陷落柱

導水陷落柱突水淹井的綜

合治理技術

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文件編號：KG-AO-861原子城紀念館 0-28

導水陷落柱突水淹井的綜合治理技

術

使用備注：本文檔可用在日常工作場景，通過對目的、要求、方式、方法、進度等進行

具體的部署，從而使得組織內人員按照既定標準、規范的要求進行操作，使日常工作或

活動達到預期的水平。下載后就可自由編輯。

1引言

巖溶陷落柱是埋藏在煤系地層下部的巨厚可深巖

體，在地下水溶蝕作用下，形成巨大的巖溶空洞。空

洞頂部巖層，當其失去對上覆巖體支撐能力時，上覆

巖體在重力作用下向下垮落，充填于溶蝕空間中，因

其剖面形態似一柱體，故稱巖溶陷落柱。我國巖溶陷

落柱多發育于北方石炭二疊系煤田，在山西、河北、

河南、陜西、山東、江蘇、安徽等20多個煤田中，已

發現陷落柱45處，總數已接近3000個，特別是山西、

河北較多，尤其以汾西兩岸、太行山兩側煤田為多，

如西山礦區已發現陷落柱1300多個，密度可達到70

個/km。巖溶陷落柱的這種特殊地質現象的存在，不

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僅破壞煤層，減少可采儲量，巷道的掘進和煤層的開

采，而且是特殊的異水通道，是很難防治的充水因素。

我國開灤、焦作、皖北、徐州、邢臺等礦區都發生過

特大陷落柱突水淹井事故，造成了重大的經濟損失和

社會影響，其中開灤范各莊礦突水淹井事故是世界采

礦史上最大的一次淹井事故。盡管陷落柱突水淹井事

故難以有效預防，但突水后可以采取綜合治理技術將

復礦的時間大大縮短，將災害損失降低到最低限度。

本文重點探討我國陷落柱突水淹井的綜合治理技術。

2導水陷落柱的基本特征

陷落柱的導水性可分為3種類型；強充水型、邊

緣充水型、弱充水型。從已發現的陷落柱來看，絕大

多數的陷落柱是弱充水型，陷落柱內充填物壓實緊密，

風化程度極強，邊緣裂隙水已被疏降，煤礦在回采過

程中，沒有水或少量滴水；邊緣充水型的陷落柱內充填物壓實緊密，風化程度較強，柱內水力聯系不好，

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只是陷落柱邊緣發育的次生裂隙充水，對奧灰水的導

通性不好，采掘工程揭露時一般以淋、滴水為主，涌

水量不大；強充水型陷落柱內充填物未被壓實，柱內

水力聯系良好，直接導通奧灰高壓水，溝通了煤系地

層各含水層，采掘工程一旦揭露就發生突水，水量大

而穩定，對礦井造成災難性的淹井事故，防排水設施

很難起作用，建國后我國已發生多起陷落柱突水淹井

事故，詳見表1。

表1陷落柱突水淹井一覽

3綜合治理技術

3.1巷道截流技術

打鉆命中巷道，鉆孔終孔孔徑不小于100mm，打

透巷道后先投注骨料，再注漿加壓，最后引流注漿。適用條件：陷落柱突水點位于獨頭巷道，巷道加固較

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好。關鍵技術：巷道的測量資料準確，鉆孔定位正確，

命中巷道的幾率100％，灌注骨料先粗后細，動水條

件下，可投注骨料30～50mm，靜水條件下，可投注細

砂，注骨料后期要反復捅孔，當吸水系數小于5～

81/min?m時，方可進行注漿。

徐州張集煤礦1997年2月18日礦井西-300水平

21號煤層軌道下山發生陷落柱突水，最大突水量402

m/min，從發現淋水到淹井僅10h。發生突水后，首

先在軌道下山布置了3個透巷孔，注入骨料210m，

在3個截流孔注入水泥4960t時，奧灰水水位持續上

升，比副井水位高出19.5m，表明巷道截流已見成效，

水流由“管道流”變為“滲透流”，副井可以開始引流

注漿。引流注漿期間，又在3個截流孔注入水泥1629t，

為了防止陷落柱內部奧灰水對煤系地層的影響，在陷

落柱內部相當于奧灰頂界面附近建造“止水塞”，施工

3個鉆孔，共注入水泥2421t，本工程累計注入水泥

9010t，堵水率100％，整個工期歷時98d。

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3.2建立“止水塞”技術

查清陷落柱的基本形態后，沿陷落柱的邊緣鉆進

至一定深度后導斜進入陷落柱，在可采煤層之下一定

