陷落柱

导水陷落柱突水淹井的综

合治理技术

DeployTheObjectiv五行图 es,RequirementsAndMethodsToMakeThePersonnelInThe

OrganizationOperateAccordingToTheEstablishedStandardsAndReachTheExpectedLevel.

编订：__________________

审核：__________________

单位：__________________

Word格式/完整/可编辑

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

文件编号：KG-AO-861原子城纪念馆 0-28

导水陷落柱突水淹井的综合治理技

术

使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行

具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或

活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。

1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/km。岩溶陷落柱的这种特殊地质现象的存在，不

第2页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

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

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，

第3页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

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，详见表1。

表1陷落柱突水淹井一览

3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

第4页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

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30～50mm，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5～

81/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

m/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210m，

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。

第5页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

3.2建立“止水塞”技术

查清陷落柱的基本形态后，沿陷落柱的边缘钻进

至一定深度后导斜进入陷落柱，在可采煤层之下一定

深度建造一定厚度的“止水塞”，切断奥灰水与煤系地

层的水力联系。适用条件：突水构造基本确定，在巷

道截流技术不能快速封堵成功的情况下，采取“止水

塞”封堵方法。关键技术：首先要判断确定陷落柱的

构造位置，再利用定向导斜技术，使钻孔的轨迹沿陷

落柱的边缘钻进，到一定深度后再导斜进入陷落柱；

定向导斜钻探技术的成功是决定堵水成功的关键。

皖北任楼煤矿1996年3月4日发生特大陷落柱

突水，最大突水量达到576m/min，从发生滴淋水

到淹井仅8.5h。淹井后，考虑到突水点附近巷道为煤

巷，利用巷道截流后不能确保矿井排水后巷道截流的安全可靠性，为尽快恢复生产，制定了在陷落柱中建

第6页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

立“止水塞”快速切断水源的方案。“止水塞”的位置

选在最下部可采煤层以下15～75m砂岩段，厚60m。

沿陷落柱边缘施工的4个钻孔，从不同方向导斜进入

陷落柱进行注浆，注入7600t水泥后，经计算60m“止

水塞”附近的细小裂隙也起不到加固作用。为了对“止

水塞”进行加固，实施在副井引流排水，各注浆孔正

常游资，并根据副井和长观孔的水位调节注浆量。引

流注浆期间又注入水泥7432t，各注浆孔均达结束标

准，副井水位已排至井底，行列互换 堵水率达100％。本工程工

施工探查孔5个，截流孔1个，注浆孔5个，检查加

固孔2个，注料130m，注水泥15032t，实现了当

年突水，当年治理，当年恢复生产。

3.3陷落柱“三段式”堵水技术

陷落柱突水后，在顶部留下空洞，并且在动水条

件下，打钻先命中陷落柱顶部的空洞，充填骨料将动水流变为渗透流，再在陷落柱下部建立止水段和加固

第7页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

段，俗称“三段式”堵水技术。

1984年6月2日，开滦范各庄煤矿2171工作面

发生特大陷落柱突水，最大突水量达2053m/min，

全矿停产，同时造成吕家索和林西矿淹井，与其相邻

的赵各庄矿、唐家庄矿也受到地下水的严重威胁。经

勘探查明，该陷落柱体积大，柱内水流速度快，顶部

又有空洞，决定采用上部灌注骨料充填压实，中部注

浆堵截通道，下部充填灌注拦截水源的三段式综合治

水技术。首先对陷落柱顶部8～32m高的空洞充填骨料

30681m，通过充填骨料使得陷落柱中被水流冲动的

破碎岩块在上部荷重加大的情况下，得到压实增加阻

水能力；上部充填骨料完成之后，在12

#煤层以下到唐山灰岩之间，该段高100m左右，

这一段的注浆孔在400m深处进入陷落柱，用下行法注

浆到500m左右；由于开始在动水条件下注浆，故从下

