綜合防治水技術(shù)在突水礦井的研究與應(yīng)用

　　綜合防治水技術(shù)在突水礦井的研究與應(yīng)用

　　海力財(cái)富集團(tuán) 顏廷居 張明乾

　　一、突水概況

　　2013年4月份，我們?cè)谟^察井下各出水點(diǎn)涌水量情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)-128m擋水墻內(nèi)涌水量增大，通過打開密閉進(jìn)行通風(fēng)排放放瓦斯后觀察，第二道擋水墻內(nèi)疏水管管壁嚴(yán)重腐蝕，涌水量由于奧灰水水壓大(在-400m水平為4.5MPa)逐漸增大，初期為16m3/h，一星期后，涌水量增大至255m3/h，嚴(yán)重威脅著我礦的安全生產(chǎn)，為確保井下各采掘施工地點(diǎn)的正常生產(chǎn)，可采取排水或加固擋水墻進(jìn)行強(qiáng)承壓奧灰水封堵技術(shù)，前者增加排水費(fèi)用，大量的水排至井上又會(huì)造成大量農(nóng)田淹沒，企業(yè)與周邊村民關(guān)系不好處理，最佳方案是加固擋水墻直接封堵，在動(dòng)水中施工，獲得成功后，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)快速封堵，保住了礦井，減少排水費(fèi)用255×30×12×24×0.6=132.2萬元，恢復(fù)了礦井的正常生產(chǎn)。

　　二、及技術(shù)方案確定

　　奧陶系灰?guī)r承壓水嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)，一旦突水處理不當(dāng)，很易淹沒礦井，我礦此次奧灰水的突發(fā)，選擇了井下筑擋水墻直接堵水方案，擋住了4.5MPa(在-400m水平為4.5MPa)的高壓水且滴水漏，快速封堵成功，堵水效果99.9%。

　　此次筑建擋水墻直接堵水工程是在突水量已近225m3/h的流水中施工，在一月內(nèi)建成并且滴水不漏，確保安全生產(chǎn)，現(xiàn)對(duì)其主要技術(shù)措施綜述如下：

　　2.1 混凝土擋水墻設(shè)計(jì)

　　2.11 主墻規(guī)格

　　在巷道周圍掏槽，微楔形擋水墻，楔角α取5°，墻厚按下式計(jì)算即或：

H=

　　式中：H—擋水墻厚度

　　ρ—水壓力，根據(jù)奧灰水水頭值確定為4.5MPa

　　S—擋水墻處巷道凈斷面積，7m2

　　L—擋水墻處周長(zhǎng)，10m

　　T剪——密閉材料的許可抗剪強(qiáng)度，對(duì)混凝土取0.15Kd

　　Kd—擋水墻處基礎(chǔ)巖石的抗壓強(qiáng)度，根據(jù)巖性Kd取4~10MPa，因主墻大部分為砂質(zhì)泥巖，故取4.0MPa

　　K—系數(shù)，一般為1.0~2.0，取1.5

　　計(jì)算擋水墻厚度為：

H=

=7.8m

　　取墻厚為8m

　　2.1.2 掏槽尺寸與方法

　　擋水墻是微楔形，楔角α=5°，最大掏槽深度為h=HSinα=7×Sin5°=0.6m

　　掏槽采用打淺眼放小炮為主，風(fēng)鎬剔除為輔的方式，要求在原設(shè)計(jì)深度的基礎(chǔ)上，周邊必須見完整的硬巖石。

　　2.1.3 混凝土材料及擋水墻結(jié)構(gòu)

　　混凝土材料及擋水墻結(jié)構(gòu)，擋水墻必須在澆筑后24h內(nèi)抗住高壓水，選擇625#高標(biāo)號(hào)速凝早強(qiáng)特種水泥，摻入5%的速凝劑，細(xì)骨料選用級(jí)配合格的中粗砂，粗骨料選用級(jí)配合格最大粒徑小于40mm的卵石或碎石，水泥、砂、石子的比例為1：1.27：3.3，水灰比為0.6。

　　在保證8m厚主墻的基礎(chǔ)上，為防止關(guān)閘后漏水，主墻外預(yù)留200mm空間，再構(gòu)筑一道副擋水墻，厚度按前式計(jì)算，因副墻所處基礎(chǔ)巖性為三層灰?guī)r，Kd取10.0MPa，確定墻厚2.5m，并預(yù)埋了3根Φ40mm無縫鋼管待澆灌12h后，兩墻之間進(jìn)行全斷面高壓注漿，簡(jiǎn)易雙液漿封堵圍巖裂隙代替預(yù)留壁后注漿的傳統(tǒng)方法。這對(duì)擋水墻滴水不漏起到了關(guān)鍵作用。

　　2.1.4 澆灌質(zhì)量的要求

　　專人控制配合比，攪拌機(jī)攪拌，風(fēng)鎬振動(dòng)搗實(shí)，封頂采用噴漿機(jī)高壓噴射。

　　2.2 選擇最佳位置

　　分析-128m北石門地質(zhì)剖面圖，擋水墻位置設(shè)計(jì)在距離三叉口以里石門段，該處地質(zhì)構(gòu)造正常，巖石完整位于第二層石灰?guī)r以上的砂質(zhì)泥巖層內(nèi)，三層灰?guī)r致密、堅(jiān)硬、抗壓強(qiáng)度大，與混凝土墻接觸性能好，是最好抗高壓水的巖層，而砂質(zhì)泥巖雖然抗壓強(qiáng)度低，但隔水性好，能有效地防止漏水，因此，該處是建擋水墻的最佳位置。

　　2.3 構(gòu)筑隔水性能強(qiáng)的臨時(shí)擋水設(shè)施

　　2.3.1 材料選擇

　　此次針對(duì)巷道內(nèi)水流大、水流速在0.8m/s以上及持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，選擇了優(yōu)質(zhì)的泥矸粉加工成可塑性泥矸磚作為臨時(shí)擋水墻材料，該材料具有隔水性好、滲透能力差、遇水粘性強(qiáng)的特點(diǎn)。

　　2.3.2 規(guī)格要求

　　擋水墻里、外兩側(cè)各設(shè)一道，距混凝土擋水墻間隙為300~500mm，以利于混凝土擋水墻的澆灌，里外兩臨時(shí)擋水墻的規(guī)格(寬×高×厚)分別為2800mm×160mm×1600mm、2800mm×1100mm×1100mm，應(yīng)高于疏干水位。

　　2.4 疏水管安設(shè)

　　根據(jù)涌水量及巷道空間的大小，設(shè)計(jì)安裝6根直徑為273mm長(zhǎng)14m的鋼管向外輸水，按當(dāng)時(shí)的涌水量計(jì)算，2根疏水管即可滿足，疏水管外接耐壓能力不低于4.5MPa的高壓法蘭盤及水閘門，將水疏導(dǎo)到外臨時(shí)擋水墻外側(cè)，確保混凝土擋水墻在無積水條件下施工。

　　根據(jù)水位上升速度確定距突水水平垂深10m時(shí)，無壓一次關(guān)閉水閘。

　　三、實(shí)踐體會(huì)

　　這次發(fā)生奧陶系灰?guī)r巖溶特大型突水后，經(jīng)過打擋水墻直接堵水，實(shí)踐證明，擋水墻擋住了壓力為4.5MPa的高壓水，避免了礦井被淹沒的危險(xiǎn)，挽回了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，每年可節(jié)約排水費(fèi)用110萬元，為類似條件下直接攔堵奧灰水提供了經(jīng)驗(yàn)，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。