深孔模袋注浆技术在地下矿井突水治理中的应用.pdf
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1、 第4 4卷第4期 建 井 技 术 V o l.4 4 N o.4 2 0 2 3年 8月 M I N EC ON S T R U C T I ONT E CHNO L OG YA u g.2 0 2 3深孔模袋注浆技术在地下矿井突水治理中的应用向俊兴1,2,3,李东立4,杨红军1,2,3(1.天地科技股份有限公司,北京 1 0 0 0 1 3;2.北京中煤矿山工程有限公司,北京 1 0 0 0 1 3;3.矿山深井建设技术国家工程研究中心,北京 1 0 0 0 1 3;4.彝良驰宏矿业有限公司,云南 昭通 6 5 7 6 0 0)摘 要:滇东北某地下金属矿山4 3 3m标高硐室掘进迎头出现突
2、水,稳定水量约16 5 0m3/h,导致该水平巷道被淹没。在紧急增加水泵强排控制水位的基础上,拟采用钻孔投骨料加注浆的方式封堵过水巷道。因突水量大且水压高,骨料在巷道中堆积至一定高度后难以有效接顶,通过向巷道内投放多个大体积模袋,利用钻杆与自制模袋注浆装置向模袋内注入改性单液水泥浆,固化后可形成结石体,模袋结石体改变了巷道水流场,促进了骨料的有效堆积,最终巷道成功接顶,为后续注浆施工提供了基础。这种类深孔模袋注浆技术,可为后续类似动水注浆封堵工程提供参考。关键词:突水治理;动水;定向钻孔;模袋注浆 中图分类号:T D 2 6 5.4+7;T D 7 4 3 文献标识码:B 文章编号:1 0 0
3、 2 6 0 2 9(2 0 2 3)0 4 0 0 4 1 0 6A p p l i c a t i o no fd e e ph o l em o l db a gg r o u t i n g t e c h n o l o g y i nw a t e r i n r u s hc o n t r o l i nu n d e r g r o u n dm i n eX I ANGJ u n x i n g1,2,3,L ID o n g l i4,YANG H o n g j u n1,2,3(1.T i a n d iS c i e n c ea n dT e c h n o l
4、o g yC o mp a n yL i m i t e d,B e i j i n g 1 0 0 0 1 3,C h i n a;2.B e i j i n gC h i n aC o a lM i n eE n g i n e e r i n gC o m p a n yL i m i t e d,B e i j i n g 1 0 0 0 1 3,C h i n a;3.N a t i o n a lE n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e ro fD e e pS h a f tC o n s t r u c t i o n,B e
5、i j i n g 1 0 0 0 1 3,C h i n a;4.Y i L i a n gC h i h o n gM i n i n gC o m p a n yL i m i t e d,Z h a o t o n g 6 5 7 6 0 0,C h i n a)收稿日期:2 0 2 3 0 5 1 3 修回日期:2 0 2 3 0 7 1 9 责任编辑:王 媛 D O I:1 0.1 9 4 5 8/j.c n k i.c n 1 1-2 4 5 6/t d.2 0 2 3.0 4.0 0 7作者简介:向俊兴(1 9 8 6),男,湖南怀化人,工程师。E m a i l:x i a
6、n g j x 3 11 2 6.c o m引用格式:向俊兴,李东立,杨红军.深孔模袋注浆技术在地下矿井突水治理中的应用J.建井技术,2 0 2 3,4 4(4):4 1 4 6.X I AN GJ u n x i n g,L ID o n g l i,YAN GH o n g j u n.A p p l i c a t i o no f d e e ph o l em o l db a gg r o u t i n gt e c h n o l o g y i nw a t e r i n r u s hc o n-t r o l i nu n d e r g r o u n dm i n
7、eJ.M i n eC o n s t r u c t i o nT e c h n o l o g y,2 0 2 3,4 4(4):4 1 4 6.A b s t r a c t:Aw a t e r i n r u s ho c c u r r e d i nt h eh e a d i n go f e x c a v a t i o no f a4 3 3me l e v a t i o nc h a m b e ro f a nu n-d e r g r o u n dm e t a lm i n ei nn o r t h e a s tY u n n a nP r o v i
8、n c e,a n dt h es t a b l ew a t e rv o l u m ew a sa b o u t16 5 0m3/h,r e s u l t i n g i nt h e f l o o d i n go f t h eh o r i z o n t a l r o a d w a y.O nt h eb a s i so f t h eu r g e n t i n c r e a s i n gw a t e rp u m pd r a i n a g e t oc o n t r o l t h ew a t e r l e v e l,i tw a sp r
