东曲煤矿输煤通道东曲选煤厂段隧道和地面变形及隧道涌水的范围主要集中 1# 交岔点、安全通道、装载硐室、2# 交岔点、运煤通道 K0 ～ K0+120 m 等地段。其中 K0 ～ K0+120 m 段、中煤仓至 2# 交岔点段多次出现大量涌水，且巷道出现开裂变形、底鼓等现象。直至 2013 年 8 月，在隧道 K0+20 ～ K0+40 m 段地表出现两处塌陷，塌陷为柱状塌陷，为圆柱状，直径在 8-10 米左右 ;2013 年 10 月，在 K0+30 m ～ K0+45m 段隧道内又出现大量涌水(含泥沙量较大，大于 5%)，涌水量最大期间达到 140 m3 。其中 2 号交叉点以西 k0+20 m-k0+70 m 段作为试验段于 2013 年 12 月底完成注浆堵水施工，2 号交叉点到 1 号交叉点之间地段(包括主巷道和安全通道)工程地质条件与水文地质条件存在较大的争议。
1 工程地质条件
1.1 地层岩性与构造地质条件古交输煤通道东曲选煤厂段巷道位于古交正断层破碎带范围内，巷道上部地层主要有第四系人工填土层，第四系冲积层，第四系残积土层(断层破碎带强风化层)。
1.2 水文地质条件根据地层岩性、地下水类型、含水解质空间性质及水力特征等，将隧道顶部地层划分三个含水岩组，分别为 ：第四系冲积层含水岩组、第四系残积层隔水岩组，第四系残积破碎带裂隙水岩组。
第四系冲积含水岩组 ：由卵、漂石及砂层组成，富水性较强，渗透性好，一般厚 16 ～ 27 m，主要靠汾河、大气降水及地表水入渗补给，水位埋藏较浅。渗透系数(k)为 27.77 ～ 56.48 m/d，水质类型为 ：HCO3-Ca-Mg，矿化度为 0.29 ～ 0.59 g/l，PH 值为 7.1 ～ 7.9，为弱碱性水。水位标高 946 ～ 948 m，本含水层岩组在隧道范围内广泛分布。
第四系残积层隔水岩组 ：原为断层角砾岩，风东曲煤矿输煤通道东曲选煤厂段隧道和地面变形及隧道涌水的范围主要集中 1# 交岔点、安全通道、装载硐室、2# 交岔点、运煤通道 K0 ～ K0+120 m 等地段。其中 K0 ～ K0+120 m 段、中煤仓至 2# 交岔点段多次出现大量涌水，且巷道出现开裂变形、底鼓等现象。直至 2013 年 8 月，在隧道 K0+20 ～ K0+40 m 段地表出现两处塌陷，塌陷为柱状塌陷，为圆柱状，直径在 8-10 米左右 ;2013 年 10 月，在 K0+30 m ～ K0+45m 段隧道内又出现大量涌水(含泥沙量较大，大于 5%)，涌水量最大期间达到 140 m3 。其中 2 号交叉点以西 k0+20 m-k0+70 m 段作为试验段于 2013 年 12 月底完成注浆堵水施工，2 号交叉点到 1 号交叉点之间地段(包括主巷道和安全通道)工程地质条件与水文地质条件存在较大的争议。 □ 张 龙 山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿化后为含碎、块石粘性土，本岩组不含地下水，潜孔锤钻进时残渣为干岩粉。渗透系数较小(未做水文地质试验)。最高顶标高为 950 m，最底顶标高为 937 m，厚度在 0 ～ 28 m 之间。本岩组主要在安全通道及浓缩池 - 原煤仓一带分布。
第四系残积层破碎带裂隙水岩组 ：原为断层角砾岩，风化后为含粘性土碎、块石，在隧道施工出现冒顶和隧道变形引起围岩变形的过程中形成较多的裂缝，本岩组中的地下水就赋存于这些裂缝之中，由于裂缝的连续性好，本层水的渗透系数极大。在选煤厂主厂房到中煤仓段和选煤厂花园 - 露天堆煤场一带直接与第四系冲积层含水岩组接触。第四系冲积层含水岩组是含水岩组的最重要补给来源。本含水岩组地下水水位标高为 946 ～ 948 m。
2 输煤通道中煤仓段变形原因分析
2.1 巷道变形概况东曲矿输煤通道中煤仓段在 6 月 26 日中煤仓注浆是出现巷道变形，北侧巷道向内鼓出约 20 cm 左右，变形巷道长度约 9 m。中煤仓去年 10 月份共施工了 12 个注浆孔。
2.2 变形原因分析
