井筒开凿遇老空区突水的治理条件.pdf

续表 项目平均值 抽 出 风 机 风 量 m / m in 一} ， 风 机 抽 放 浓 度 一} 风 机 抽 放 纯 流 最 m / m i n } 抽 出 总 量 m /m in ，一} 通过采取以上措施综合治理，上作面回风流瓦斯浓度控制在 0 .7 以下。彻底解决了 开采保护层工作面时的瓦斯威胁，确保了安全生产。 抽放系统建成并投入使用后，还取得了以下效果 4 . 1 通风系统可靠性进一步增加，使工作面配风趋于合理，即从原来近 2000m3/min 降到1 2 0 0 m 3 / m i n . 4 . 2 解决风速超限问题 大大减少了 煤尘飞扬，改善现场工作环境。 4 .3 消除了瓦斯威胁 大大解放了 生产力， 发挥了 低综采设备的能力，创造了月产煤8 . 2 万t 的好成绩。 4 . 4 由于降低了 采面供风t 主扇风量由8 6 0 0 m 3 / n u n降到 7 1 0 0 m / m i n ，负压由3 0 0 0 P a降到 2 2 0 0 P a ，主扇风叶角 度由3 2 . 5 “调到2 7 .5 ，电 流由9 0 A降到7 5 A . 5 结论 应用大功率、大管径、大流量抽放系统有效解决了 保护层工作面上隅角及回风流瓦斯 问 题，确保了 保护层工作面安全生产。该抽放系统也可应用于高瓦斯工作面的上隅角和回 风流瓦斯治理。自 四矿第一套大功率、大管径、大流量抽放系统应用成功后， 各突出危险 矿井都相继推广建立了大功率、大管径、大流量抽放系统，均取得良 好效果。有力促进了 平煤的瓦斯治理工作，确保了安全生产。 作者简介欧阳广斌，男，1 9 6 5 年出 生， 平煤集团四 矿总工程师， 发表论文数篇 井筒开凿遇老空区突水的治理技术 李沛涛 部启文 陈晓国 孙长军 乔留军 摘要通过对开凿井筒时遇见老空区突水的治水思路、方法及治理效果的总结和分析， 提出了 治理老空区突水的技术方案和措施. 关键词 井简 老空区 突水治理 1 工程概况 郑 煤 集团 裴 沟 煤 矿 在开 拓 深 部 副 井时 ， 遇 到 上部 七3 裸老空 区 ， 于2 0 0 2 年1 1 月1 9 91 2 日 发生突水， 造成井筒被淹。首次堵水采取传统的井筒内 注浆治水方法，累计施工 注浆孔 1 2 1 个， 注 入水泥1 7 1 3 .6 t ， 水玻璃3 5 4 .7 t ， 耗时3 个月 ， 未能 根治 水患，导 致井筒向 下 掘 井时再次被淹。 经过对老空区及第一次堵水情况的分析和研究，采用了井筒内施工止浆垫结合地面帷 幕注浆的综合治理方案，共施工8 个注浆孔，注水泥 1 0 5 5 . 8 t 累料3 8 . 5 m 3 ，仅用5 4 天就完 成了 堵水任务，并对井筒穿过的老空段地层进行了 加固，保证了 井筒顺利地向下施工，消 除了井筒投入使用后的安全隐患。 2 . 1 工作区地层及老空区情况 地层 该处地层自 上而下 0 -1 2 m为黄土层1 2 - 9 0 . 1 9 m为砂泥岩互层段; 9 0 . 1 9 - 1 2 9 .5 6 米为 砂岩、 泥岩 段， 岩芯 较为 破碎1 2 9 .5 6 -1 3 0 .7 1 m为七3 煤层， 厚1 . 1 5 m ，中间 有薄层 夹研， 为老空区 所在煤层;1 3 0 .7 1 -1 3 7 .6 1 m为七3 煤层， 厚1 .5 0 m ， 中间 有薄层夹研， 较 为完整， 无老空掉钻现象; 1 3 7 . 6 1 -1 4 0 . 7 1 m为煤层底板， 砂质泥岩， 岩芯极为破碎 1 4 0 . 