及理論依據(jù)進(jìn)行研究,預(yù)測(cè)并建立模型,得到了簡(jiǎn)單實(shí)用的突水理論依據(jù)。曹?chē)?guó)亮[8]對(duì)陷落柱的導(dǎo)水性判斷及水源分析做了研究,并對(duì)陷落柱注漿孔的布置及程度做出分析;李建力等[9]對(duì)陷落柱探查方法做出研究,得到可靠的數(shù)據(jù),對(duì)陷落柱治理提供可靠技術(shù)依據(jù);陜建龍等[10]對(duì)陷落柱回采及圍巖控制做出研究,找出加強(qiáng)陷落柱區(qū)圍巖穩(wěn)定性的方法。

本文針對(duì)楊澗煤礦90102工作面頂板淋水、底板涌水、底鼓等現(xiàn)象,提出了陷落柱探查-導(dǎo)水性研究-注漿堵截的陷落柱防治技術(shù)理論體系,對(duì)陷落柱底板堵截及加固做出研究。在充分分析研究區(qū)水文地質(zhì)條件、排查水害隱患的基礎(chǔ)上,采用瞬變電磁探測(cè)技術(shù)、三維地震動(dòng)態(tài)解釋技術(shù)對(duì)含水層富水性、斷層及陷落柱等構(gòu)造的富水性、導(dǎo)水性質(zhì)進(jìn)行探測(cè)研究;同時(shí)以帶壓開(kāi)采研究為突破口,開(kāi)展礦井注漿加固底板及封堵突水通道技術(shù)應(yīng)用研究,該研究對(duì)完善礦井防治水體系,嚴(yán)防礦井水害發(fā)生、確保礦井的安全生產(chǎn)等具有一定參考價(jià)值。

1 研究區(qū)概況

1.1 地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

楊澗煤礦位于朔州市朔城區(qū)小平易鄉(xiāng)林家口村附近,為平魯區(qū)與朔城區(qū)交界處,行政區(qū)劃屬平魯區(qū)陶村鄉(xiāng)及朔城區(qū)小平易鄉(xiāng)管轄,交通便利。

楊澗煤礦開(kāi)采條件及水文地質(zhì)條件與擔(dān)水溝礦基本類(lèi)似,主采4#、9#煤,礦井水文地質(zhì)柱狀如圖1所示。礦區(qū)地表水體主要有馬關(guān)河、馬營(yíng)河、三眼河及趙家口水庫(kù)。本區(qū)含水層主要有寒武奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層、太原組及本溪組砂巖裂隙含水層。

寒武奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層。僅寧武盆地四周分布面積≥3 000 km2,成為灰?guī)r巖溶裂隙水的直接補(bǔ)給區(qū)和補(bǔ)給源。該含水層厚度≥800 m,在盆地內(nèi)埋深200～450 m,發(fā)育有裂隙節(jié)理。

太原組、本溪組砂巖裂隙含水層。主要是上部4#煤組和下部9#煤組附近及其間的砂巖體,滲透性差-中等。砂巖總厚平均5～30 m,含水性較弱且均一。

圖1 楊澗煤礦水文地質(zhì)柱狀概化圖Fig.1 Hydrogeological histogram of YangjianMine

1.2 90102工作面出水概況

90102兩順槽位于901采區(qū)北翼皮帶大巷的西部,90102工作面底板隔水層厚度約50 m,底板奧灰水壓約1.3 MPa,在只考慮水壓和隔水層厚度時(shí),突水系數(shù)值在0.026 MPa/m左右(在0.06 MPa/m以下),屬于安全區(qū)。

9#煤頂板為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖、中粗砂巖;底板多為中砂巖:石英為主,長(zhǎng)石次之,含黃鐵礦晶體和植物根莖化石碎片,屬軟-半堅(jiān)硬巖石。由于受地質(zhì)構(gòu)造作用,9#煤頂板局部砂巖裂隙發(fā)育并含一定量的砂巖裂隙水,對(duì)施工有一定的影響。根據(jù)已掘的9#煤巷道,隱伏陷落柱有很大可能性存在,在斷層破碎帶頂板涌水量會(huì)增大。90102兩順槽掘進(jìn)工作面對(duì)應(yīng)上部為40102、40103回采工作面,目前形成采空區(qū)積水。工作面對(duì)應(yīng)地表為低山丘陵區(qū),溝谷從分水嶺向兩側(cè)呈樹(shù)枝狀分布,各溝谷平時(shí)基本干枯無(wú)水,雨季匯集洪水。

