【摘要】本文主要介绍了运用注浆技术，安全穿过FS3断层破碎带施工。 【关键词】注浆；FS3断层；掘进施工 【中图分类号】U655.4 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08-0182-02
焦作煤业（集团）有限责任公司赵固二矿回风总巷工程量814.884m，其中回风石门421.844m，回风斜巷381.04m，下山坡度为6.5°，下平巷12m，掘进断面为21.7m3，锚网喷及12#工钢棚联合支护。根据矿方地测部门提供的三维地震勘探资料分析，回风石门175m拐点前295m处存在一条FS3断层，最大落差25m，在回风石门处落差15m，FS3断层破碎带宽度约10m左右。在巷道揭露该断层时，底板含水层水压高达7.1Mpa以上。可能会导致煤层底板含水层的水沿断层面涌入矿井，给矿井的安全和建设造成不可估量的损失。
回风石门掘宽5800mm，掘高4400mm，一次支护喷厚150mm，锚杆问排距800mm× 800mm，规格φ20×2400mm，金属网为φ6mm圆钢焊接而成，网幅900mm×1700mm。喷射砼强度C25，水沟300mm×300mm。
1.地质情况与水文情况
赵固二井田属于第四系、第三系全覆盖区。本区赋存地层主要有奥陶系中统马家沟组、石炭系中统本溪组和上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组、第三系、第四系。其中石炭系上统太原组和二叠系下统山西组为主要含煤地层。赵固二井田总体形态为一走向NW，倾向SW，倾角3°～21°（一般4°～10°）的单斜构造。发育的断层有NE向、NW向和近EW向三组，其中以NE向为主。FS3断层情况：FS3断层属于NE向断层，位于井田东北部，整体走向北东，倾向南东，倾角70°，最大落差25m，区内延展长度2.2公里。由北东向南西落差逐渐变小，向北东延出三维区外，三维区内延展长度800m。
第三、第四系含水层主要由冲积砾石、细至中粗砂砾石层及古河床相组成，一般情况下不会对矿充水。风化带含水层属中等强度含水层，下距回风石门180m，一般情况下不会对矿井充水。二1煤顶板砂岩含水层，主要由二1煤顶板大占砂岩和香炭砂岩组成，厚度一般10m左右，属弱富水含水层。由于矿区内硬质岩层中裂隙非常发育，断层破碎带附近二，煤顶板砂岩含水层的富水性会增大。太原组上部石灰岩含水层，对矿井影响影响较大的主要是L9、L8二层灰岩。其中L8灰岩发育最好，溶裂隙较发育，渗透系数为0.0036～0.648m/d。该含水层本区属富水程度中等含水层，为二1煤层底板主要充水含水层。太原组下部石灰岩含水层，由L2、L3石灰岩组成，其中L2石灰岩发育较好，厚度由西向东由浅而深变厚，为富水性较强的含水层，在断层两侧和附近富水性比较强。上距二1煤层85.58～104.57m，正常情况对二1煤层没有影响。奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层，由中厚层状石灰岩、泥质灰岩组成，在古剥蚀面的附近岩溶裂隙发育。该层距二1煤一般109.12～126.03m，正常情况不影响煤层开采，断裂沟通情况下时，则对矿井威胁大。
2.施工工艺及施工方案
三维地震勘探资料显示，相交位置正处于FS3断层的尖灭处，而且水压达8.1MPa。回风石门穿过FS3断层时很有可能导致顶板砂岩水和L8水涌入矿井。
