Ⅲ625工作面底板灰?guī)r注漿改造技術(shù)共5頁文檔

1、m 625工作面底板灰?guī)r注漿改造技術(shù)、兒 前言一、地質(zhì)及水文地質(zhì)概況 楊莊煤礦位于安徽省淮北市烈山區(qū)，隸屬于淮北礦業(yè)集團(tuán)公司。井田 地層屬于華北型，石炭系 二迭系含煤地層覆蓋于奧陶系灰?guī)r地層之上。 井田地處閘河復(fù)向斜的南段，以寬緩的褶皺構(gòu)造為主，次級褶曲發(fā)育，區(qū) 內(nèi)小型斷層比較發(fā)育，大中型斷層相對較少。含煤地層上部被第四系沖積 層覆蓋，地面標(biāo)高 +29.6m 左右。二迭系山西組 6(10)煤層是本礦主采煤層之一， 6( 10)煤層開采過 程中受底板太原群灰?guī)r水害的嚴(yán)重威脅。從 1994至2005年的 12年中， 該礦6 (10)煤層的幵采曾發(fā)生6次底板太原群灰?guī)r突水，涌水量 80 130m3/

2、h°m 625工作面水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜，表現(xiàn)在物探資料揭露，工 作面里段105m灰?guī)r水存在原始導(dǎo)高Cp,而且該段掘進(jìn)時頂?shù)装宄鏊?20 m3/h,經(jīng)水質(zhì)化驗(yàn)判斷為灰?guī)r水。6 (10)煤底板以下4558m段巖性為泥巖厚度2.4m,砂巖厚度36m, 海相泥巖15.0m，構(gòu)成相對隔水層，其下為太原群巖溶裂隙含水組(簡稱“太灰”)，總厚度約156m,以薄層灰?guī)r與煤層、泥巖互層為主，所見灰 巖共12層，從上至下分別簡稱為“1灰12灰”。灰?guī)r累計(jì)厚度69m,單 層厚度較大的有 3灰、 4灰、 11 灰、 12灰等。根據(jù)各單層灰?guī)r厚度及層間 距的大小，可將本組分為上、中、下三個含水段，上段 1

3、 灰至 4灰，中下 段 5 灰至 12 灰。各段相對獨(dú)立，正常地段不存在越流補(bǔ)給關(guān)系上段距開 采煤層較近，是 6(10)煤開采的主要充水含水層。含水層巖溶裂隙發(fā)育， 富水性強(qiáng)，鉆孔單位涌水量q =2.33811.313L/s.m，滲透系數(shù)K =0.128 97.16m/d，水壓3.8MPa。為保證川625工作面安全生產(chǎn)，采前對該面底板 灰?guī)r含水層進(jìn)行了注漿加固，改造含水層為隔水層，提高底板綜合抗水壓 能力。二、底板灰?guī)r含水層的改造方案（1）加固地段與改造含水層位根據(jù)淮北礦區(qū)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)突水系數(shù) Ts值小于0.07MPa/m時6（ 10）煤層 幵采一般才是安全的。由于工作面的灰?guī)r水壓值P=3.8 M

4、Pa，根據(jù)礦井水文地質(zhì)規(guī)程，突水系數(shù)Ts滿足公式將突水系數(shù)Ts、水壓P、灰?guī)r水導(dǎo)高Cp代入該式，可以反算出隔水 層厚度PN厚度應(yīng)當(dāng)大于66m根據(jù)6煤底板隔水層厚度及巖性，本著加 固后的底板厚度既能滿足防治水的需要，又要經(jīng)濟(jì)合理的原則，確定底板 改造方案為：以改造 1 灰 3 灰為主，兼顧加固砂巖，尤其以改造 1 灰 2 灰含水層位為重點(diǎn)。（ 2）工程布置根據(jù)注漿改造方案，機(jī)巷鉆孔層位穿過1灰，進(jìn)入2灰1m 2灰鉆孔按照漿液擴(kuò)散半徑冬50m均勻布置，特殊地段（斷層裂隙發(fā)育區(qū)等）和物 探異常區(qū)加密布孔，鉆孔孔底平面間距一般為60m機(jī)巷側(cè)布孔原則上孔底距巷道40m沿機(jī)巷布置鉆場鉆孔，斜距 80110

5、m平均96m鉆孔傾 角 30° 35°。 沿工作面走向設(shè)計(jì)鉆孔 3 排，其中機(jī)巷內(nèi)側(cè)斷層下盤 1 排（ 2 個孔）（見圖）。鉆孔設(shè)計(jì)方向與斷裂構(gòu)造和裂隙發(fā)育方向盡量正交。 鉆孔以斜孔為主，使鉆孔揭露的含水層段盡量長，以增加注漿量。鉆孔布置還要便于鉆孔排水、有利于注漿三、鉆孔施工、注漿工藝（ 1） 鉆孔施工考慮到川625工作面斜長達(dá)125m,工作面鉆進(jìn)過程中采用 ZDY-1900S大功率、高鈕矩鉆機(jī)施工。為揭露更多裂隙，提高注漿改造效果，所有鉆 孔基本低角度施工，即面內(nèi)異常機(jī)巷開孔，本次注漿采用地面注漿站造漿（注漿量，漿液濃度微機(jī)自動控制計(jì)量），91鉆孔和 32高壓管路輸送