1.2.190102工作面揭露陷落柱情況

楊澗煤礦4#煤開(kāi)采過(guò)程中,在90102工作面上方揭露陷落柱兩個(gè),即1和5號(hào)陷落柱,陷落柱的膠結(jié)和充填程度較好,較為密實(shí),不富水也不導(dǎo)水,4#煤工作面回采順利。

根據(jù)90102工作面運(yùn)輸順槽掘進(jìn)過(guò)程中,先后出現(xiàn)頂板淋水、底板涌水、底鼓等現(xiàn)象,該巷道已揭露4號(hào)陷落柱(該陷落柱在4#煤回采過(guò)程中未揭露),據(jù)觀察,90102運(yùn)輸順槽揭露陷落柱特征明顯,施工的探水孔揭露情況也表現(xiàn)為層序雜亂特征。

另外,根據(jù)開(kāi)展的楊澗礦90102工作面無(wú)線(xiàn)電磁波透視探測(cè)結(jié)果,新發(fā)現(xiàn)陷落柱兩個(gè),2號(hào)、3號(hào)陷落柱。由于物探結(jié)果存在多解性,在本次研究過(guò)程中,尤其是在對(duì)陷落柱形成機(jī)理進(jìn)行探查過(guò)程中,需要布設(shè)一定鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證。

1.2.2運(yùn)輸順槽底鼓出水情況

在90102運(yùn)輸順槽掘進(jìn)過(guò)程中,靠近巷道右側(cè)底板揭露一長(zhǎng)度0.6 m,寬度5～6 mm的裂縫,裂縫處向上冒水,出水量為1 m3/h,7 d后出水點(diǎn)增多至5處,范圍約4 m3,出水量增大到2 m3/h。5d后該地段底板出現(xiàn)底鼓,有明顯的裂縫5條,裂縫寬5～30 mm,長(zhǎng)度不等,最長(zhǎng)4.8 m。

20 d后該段底鼓較為明顯,普遍達(dá)到20 cm左右,目前底板出水點(diǎn)水量穩(wěn)定不到1 m3/h,底鼓位置伴隨6條較大的裂縫出現(xiàn)。根據(jù)該區(qū)地質(zhì)柱狀,9#煤底板為約3 m厚砂頁(yè)巖層,底板出水點(diǎn)附近存在富水異常區(qū)。對(duì)該底板出水點(diǎn)取水樣進(jìn)行化驗(yàn),從化驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,陽(yáng)離子主要為Ca2+、Mg2+,陰離子主要為HCO3-。同時(shí),該出水點(diǎn)水樣含有臭雞蛋味,根據(jù)上述特征,分析該出水點(diǎn)可能為底板奧灰水,臭雞蛋氣味可能與該水樣經(jīng)過(guò)9#煤下方11#煤所致。另外根據(jù)90102運(yùn)輸順槽的底板起伏情況來(lái)看,底鼓區(qū)位于巷道起伏最高點(diǎn),因此,該地段發(fā)生底鼓現(xiàn)象,可能與該處構(gòu)造、底板巖性、奧灰水壓、礦壓等都具有關(guān)系,因此需對(duì)該處構(gòu)造及其導(dǎo)水性質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步探查研究。根據(jù)90102運(yùn)輸機(jī)巷底板直流電法探測(cè)顯示,1號(hào)陷落柱附近的3號(hào)異常區(qū)內(nèi),灰?guī)r異常有向斜上方導(dǎo)升的趨勢(shì)。異常均發(fā)育在奧灰頂界面附近,而且上部的隔水層都不完整。

