为了对弱胶结地层条件下的掘进巷道突水溃砂进行治理,以宁东煤田麦垛山煤矿2煤大巷掘进期间突水溃砂为研究对象,针对地面治理工程量大、周期长、井下常规治理风险高等问题,采用井下挡水墙建造、高压扰动注浆、钻注一体化和孔口控压保浆技术,完成了突水溃砂点封堵体的构筑。结果表明:通过在巷道内建造挡水墙,可以有效控制注浆期间的水砂淹没范围,经过对挡水墙及其围岩强度的核算,挡水墙能够至少抵抗1.64 MPa的压力,大于顶板含水层1.2 MPa的水压。首先在距离突水溃砂点较远的区域采用高压扰动注浆建造1号封堵体,将水砂淹没范围进一步缩小,然后在距离突水溃砂点较近的区域继续施工2号封堵体,对突水溃砂点周边进行治理;研发钻注一体化技术及钻具,能够避免钻孔在退钻后塌孔,影响后续注浆,实现钻探和注浆一体化作业。发明了孔口控压保浆装置,达到了在20 MPa注浆压力条件下浆液高效利用的目的;对巷道内松散砂体固结形成的封堵体采用取心和压水试验进行质量检验,取心完整,并且封堵体在1.8 MPa水压的作用下不漏水,说明封堵体质量良好。采用高压扰动注浆对掘进巷道内突水溃砂进行治理,具有安全、高效、经济等特点,并且可以有效避免治理期间二次灾害的发生。
1 矿井与掘进巷道突水溃砂灾害
1.1 水文地质条件
1.1.1 矿井概况
1.1.2 掘进巷道水文地质条件
1.2 掘进巷道突水溃砂概况
1.2.1 突水溃砂及其后果
1.2.2 形成原因分析
1.2.3 治理面临问题
2 基于高压扰动注浆技术的突水溃砂治理
2.1 治理思路
2.2 挡水墙建造与可靠性分析
2.2.1 挡水墙建造
2.2.2 挡水墙抵抗水压核算
2.3 松散砂体高压扰动注浆技术
2.3.1 注浆钻孔设计
2.3.2 钻注一体化技术及配套设备
2.3.3 钻孔控压保浆技术及配套设备
2.4 高压扰动注浆效果检验
1)检验孔取心
2)压水试验
2.5 突水溃砂点的处理
3 结论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会