深度建造一定厚度的“止水塞”，切斷奧灰水與煤系地

層的水力聯系。適用條件：突水構造基本確定，在巷

道截流技術不能快速封堵成功的情況下，采取“止水

塞”封堵方法。關鍵技術：首先要判斷確定陷落柱的

構造位置，再利用定向導斜技術，使鉆孔的軌跡沿陷

落柱的邊緣鉆進，到一定深度后再導斜進入陷落柱；

定向導斜鉆探技術的成功是決定堵水成功的關鍵。

皖北任樓煤礦1996年3月4日發生特大陷落柱

突水，最大突水量達到576m/min，從發生滴淋水

到淹井僅8.5h。淹井后，考慮到突水點附近巷道為煤

巷，利用巷道截流后不能確保礦井排水后巷道截流的安全可靠性，為盡快恢復生產，制定了在陷落柱中建

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立“止水塞”快速切斷水源的方案。“止水塞”的位置

選在最下部可采煤層以下15～75m砂巖段，厚60m。

沿陷落柱邊緣施工的4個鉆孔，從不同方向導斜進入

陷落柱進行注漿，注入7600t水泥后，經計算60m“止

水塞”附近的細小裂隙也起不到加固作用。為了對“止

水塞”進行加固，實施在副井引流排水，各注漿孔正

常游資，并根據副井和長觀孔的水位調節注漿量。引

流注漿期間又注入水泥7432t，各注漿孔均達結束標

準，副井水位已排至井底，行列互換 堵水率達100％。本工程工

施工探查孔5個，截流孔1個，注漿孔5個，檢查加

固孔2個，注料130m，注水泥15032t，實現了當

年突水，當年治理，當年恢復生產。

3.3陷落柱“三段式”堵水技術

陷落柱突水后，在頂部留下空洞，并且在動水條

件下，打鉆先命中陷落柱頂部的空洞，充填骨料將動水流變為滲透流，再在陷落柱下部建立止水段和加固

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段，俗稱“三段式”堵水技術。

1984年6月2日，開灤范各莊煤礦2171工作面

發生特大陷落柱突水，最大突水量達2053m/min，

全礦停產，同時造成呂家索和林西礦淹井，與其相鄰

的趙各莊礦、唐家莊礦也受到地下水的嚴重威脅。經

勘探查明，該陷落柱體積大，柱內水流速度快，頂部

又有空洞，決定采用上部灌注骨料充填壓實，中部注

漿堵截通道，下部充填灌注攔截水源的三段式綜合治

水技術。首先對陷落柱頂部8～32m高的空洞充填骨料

30681m，通過充填骨料使得陷落柱中被水流沖動的

破碎巖塊在上部荷重加大的情況下，得到壓實增加阻

水能力；上部充填骨料完成之后，在12

#煤層以下到唐山灰巖之間，該段高100m左右，

這一段的注漿孔在400m深處進入陷落柱，用下行法注

漿到500m左右；由于開始在動水條件下注漿，故從下

部奧灰含水層部位進行充填骨料，以增加阻力，攔截水源，降低流速，為中段注漿堵水創造條件，并對中

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段的“堵水塞”起到支撐、防止松動坍塌破壞作用。

本工程共打鉆24829m，注水泥62900t，砂子4756m

，石碴25925m，水玻璃4269t，粉煤灰300t，

合計注入約100000m的充填物，堵水效果100％。

3.4直接封堵技術

陷落柱的發育高度較低時，一般發育高度到奧灰

上部的石炭紀地層，可直接從地面打鉆命中陷落柱采

用下行法直接注漿。

河南安陽銅冶礦1965年發生的陷落柱突水，最大

突水量為23m/min，造成全井淹沒。突水后直接在

陷落柱的上部打鉆，命中陷落柱后，通過鉆孔充填砂

石形成砂墊后進行注漿加固。為了封堵陷落柱體內的

形態多樣和大小不一的空隙，通過不同位置的鉆孔和

同一鉆孔的不同深度反復多次灌注砂石和水泥漿，共

注入砂石1622m，注入水泥2454t，堵水率100％，

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這種注漿工藝適合于靜水條件下巖溶陷落柱的導水通

道注漿。

3.5反流注漿技術

陷落柱的突水在截流基本成功后，為了減少打鉆

的數量，加快堵水進程，在陷落柱構造范圍不確定的

情況下，可在截流堵水段與突水陷落柱之間打1～2個

鉆孔，通過下行法加壓注漿返流加固陷落柱的空隙。

輝縣市吳村煤礦32031工作面1999年11月15日

發生隱伏陷落柱突水，最大突水量40m/min，突水

