１６８ 东 晨科技 ２０１１年第１期 注浆技术在井筒防治水方面的应用 乔荣芹，朱双龙，魏明中 （郑州祥隆地质工程有限公司，河南新密市４５２３７１） 摘要新密东风煤矿风井井底周边存在老空区突水威胁情况，通过收集分析地质资料和老空区情况，采取了钻探注浆技术，取得了消除风井 掘进至采空区时存在的突水威胁，保证了矿井安全生产。 关键词 井筒 突水威胁钻探注浆 中图分类号ＴＤ２６２．６ ２ 文献标识码Ｂ １ 概况 新密东风煤矿风井在掘进至２１６ｍ时，距二１煤层 还有３０ｍ。根据地质资料和周边采空区情况的了解， 预计风井井底周边二１煤层３０ｍ范围内存在老空区， 老空区内可能存在积水，为了探明井筒深度２１６～ ２４８ｍ范围内井筒周边存在的二１煤层采空区，需要向 下方钻探，并实施预注浆两个循环。每个循环超前钻 孔深度４０ｍ，超前钻孔抽水后实施注浆充填采空区，防 止风井掘进至采空区时发生突水事故。 ２钻探注浆施工工艺 ２．１ 钻探施工技术 ２．１．１ 钻孔布置参数（表１） 表１钻孔参数表 钻孔 方位角 倾角 设计深度（ｍ） １＃ Ｏ。 ３０ｏ ４０ ２＃ ９０。 ３０ｏ ４０ ３＃ ｌ８Ｏ。 ３０。 ０４ ４＃ ２７Ｏ。 ３０。 ０４ ５＃ 井筒中间 ９Ｏ０ ４０ ６＃ ２１０ｏ ：３０ｏ ０４ ７＃ ３ｏｏ。 ３０ｏ ４０ ８＃ ３０。 ３０。 ４０ ９＃ １２０ｏ ３０￣ ０４ 根据需要，钻探深度至二１煤层底板Ｌ７灰岩层 位，预计孔深５０ｍ左右。钻探分两个循环进行，循环从 方位角Ｏｏ每隔４５０布置一个钻孔，钻孔外偏角３００，设 计孔深４０ｍ，井筒中间布置一个中孔，倾角９００，设计孔 深４０ｍ。均匀分布９个钻孔见表１，实际孔深４５ｍ，保 证第二个循环钻孔至Ｌ７灰岩底，能够大致探明井筒 ２１６～２４８ｍ范围内周边二１煤层采空区。 ２．１．２钻孔施工工艺 采用ＤＺ一１００型钻机钻孔，钻孔配备￣８０ｍｍ冲 击器，另外需配备１２ｍ’空压机一台。具体施工步骤如 ｝收稿日期：２０１０—０８—２５ 作者简介：乔荣芹（１９７２一），女，河南泌阳县人，工程师，１９９６年７ 月毕业于焦作工学院地勘专业，现在郑州祥隆地质工程有限公司技 术郡从事技术工作。 下：（１）用￣１３０ｍｍ钻头开孔，开孔深度４ｍ；（２）下 ￣＇１０８ｍｍ套管作为孔口管，长度４ｍ，下人钻孔后，用 ＺＢＹ一５０／７０型双液注浆泵向孔口管内注水泥水玻璃 双液浆，待液浆溢出钻孔后停止注浆，并在孔口管上安 装ｑ￣１０ｇｍｍ高压闸阀，注液浆凝固８ｈ后，向下钻深 ４ｍ。然后连接注浆系统向孔内压水试压，水压３ＭＰａ， 如果孔口管周边不漏水，试压成功，如果漏水，重复上 述过程，至不漏水为止；（３）用ｄｐ９３ｍｍ钻头钻进，直到 打到设计深度或见老空为止。 ２．２注浆施工技术 用ＺＢＹ一５０／７０型注浆系统注浆，注浆泵站设在 井口附近。注浆材料选用普通硅酸盐水泥、３８Ｂｅ＇ＴＪ￣玻 璃、５ＩＢｅｒｇ玻璃。