根据水文地质资料分析，在FS3断层与回风石门相交处，FS3断层破碎带宽度约10m左右，回风石门相交位置正处于FS3断层的尖灭处，而且水压达8.1MPa。因而回风石门穿过FS3断层时很有可能导致顶板砂岩水和L8水涌入矿井，严重时还会将O2和L2的水导入矿井。因此，回风石门施工至FS3断层50m时必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，每炮必探。掘至距FS3断层40m时，必须停头掘进，打钻注浆。
2.1 钻探设计
根据《井下探放水技术规范》初步设计，0～10m，开孔孔径127mm，下入一级护壁管，管径φ108mm，长度10m，用水泥固定生根，并做耐压试验，耐压试验不小于8Mpa；0m～20m，孔径94mm，下入二及护壁管，管径φ89mm，长度20m，用水泥固管生根，并做耐压试验，耐压试验不小于8Mpa；时间不少于30分钟；20m～终孔，孔径不大于75mm。设计孔6孔，预计孔深78-65米，过断层深度15米，终孔距巷道最大距离9.5-7.9米，方位角180-168度，倾角-7～-7度，一级护壁φ108mm，长度10m，二级护壁φ89mm，长度20m。
2.2 固管注浆设备及技术参数
注浆采用2TGZ-60/210型注浆泵一台，搅拌采用自制0.3m3搅拌桶。
注浆技术参数：
（1）钻机所在巷道底板标高为-621.5m，钻孔孔口标高为-621.5m，地面标高为+81.5m。本次注浆压力及耐压试验压力设计为静水压力的1.2倍。Po=7.08MPa，P=1.2×Po=8.496MPa。
（2）注浆材料及浆液配比，固管注浆及封孔注浆，浆液采用单液水泥浆，水泥采用新鲜的42.5R普通硅酸水泥，浆液水灰比选用1：1、0.8：1二个级配，施工时可根据情况的情选择。
（3）注浆量预算，考虑本次注浆为固管和封孔注浆，设计注浆量为钻孔体积的5倍，即：Q=13.65m3，按水灰比0，8：1计算，约用水泥10.92t。
（4）注浆合格标准。实际浆液注入量接近设计注入量，注浆压力呈规律性增加到设计终压8.30MPa；钻孔基本不吸浆或浆量≤20L/min时，维持终压30min，套管外壁不漏浆、不漏水即为合格。固管和封孔注浆结束后，立即对各孔逐一注浆。
3.施工方法
3.1 注浆
1）工艺流程：单液水泥浆→注浆泵→控制阀→孔口管→断层裂隙；
2）浆液使用原则由稀到浓；
3）压力调整：注浆压力有时渐变，有时成波状，调整压力应与孔内情况、浆液浓度等密切配合，当浆液浓度确定之后，用人为的方法控制泵量，使压力达到终压。
4）浆液调整：浆液在岩层裂隙中析、充填阶段中如压力和注浆量稳定不变，应逐级加大浆液浓度，如压力上升快，进浆量很快减小，应依次降低浆液浓度，每改变一次浆液浓度持续2分钟。
3.2 注浆的技术要求
1）浆液制作及注浆：浆液制作时，严格掌握注浆参数、浆液配比，水灰比和注浆终压，满足设计要求。注浆中，当注浆孔达到设计终压后，降低流量10分钟，即可停机关闭注浆阀，再开启泄压阀后才能换孔注浆。注浆阀待浆液初凝约半小时后，方可拆卸。注浆结束后要封孔。浆液需充分搅拌均匀，并在放浆口处设置过滤网，以防结块小泥等杂物吸入浆管内。注浆的孔口阀门应待注浆后半小时拆除。拆下的阀门要及时清洗干净，然后涂抹机油备用。
2）掘进施工：进入FS3断层施工时，必须坚持短掘短砌一炮一架棚支护的施工方法。采取多打眼少装药，放小炮或松动爆破，周边眼甚至不装药，欠挖部分用风镐刷至设计为止，以减轻对周边围岩的破坏，周边眼不大于300mm。架棚完毕后要及时喷浆加固。梁棚后应充填严密，严禁空洞，架棚卡子、连接板螺丝必须上紧，应齐全、牢固。
通过经验总结，施工中运用注浆技术，严格坚持“有疑必探，先探后掘”的施工原则，采取多打眼少装药，放小炮或松动爆破，安全、快速地穿过FS3断层。