1.3 主要問(wèn)題分析

由于楊澗礦90102工作面5個(gè)陷落柱的存在,雖然該陷落柱膠結(jié)充填程度較好,不富水、不導(dǎo)水,但考慮到該工作面采厚大、斜長(zhǎng)長(zhǎng),采動(dòng)形成的周期來(lái)壓既有可能導(dǎo)致陷落柱產(chǎn)生活化而致使災(zāi)害性突水事故的發(fā)生。同時(shí),該工作面運(yùn)輸順槽底鼓現(xiàn)象明顯,且伴隨出水情況,也是該工作面回采過(guò)程中的重要隱患。為確保該工作面的安全回采,需要對(duì)5個(gè)陷落柱及巷道底鼓區(qū),以及工作面回采過(guò)程中底板可能發(fā)生的底鼓現(xiàn)象進(jìn)行治理。其中1號(hào)陷落柱等導(dǎo)水通道是治理的重點(diǎn):①1號(hào)陷落柱在4#煤回采過(guò)程中未揭露,說(shuō)明在4#煤底板至9#煤頂板之間51 m范圍可能存在陷落柱頂部空洞,需對(duì)其進(jìn)行探查。②90102運(yùn)輸順槽327.1～350.7 m段揭露1號(hào)陷落柱,對(duì)1號(hào)陷落柱及其周邊進(jìn)行探測(cè),重點(diǎn)是探測(cè)陷落柱邊界。③90102運(yùn)輸順槽234 m處底板開(kāi)裂涌水、在252～290 m段底鼓。據(jù)分析,底鼓的原因?yàn)榈貕鹤饔玫目赡苄暂^大,但此區(qū)域距奧灰較近,應(yīng)對(duì)巷道底板向下布置鉆孔探注。

2 陷落柱治理技術(shù)

2.1 陷落柱治理整體思路

通過(guò)對(duì)煤層底板水文地質(zhì)的探查,尤其是奧灰水的流場(chǎng)特征、富水性規(guī)律等進(jìn)行研究,結(jié)合放水實(shí)驗(yàn)、聯(lián)通實(shí)驗(yàn)等,確定工作面底鼓地段富水性異常區(qū)的水力聯(lián)系等,為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)資料。同時(shí)以區(qū)域地質(zhì)演化背景和巖溶、陷落柱形成機(jī)理等理論為基礎(chǔ),根據(jù)楊澗礦90102工作面揭露及原有4#煤開(kāi)采中揭露的陷落柱資料,包括陷落柱探查結(jié)果等對(duì)陷落柱的發(fā)育規(guī)律和特點(diǎn)進(jìn)行研究。通過(guò)鉆探取樣和必要的物理力學(xué)測(cè)試試驗(yàn),分析90102工作面煤層底板隔水層的厚度、結(jié)構(gòu)、含隔水性、物理力學(xué)性質(zhì),重點(diǎn)查明底板隔水層結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì),確定底板有效隔水層抗破壞能力,為底板突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和底板注漿加固提供依據(jù)。

在上述研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)楊澗礦90102工作面巖溶陷落柱發(fā)育特征和承壓含水層的水文地質(zhì)特征,確定相關(guān)參數(shù)、漿液配比等,開(kāi)展注漿實(shí)踐以確定注漿壓力、充實(shí)率和充實(shí)強(qiáng)度等參數(shù);在巖體可注性較差的條件下,提出必要的可注性改進(jìn)措施及可塑性好的化學(xué)注漿建議。結(jié)合上述底鼓地段探查及水化學(xué)分析結(jié)果,重點(diǎn)分析90102工作面巷道底鼓的發(fā)生機(jī)理,分析底板巖性結(jié)構(gòu)、構(gòu)造因素、底板奧灰水壓、礦壓等相關(guān)因素,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)底板注漿加固經(jīng)驗(yàn),為礦區(qū)底鼓治理等提供可行性的技術(shù)示范成果。