6、系統(tǒng)。應(yīng)用結(jié)果表明，地面注漿站系統(tǒng)因其造漿和輸送的連續(xù)性、漿液密 度的可控性，非常適合于大量連續(xù)注漿需要，具有井下注漿站無法比擬的 優(yōu)越性。主要注漿設(shè)備為 M3B260/7 型四檔變量泥漿泵。鉆孔結(jié)構(gòu)為：開 孔直徑 130mm終孔直徑 91mm 04m用 127mm的護(hù)壁管；110mm 孔徑下 108mm止水套管2839m （視鉆孔角度確定，保證距底板法向間 距10米以上），其下為 91mm裸孔，108mm止水套管耐壓不少于 10 MPa 每一鉆場首先施工高角度鉆孔， 其次鉆孔間隔施工， 相互作為探查孔。底板探查孔和底板注漿孔施工至砂巖段，灰?guī)r含水層段分別做壓水試驗(yàn)， 掌握管路、水泵性能，探查

7、各含水層段的裂隙發(fā)育情況，求得相應(yīng)含水層 參數(shù)，事先預(yù)計(jì)鉆孔注漿量，根據(jù)注漿情況可初步評價(jià)注漿效果。對注漿 效果通過檢查孔驗(yàn)證。檢查孔的數(shù)量不少于注漿孔的20%，當(dāng)檢查孔出水量大于 20m3/h 時，認(rèn)為注漿效果沒達(dá)到要求，需進(jìn)行復(fù)注。重點(diǎn)檢查地 段為構(gòu)造帶、物探異常區(qū)、富水區(qū)、注漿量少及水電影響地段。（ 2）注漿工藝選用 425#普通硅酸鹽水泥作為注漿材料，輔助材料為粉煤灰。 漿液濃度的控制原則是：為保證漿液擴(kuò)散得較遠(yuǎn)，漿液濃度不宜過大，一般水泥 漿液水灰比應(yīng)控制在 1:2 左右，最高不超過 1:3 ，最低不低于 1:1 ，先期 注稀漿，后期逐漸增大漿液濃度?？刂谱{壓力一般為鉆孔靜水壓力的

8、1.52倍，最大不超過9MPa當(dāng)單位時間吸漿量小于 40L/min且穩(wěn)定10min 即可結(jié)束注漿。通常本著充分進(jìn)漿的原則，對注漿量不做限制，但單孔注 漿量超過 386 噸水泥，可考慮增加注漿濃度。如果注漿加固孔砂巖段出水，無論水量大小，均實(shí)行分段注漿；即使砂巖段出水不明顯，壓水試驗(yàn)的水壓低于4MPa也進(jìn)行分段注漿，以確保高滲透率地段充分進(jìn)漿。只對全段不出水且水壓試驗(yàn)無異常的鉆孔實(shí)行終 孔全段注漿。工程中要求涌水量大于 30m3/h 的鉆孔在注漿結(jié)束后要進(jìn)行透孔，以 檢驗(yàn)鉆孔涌水量，至鉆孔涌水量小于 30m3/h 為止。在實(shí)際施工時個別鉆 孔曾透孔 4 次。四、底板注漿加固及含水性改造效果檢驗(yàn)本次鉆進(jìn)采用ZDY -1900S鉆機(jī)施工（鉆桿自動擰卸，輔助工序少，鉆 進(jìn)效率高）。從2007年1月5月的20天時間內(nèi)共在川625機(jī)巷3個鉆場 內(nèi)共施工4個孔，鉆進(jìn)工程量為435m平均鉆進(jìn)效率為22m/d.臺。川625工作面底板改造注漿工程中，4個注漿孔共注水泥591噸，最大單孔注漿量達(dá) 196 噸，平均單孔注漿量 147.8 噸。注漿后進(jìn)行了二次電 法檢查，透孔壓水試驗(yàn)及取芯驗(yàn)證注漿質(zhì)量。二次電法資料顯示注漿后灰 巖視電阻率低阻異常大大削弱，底板隔水性能顯著增強(qiáng)，注漿效果良好； 取芯驗(yàn)證，灰?guī)r含水層裂隙內(nèi)有水泥漿充填。檢驗(yàn)后期的壓水試驗(yàn)，灰?guī)r 內(nèi)在低泵量下已壓不進(jìn)水，單位吸涌水量大大減少