引流鉆孔在巷道極破碎頂板內(nèi)注漿堵水中的應(yīng)用研究4600字巷道頂板

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引流鉆孔在巷道極破碎頂板內(nèi)注漿堵水中的應(yīng)用研究4600字

引流鉆孔在巷道極破碎頂板內(nèi)注漿堵水中的應(yīng)用研究4600字1.總回上山水文地質(zhì)概況根據(jù)總回上山巷道地質(zhì)素描資料，總回風(fēng)上山堵水段自上而下地層依次為砂巖、泥巖、細砂巖、泥巖、粉砂巖、泥巖、細砂巖（M6）等，地層總體傾向東。

總回上山巷道掘進過程中揭露一條落差約2.0m、傾角49°的斷層導(dǎo)致頂板出水，涌水量約在25m3/h左右，涌水點位于巷道左上方，巷道頂板為粉砂巖，厚2.5～3.0m，粉砂巖以上是M5砂巖含水層，厚7～10m，西高東低，傾角16o，裂隙發(fā)育，水壓約為3.1MPa（圖1）。巷道揭露斷層后，M5砂巖水沿斷層裂隙流入巷道，頂板出水后，涌水點周邊頂板展現(xiàn)冒落，后采用鋼棚對出水段巷道舉行加強支護。

郭屯煤礦總回上山斷層涌水段巷道圍巖破碎分外嚴重，通過鉆孔施工表明了該區(qū)域頂板淺部極其破碎、巷道頂板以上存有1.2m左右的空洞（分析為巷道支護層與巖層的離層空間），頂板以上2.0～3.5m段區(qū)域內(nèi)為冒落帶，極其破碎，且富水性強，富水空間大，水壓高達3.1MPa。主要理由分析為巷道掘進施工過程中頂板已冒落，后雖采用架棚噴漿的方式舉行支護，但是冒落的空間未被充填，后被涌水長期浸泡，頂板破碎下沉，空間逐步向上進展形成所致。

2.引流鉆孔的作用及其施工中遇到的困難2.1引流鉆孔的作用根據(jù)總回上山斷層涌水點“頂板涌水區(qū)域淺層加固，深部引流泄壓注漿”的注漿堵水方案，沿巷道在涌水點的上下8m范圍內(nèi)施工孔深2～3.5m的鉆孔，對巷道頂板淺部破碎帶及空間舉行注漿充填、加固，以鞏固頂板的穩(wěn)定性和抗壓強度，裁減巷道頂板涌水量，把頂板散狀涌水點轉(zhuǎn)化為較集中的涌水點，給注漿封堵創(chuàng)造條件。為減小頂板承壓水對淺層加固區(qū)的壓力，提高注漿效果，設(shè)計在頂板淺層加固范圍以上位置施工深部引流泄壓鉆孔，鉆孔施工深度為6.5～11.50m。

2.2引流鉆孔的施工及其遇到的困難由于涌水點巷道頂板以上2.0～3.5m段內(nèi)極其破碎，且富水空間很大，水壓接近3.1MPa，施工的常規(guī)錨索鉆孔要穿過此破碎富水區(qū)，當施工完鉆孔后，孔內(nèi)涌水會攜帶噴出大量碎石、巖屑，時間一長鉆孔會被全部堵死，即使鉆孔內(nèi)實時下入普遍中空螺旋注漿錨桿，也會造成錨桿被堵導(dǎo)致鉆孔報廢，失去引流泄壓的作用。因此，怎樣在巷道頂板極破碎圍巖中施工引流泄壓孔成為一個亟待解決的難題。

3.巷道頂板富水破碎帶內(nèi)引流鉆孔施工工藝研究（圖2）由于引流鉆孔深度為6.5～11.5m左右，且考慮到生產(chǎn)本金、工藝繁雜性以及斜巷施工的局限性，不建議使用常規(guī)較大孔徑內(nèi)下入止水套管的工藝。但還要使施工的引流鉆孔不被噴出的渣石堵塞，經(jīng)反復(fù)試驗和不斷提升，研究出仍在施工錨索鉆孔的工藝根基上，適當增大裸孔孔徑，并下入提升加長的中空螺旋錨桿，使之穿過巷道頂板的富水破碎區(qū)域，并起到止水套管的作用，告成達成鉆孔既能引流又不被堵孔的目的。

（1）增大裸孔孔徑。首先，施工的錨索鉆孔要引流泄壓，基于鉆孔較深且鉆孔穿過極破碎富水區(qū)，適當增大鉆孔孔徑能裁減碎石、巖屑堵孔的影響；

其次，由于引流鉆孔最終要注漿封堵，較粗的孔徑可以選擇下入較粗的中空螺旋注漿錨桿，有利于注漿的實施。一般常規(guī)施工的錨索鉆孔的鉆頭直徑為Φ28mm，有兩片切削刃。現(xiàn)在為了增大裸孔孔徑，提升鉆頭使其直徑增大（圖3），在原普遍鉆頭的根基上，在兩片切削刃的中間再焊接上兩片對稱的切削刃。提升完成后，實現(xiàn)了鉆頭直徑的增大，由原來的Φ28mm增加到Φ36mm。