后陷落柱沖出的巖石被碎物堵死了下副巷，突水從上

副巷流入一水平。工程布置3個鉆孔，其中注1孔布

設在工作面上安全口下側3m處，主要是打中棚架區進

行骨料注漿，對上副巷進行截流，迅速降低水量，防

止全井淹沒，使水流由管道流變為滲透流；查1孔布

設在上安全口下側20m處突1附近，查2孔布設在工

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作面下安全口上5m處突2附近。在注1孔截流成功

后利用查1和查2孔進行了返流注漿，注1孔注骨料

1123m，注水泥307t；查1孔注骨料100m后，突

水點水量已減少了32m/min；查1孔和查2孔利用

注1孔截流成功后分別返流注入水泥405t和1561t，

井下突水點封堵成功，堵水率達100％。工程累注骨

料1535m，累注水泥2273t，時間僅用70天（扣除

天氣、工農關系、停電等因素影響），創造了顯著的經

濟效益。

3.6引流注漿技術

在注漿封堵導水陷落柱通道基本成功后，為了防

止在加壓注漿條件下，漿液的大量流失，利用井筒排

水，既可對注漿堵水進行檢驗，同時還可以加固突水

點附近的細小裂隙，加快注漿堵水進度和復礦速度。

引流注漿的時期和注漿量取決于長觀孔水位和井筒的排水情況，引流注漿期間長觀孔水位若下降則應加大

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注漿量，或停止引流排水；引流注漿期間若長觀孔水

位不下降，則可根據鉆孔吸漿情況繼續加固注漿。

邢臺東龐礦二水平南翼2903工作面下副巷于

20xx年4月12日發生陷落柱特大突水，最大突水量

1167m/min，造成全井淹沒。為了盡快恢復生產，擬

在突水點以外的巷道布置透巷孔進行封堵勵志的詞 巷道。墨魚燉排骨的做法 布孔

原則：沿突水巷道的突破口向外5m處布置1號鉆孔，

自1號孔以外有15m布一個孔，共布8個孔進行骨料

充填注漿，以便形成105m長的巷內堵水段，截斷過水

道。第一階段依次施工了1號、6號、8號、7號、3

號、4成語解釋及造句 號孔，其中1號孔提前遇見陷落柱，作為注漿

期間的水文觀測孔，其它5個孔透巷后，充填骨料和

加壓注漿。由于陷落柱水沖懷孕能吃 出的破碎巖石較多，在巷

道累注骨料4586m，比設計注骨料減少2/3。注漿采

用了氣動射流攪拌系統，最高日注灰量達634t大大加

快了堵水進度，5個透巷截流孔共注入水泥17214t，對巷內和巷頂以上裂隙進行了多次反復的高壓注漿，

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終壓達10MPa。第二階段施工了2號和5號孔，其中

5號孔為截流段中部的檢查加固孔，2號孔為截流段尾

部的檢查加固孔，5號孔又加壓注476t，達到了終壓

終量，副井水位持續下降，奧灰長觀孔水位持續上升，

表明巷道已基本封死。第三階段開始引流注漿，利用

副井排水，2號孔注漿，若巷道徹底封死后，則2號

孔所注的漿液將返流進入陷落柱，起到加固陷落柱的

作用，2號孔累計注入水泥9176t，大部分王昌齡的詩 水泥進入了

陷落柱，少部分水泥通過引流注漿對巷道的薄弱地帶

也進行了加固。工程累注水泥26866t，注骨料4586m

，鋸末196袋，僅用5個多月時間就完成了注漿堵

水任務，堵水率達100％。

4結束語

(1)導水陷落柱的突水，往往造成災難性的淹井后

果，且難以有效預防。

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(2)陷落柱突水淹井后，為了加快復礦速度，減少

淹井的損失，根據不同條件采用幾種堵水技術，綜合

治理，效果比較好。（趙蘇啟武強郭啟文崔芳鵬）

參考文獻

1鐘亞平.開灤煤礦防治水綜合技術研究[M].北

京：煤炭工業出版社，2001

2李大敏.張集煤礦隱伏陷落柱突水快速治理[J].

煤炭科學技術，2000（8）：31~333鄭士田，馬培

智.陷落柱中“止水塞”的快速建立技術[J]，煤田地

質與勘探，1998（6）：51~53

4葛亮濤，葉貴鈞，高洪烈.中國煤田水文地質學

[M].北京：煤炭工業出版社，2001

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