9、o p o s e dt ou s et h ew a yo fd r i l l i n gt op u ta g g r e g a t ea n dg r o u t i n g t ob l o c k t h e f l o o d e d r o a d w a y.D u e t o l a r g ew a t e r o u t b u r s t a n dh i g hw a t e r p r e s s u r e,i tw a sd i f f i c u l t f o ra g g r e g a t e t ob ee f f e c t i v e l yr
10、 o o f e da f t e r i ta c c u m u l a t e dt oac e r t a i nh e i g h t i nt h er o a d w a y.B yt h r o w i n gm u l t i p l el a r g e v o l u m em o l db a g si n t ot h er o a d w a ya n du s i n gd r i l lp i p ea n ds e l f m a d em o l db a gg r o u t i n gd e v i c e t o i n j e c tm o d i
11、f i e ds i n g l e l i q u i dc e m e n t s l u r r y i n t o t h em o l db a g,a s t o n eb o d yc o u l db e f o r m e da f t e rs o l i d i f i c a t i o n.T h es t o n eb o d yo f t h em o l db a gc h a n g e dt h ew a t e rf l o wf i e l do ft h er o a d w a ya n dp r o m o t e dt h ee f f e c
12、t i v ea c c u m u l a t i o no fa g g r e g a t e,a n df i n a l l yt h er o a d w a yw a ss u c-c e s s f u l l yr o o f e d.I tp r o v i d e dt h ef o u n d a t i o nf o rs u b s e q u e n tg r o u t i n gc o n s t r u c t i o n.T h i sk i n do fd e e p h o l em o l db a gg r o u t i n g t e c h
13、n o l o g yc o u l dp r o v i d e r e f e r e n c e f o r s u b s e q u e n t s i m i l a rd y n a m i cw a t e rg r o u-t i n ga n dp l u g g i n gp r o j e c t s.K e y w o r d s:w a t e r i n r u s hc o n t r o l;d y n a m i cw a t e r;d i r e c t i o n a l d r i l l i n g;m o l db a gg r o u t i
14、n g建 井 技 术 2 0 2 3年第4 4卷0 引 言随着浅部矿产资源的迅速消耗,我国矿井开采深度不断增加,破坏隔水层,揭露地层深部承压水引发突水灾害的风险逐渐增大1。矿井突水灾害是影响矿山安全生产的重大灾害之一,往往给矿山的 正 常 生 产 带 来 不 利 影 响,甚 至 造 成 淹井2 3、致人伤亡的严重后果4。断裂构造带往往是矿井突水的主要原因,也是最易产生突水的地点5。对于井下巷道工作面中、小突水点可施工止浆墙或预留止浆岩柱,采用工作面注浆方法进行治理6 7,深立井突水可采用壁后注浆及工作面注浆进行治理8。遇巷道大规模突涌水时易造成淹井,在水压减小或形成静水后,采用先在地面钻孔投料
15、注浆封堵过水巷道,再治理突水构造或水源区域的方法可以快速治理水害9。而大通道高压动水条件下的巷道封堵,当骨料堆积至一定高度后,巷道上部剩余空间的水流速度变快,在高压动水流的快速冲刷作用下,投入巷道中的常规碎石骨料往往被携带至下游流速减缓的较远处,难以快速接顶,目前仍属于世界性难题1 0 1 1。1 工程概况滇东北某地下金属矿山在进行4 3 3m标高硐室掘进时,放炮后硐室迎头出现涌水并迅速增大,将4 3 0 m水平淹没,稳定水量16 5 0 m3/h。经紧急增加排水设备,矿井水位稳定于5 0 8m标高附近。持续一个多月强排水后,涌水量未见明显减小。综合矿山水文地质资料判断硐室迎头揭露了主要构造裂
16、隙遇承压水,水源补给充分,难以短期疏干,决定进行突水专项治理。突水硐室外有2条过水通道,分别为4 3 0m水平主运巷道和竖井联道。主运巷道连通该水平水仓,为主要过水通道,断面形状为3m3m的三心拱。竖井未安装水泵抽水,竖井联道内不存在大流量动水。2条过水通道围岩为稳定坚固的白云岩,矿区地下水静水位在8 6 08 7 0m标高,经研究后决定从上部水平现有巷道附近通过定向钻孔向4 3 0 m水平硐室外过水巷道投注骨料加注浆的方式封堵过水巷道治理本次突水。突水点外过水巷道及投料注浆钻孔布置如图1所示,主运巷道和竖井联道上分 别 设 计5个 和3个 钻 孔,H 3、H 5孔 在6 7 0m水平的钻窝
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