余吾煤业南风井外水仓防渗水技术浅析

【摘 要】水仓作为井下排水巷道，其对防渗水要求尤为严格，余吾煤业南风井外水仓不仅涉及外水仓巷道自身防渗水，还有对为避免外水仓探揭煤，而设计的水仓措施巷的堵水处理。现外水仓已施工完毕，因水仓的用途及井下通风系统稳定等原因，需对南风井水仓措施巷进行堵水处理，通过采取外水仓防渗水技术，按照技术措施施工外水仓防渗水效果优良，为其他类似工程提供了很好的借鉴价值。

【关键词】 外水仓 措施巷 堵水技术 注浆

潞安集团余吾煤业南风井工程是实现余吾煤业公司“抽、采、掘”整体平衡发展的重要工程，设计规模3.00Mt/a。根据工程衔接安排2014年10月首采工作面将具备安装条件。这样南风井水仓的形成已迫在眉睫，但由于外水仓施工到里程1+92m处时面临探揭煤，由于探揭煤过程复杂，耗时长，且揭煤过程存在诸多不安全因素，故南风井经过研究，设计了南风井水仓措施巷，由煤巷进入岩巷方式避免探揭煤，加快了外水仓的施工进度，保证施工安全。但由于水仓的用途及井下通风系统稳定等原因，水仓措施巷使用完毕后需进行堵水处理，防止外水仓渗水。

1 外水仓堵水注浆方案

南风井外水仓全长408m，巷高3800mm，宽3600mm，净断面12.3m2，支护方式为锚网索喷+钢筋混凝土混合支护，支护厚度为450mm，强度为C30；喷浆厚度100mm，强度为C20；单层φ22螺纹钢。

1.1 注浆方案

外水仓每5m布置一排注浆孔，每排正一处、两帮起拱线各一处如图1所示。孔深650mm（以穿透喷浆层200mm为原则），保证2m的扩散半径。采用水泥、水玻璃1：1比例配置双液注浆。水泥选用P042.5普通硅酸盐水泥；水玻璃配成35Be。

1.2 注浆压力

巷道强度校验：

P=0.5k（E2+2RE）÷（R+E）×2

=0.5×15×（0.35×0.35+2×1.8×0.35）÷（1.8+0.35）×2

=2.41MPa

P---注浆部位所能承受的压力，MPa

k---巷道允许抗压强度，为设计强度的50%计15MPa

R---巷道的净半径，为1.8米

E---巷道厚度，取厚度最小段0.35m

确定注浆压力不得大于2Mpa。

1.3 注浆标准及效果检验

（1）注浆终压及终量在正常条件下，每一次注浆中，注浆压力由小逐渐增大，注浆流量由大到小。当注浆压力达到设计的泵压时，稳定20—30min，即可结束注浆。

（2）对于存在较大裂隙，经过注浆浓度的变换，长时间仍不达终压与终量的标准，应暂停注浆，待养护24小时后复注，直至符合结束注浆标准。

2 水仓措施巷封堵水方案

水仓措施巷全长49.2m，高3000mm，宽3000mm，掘进断面9m2，支护方式为锚网索喷支护。巷道为全煤巷，从1#回风大巷（里程1+83m处）开口，与外水仓（里程2+20m）平交如图2所示。

2.1 水压计算

水仓容水最大高度为2.9m，相对底板压强为0.029Mpa。

2.2 封堵方案

（1）封堵前需安装专用风机、接入800mm风筒，保证在完全封堵措施巷一段后正常通风。

（2）利用永久挡风墙作为第一道挡墙，将挡墙原预留孔洞用料石封死，在挡墙上方原风筒口处安装直径280瓦排管作为临时通风口。

（3）措施巷（1#总回风大巷北帮）0+1m处现有一道料石挡风墙，将挡墙原预留孔洞用料石封死，并用装有黄土的编织袋堆砌挡墙0.5m。

（4）然后退后5m，再用黄土装编织袋堆砌挡墙0.5m，向0+2m-0+7m段填充矸石，待矸石充整个5米断面后注入有机高分子双液型注浆材料波雷因，波雷因是双组份材料，通过专用气动注浆泵和混合枪，注入已填充满的矸石体后迅速反应与矸石体凝固生成高强度、有韧性的固结体，能够达到对矸石体的加固和对涌水裂隙的封堵效果。选择该材料是因为其粘度低、渗透性好，可渗入到煤层及矸石体的微细裂隙或节理内，具有优异的粘结强度，能与松软岩层（煤层）粘结为一体，并增加松软岩层的整体性，材料反应后生成的凝胶体具有较强的机械强度，从而对松散岩层具有辅助支护作用，最重要的是该材材料能遇水发生膨胀反应，对注浆堵水的有非常好的防渗水效果。

充填过程中不要带压力，防止挤倒挡墙，挡墙顶部预留观察窗口随时观察充填效果，保证充填密实度，如图3所示。

（5）每5米一个循环进行充填至外水仓交接位置，外水仓帮部预留1m浇筑厚度。

（6）外水仓浇筑至与水仓措施巷连接处时，在交岔口位置预留4根2寸钢管作为注浆孔。

3 其他辅助防渗水措施

由于原计划是对外水仓进行揭煤施工，故在1#总回风大巷施工了大量的瓦斯抽放，但因为施工工艺改变，现需对原1#总回风大巷所施工的瓦斯抽放孔进行封堵。

（1）1#总回风大巷内措施巷两帮各20m范围原瓦斯抽放孔需水泥、水玻璃双液注浆，注浆压力1Mpa。

（2）外水仓采用锚网索喷加钢筋混凝土浇筑（浇筑厚度350mm）施工，浇筑混凝土配比中掺入防渗水添加剂，提高混凝土防渗效果。

（3）在水仓措施巷与外水仓相交处前后30m，增加巷道铺底厚度，由原100mm增加至300mm，防止底板渗水。

4 结语

余吾煤业南风井外水仓通过防渗处理，防渗效果良好，内水仓、1#总回风大巷均未发现渗水现象，且1#总回风巷及外水仓巷道内无巷道变形，顶帮开裂现象。经过上述综合防渗工作，不但保证了南风井外水仓防渗水效果，同时为同类工程防渗水工作积累了经验。