目前,煤礦突水井下注漿封堵技術已廣泛用于礦井井筒注漿,封堵突水點,恢復被淹礦井,井巷堵水過含水層或導水斷層,帷幕注漿堵水截流,減少礦井涌水量、底板注漿加固防止突水等方面已取得良好的***果。本文主要介紹煤礦突水井下注漿封堵技術必要性、煤礦突水注漿封堵技術的可行性、煤礦突水注漿封堵的方法。
煤礦突水點井下注漿封堵的必要性
(1)減少礦井排水,相對增加礦井排水能力,提高礦井抗災能力。集團公司各生產礦井涌水量大,礦井排水壓力較大,一旦發生新的突水,就有可能發生淹采區、淹井的惡性事故,實施井下突水點注漿封堵后,減少了礦井排水,相對地增加了礦井的排水能力,提高了礦井的抗災能力。
(2)改善生產環境,提高生產***益。集團公司所屬生產礦井由于涌水量大,突水點多,造成水漫巷道,給行人和運輸造成困難。采煤工作面如果發生較大突水,往往造成無法運輸,工作面停產。因此,應用井下注漿技術快速封堵突水點后,可大大減小涌水量,從而改善生產環境,提高生產***率。
(3)解放水害儲量,減少煤炭資源損失。集團公司平均煤厚6m左右,一般分3層開采,頂層工作面在回采時,如果發生較大突水,則該工作面回采被迫改造,剩余煤炭儲量只能作為水文地質損失報損,但是應用井下注漿技術迅速封堵突水點后,該工作面又能繼續回采,使已經報損的儲量轉為可采儲量,從而減少煤炭資源損失。
(4)減少排水,節省排水電費。原有老突水點大多接受深部L2、O,含水層補給,起不到疏水降壓作用而成為無***排水;或者原有的放水孔在開采期間起到了疏水降壓的作用,工作面回采結束后已不起疏水降壓作用而成為無***排水,對這些無***突水點應用井下注漿技術實施井下封堵后,可大大減少礦井的排水量,從而***大節省排水電費。
煤礦突水注漿封堵技術的可行性
(1)各礦井水文地質條件已經查明,有利于井下下封堵突水點。此外各礦井下突水點均建立有詳細的突水點資料,為開展煤礦井下突水點注漿封堵提供了依據。
(2)煤層底板含水層注漿改造技術為井下突水點注漿封堵創造了有利條件。集團公司已有多個礦井實施煤層底板含水層注漿改造開采,為井下快速封堵突水點提供了新型注漿材料和井下鉆探技術。水泥粘土漿實現了注漿材料的新突破,不但注漿成本低,材料來源廣,而且漿液流動性好,充填***果好,確保井下快速封堵突水點經濟可行。
(3)強大的專業注漿隊伍是井下封堵突水點的有力保障。焦作礦區已有近百年開采歷史,礦區發生突水累計千次以上,在長期的治水過程中,鍛煉了一支技術過硬的注漿專業隊伍,完成堵水工程近百次,恢復被淹礦井20多對,是確保實施井下突水點封堵成功的有力保障。
煤礦突水注漿封堵的方法
(1)地面預注漿。對于出水量較大,且出水點位置較集中時,通過地面在其周圍布置一些鉆孔,鉆進至含水層中,然后將配好的漿液用漿泵通過輸漿管注入到含水層裂隙中去,以達到堵水的目的。這種施工方法其全部工作在地面進行,所以施工場地大,可同時采用大型注漿設備和多臺鉆機平行作業,施工速度快、工期短。這種方法對鉆孔施工技術和注漿工藝水平、施工管理等要求較高,工程費用高于其它堵水工藝。對突水量>10m/min的基巖裂隙含水層、溶洞、距地面深度不超過500m或基巖中含水層的層數較多,層間距不大的情況,宜采用地面預注漿進行施工。
(2)工作面預注漿。當井巷工程掘至含水層、破碎帶、導水斷層等之前時,停止施工,然后利用不透水層作為防護“巖帽”;或者在工作面砌筑混凝土注漿墊,在工作面打鉆注漿封堵含水裂隙、導水通道等。這種施工方法具有注漿孔的鉆進工作量小、漿液消耗量小,并可根據巖層裂隙、通道方向和位置,準確布孔。也可以利用出水炮眼直接注漿,這種堵水方法***果好,檢查注漿情況較為直觀。但施工工場地狹窄,工作條件差,施工設備外形尺寸易受限制,對安全防護條件要求高。注漿方法的工藝流程與地面預注漿基本相同。賦存較深的基巖含水層或含水層間距較大中間又有良好隔水層的條件,應采用工作面預注漿方法進行堵水;巷道掘進中遇破碎帶,斷層或超前探水出水時也易采用這種方法進行堵水施工。
(3)壁后注漿。井巷工程***支護后,遇有井壁或襯砌出現滲、漏水,壁后空洞等,造成施工困難,加大排水費用或給礦井造成威脅時,須進行堵水加固。這種方法對于加固井壁,防止斜井下沉,處理井筒、巷道淋水等行之有***。施工簡單,設備少,見***快,而且工程造價較低。
(4)特大涌水封堵注漿。當井巷施工在地質構造復雜,地下水活動積***的地帶,常發生突水事故,甚至造成淹沒礦井,全礦停產的大事故。針對此類情況,應直接在主要過水通道附近鉆孔,灌注充填堵水材料,切斷涌水的主要來源,然后進行加固注漿。這種堵水方法的優點是孔數少,見***快,能使礦井在較短時間內排除水患威脅。注漿往往是在動水和靜水2種條件下進行的:當排水能力能維持礦井不被淹沒,排水與注漿能同時進行稱為動水條件注漿;當突水淹井后地下水恢復到靜水水位或在井下出水巷道內建水閘墻使動水變為靜水,再對過水通道進行封堵的稱之為靜水條件注漿。前者優點是注漿成本低,見***快,***果可以直接觀測驗證,并施工多在井下進行;后者施工多在地面進行,施工比較安全,但孔位定向不易掌握,鉆孔工作量較大,工期和費用均高于前者。