海域井下巷道开拓过程中遇出水断裂破碎带的处理

仇海辉，朱海涛，常方胜

(龙矿集团钻探工程公司，山东龙口265700)

1  矿井构造与水文地质情况

北皂矿海域进风位于海平面以下一343．6m，已延伸长度960m，进人海岸线以里720m，因为是三软地层，海域地区地压大，支护形式为U型钢梁加锚网喷的形式。2006年8月11日遇见出水断裂破碎带，见图1。

图1  新进风井断裂带立面示意图

该断层位于海域进风井HJ5#点前107m处，落差约16m，断层下盘为煤_l，上盘为煤_上1及泥岩与泥灰岩互层；受断裂带的影响，距巷道顶板仅7m。揭露后巷道坍塌严重，巷道破坏区段出水点分散，大多呈淋水状，出水量由一开始的1．5m³／h增大至8．0m³／h，经临时支护后无大变化。该互层为矿区主要含水导水层，井下该层位长期水文观测孔的水头为1．8—2．0MPa。

2  处理方案

2．1  主体思路与目的

主要采取注浆加固和注浆截水的方法，(1)截水、疏排水，目的是改变互层水的路径，减少其流经冒落区的水量，最大限度地降低其对冒落区的冲刷作用和对巷道的破坏作用。(2)充填、加固。目的保证此区段在巷道返修时围岩的安全厚度，避免因为互层水的再侵入而造成破碎带围岩的泥化、软化现象。

2．2  具体步骤

    (1)临时支护。对冒落区和迎头部位进行最大限度的临时支护，采用JI钢钢棚和钢管、钢钎锚固的形式，避免巷道继续变形破坏，并为下一步工作提供安全的施工条件。

    (2)外围加固。主要做了外表导水、挂网锚喷、壁后充填、低压注浆加固等基础工作。

(3)近堵远截。采取近堵远截的方式，以帷幕法注浆为主要手段，以达到阻止互层水大量进入冒落带的目的，同时对冒落带、破碎带及围岩进行加固；

    (4)疏水导水。在帷幕以外巷道两侧施工导水孔进行卸压和疏排水。

2．3  注浆方案及主要设计参数

    以出水点为中心，断裂带为边界，10～15m为半径，在断层上盘的半园区范围内针对互层进行扇状布孔，互层截水孔共设计5个，孔Φ60～Φ73mm，全孔下注浆管，进入泥岩和泥灰岩互层段设计为花管；充填与加固注浆孔设计4个，孔Φ60～Φ73mm，主要对塌陷漏斗进行注浆充填，对破碎带及围岩进行加固。总体布置见图2。

图2  注浆方案设计平面示意图

2．3．1  各类注浆孔设计参数(见表1和表2)

表l  注浆截水钻孔设计参数

表2  充填与加固钻孔设计参数

2．3．2  注浆压力设计

    考虑巷道初始耐压能力较差，结合含水层水压情况，确定初始注浆压力为0．6～0．8MPa，主要目的是先提高外部围岩和巷道壁的受压能力以及承压岩体的厚度和强度，使之具备注浆截水时所要承受的反向压力，终压定为2．4～3．0MPa，必须大于互层水水头，在这里取经验值按照1．2～1．5倍计算。

2．3．3  注浆材料与充填材料

主要采用RCW高分子堵水剂、水泥、水玻璃、砂子、木屑、粉煤灰等；RCW高分子堵水剂和水泥为主要注浆材料。

3  注浆过程中水对巷道影响及处理

    在注浆过程中，随出水点涌水量减少，巷道状况发生较大变化，主要表现为巷道底鼓严重，两帮破碎。在1—4^#孔施工过程中，1—3^#孔发生了堵塞。根据现场的实际观测情况，原出水点到钻机窝门口处出现渗水，其中以钻机窝门口最为严重，巷顶两处出水明显，由原来的滴水转为流水，水量增大趋势明显。水压已严重威胁到巷道安全，具有重新突水的可能。鉴于该种情况，现场及时停止了1—4^#孔的施工，及时对1—3^#孔进行了疏通，疏通后水量瞬间达到20m³／h。1h后，钻机窝门口出水点水量明显减少。随着注浆方案的继续落实，这个问题也从根本上得到了解决。

4  主要工程量与效果分析

由于该段出水特点主要以淋水形式为主，为了准确监测出水点水量变化情况，开工前在出水点下游设立了三角堰水量观测站，1月11日观测到的巷道顶板淋水稳定水量为7．8m³／h。1月27日在注1—5^#孔过程中，水量开始减少到7．0m³／h，2月1日当累计注浆量达到48．7t时，水量减少到3．0m³／h，随着注浆与加固工作的继续进行，该段巷道总的出水量最终减少到0．3m³／h，注浆堵水效果达到了96．2％。

    本次注浆工程累计注水泥101t，水玻璃1．245t，RCW高分子堵水剂2t，注浆过程中累计疏水13944m³。过程中浆液未出现大量流失；设计1—3^#孔是一孔多用，其正贯冒顶区上部，补注中各孔均在1—3^#孔出现返浆，1—3^#孔花管距巷道顶板为7～8m，说明浆液已经充填到巷顶7～8m范围，随着加固注浆孔和检查孔的施工也进一步验证了本次注浆加固的效果。

5  结论与建议

该区段巷顶以上7～8m内空间已被封堵加固；上部积水疏放及时，无水压，对巷道构不成影响，仅存少量滴水，巷道可进行返修。

    建议返修时继续加强顶板管理，采用小棚距施工，施工过程中要保持两个疏水孔正常疏水，施工结束后保留两个疏水孔进行长期疏水。

*收稿日期：2008一03—10

  作者简介：仇海辉(1965一)，男，汉族，1988年毕业于山东矿业学院学士学位，高级工程师，现任职龙矿集团钻探工程公司技术经理，曾参加国内很多次大型防治水工作。