（2）下入加長的提升后的中空注漿錨桿。引流鉆孔內(nèi)需要下入的錨桿長度理應(yīng)保證穿過巷道頂板的破碎富水區(qū)，才能有效地防止碎渣進入到鉆孔內(nèi)產(chǎn)生堵孔現(xiàn)象。因此要求中空螺旋注漿錨桿的長度也要為4～8m（根據(jù)鉆孔深度舉行調(diào)整），由于受到井下巷道空間的影響，普遍的中空注對頂板極其破碎耐壓強度較低的涌水巷道舉行堵水時，一般采用淺層注漿加固，深部引流泄壓注漿的施工工藝。引流泄壓鉆孔施工中需要解決鉆孔內(nèi)涌水時噴渣堵孔的難題，否那么引流孔堵孔后會使巷道頂板承壓富水區(qū)水壓升高，而升高的水壓在巷道薄弱頂板上引起頂板變形，甚至冒落而展現(xiàn)工程安好事故。在此提出了增加裸孔段孔徑，加大中空注漿錨桿直徑和長度，把中空注漿錨桿下入到破碎帶以上，以達成中空注漿錨桿在引流孔內(nèi)止水隔離的作用；

指出了引流鉆孔可以改善注漿漿液分散范圍，裁減注漿中承壓水對注漿壓力的反作用影響，從而確保注漿效果。

摘要：

巷道涌水；

引流鉆孔；

富水破碎區(qū)；

中空注漿錨桿；

注漿堵水0.引言山東魯能菏澤煤電開發(fā)有限公司郭屯煤礦位于鄆城縣境內(nèi)，2022年10月16日開工創(chuàng)辦，2022年3月生產(chǎn)運行。該礦井屬于水文地質(zhì)條件極繁雜礦井，也是受到高沖擊地壓要挾對比嚴重的礦井。主采煤層為煤3。在開采煤3時，工作面分別受到煤層頂板高溫高壓砂巖含水層(M4、M5)水的要挾。在礦壓的作用下，巷道頂板極薄弱巖層（泥巖和粉砂巖）產(chǎn)生新的裂隙，頂板承壓水分別通過裂隙和斷層進入到巷道，形成頂板淋水和斷層部位的集中涌水。而且泥巖和粉砂巖在水的長期浸泡作用下，泥化變軟失穩(wěn)，造成巷道冒頂。該礦井回風(fēng)石門和膠帶石門都分別受到其頂板砂巖水的影響，展現(xiàn)了圍巖變形、頂板斷層處集中涌水和片面塊段散狀淋水現(xiàn)象，嚴重影響了設(shè)備的正常運行和機電設(shè)備的維護，增大了礦井排水壓力，增加了生產(chǎn)本金。為確保礦井正常安好生產(chǎn)，裁減礦井涌水量，需對礦井兩條巷道內(nèi)的各涌水段（點）舉行注漿封堵。

其中總回上山頂板涌水點為斷層導(dǎo)通性出水，水源分析為M5砂巖及以下的砂巖含水層，總涌水量為25m3/h左右，具有集中涌水和分散涌水的特點。由于巷道頂板涌水處曾經(jīng)展現(xiàn)冒頂現(xiàn)象，而且頂板圍巖具有極其破碎特點，因此在頂板注漿鉆孔施工中，存在著坍塌掉塊，鉆孔涌水后孔內(nèi)展現(xiàn)噴渣和渣石堵孔現(xiàn)象，嚴重影響了正常的施工。因此需要在破碎帶內(nèi)富水區(qū)的高水位處施工引流泄壓鉆孔，給巷道頂板淺部破碎帶注漿供給安好保障，使靜水條件變?yōu)閯铀畻l件[1]，以防止注漿壓力和水壓的共同作用破壞巷道頂板的穩(wěn)定性。引流泄壓孔在巷道頂板富水破碎帶內(nèi)的施工難度主要表現(xiàn)在鉆孔內(nèi)噴渣后的堵孔，嚴重時甚至造成鉆孔的報廢，失去了引流泄壓的作用。鉆孔堵孔后，巷道涌水量裁減，頂板富水區(qū)水壓升高，繼而增加巷道薄弱頂板的壓力，嚴重要挾著巷道的安好。因此巷道頂板引流泄壓鉆孔的施工成為總回上山是否安好堵水的關(guān)鍵。

漿螺旋錨桿一般加工成2.5m，該長度及其直徑無法得志引流孔的需要。因此要對注漿錨桿加以提升，使之能在長度上和直徑上都能得志鉆孔引流的需要（圖4），提升后的錨桿由前后兩片面組成，中間通過管箍連接。前端為6分鋼管，為使水泥順遂滲入巖縫，端部60cm管壁周邊平勻分布了大量溢漿孔。后一片面的桿體后端80cm長呈螺旋絲杠布局，尾部焊接在無縫鋼管上，加工有管螺紋。注漿錨桿通過螺母旋進，由托盤壓精細封套舉行止?jié){止水。高性能的密封套使注漿能保持較強的注漿壓力，能充分填充空隙，固結(jié)破碎巖體，高強度的托盤、螺母可以將深層圍巖應(yīng)力平勻地傳遞到周壁圍巖上，達成圍巖與錨桿互為支護的目的[2]。引流時，承壓水從前端管口和溢流孔進入到錨桿內(nèi)，從注漿口涌出；