部奥灰含水层部位进行充填骨料，以增加阻力，拦截水源，降低流速，为中段注浆堵水创造条件，并对中

第8页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

段的“堵水塞”起到支撑、防止松动坍塌破坏作用。

本工程共打钻24829m，注水泥62900t，砂子4756m

，石碴25925m，水玻璃4269t，粉煤灰300t，

合计注入约100000m的充填物，堵水效果100％。

3.4直接封堵技术

陷落柱的发育高度较低时，一般发育高度到奥灰

上部的石炭纪地层，可直接从地面打钻命中陷落柱采

用下行法直接注浆。

河南安阳铜冶矿1965年发生的陷落柱突水，最大

突水量为23m/min，造成全井淹没。突水后直接在

陷落柱的上部打钻，命中陷落柱后，通过钻孔充填砂

石形成砂垫后进行注浆加固。为了封堵陷落柱体内的

形态多样和大小不一的空隙，通过不同位置的钻孔和

同一钻孔的不同深度反复多次灌注砂石和水泥浆，共

注入砂石1622m，注入水泥2454t，堵水率100％，

第9页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

这种注浆工艺适合于静水条件下岩溶陷落柱的导水通

道注浆。

3.5反流注浆技术

陷落柱的突水在截流基本成功后，为了减少打钻

的数量，加快堵水进程，在陷落柱构造范围不确定的

情况下，可在截流堵水段与突水陷落柱之间打1～2个

钻孔，通过下行法加压注浆返流加固陷落柱的空隙。

辉县市吴村煤矿32031工作面1999年11月15日

发生隐伏陷落柱突水，最大突水量40m/min，突水

后陷落柱冲出的岩石被碎物堵死了下副巷，突水从上

副巷流入一水平。工程布置3个钻孔，其中注1孔布

设在工作面上安全口下侧3m处，主要是打中棚架区进

行骨料注浆，对上副巷进行截流，迅速降低水量，防

止全井淹没，使水流由管道流变为渗透流；查1孔布

设在上安全口下侧20m处突1附近，查2孔布设在工

第10页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

作面下安全口上5m处突2附近。在注1孔截流成功

后利用查1和查2孔进行了返流注浆，注1孔注骨料

1123m，注水泥307t；查1孔注骨料100m后，突

水点水量已减少了32m/min；查1孔和查2孔利用

注1孔截流成功后分别返流注入水泥405t和1561t，

井下突水点封堵成功，堵水率达100％。工程累注骨

料1535m，累注水泥2273t，时间仅用70天（扣除

天气、工农关系、停电等因素影响），创造了显著的经

济效益。

3.6引流注浆技术

在注浆封堵导水陷落柱通道基本成功后，为了防

止在加压注浆条件下，浆液的大量流失，利用井筒排

水，既可对注浆堵水进行检验，同时还可以加固突水

点附近的细小裂隙，加快注浆堵水进度和复矿速度。

引流注浆的时期和注浆量取决于长观孔水位和井筒的排水情况，引流注浆期间长观孔水位若下降则应加大

第11页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

注浆量，或停止引流排水；引流注浆期间若长观孔水

位不下降，则可根据钻孔吸浆情况继续加固注浆。

邢台东庞矿二水平南翼2903工作面下副巷于

20xx年4月12日发生陷落柱特大突水，最大突水量

1167m/min，造成全井淹没。为了尽快恢复生产，拟

在突水点以外的巷道布置透巷孔进行封堵励志的词 巷道。墨鱼炖排骨的做法 布孔

原则：沿突水巷道的突破口向外5m处布置1号钻孔，

自1号孔以外有15m布一个孔，共布8个孔进行骨料

充填注浆，以便形成105m长的巷内堵水段，截断过水

道。第一阶段依次施工了1号、6号、8号、7号、3

号、4成语解释及造句 号孔，其中1号孔提前遇见陷落柱，作为注浆

期间的水文观测孔，其它5个孔透巷后，充填骨料和

加压注浆。由于陷落柱水冲怀孕能吃 出的破碎岩石较多，在巷

道累注骨料4586m，比设计注骨料减少2/3。注浆采

用了气动射流搅拌系统，最高日注灰量达634t大大加

快了堵水进度，5个透巷截流孔共注入水泥17214t，对巷内和巷顶以上裂隙进行了多次反复的高压注浆，

第12页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

终压达10MPa。第二阶段施工了2号和5号孔，其中

5号孔为截流段中部的检查加固孔，2号孔为截流段尾

部的检查加固孔，5号孔又加压注476t，达到了终压

终量，副井水位持续下降，奥灰长观孔水位持续上升，

表明巷道已基本封死。第三阶段开始引流注浆，利用

副井排水，2号孔注浆，若巷道彻底封死后，则2号

孔所注的浆液将返流进入陷落柱，起到加固陷落柱的

作用，2号孔累计注入水泥9176t，大部分王昌龄的诗 水泥进入了

陷落柱，少部分水泥通过引流注浆对巷道的薄弱地带

也进行了加固。工程累注水泥26866t，注骨料4586m

，锯末196袋，仅用5个多月时间就完成了注浆堵

水任务，堵水率达100％。

4结束语

(1)导水陷落柱的突水，往往造成灾难性的淹井后

果，且难以有效预防。

第13页/总14页

工作管理样本|WORKMANAGEMENT

(2)陷落柱突水淹井后，为了加快复矿速度，减少

淹井的损失，根据不同条件采用几种堵水技术，综合

治理，效果比较好。（赵苏启武强郭启文崔芳鹏）

参考文献

1钟亚平.开滦煤矿防治水综合技术研究[M].北

京：煤炭工业出版社，2001

2李大敏.张集煤矿隐伏陷落柱突水快速治理[J].

煤炭科学技术，2000（8）：31~333郑士田，马培

智.陷落柱中“止水塞”的快速建立技术[J]，煤田地

质与勘探，1998（6）：51~53

4葛亮涛，叶贵钧，高洪烈.中国煤田水文地质学

[M].北京：煤炭工业出版社，2001

请在这里输入公司或组织的名字

EnterTheNameOfTheCompanyOrOrganizationHere

第14页/总14页