(1)地质原因。根据前期施工钻孔和本次施工钻孔编录及本次工程地质、水文地质施工勘察。根据勘察，中煤仓段冲积层潜水含水岩组与第四系残积破碎带裂隙水岩组是直接接触的， 第四系残积破碎带裂隙水含水层通过冲积层潜水含水岩组直接补给。中煤仓掉下煤块含水泥浆证明了中煤仓存在裂隙或空洞，这些裂隙导致中煤仓长期渗漏，渗漏的后果是中煤仓附近的裂隙扩大导致水土压力的增大，使中煤仓下的巷道支护结构长期处于满负荷的运转状态，隧道的稳定处于极限平衡状态。
(2)结构原因。中煤仓隧道支护结构二撑没有与一撑形成一个整体，二撑相当于一个悬臂结构，二撑的配筋为 Φ18@300，这样的配筋与其它地段的两层钢拱架而言结构刚度相对薄弱，该段支护结构相对于整个隧道的支护结构而言形成一个相对薄弱的地段。
(3)注浆施工原因。本次 HQ33 注浆孔施工时根据前期经验注浆压力选择在 0.7~0.8 MPa，比潜水压力大 0.2 ~0.3 MPa，为保证浆液扩散，应当说注浆压力是适当的，但注浆时没考虑到本段结构的特殊性，该段结构处于一个极限平衡状态，注浆增加的压力诱发了隧道的变形，与隧道变形的时间也是匹配的。
3 方案设计
3.1 方案一本方案设计的依据为本次勘察成果。主要为地面深孔注浆，在切断潜水下渗通道的同时，达到加固巷道围岩强度的效果。
(1)地面注浆。由于主洗车间 - 中煤仓段与选煤厂花园塌陷地段的水文地质条件基本一致，存在较大的安全隐患，该段的治理工作时下一步地面注浆的重点。同时安全通道段由于隧道施工冒顶、隧道变形等原因，在隧道顶部存在约 20 米厚的第四系残积层破碎带裂隙水岩组，虽然地下水来源已切断，为限制隧道变形，对隧道两侧的土层加固及裂隙的充填是必要的。建议主洗车间 - 中煤仓段参照试验段的注浆进行设计，安全通道段在隧道两侧各施工一排注浆孔，到达裂隙充填降低隧道围岩压力的目的。本次共布设地面注浆孔 59 个 ( 不包括 10 个勘察孔 )，同时在中煤仓安全通道处补设一个勘探孔。其中中煤仓附近的钻孔为浅孔，深度为 45 m，下部 10 m 采用静压注浆，上部 10 m 采用有压注浆，注浆压力不高于 1.5 MPa。其余钻孔仍根据前期设计。
(2)井下巷道底板及后壁加固。①运煤通道 K0-28 m 巷道底板开挖、重新铺设(架设反拱及钢筋网)，K0-20 m 段注浆堵水。② 2# 交岔点巷道底板开挖、铺底，注浆堵水。 ③井底绕道(机尾处)架设 U25 可伸缩支架 30 架，水沟底板涌水段开挖、重新铺底，注浆堵水。④中煤仓段巷道壁后注浆，注浆长度为 15 m。该方案设计到地面注浆的施工问题，主要是主洗车间需要在会议室内进行，主洗车间会议室层高仅 4 m 左右，能够进行施工的钻机高度为 5 m，主洗车间施工需要下挖 1 米左右才能进行施工，涉及到施工措施费问题。优点是在目前勘探成果的基础上能够有效地到达止水效果。
3.2 方案二本方案的设计依据是修补已经破坏的第四系残积层隔水岩组，切断第四系潜水的下渗通道，同时对隧道进行璧后注浆，提高围岩强度，确保巷道稳定。
(1)地面注浆。安全通道段在隧道两侧各施工一排注浆孔，深度为 70 m，孔数为 15 个，达到裂隙充填降低隧道围岩压力的目的。主洗车间所有钻孔都改为浅孔注浆(孔深 40 m，注浆长度为 15 m)，注浆孔为 28 个，另设 4 个勘察孔。到达充填孔洞加固主洗车间基础的作用。为保证隔水层的修复成功，需要增加 4 个勘察孔，确定第四系残积层隔水岩组的破坏宽度。
(2)井下巷道底板及后壁加固。①运煤通道 K0-28m 巷道底板开挖、重新铺设(架设反拱及钢筋网)，K0-20m 段注浆堵水。② 2# 交岔点巷道底板开挖、铺底，注浆堵水。 ③井底绕道(机尾处)架设 U25 可伸缩支架 30 架，水沟底板涌水段开挖、重新铺底，注浆堵水。④中煤仓 -0 号交叉点段巷道壁后注浆，注浆长度为 66 m。璧后注浆孔深度以为 15 m，前部 5 m 采用跟管钻进，在套改外部设置法兰盘，控制地下水，当地下水的水量达到 4 m3 /h 后停止钻进。需设置璧后注浆孔 42 个。
本方案的优点是地面注浆孔可采用常规钻机继续钻进，地面注浆的工程量大大减少。缺点是第四系残积层隔水岩组的破坏宽度需通过施工勘察确定，工程量存在少量的不确定性，同时增加了井下注浆的工程量和工作难度，同时工程造价的估算也需根据实验重新确定。
《煤矿输煤通道底板出水分析与应对措施》来源：《矿业装备》，作者：张 龙。