在孔口管注浆时，注浆压力不大于 ｌＭＰａ，注水泥玻璃双液浆，浆液配比：水：水泥：水玻璃 ＝１：１：０．３，封堵钻孔涌水和封堵采空区时，以水泥单 液浆为主，如果遇到的采空区水或裂隙，进行直接注 浆。注浆压力实行定压注浆，注浆终孔压力４ ｂｌＰａ。 ３打钻注浆施工效果 ３．１ 布孔 第一遍打钻注浆，布置５个钻孔。ｌ 孔正北方向、 ２ 孔北偏东９００、３ 孔正南１８００、４ 孔北偏东２７０（：、５ 孔 井筒中心垂直向下，终孔深度均为４０ｍ。第二遍打钻 注浆，布置４个钻孔。６ 孔北偏东２１００、７ 孔北偏东 ３０００、８ 孔北偏东３００、９ 孔北偏东１２００，终孔深度均为 ４０ｍ。按照设计方案应布置９个孔，施工中视注浆效果 决定是否再补充其他三个钻孑Ｌ。每个钻孔用￣１３０ｍｍ 钻头钻进４ｍ，下￣１０８ｍｍ孔口管３ｍ，孔口管下好后做 压水试验，水压３ ＭＰａ，确定孔口管安全后，开始注浆。 ３．２施工注浆情况（见表２、３、４） ５＃钻孔第四遍钻进４０ｍ至终孔位置，水量２ｍ ／ｈ， 水压０．４５ ＭＰａ，注水泥９ｔ，注浆终压３．８ ＭＰａ。ｌ一５。 钻孔注浆结束后，根据设计又打了６ 、７ 、８ 、９ 四个钻 孔，由于钻孔打钻至终孔位置后每个钻孔出水量在０．３ —１ ｍ ／ｈ之间，整个打钻注浆工程结束，待浆液凝固后 开始开挖井筒。 （下转第１７０页） １７０ 童撼茬斜技 ２０１ １年第１期 ３０℃时，劳动生产率显著下降，当等效温度为３４．５℃ 时，劳动生产率降低为２７℃时的２５％。 ２．３ 导致事故率增高 在闷热环境中，人的中枢神经产生抑制，大脑皮层 输装载点的降尘水幕直接被风带走，可降低工作面的温 度。下行通风为调节采面气温开辟了一条新路子。 （４）选择合理的巷道布置形式和设计方案，尽量缩 短独头巷道的掘进距离，及时形成通风系统。上下煤层 同时开采时，采区巷道采用联合布置形式，减少煤巷长 兴奋过程减弱，条件反射潜伏期延长，出现注意力不集 中和易瞌睡、协调较慢等现象。它使工作能力下降，控 制能力下降，反应迟钝，在井下易导致事故。通过对该 度和服务时间，保持通风断面。同一采区同一煤层上下 相邻工作面巷道之间留设煤柱，避免沿空留巷、沿空掘 矿井２００８年和２００９年的工伤事故分析，绝大部分的 巷，以隔断采空区的储热散出。 事故发生在２８℃以上的工作面。 （５）加强高温作业人员的生活保健工作。定期对高 ３热害的防治措施 温工作面作业人员进行体检，班中餐供应高能量含盐食 品，供应绿豆水或含Ｋ 、Ｎａ 等离子电解质饮料；敷设专 （Ｉ）加强通风。首先改进主扇的排风能力，最大 用管道把符合卫生条件的灰岩水输送到高温工作面，供 限度的满足矿井的风量需要，增加风速，加大风量。 员工清洗降温；不加班加点，“四六”作业制，缩短劳动时 （２）合理设计通风系统。尽量避免串联风，增大 间，加强休息，使工人的体力恢复快，提高劳动能力和效 回风道的断面，失修巷道及时修复，减小风阻，设计施 率，降低事故率。 