广西大新锰矿胶带斜井掘进工作面预测预防水害实例.docVIP

PAGE PAGE 1 广西大新锰矿胶带斜井掘进工作面预测预防水害实例 　　【摘　要】通过钻孔查清工作面前方突遇的水害性质，采用井下扩散注浆充填方法，对掘进工作面前方围岩进行注浆帷幕，在巷道周围形成帷幕隔水体，隔断补给通道，确保矿井安全掘进，达到防治目的。 　　【关键词】钻孔；地质灾害性质；扩散注浆；注浆帷幕；隔断；安全掘进 　　1.胶带斜井掘进工作面水害情况 　　1.1井筒掘进工作面水害情况。2012年4月16日，广西大新锰矿胶带斜井掘进到750m打炮眼时发现前方及左帮的五个炮眼涌水，压力10mg/ｃｍ２，总涌水量达到８０m3/h，前方存在含水构造体。见探测水平面图。 　　由于新建井筒，矿井排水能力，排水系统及供电系统均不完善，矿井排水能力仅有８０m3/h，从探水钻孔出来的涌水反映，工作面前方含水构造水体涌水量最少不少于１５０m3/h以上，大大超过矿井的排水能力，矿井安全受到较大危胁。矿井必须治理该水害。 　　1.２斜井井筒工程地质条件及水文地质条件。胶带斜井是该矿井的主井，设计安装皮带运输机，担负年产60万吨矿石运输任务。斜井总斜长850　m，坡度11°，净断面15　m2。揭露的岩层倾角65°～80°，走向210°～250°，与方位为227°的井筒小角度相交。井筒穿过的围岩特征如表1。 　　井筒750ｍ地段正好在硅质灰岩，风化较强烈区段，从井筒周边的地质构造平面图反映，前方还存在断层等地质构造体。 　　1.3井筒掘进工作面水害特征。从工作面探测孔反映涌水情况，结合井筒岩石结构，周边地质构造，工作面前方的含水构造水体存在三种可能：（1）岩溶溶洞裂隙水。因为探测孔中发现有1.5m的空洞，顶部孔中有水流动声音，也发生石块掉落声音，证实存在明显的空洞情况。（2）断裂含水构造。井筒的岩层走向已渐渐发生改变，预示前方存在较大的构造体（断层）。断层发育在风化岩层中（7#钻孔范围）必定是含水构造体。（3）基岩裂隙水（风化带接触面含水裂隙带）。工作面前方接近7#钻孔反映的风化带，在风化带边界接触面往往发育有含水裂隙构造体。含水构造体的规模、富水性、涌水量等仅从几个钻孔无法反映，同时由于矿井排水能力较差，已难以应对当前的排水需求。 　　2.工作面水患治理 　　2.1水患治理方案。掘进工作面最基本的要求是掘进安全，当前的水患是最大的安全障碍及隐患：当含水构造体的含水量超过矿井排水能力时，必定是淹井的结局；其次是含水构造体存在较多的充填物并涌出时，会严重地破坏矿井的排水系统，后果不堪设想。治理水患，消除稳患，其主要手段是钻孔注浆帷幕，在巷道周围形成帷幕隔水墙体，人为改变地下水流场，隔断补给矿井部份通道。但如何操作才能确保达到最好的效果呢？ 　　2.2钻孔注浆帷幕治理方案实施。 　　水害治理关键点是在巷道周边形成隔水帷幕墙体，不让地下水从巷道及附近通过，人为改变地下水流场，其隔水帷幕墙的形成通过注浆工艺实现，在注浆过程中通过钻孔引导、注浆扩散、快速凝固等方法制造帷幕墙。 　　2.2.1钻孔引导。在工作面前方周边围岩的顶、底、左、右帮钻孔，呈扇形，钻孔深度以揭露到含水构造时止，与巷道两帮、顶、底板与真厚最小达到4m以上，这就是帷暮墙最薄值。钻孔密度每孔相隔0.5m，共布孔50个，其中顶板方向布置8个，北掌子面8个，南掌子面14个，南帮水区布置10个，底板布置10个，钻孔最深6m，最浅1.5m，均以揭露含水构造为准，这些钻孔主要作用是排水、引导及控制浆液流动。 　　2.2.2注浆扩散。通过注浆机械，从巷道中部钻孔开始注浆，注浆压力要求大于静压2倍以上，该处静压10mg/ｃｍ２，压力注浆机要求压力100mg/ｃｍ２以上，目的是能使浆液更好地流动，扩散到更大范围。注浆时，周边的钻孔开闸放水，引导浆液流动，让浆液在该钻孔区域扩散凝结。注浆工作必连续不间断。该工程从2012年4月15日起注浆，第一次共注进水泥126吨。第二次两帮补注浆水泥10吨，第三次对顶部进行补注浆水泥6吨。 　　2.2.3快速凝固。当浆液引导到边缘钻孔后，通过注化学混合浆液，快速凝固，确保注浆效果，能形成坚固的帷幕墙体。注浆用的浆液都较稀，不够浓稠，收缩较大，不采用化学混合浆时，凝固效果差，不利于帷幕墙体的形成。 　　2.2.4注浆效果的检查。注浆工作结束后，水泥浆液凝固保养10天，对工作面前方及周边进行钻孔验证，钻孔钻到基岩完整段最少6m，无涌水、渗水时，表示工程质量优良，效果好。如果出现有少量渗水现象时，是因为裂隙大小，浆液扩散不理想所致，最好再对其补注浆，巩固效果；如果还出现较大涌水，也通补注浆就能达到预其效果。 　　3.工作面水患治理实际效果 　　3.1治理后掘进情况。5月10日恢复工作面掘进工作，通过掘进揭露，工作面前方2m至12m段为岩溶裂隙发育带，其间岩层混乱，溶馈严