5.1巷道封堵
动水骨料灌注
1 施工条件：高水压5.46MPa ,动水条件，煤层巷道， 巷内空高1.5m左右，巷内动水流速约300-350m/h 。 2 灌注工艺 1）灌注方法：水力射流，孔口密闭、砂石自重连续 灌注法 ，定期下钻具透扫骨料。 2）骨料级配：骨料分细纱和石子两类 级配：河沙:小石子: 中石子:大石子=1:1:2:1 3）水固比 ：6:1-10:1 4）灌注结束标准 ：骨料堆积到巷顶经多次下钻冲扫 仍不能进入巷道且经注（压）水试验，q值已降到 1.0L/min.m以下时此孔灌注骨料工作结束
水位上 升值(m)
施工时间
G7
G8 合计
654
1149 4343
0.90
1.30
-19.68
-93.89
+63.16
-28.27
82.84
65.62
5.1巷道封堵
阻水墙的建造




第一阶段，旋喷注浆：首先选择3个钻孔进行旋喷注浆施工， 通过注入高压水泥浆液流，强行切割周围骨料，使水泥浆液 与骨料充分混合，形成3个相对孤立的截断过水断面的砂浆或 混凝土结石体。 第二阶段，充填注浆：在旋喷注浆孔之间进行充填注浆，将 旋喷结石体之间的空隙充填，形成一个整体的、连续的阻水 墙。 第三阶段，升压注浆：主要对阻水墙与顶底板岩石的接缝， 以及岩石裂隙进行注浆加固，一方面增强阻水墙与围岩粘接 力，提高抗挤出与抗水流冲刷能力。另一方面，注浆封堵了 顶底板裂隙，可以防止突水绕流。另外，通过高压注浆提高 阻水墙体的强度与抗渗透能力，封堵薄弱带的过水通道 第四阶段，引流注浆：在工程后期矿井完全淹没、阻水墙基 本形成情况下，井下突水基本为静水状态。为了检验堵水效 果，封堵残留小的过水通道，在矿井试验排水期间，利用G2 孔进行注浆，对出水口附近进行注浆封堵。
4 注浆工程设计
钻孔设计 注浆工艺设计
质量检查与效果检验
钻 孔 布 置
钻 孔 结 构
钻 孔 技 术 要 求
注 浆 层 段 与 注 浆 方 式
注 浆 工 艺 控 制
注 浆 结 束 标 准
工 序 检 查
钻 孔 检 查
物 探 检 查
堵 水 效 果
4 工程设计
工程设计应遵循的原则
1）先探后治，探治结合
5.1巷道封堵
堵水效果
125天一期工程完工，225天矿井全面恢复生
产。 矿井排水复矿后，残余涌水量由初始的 170m3/h，逐渐衰减为零，堵水率达到100%。
陷落柱治理的必要性



1）陷落柱从奥灰顶界面的-690m水平一直发育到上石盒子下段的240.61m水平，垂直高度达450m，它穿透了大青、野青及9煤、2煤顶板砂 岩含水层，并成为以上含水层的强大补给水源，如不进行陷落柱治理， 在这些含水层中井巷工程一旦揭露与陷落柱有联系的导水裂隙时，则会 发生突水，不仅增加了矿井涌水量，而且威胁着2煤、9煤的安全开采。 2）突水后陷落柱内大量的充填物被高压水冲出堆积在巷道，扩大了陷落 柱空洞裂隙的体积，破坏了原有的平衡状态，使陷落柱周边岩体存在再 次塌落的可能，特别是煤层强度低、结构疏松，更容易发生坍塌。因此 ，如不进行陷落柱治理，2煤煤柱的塌落使煤柱厚度变薄，陷落柱二次突 水的危险性进一步增大。 3）注浆封堵陷落柱，切断奥灰水的补给通道，降低柱内水压，可以减少 陷落柱四周煤柱的留设厚度，解放部分煤炭资源。
1 概述
1.3 注浆材料
水 泥 水玻璃
适用于裂隙、孔隙与岩溶类受注层。具有 结石强度高，性能稳定，来源广泛的特点。 裂隙宽度不下于3 ～5倍的水泥颗粒直径 （普通硅酸盐水泥30～80μm） Na2CO3•nSiO2 作为速凝剂或双液浆 与水泥浆配合使用 满足《水工混凝土掺用粉煤灰技术 规范》，其细度应不小于水泥细度。 水泥代用材料，不同的工程目的对粘 土性能指标（塑性指数、粘粒含量、 粉粒含量、含沙量等）有不同的要求 砾石、沙子等，适用于大空洞充填
-321.37m陷落柱空腔底部
-400
-410 -420 -430 -440 -450 -460
2901采空区
-480 -490
35.85
-470
-480大巷 -473.8
2煤
25.9
-500
-510 -520 -530 -540 -550 -560 -570 -580 -590
放1孔至陷落柱水平距离 304m
旋 喷 注 浆
充 填 注 浆
升 压 注 浆
引 流 注 浆
5.1巷道封堵
快速定向钻进
1）技术要求：钻孔须在垂深586m处透巷，透巷水平位 移不得大于1m，偏斜精度达1.72‰ 2）钻探工艺： （1）T685WS车载顶驱钻机，灵活机动 （2） 复合钻进技术纠偏 PDC(钻头)+ф197mm(双扶)单弯螺杆(0.5°)+ ф203.2mm无磁钻铤+ф203.2 mm普通钻铤+ф178 mm 普通钻铤×6+ф114 mm钻杆 3）钻进效率：平均每孔12天，最快达到100m/天 4）钻探成果：7个钻孔命中巷道