2.2 1號(hào)陷落柱探注孔治理

1號(hào)陷落柱探注加固深度按35 m考慮,探注孔按垂深35 m處預(yù)測(cè)的陷落柱邊界設(shè)計(jì),為確保探孔處實(shí)際陷落柱邊界,設(shè)計(jì)時(shí)按出邊界后6 m為設(shè)計(jì)孔深,終孔垂深不超過(guò)40 m。1號(hào)陷落柱共設(shè)計(jì)11個(gè)探注孔,其中1個(gè)探陷落柱內(nèi)部,10個(gè)探陷落柱邊界。累計(jì)完成9個(gè)探注孔,累計(jì)孔深672.4 m。其中注漿量為:水泥32.4 t,膨脹劑2.07 t,水玻璃2.45 t。完成的9個(gè)陷落柱探注孔中,明顯出水孔有2個(gè):1#孔深53 m(垂深35.5 m),出水0.2～0.3 m3/h;4#孔深94.5～95.5 m(垂深36 m左右),出水0.6 m3/h,水壓小于1 MPa。

根據(jù)1#孔打鉆終孔60 m只出少量水,4#孔打鉆終孔98.7 m只出少量水,約為0.6 m3/h;而2#、5#、6#、7#、9#、8#孔6個(gè)孔終孔無(wú)出水的情況分析,1號(hào)陷落柱邊緣導(dǎo)水性弱。根據(jù)0#孔打鉆終孔61 m無(wú)出水情況分析,1號(hào)陷落柱內(nèi)部較密實(shí)。

根據(jù)已完成的9個(gè)孔的鉆孔出水情況、注漿量情況分析,漿液擴(kuò)散半徑小于24 m。但由于陷落柱導(dǎo)水性弱,而且通過(guò)注漿,陷落柱空隙已得到充填加固,如6#孔終孔時(shí)注漿前壓水壓力5～6 MPa,不進(jìn)漿。

從圖2和圖3可以看出,隨著注漿量越來(lái)越大,注漿壓力也越來(lái)越大,最終注漿量不變,注漿壓力也保持穩(wěn)定。最開(kāi)始的1.5 h是注漿的初始階段,注漿量迅速增大,漿液快速在陷落柱空隙內(nèi)運(yùn)移,注漿壓力也隨之增大。1.5 h后,注漿量緩慢增加,該階段,漿液主要填充陷落柱內(nèi)的小空隙。在壓力作用下,漿液逐步填滿(mǎn)細(xì)小裂縫,最終注漿量保持穩(wěn)定,

圖2 1號(hào)陷落柱探注孔注漿壓力隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖Fig.2 Curves of grouting pressure in detection and injection boreholes of No.1 collapse column

圖3 1號(hào)陷落柱探注孔注漿量隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖Fig.3 Curves of grouting volume in detection and injection boreholes of No.1 collapse column

其中2#孔注漿量最小為2.3 m3,6#孔注漿量最大為12.1 m3。4 h后注漿壓力和注漿量基本保持不變,說(shuō)明陷落柱空隙已經(jīng)被充分填充。其中8#孔注漿壓力最小為2 MPa,6#孔注漿壓力最大為5 MPa,0#、5#、7#、9#孔注漿壓力相同為4.5 MPa。

2.3 底鼓開(kāi)裂區(qū)探注孔治理技術(shù)

底鼓開(kāi)裂區(qū)初步設(shè)計(jì)2個(gè)探注孔,兩孔相距36 m。根據(jù)情況,又在底鼓1#探孔和陷落柱之間增加一個(gè)探注孔(底板探3#)(圖4,圖5),開(kāi)孔位置在底板探1#西23.7 m。其中:底鼓區(qū)1#探注孔(底板探1#孔)孔口位置在1號(hào)陷落柱東40.8 m,該孔再往東36 m便是底鼓區(qū)2#探注孔(底板探2#孔)孔口位置。底板探1#孔、底板探2#孔的方位角均為90°,俯角均為60°,孔深分別為43.3 m、40.4 m。底鼓區(qū)3#探注孔,參數(shù)同底鼓區(qū)1#探注孔(底板探1#)。從底鼓區(qū)探注孔用漿量隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖可以看出,底板探孔注漿量隨時(shí)間逐漸增大,而且注漿量在最開(kāi)始1.5 h內(nèi)急劇增大,在這個(gè)階段注漿壓力也迅速增大。其中,底板3#孔最高可以達(dá)到3.5 MPa,這是因?yàn)樵谧{初始階段,漿液在底板底鼓裂隙發(fā)育區(qū)以及溶腔區(qū)域內(nèi)運(yùn)移迅速,連通性比較好的裂隙區(qū)為這個(gè)階段漿液的主要運(yùn)移通道;隨著注漿時(shí)間增大,注漿量和注漿壓力增長(zhǎng)速度逐漸變緩,直到注漿持續(xù)4 h以后,3個(gè)孔的注漿量均不再增加。其中,3#孔注漿量最少為11.6 m3,1#孔注漿量最大為23.8 m3。底板探孔注漿壓力在5 h達(dá)到穩(wěn)定,其中,1#孔注注漿壓力最小為2 MPa,1#、3#孔注漿壓力相同為3.5 MPa。在這個(gè)階段,底板底鼓區(qū)連通性較好的裂隙及較大規(guī)模的溶隙基本被全部漿液充滿(mǎn),發(fā)育較小的裂隙及連通性較差的裂隙區(qū)在注漿壓力的作用下,逐漸被填滿(mǎn),直至漿液量和壓力不變?yōu)橹埂?/p>