7 1 - 2 0 1 . 8 2 m为砂质泥岩、砂岩、泥岩互层段，岩芯较为完整，采取率在 7 0 以上，下部砂岩 中局部有裂隙发育。 2 . 2 老空区范围 井筒突水后，经过分析和水质化验确定为老空水，并在井筒东北方向 约 1 3 m处施工 了1 个老空 探查孔， 查明该 老空区为 1 9 5 9 -1 9 6 3 年间来集煤矿开 采七3 煤所 形成的， 推 测在距井筒中心北约 1 4 m处可能有一条东西略偏东北方向的大巷，大巷以 北为2 0 m护巷 煤柱，再向北为采空区，大巷向南为简易开采的深浅不一的探巷，井筒揭露的一处老巷正 是其中 之一。由于该老空区 距现在时间 太长， 再加上当时无实测资料留 存，东西大巷及老 空区的具体位置无法准确判定，井筒周围有无其他开采巷也不能确定。 3 . 1 突水原因分析 第一次突水 在井筒施工前按要求曾 经施工了井检孔，井检孔未揭露老空区。 井筒在施工时根据实 际地形情况向 东北移动了1 0 .5 4 m 。当井筒开拓到 1 1 7 m深时， 在井筒的东北方向 上揭露 1 条裂隙并出水，涌水量约 3 0 0 m 3 / h ，经水质化验为老空水。由于之前未能收集到本区存在 老空区的信息，没有采取任何措施，导致井筒突水被淹。 3 . 2 第二次突水 在第一次突水进行注浆治理并经打钻检查证实无水后， 继续向 下开挖， 在 1 3 2 - 1 3 4 m 处井筒北帮揭露了 老空巷道， 巷道一端入井筒约2 m ， 基本为水泥充填， 只在底部有0 . 2 - 0 . 3 m 的残煤和煤泥，井筒南帮为实煤。在北帮残煤处开始有少量涌水，并有少量煤泥向 外涌出，以后水量逐渐增大，并于2 0 0 3 年 3月6日 骤增，再次淹没井筒，瞬时涌水量达 9 0 0 m 诵。本次突水原因是上次注浆仅封闭了 井筒周围距离很近的主通道，留下了 巷道 底板的残煤薄弱面， 井筒开拓时受放炮影响，底板薄弱面受到破坏， 在井筒开拓到该层位 后产生侧向卸压， 在较高静水压力长时间影响下， 残煤及煤泥发生蠕动变形，缓慢向 井筒 内运移，当抗压强度小于某一临界值时被突破，造成本次突水淹井。 9 1 3 4 综合治理方案 4 . 1 堵水墓本思路 在井筒内施工一止浆垫，防止浆液串向井筒，保护己成形井筒不受注浆的破坏;对井 筒周围老空区进行先探后堵， 堵截结合，地面帷幕注浆加固。 4 .2 钻孔布设 如图 1 所示 1 探截孔探堵突水通道，即在揭露的巷道延伸方向上的适当位置 距井筒内壁约 6 . 5 m左右布设一个探注孔 注 1 ， 对 出水巷道的位置进行探查，若透巷，则注 骨料、注浆将其封闭，然后再向下加固底 板裂隙至 1 5 5 m ;否则视实际情况决定向 东或向西平移 2 m施工第二个探注孔。为 了确保该巷道内封堵段的抗压强度，还应 在透巷孔的北侧沿巷道方向 3 -5 m处再 布置一个透巷孔注 ，目 的同注1 。 2 帷幕注浆孔目的是加固井筒西 北、东北及东侧的采动裂隙及可能存在的 其他煤巷。 钻孔以井筒为中 心、半径 l o m 左右的半圆 形布设，孔距3 - 4 m ，可根据 实际施工情况及建筑物的位置进行调整， 约需4 -6个钻孔。 0 7 0 0 0 1 0 一 补7 3 深 部 剧 井 O 急 裴沟矿深部副井堵水工程平面布置 3 检查加固孔目 的是检查井筒周围是否存在薄弱带，并给予加固，其具体位置、 孔数可视现场条件及注浆效果决定。 4 . 3 钻探技术要求 严格按钻探规程施工，质量等级按特级孔要求执行， 孔斜率控制在。 . 5 以内。 