注漿時，漿液從注漿口壓入，從溢流孔和管口涌出滲透進入到破碎帶及巖石裂隙中。

由于管箍的連接，提升后的中空注漿錨桿可以根據(jù)需要舉行多段連接，以得志對長度的需要。

（3）施工工藝。錨索鉆機使用改制Φ36mm鉆頭無芯鉆進，穿過破碎區(qū)并達到設(shè)計深度后，來回掃孔直到孔內(nèi)不再有碎石、巖屑噴出，孔內(nèi)水清澈且穩(wěn)定時，實時下入加長提升錨桿。下入錨桿后，按照圖4布局，分別在錨桿上依次套上橡膠密封套、托盤、螺母，并旋進螺母，把密封套緊緊的壓進鉆孔和錨桿的環(huán)狀間隙，直到止水合格。

4.引流孔提升工藝的現(xiàn)場實施及效果4.1施工設(shè)備及材料淺層注漿加固鉆孔施工使用7655型風(fēng)動鑿巖機、引流鉆孔施工使用錨索鉆機、便攜式風(fēng)動注漿泵、提升后的鉆頭及提升后的中空注漿錨桿、425普遍硅酸鹽水泥。

4.2施工工藝及步驟1）按照鉆孔技術(shù)參數(shù)標定鉆孔的方位、傾角，使用風(fēng)動鑿巖機點眼打鉆至2.5m，此時鉆孔接近破碎區(qū)，孔內(nèi)已見水并混合有稍許巖石碎屑。2）改用錨索鉆機施工，用提升的Φ36mm鉆頭沿剛施工的風(fēng)鉆孔持續(xù)鉆進至設(shè)計深度，期間鉆孔穿越富水破碎區(qū)，隨著鉆進深度的增加，孔內(nèi)水量增大，水質(zhì)混濁，間歇性的噴渣。退出鉆桿后，大量的碎石、巖屑隨水噴出，隨時間增長，水量逐漸減小，鉆孔被渣石堵死。

3）孔內(nèi)下入鉆頭舉行沖孔，直到孔內(nèi)根本不再有碎石、巖屑噴出，孔內(nèi)水清澈且穩(wěn)定時，實時用風(fēng)鉆將提升的中空注漿錨桿旋進鉆孔。

4）下入中空注漿錨桿后，實時用密封套舉行止水。

5）止水合格后，開啟注漿口處的閥門舉行卸壓引流。利用錨索鉆孔對承壓富水區(qū)舉行引流泄壓，同時對其他的淺層注漿加固鉆孔舉行注漿，加固頂板破碎帶。淺層注漿加固過程中，隨著加固區(qū)域水泥量的注入增加，水泥面會逐步抬升，最終會從引流鉆孔內(nèi)涌出，此時證明注漿加固的高度已經(jīng)到了引流鉆孔的孔底位置。通過注漿范圍多個引流孔的引流注漿，達成漿液分別在水平向和垂直向的擴散，在注漿過程中，留神泵壓及流量變化，漿量突增或泵壓陡減時，可采取適當調(diào)整漿液濃度或間歇式注漿[3]，最終完成引流孔封堵達成堵水的目的。

4.3注漿堵水效果通過對郭屯煤礦總回上山斷層涌水段引流鉆孔的實施，較好實現(xiàn)了頂板涌水區(qū)域淺層加固，深部引流注漿的目標。共施工13個引流孔，通過引流注漿，保證了注漿中巷道的安好，告成完成了對涌水巷道頂板涌水的治理，堵水率達成99%。

5.結(jié)語（1）當巷道涌水段頂板極其破碎，水壓較高時，要采用淺層注漿加固，深部引流注漿的工藝是安好的，也是切實可行的。

（2）由于在巷道頂板確定深度內(nèi)存在著富水的破碎帶，給鉆孔施工帶來難度，引流鉆孔往往被隨鉆孔涌水噴出的渣石堵塞，使水壓升高，升高的水壓作用在巷道及其薄弱的頂板上，會引起頂板變形甚至冒落，造成工程事故。因此要保證引流鉆孔的正常引流泄壓。

（3）提升后的中空注漿錨桿更粗更長，由于中空注漿錨桿穿透到了富水破碎帶以上，起到了止水隔離作用，因此解決了鉆孔內(nèi)噴渣堵孔的難題，保證了淺層加固中的施工安好。

（4）通過引流鉆孔的引流泄壓，裁減了由于承壓水的反作用產(chǎn)生的注漿阻力，更有利于漿液在橫向和垂向的分散。使注漿效果更好，注漿質(zhì)量更高，安好更有保障。

[1]趙蘇啟,武強,郭啟文,陳曉國,張秋成.引流注漿快速治理煤礦水害技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2