目前,煤矿突水井下注浆封堵技术已广泛用于矿井井筒注浆,封堵突水点,恢复被淹矿井,井巷堵水过含水层或导水断层,帷幕注浆堵水截流,减少矿井涌水量、底板注浆加固防止突水等方面已取得良好的***果。本文主要介绍煤矿突水井下注浆封堵技术必要性、煤矿突水注浆封堵技术的可行性、煤矿突水注浆封堵的方法。
煤矿突水点井下注浆封堵的必要性
(1)减少矿井排水,相对增加矿井排水能力,提高矿井抗灾能力。集团公司各生产矿井涌水量大,矿井排水压力较大,一旦发生新的突水,就有可能发生淹采区、淹井的恶性事故,实施井下突水点注浆封堵后,减少了矿井排水,相对地增加了矿井的排水能力,提高了矿井的抗灾能力。
(2)改善生产环境,提高生产***益。集团公司所属生产矿井由于涌水量大,突水点多,造成水漫巷道,给行人和运输造成困难。采煤工作面如果发生较大突水,往往造成无法运输,工作面停产。因此,应用井下注浆技术快速封堵突水点后,可大大减小涌水量,从而改善生产环境,提高生产***率。
(3)解放水害储量,减少煤炭资源损失。集团公司平均煤厚6m左右,一般分3层开采,顶层工作面在回采时,如果发生较大突水,则该工作面回采被迫改造,剩余煤炭储量只能作为水文地质损失报损,但是应用井下注浆技术迅速封堵突水点后,该工作面又能继续回采,使已经报损的储量转为可采储量,从而减少煤炭资源损失。
(4)减少排水,节省排水电费。原有老突水点大多接受深部L2、O,含水层补给,起不到疏水降压作用而成为无***排水;或者原有的放水孔在开采期间起到了疏水降压的作用,工作面回采结束后已不起疏水降压作用而成为无***排水,对这些无***突水点应用井下注浆技术实施井下封堵后,可大大减少矿井的排水量,从而***大节省排水电费。
煤矿突水注浆封堵技术的可行性
(1)各矿井水文地质条件已经查明,有利于井下下封堵突水点。此外各矿井下突水点均建立有详细的突水点资料,为开展煤矿井下突水点注浆封堵提供了依据。
(2)煤层底板含水层注浆改造技术为井下突水点注浆封堵创造了有利条件。集团公司已有多个矿井实施煤层底板含水层注浆改造开采,为井下快速封堵突水点提供了新型注浆材料和井下钻探技术。水泥粘土浆实现了注浆材料的新突破,不但注浆成本低,材料来源广,而且浆液流动性好,充填***果好,确保井下快速封堵突水点经济可行。
(3)强大的专业注浆队伍是井下封堵突水点的有力保障。焦作矿区已有近百年开采历史,矿区发生突水累计千次以上,在长期的治水过程中,锻炼了一支技术过硬的注浆专业队伍,完成堵水工程近百次,恢复被淹矿井20多对,是确保实施井下突水点封堵成功的有力保障。
煤矿突水注浆封堵的方法
(1)地面预注浆。对于出水量较大,且出水点位置较集中时,通过地面在其周围布置一些钻孔,钻进至含水层中,然后将配好的浆液用浆泵通过输浆管注入到含水层裂隙中去,以达到堵水的目的。这种施工方法其全部工作在地面进行,所以施工场地大,可同时采用大型注浆设备和多台钻机平行作业,施工速度快、工期短。这种方法对钻孔施工技术和注浆工艺水平、施工管理等要求较高,工程费用高于其它堵水工艺。对突水量>10m/min的基岩裂隙含水层、溶洞、距地面深度不超过500m或基岩中含水层的层数较多,层间距不大的情况,宜采用地面预注浆进行施工。
(2)工作面预注浆。当井巷工程掘至含水层、破碎带、导水断层等之前时,停止施工,然后利用不透水层作为防护“岩帽”;或者在工作面砌筑混凝土注浆垫,在工作面打钻注浆封堵含水裂隙、导水通道等。这种施工方法具有注浆孔的钻进工作量小、浆液消耗量小,并可根据岩层裂隙、通道方向和位置,准确布孔。也可以利用出水炮眼直接注浆,这种堵水方法***果好,检查注浆情况较为直观。但施工工场地狭窄,工作条件差,施工设备外形尺寸易受限制,对安全防护条件要求高。注浆方法的工艺流程与地面预注浆基本相同。赋存较深的基岩含水层或含水层间距较大中间又有良好隔水层的条件,应采用工作面预注浆方法进行堵水;巷道掘进中遇破碎带,断层或超前探水出水时也易采用这种方法进行堵水施工。
(3)壁后注浆。井巷工程***支护后,遇有井壁或衬砌出现渗、漏水,壁后空洞等,造成施工困难,加大排水费用或给矿井造成威胁时,须进行堵水加固。这种方法对于加固井壁,防止斜井下沉,处理井筒、巷道淋水等行之有***。施工简单,设备少,见***快,而且工程造价较低。
(4)特大涌水封堵注浆。当井巷施工在地质构造复杂,地下水活动积***的地带,常发生突水事故,甚至造成淹没矿井,全矿停产的大事故。针对此类情况,应直接在主要过水通道附近钻孔,灌注充填堵水材料,切断涌水的主要来源,然后进行加固注浆。这种堵水方法的优点是孔数少,见***快,能使矿井在较短时间内排除水患威胁。注浆往往是在动水和静水2种条件下进行的:当排水能力能维持矿井不被淹没,排水与注浆能同时进行称为动水条件注浆;当突水淹井后地下水恢复到静水水位或在井下出水巷道内建水闸墙使动水变为静水,再对过水通道进行封堵的称之为静水条件注浆。前者优点是注浆成本低,见***快,***果可以直接观测验证,并施工多在井下进行;后者施工多在地面进行,施工比较安全,但孔位定向不易掌握,钻孔工作量较大,工期和费用均高于前者。