圖4 1號(hào)底鼓區(qū)探注孔用漿量隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖Fig.4 Curves of slurry volume for detection and injection boreholes in No.1 heave area

圖5 1號(hào)底鼓區(qū)探注孔注漿壓力隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖Fig.5 Curves of grouting pressure of detection and injection boreholes in No.1 heave area

2.3.1底鼓開(kāi)裂區(qū)打鉆注漿完成情況

由于底鼓區(qū)底板裂縫較寬,所以先直接對(duì)著裂縫進(jìn)行了無(wú)壓灌漿,為底板打探孔注漿創(chuàng)造有利條件,減少或盡量避免因底板跑漿而中斷注漿的現(xiàn)象,提高注漿效率。

據(jù)調(diào)查資料及現(xiàn)場(chǎng)檢查,底鼓區(qū)主要裂縫有7條,自東向西依次編號(hào)為0#～6#。其中,0#裂縫是底板裂縫出水點(diǎn);6#、5#裂縫較寬達(dá)60～80 mm;4#、1#裂縫次之;3#、2#裂縫較窄。首先對(duì)最寬的5#裂縫進(jìn)行直接無(wú)壓灌注水泥漿,共灌注水泥和膨脹劑5 t、水玻璃200 kg。然后灌注6#裂縫和1#、4#裂縫,共灌注水泥和膨脹劑1.2 t。累計(jì)灌注裂縫用水泥和膨脹劑6.2 t、水玻璃200 kg。其余裂縫較小,而且裂縫里已有煤碴進(jìn)入,未能繼續(xù)進(jìn)行無(wú)壓灌注,只能采用打孔注漿的方式進(jìn)行。

2.3.2底鼓區(qū)施工情況

1)底鼓區(qū)1#探孔。底鼓區(qū)1#探孔打鉆開(kāi)孔時(shí)卡鉆嚴(yán)重,孔口不返水,需灌水泥漿再打。繼續(xù)打孔至孔深13.5 m(垂深11.5 m)時(shí)又不返水,需先注漿,注漿量大,注入水泥及膨脹劑12 t、水玻璃50 kg,注漿壓力僅0.5 MPa。底鼓區(qū)1#探孔鉆進(jìn)至終孔43.5 m時(shí),對(duì)全孔注漿一次,注水泥及膨脹劑4.5 t,終壓2 MPa。

2)底鼓區(qū)2#探孔。底板探2#孔擴(kuò)孔至11 m固管后,掃孔鉆進(jìn)至孔深16 m(垂深13.9 m)出水1.1 m3/h,繼續(xù)鉆進(jìn)至孔深20 m注漿,注水泥及膨脹劑0.5 t。然后掃孔鉆進(jìn)至26 m(垂深22.5 m)又出水1.8 m3/h,繼續(xù)鉆進(jìn)至終孔40 m,壓水壓力為0,注漿壓力為0。停泵查看壓力表正常。打開(kāi)孔口閥看孔內(nèi)漿液漏下2 m,但灌水不漏。