工上考虑网络最大，服务年限最长的方案，坚持“以风 （６）加大安全投入，提高装备水平，大力研究和推广 定产”，走“高产”、“高效”之路。 先进的煤矿热害防治技术，开展技术交流，加快推进投 （３）回采工作面可采用下行通风方式。①风流流动 入井下移动式空调或压缩空气制冷等局部降温措施，地 的方向与采空区内向上的热风压运动的方向相反，一定 面集中空调系统，地面与井下联合空调系统等综合降温 程度上压抑和减弱了采空区内煤的氧化进程和产热能 方式。 力，减少了向采面空间内散发热量。②使工作面落下煤 炭的余热在煤炭运输过程中缓慢散人回风流中。③使 参考文献： 采面外部运输巷道内的机器发热，摩擦发热，地热等热 ［１］吴中立．矿井通风与安全．徐州：中国矿业大学出版社，１９８９ 量不再进入工作面，从根本上消除了这部分热害影响。 ［２］沈阳煤矿设计研究院．矿井巷道通风摩擦阻力系数表（试行）．１９８５ 部分采面实测气温数字对比表明，下行通风的采面气温 ［３］张国枢．矿井通风设计与主扇的经济运行．煤矿设计。１９９３（１Ｏ） ［４Ｊ张园枢．矿井通风系统总风｝驵影响因素及降低途径．淮南矿业学院 都比上行通风的采面的气温有不同程度的下降，一般降 学报，１９９３ 值在０．５～１．５￣Ｃ，个别采面可达２￣Ｃ以上。同时由于运 （上接第１６８页） 表４第三遍注浆打钻情况参数表 表２第一遍注浆打钻情况参数表 钻孔 孔深 涌水量 水压 注浆量 注浆终压 备注 （ｍ） （ｍ ／ｈ） （ＭＰａ） （ｔ） （ＭＰａ） 钻孔 孔深 涌水量 水压 注浆量 注浆终压 备注 （ｍ） （ｍ’／ｈ） （ＭＰ丑） （ｔ） （１￣ｌＰａ） 进入煤层底 板１５ｒｎ，接 ２带 ｌ５ ５０ ０２＃ ３９ １．５ ３．６ 近终孔位 ．４５ ３８０ ３．５ 从２＃孔注 浆，６【ｌ后两 置，施工结 ４嚣 １２ １ｏｏ ０４５ 孔串浆，浆液 柬 ．从４＃孔溢出 钻头遇见坑 ｌ＃ １４ １５ ０。４ ８５ ３．７ ４＃ １６ 木无法钻 ３＃ １８ １５ Ｏ．４ ｌ５５．５ ３．８ 进，施工结 至５．５～１４ｍ 束。 ５０ ２５ １０ Ｏ钻进２０ｍ时 ．５ ２８ ３．８ 范围内，均为 凝固的水泥 ５＃ ２０ ３５ ４见煤泥，同 ．浆 ２ 时与４＃、２＃ 孔串浆 表３ 第二遍注浆打钻情况参数表 ｌ＃ ３６ ４ Ｏ．５ ２ ４．６ 施工结束 钻孔 孔深 涌水量 水压 注浆量 注浆终压 备注 ３＃ ２２ ３ ０．４ ３ ３．５ 施工结束 （ｍ） （ＩＴＩ ／ｈ） （ＭＰａ） （ｔ） （ＭＰａ） ２＃ １６ １．５ ３．６ 煤泥煤 １６ｍ时出稀 ４结语 ４群 １６ １５ Ｏ．４ ８０ ４．２ ３＃ ２１ １５ Ｏ．４ ２０ ３．５ 利用钻探注浆技术寻找并充填采空区，在新密东 １＃ １７ ３风煤矿取得了良好的效果。在以后井筒的开挖过程中 ．４ ４．２ １７ｍ时出稀 煤泥煤 必须坚持短段掘砌的施工方法，循环进尺不大于ｌｍ， 同时安装可靠的排水设备，确保矿井安全生产。