注浆也称灌浆，就是将具有胶凝性的浆 液或化学溶液，按照规定的配比或浓度，借 用注浆设备或浆液自重对之施加压力，通过 钻孔输送到受注层段中的一种施工技术。其 实质是使浆液在受注层中渗透、扩散、充填， 经过一定时间后凝固和硬化，从而达到加固 受注层和抗渗防水的目的。
1 概述
1.2、注浆的分类
按注浆材料：水泥单液浆，水泥-水玻璃双液浆， 水泥-粘土（粉煤灰、沙子）混合浆，化学浆液。 按水动力条件：静水注浆，动水注浆。 按工程目的：帷幕注浆，注浆改造，注浆堵水， 井筒预注浆，管棚支护注浆。 按注浆工艺：旋喷注浆，孔口静压注浆，孔内 止浆注浆。 按突水构造：断层注浆，裂隙注浆，陷落柱注 浆
-600
-610 -620 -630 -640 -650 -660 -670 -680 -690 -700
堵水塞
9煤
奥灰顶界
2.1 技术方案
5.2陷落柱治理
突水陷落柱封堵技术
定 向 分 支 钻 孔
阻 水 塞 建 造 质 量 综 合 评 价
骨 料 灌 注
充 填 注 浆
升 压 注 浆
引 流 注 浆
加 固 注 浆
5.1巷道封堵
灌注骨料成果汇总表
孔号 G3 G6 灌注量 (m3) 26 2514 灌前空顶 高度(m) 0.75 1.6 水位(m) 注前 -5.1 -83.1 注后 +4.79 +11.09 8.89 94.19
2003年6月5日 2003年5月10～6月8 2003年7月13～7月17 2003年5月22～5月30
96.5 97.8
-46 0
界
-46 5
T1
96.7
96.6
-47 0
骨 料 堆 放 场
-47 5
Z4
T12煤 2 -47 0
施 工 便 道
见柱 见漏 -400 -30 0
64 0m
61
见漏 2煤 300 -47 2
96.3
-4 80
Z5 ′
Z5
T1
3m
-1
Z2
监
见柱 见漏 330 -30 0
Z2 ′ 2
NW
NW NW NW
NE
NE NE NE
44
52 72 80
25
33 41 44
111
139 204 234
775
1258 1929 2624 -240.61
奥 灰 顶 界 堵水塞段
NW NW
NE NE
89 80/92
53 41/49
258
3508 2289/3546
5.2陷落柱治理
“阻水塞”段注浆孔平面投影图
工 序 检 查
钻 孔 取 芯
压 水 试 验
物 探 检 测
放 水 试 验
5.2陷落柱治理
定向分支钻孔
二期工程共施工注浆孔6个，定向分支钻孔20
个；质检孔2个；骨料孔2个；放水孔1个，总 进尺8788.23m。从钻孔施工结果来看，除Z52孔因孔内事故未达到设计深度外，其余钻孔 均按设计要求施工至目的层位，钻孔各项参 数如偏斜方位、偏斜角等均符合设计要求
煤炭科学研究总院西安研究院 二O一O年五月
主要内容





1 概述 1.1 基本概念 1.2 注浆分类 1.3 注浆材料 2 注浆在煤矿中的应用 3 注浆堵水方案 4 注浆工程设计 5 东庞矿“4.12”突水灾害治理 5.1过水巷道封堵技术 5.2 陷落柱封堵技术
1 概述
1.1、注浆的基本概念
2）动态设计 3）分序次施工 4）注浆工艺科学合理 (1) 先骨料、后浆液;

(2) 动水注骨料、静水注浆; (3) 注浆时间小于浆液凝固时间相适应 (4) 注浆强度与受注层吸浆量相匹配
5 东庞矿“4.12”突水灾害治理
项目背景
“4.12”突水灾害
1）水源：奥陶系强岩溶含水层 2）水量：出水后3h水量就增加10000m3/h 以上，出水后9h水量增加到最大水70000m3/h 3）通道：隐伏导水陷落柱 4）其他：总涌水量约1000万m3 ，奥灰含 水层内影响半径达30Km
5.2陷落柱治理
陷落柱治理方案

在陷落柱探查的基础之上，封堵工程的核心就 是在陷落柱的预定位置建造“堵水塞”，以切断陷 落柱突水通道。其施工方案是采用以地面施工为主 、井下施工为辅的井上下相结合的综合治理方案。 一方面，在地面打钻施工注浆孔、监测孔，通过灌 注骨料、浆液封堵“堵水塞”段的陷落柱体及其四 周导水裂隙带，截断奥灰水的补给通道；另一方面 ，在井下施工定向放水钻孔，通过放水试验定量评 价堵水效果。 另外，对陷落柱上部空洞进行骨料充填，防止 陷落柱进一步向上发育，沟通第四系水源。