导水陷落柱突水淹井综合治理技术.docx

导水陷落柱突水淹井综合治理技术导水陷落柱突水淹井综合治理技术1 1 引言引言岩溶陷落柱是埋藏在煤系地层下部的巨厚可深岩体，在地下水溶蚀作用下，形成巨大的岩溶空洞。空洞顶部岩层，当其失去对上覆岩体支撑能力时，上覆岩体在重力作用下向下垮落，充填于溶蚀空间中，因其剖面形态似一柱体，故称岩溶陷落柱。我国岩溶陷落柱多发育于北方石炭二叠系煤田，在山西、河北、河南、陕西、山东、江苏、安徽等 20 多个煤田中，已发现陷落柱 45 处，总数已接近 3000 个，特别是山西、河北较多，尤其以汾西两岸、太行山两侧煤田为多，如西山矿区已发现陷落柱 1300 多个，密度可达到 70 个/km2。岩溶陷落柱的这种特殊地质现象的存在，不仅破坏煤层，减少可采储量，巷道的掘进和煤层的开采，而且是特殊的异水通道，是很难防治的充水因素。我国开滦、焦作、皖北、徐州、邢台等矿区都发生过特大陷落柱突水淹井事故，造成了重大的经济损失和社会影响，其中开滦范各庄矿突水淹井事故是世界采矿史上最大的一次淹井事故。尽管陷落柱突水淹井事故难以有效预防，但突水后可以采取综合治理技术将复矿的时间大大缩短，将灾害损失降低到最低限度。本文重点探讨我国陷落柱突水淹井的综合治理技术。2 导水陷落柱的基本特征导水陷落柱的基本特征陷落柱的导水性可分为 3 种类型；强充水型、边缘充水型、弱充水型。从已发现的陷落柱来看，绝大多数的陷落柱是弱充水型，陷落柱内充填物压实紧密，风化程度极强，边缘裂隙水已被疏降，煤矿在回采过程中，没有水或少量滴水；边缘充水型的陷落柱内充填物压实紧密，风化程度较强，柱内水力联系不好，只是陷落柱边缘发育的次生裂隙充水，对奥灰水的导通性不好，采掘工程揭露时一般以淋、滴水为主，涌水量不大；强充水型陷落柱内充填物未被压实，柱内水力联系良好，直接导通奥灰高压水，沟通了煤系地层各含水层，采掘工程一旦揭露就发生突水，水量大而稳定，对矿井造成灾难性的淹井事故，防排水设施很难起作用，建国后我国已发生多起陷落柱突水淹井事故。3 综合治理技术综合治理技术3.1 巷道截流技术打钻命中巷道，钻孔终孔孔径不小于 100mm，打透巷道后先投注骨料，再注浆加压，最后引流注浆。适用条件：陷落柱突水点位于独头巷道，巷道加固较好。关键技术：巷道的测量资料准确，钻孔定位正确，命中巷道的几率 100，灌注骨料先粗后细，动水条件下，可投注骨料 3050mm，静水条件下，可投注细砂，注骨料后期要反复捅孔，当吸水系数小于 581/min?m 时，方可进行注浆。徐州张集煤矿 1997 年 2月 18 日矿井西-300 水平 21 号煤层轨道下山发生陷落柱突水，最大突水量 402 m3/min，从发现淋水到淹井仅 10h。发生突水后，首先在轨道下山布置了 3 个透巷孔，注入骨料 210 m3，在 3 个截流孔注入水泥 4960t 时，奥灰水水位持续上升，比副井水位高出 19.5m，表明巷道截流已见成效，水流由“管道流”变为“渗透流”，副井可以开始引流注浆。引流注浆期间，又在 3 个截流孔注入水泥 1629t，为了防止陷落柱内部奥灰水对煤系地层的影响，在陷落柱内部相当于奥灰顶界面附近建造“止水塞”，施工 3 个钻孔，共注入水泥 2421t，本工程累计注入水泥 9010t，堵水率 100，整个工期历时 98d。