4 . 4 注桨技术要求 此次老空水是通过采空区上部塌落带、巷道、煤层底板裂隙带进入副井，因而均采用 下行法间歇或连续注浆工艺，注浆段根据钻孔单位吸水率选择相应的骨料粒径或桨液类型 及密度， 见漏就注， 边打边注， 直至终孔。 必要时可采用特制稠化浆液，以 减少浆液流失。 注浆后期， 可采用引 流注浆加固工艺。 注浆结束标准 吸浆量5 0 U m i n 以下， 孔口 压力3 M P a 以上，闭浆稳压时间2 0 m i n以上。 5 施工经过及技术措施 整个堵水施工可大致分为3 个阶段。 5 . 1 探查截流阶段 在大 致圈 定的老空区范围内， 针对主要 连通巷道进 行布孔， 施工了 注1 、 注5 、 注 孔， 采用牙轮钻头、组合钻具和有效的防 斜措施， 准确打中巷道。为扩大 钻孔附近的通道， 用 8 0 d h的泵量将水压入钻孔，反复冲刷，另外再用孔口 压力达 3 M P a的高压水流喷射巷道 内的煤泥，把巷底冲刷干净，以 增加随后所注水泥与煤层底板的结合能力。然后对吸水量 9 1 4 较大的 注 1 孔 探巷上的 孔 注入 骨料 3 8 .5 耐， 将注 1 孔与井筒 之间的 巷道段由 管道 流变 成了渗流。 5 . 2 注浆阶段 该阶 段以 注浆为 主， 钻探为辅， 注】 、 注5 、 注。 孔连续或间 歇式，由 上到下分 层段注 浆。一个层段达到设计压力标准后，向下钻进下一注浆段，用相同的注浆方法达到注浆终 压终量，直至终孔。在井筒北半部形成一道帷幕，彻底切断老空区与井筒之间的联系。经 过井筒试排水，井筒内 涌水量约2 m 3 / h ，可以证实帷幕基本形成，堵水效果明显。 5 . 3 检查加固阶段 根 据前3 个钻孔的 情况， 有针对性地施工了 注 、 注; 、 注‘ 孔以 检查 和加固 帷幕的效 果。按设计要求钻进至终孔，依前述注浆工艺加固达终压终量，进一步加强了 帷幕的止水 效果。 从取出的岩芯上可以 看到裂隙己 被胶结较好的 水泥充填。 注浆结束后，井筒排水至 底， 涌水量约2 . 3 m ; 1 h ，主要为上部淋帮水， 证明此次注浆堵水达到了 预期目 的。 为安 全考 虑， 又在井筒南 部布设了 注3 、 注; 2 个检查孔。以 检查南部是否 存在巷道及 老空。 施工时两 孔的 七 3 煤层位 均见完整的 实 煤， 顶 底板裂隙 发现有 水泥充 填， 可以 证明 井筒南部无巷道及老空，并且南部地层已 被前期注浆加固。 按设计要求将两孔注浆封闭。 ‘ 结语 此次注浆堵水所形成的巷道充填体以 及顶底板裂隙充填体，其抗压强度弃 3 .2 M P a ，是 静水压力的5 倍以上， 足以 抵挡静水压力形成的威胁， 并且对井筒附近的老空巷道及老空 区进行了充填加固，能够确保深部副井后期施工和投入使用后的安全。 2 0 0 3 年5 月1 6日， 井筒顺利通过老空区，基本无水，本次堵水率达 1 0 0 . 作者简介李沛涛，男，1 9 7 0年出生。郑煤集团公司河南新密工程师， 从事地质技术管理工作，邮 编 4 5 2 3 7 1 安阳矿区二1 煤层水文地质特征及 矿井水害分析 宋进忠张序明王国 安 摘 要 通过 对安阳 矿区二; 煤层水文地质特征及水害 分析， 确定 或找出了 矿并水患防治 对策与建议，保证了 安阳矿务局的安全，确保了矿务局的发展。 关键词 水文地质承压含水层地表水 淹井 1 概述 安阳矿区位于安阳市区西约2 5 k m ，矿区南北长3 5 k m ，现已勘探正在开采的区域东西 宽5 k m，总面积约1 6 5 k m 2 e 91 5