1、    注漿探查鉆孔在復雜地質條件巷道中的應用    摘 要：任樓礦地質類型為極復雜型，中六軌道大巷中段掘進過最大落差約100m的f2斷層組。受斷層影響巷道距底板太灰水較近。為確保礦井安全生產，加強巷道抗剪切應力強度，對底板及斷層帶施工注漿鉆孔進行探查、注漿加固，以阻斷導水通道，增強巷道底板隔水性能及抗變形能力，防止深部灰巖水通過斷層帶及底板進入巷道，降低巷道突水系數。關鍵詞：斷層破碎帶;鉆探;注漿一、施工段地質及水文地質條件概況施工段地質情況。本區煤巖層呈近單斜構造，地層產狀90°16°。施工段臨近f2斷層組（f2-1305

2、6;75°h=12m±、f2290°55°h=100m±），f2斷層為張扭性正斷層，斷層帶內巖石破碎、雜亂，裂隙發育。根據中六運輸大巷掘進、鉆探資料及地面鉆孔資料，施工段分別位于太一灰上10m±、82煤下35m±。根據中六運輸大巷掘進資料及地面鉆孔資料分析，鉆孔施工段所揭露巖性為泥巖、海相泥巖、粉砂巖、灰巖等。本區主要充水水源為砂巖裂隙水，但不排除導通灰巖水的可能，預計局部巖性破碎處存在淋滲水現象，正常涌水量07.5m3/h，最大涌水量20m3/h。根據附近奧灰長觀孔水27（水位0.1m）資料，預計施工段奧灰水頭壓力為5.1

3、mpa。地面三維地震時間剖面顯示，本區臨近斷層，8煤反射波連續性較差。二、鉆孔及注漿相關設計（1）鉆機、泥漿泵、注漿泵設備。采用1臺zdy3200s型鉆機、1臺zdy4000l鉆機、2臺3zb15/12-45泥漿泵、2臺sgb6-12注漿泵進行施工。注漿泵性能與漿液類型、濃度相適應，容許工作壓力大于最大灌漿壓力的1.5倍。注漿泵均為可換擋的變量泵，以便調節泵量，最大排量15m3/h，最小排量2m3/h，額定最大壓力12mpa。（2）鉆孔控制范圍及鉆孔個數。對f2斷層組附近105m范圍底板25m范圍進行有效注漿加固及驗證，設計底板注漿加固及驗證鉆孔施工34個孔。鉆孔編號注1注25、驗1驗9。（3

4、）鉆孔套管長度計算按掘進工作面安全隔水層厚度計算公式：t=l（2l2+8kpp-l）4kp。式中：t安全隔水層厚度，m;p底板隔水層承受的水壓，mpa（根據地面長觀孔水27孔水位0.1m，計算奧灰水壓力5.1mpa）;l巷道寬度，m（巷道設計寬度4.4m，取5m）;底板隔水層的平均重度，mn/m3（0.027mn/m）;kp底板隔水層的平均抗拉強度，mpa（淮北地區經驗值0.40.6mpa，取0.5mpa）。經計算：t=11.0m，另加底板破壞深度6m（淮北經驗值），實際安全隔水層厚度應為17m，下套管長度取20.5m。（4）鉆孔涌水量預計根據鉆探注漿操作規程單孔出水量估算公式：q=cw2gh

5、。式中：q單孔出水量，m3/s;c流量系數，一般取0.6062，取0.62;w鉆孔的斷面積，m2;r=3.14×（0.073÷2）2=0.00418m2;r=3.14×（0.06÷2）2=0.00283m2;w=r-r=000418-0.00283=000135m2;g重力加速度，9.8m/s2;h鉆孔出水口以上的水頭高度，m（奧灰孔水位0.1m-鉆孔孔口標高-507.7m=507.8m）。經計算：q=0.0835m3/s=300m3/h，當鉆孔內出水，鉆機采取反壓裝置卡死鉆桿后，使用鉆機掐掉鉆桿，然后關閉閘閥，預計用時約10分鐘，預計鉆孔涌水量約為50

6、m3/h。（5）單孔施工要求。鉆孔采用127mm開孔，鉆進21m后下入108mm套管20.5m（管壁厚不小于6mm），采用po42.5普通硅酸鹽水泥注漿固管，待凝72小時后掃孔試壓，要求試壓強度達到該處奧灰水頭壓力（51mpa）的2.0倍，即：10.2mpa，試壓穩定時間不小于30min，試壓合格后安裝孔口高壓閘閥及反壓防噴裝置，變徑73mm鉆進直至終孔。鉆孔試壓合格后，鉆進至海相泥巖35m或斷層時，提鉆對鉆孔進行二次注漿，注漿材料為111.51的單液水泥漿，注漿壓力為靜水壓的2倍，即10.2mpa，凝固時間不低于48小時，后掃孔試壓，要求試壓壓力不小于10.2mpa，持續時間不小于30min

7、。（6）注漿設計及相關要求。注漿方式為下行式注漿法，孔口封閉靜壓注漿，注漿鉆孔孔口壓力不小于10.2mpa。注漿主要以水泥單液漿為主。其工藝流程為在攪拌器中加入水泥和清水初次攪拌注漿池二次攪拌輸漿系統鉆孔。每次注漿前均要進行壓水疏通注漿管路及孔內巖石裂隙。根據壓水試驗結果確定漿液濃度，用稀漿進行試注以了解該孔吃漿量大小及孔口壓力情況，觀測臨孔是否串漿等情況調整漿液濃度。為確保注漿的連續性，要求漿液濃度水灰比一般在4121。注漿水泥采用po42.5普通硅酸鹽水泥。造漿用水水質須滿足國家混凝土拌合用水質量標準，供水能力應達到15m3/h。保證注漿池不小于2m3/h，人工上料，人工及機械攪拌相結合，

8、系統日造漿能力不小于240m3。純水泥漿液的攪拌時間不小于5min;漿液自制備至用完的時間小于4h。若單孔連續注入水泥量大于100t，不升壓或巷道跑漿，則采用間歇式注漿。間歇注漿間歇期應在24小時之內，間歇注漿階段注漿結束前向孔內壓清水10分鐘，確保孔內通暢。（7）單孔結束標準及單孔效果檢驗。當注漿壓力呈規律性的增加，達到設計終壓，注漿終壓不小于10.2mpa，穩定時間不少于30min，終孔吸漿量不大于40l/min，可結束注漿。鉆孔注漿結束72小時后，打開閘閥，如孔內仍有出水現象，掃孔至孔底，采用井下注漿設備注漿封堵。三、鉆孔施工及注漿情況本次施工的鉆孔嚴格按設計要求施工，共施工鉆孔34個，

9、鉆探工程量3084m，注水泥249.3噸，下設套管長度697m，測斜10個鉆孔。通過鉆探控制，初步判斷巷道迎頭前方預計將在mg3108m、159m±將分別揭露斷層f2-1305°75°h=12m±、f2 290°55°h=100m±，斷層帶寬均為2m±。本次施工的過斷層帶探查鉆孔，無出水現象，說明此處斷層導水性差，賦水性弱。根據鉆探探查成果分析，巷道未發現明顯地層水文地質異常。四、結語通過鉆孔施工，基本探明了斷層附近地層巖性及其賦水情況。鉆孔注漿加固斷層破碎帶，使得斷層破碎帶膠結成整體，有效提高圍巖穩定性和承載能力，阻斷了突水通道，增強巷道穿過斷層