底板探3#孔打鉆孔深5～6 m卡鉆嚴(yán)重,孔深19 m注漿一次,繼續(xù)鉆進(jìn)至終孔43 m無(wú)水,注漿。該孔共注水泥及膨脹劑8.7 t。注漿終壓3.5 MPa。

2.3.3施工效果評(píng)價(jià)

完成的2個(gè)底鼓區(qū)探注孔中,明顯出水孔有1個(gè),底板探2#孔,孔深16 m(垂深13.5 m)出水1.1 m3/h,繼續(xù)鉆進(jìn)至孔深20 m注漿。然后掃孔鉆進(jìn)至26 m(垂深22.5 m)又出水1.8 m3/h,繼續(xù)鉆進(jìn)至終孔40 m,壓水壓力為0。

根據(jù)探測(cè)資料,1號(hào)陷落柱東邊35 m是90102運(yùn)輸機(jī)巷底鼓開(kāi)裂區(qū),底鼓區(qū)范圍約60 m。但在陷落柱注漿治理施工中,陷落柱東邊在巷道底板上開(kāi)孔的6#孔(孔口距陷落柱8.5 m)打鉆注漿時(shí)發(fā)現(xiàn),底鼓開(kāi)裂區(qū)范圍已擴(kuò)展至陷落柱東側(cè)邊界內(nèi)。

底鼓區(qū)3個(gè)探注孔進(jìn)漿量較大,注漿加固效果會(huì)很明顯。從底板探1#孔的情況看,注漿前,抵抗水壓為0.5 MPa,注漿后可達(dá)2.0 MPa。從底板探2#孔的情況看,注漿前,垂深22.5 m處抵抗水壓僅為0,注漿后可達(dá)3.5 MPa。但由于底鼓區(qū)注漿僅能解決運(yùn)輸機(jī)巷范圍,對(duì)于90102回采面內(nèi)部發(fā)生底鼓,則未能起到作用,特別是底鼓可發(fā)生在回采以后可能會(huì)有所發(fā)育。因此,底鼓區(qū)主要取決于9#煤底板20 m以下隔水層隔水能力。

通過(guò)對(duì)研究區(qū)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的綜合分析,對(duì)待采工作面面臨的水害危險(xiǎn)性進(jìn)行了分級(jí),對(duì)工作面陷落柱、底鼓區(qū)等作為重點(diǎn)探查治理區(qū)段,進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)探查治理。對(duì)于危險(xiǎn)區(qū)以外的區(qū)域,結(jié)合物探成果開(kāi)展針對(duì)性的探查驗(yàn)證工作。通過(guò)上述工作的開(kāi)展,保障了90102工作面的安全回采。表明了上述奧灰水害陷落柱探查治理思路的可行性,可以為礦井奧灰陷落柱水害防治工作提供參考。

3 結(jié)論

1)90102工作面1號(hào)陷落柱及底鼓區(qū)截堵工程的施工效果良好,可觀察到工作面內(nèi)有出水點(diǎn)消失。由此可見(jiàn),陷落柱探查-導(dǎo)水性研究-注漿堵截的陷落柱防治技術(shù)理論體系是可行的,能夠?qū)崿F(xiàn)突水威脅通道截堵,確保礦井的安全生產(chǎn)。

2)區(qū)域內(nèi)陷落柱總體膠結(jié)程度好,充填密實(shí),不富水也不導(dǎo)水,因此注漿量偏小,擴(kuò)散半徑小,但由于陷落柱導(dǎo)水性弱,而且通過(guò)注漿,陷落柱空隙已得到充填加固,具有足夠的隔水能力。在注漿施工過(guò)程中,研究發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)在柱體下段,通過(guò)形成阻隔塞,確保注漿段位于底板破壞帶以下,避免水平孔及順層注漿。

3)通過(guò)礦區(qū)的底板陷落柱注漿堵截現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐,礦區(qū)范圍內(nèi)巖體具有可注性特征,即通過(guò)注漿堵截、改造,可以實(shí)現(xiàn)底板加固,進(jìn)而提升底板抗破壞能力,為朔州地區(qū)陷落柱治理提供技術(shù)示范成果。