煤層底板注漿加固與改造含水層技術(shù)管理規(guī)定2012.04.29

1、煤層底板注漿加固與改造含水層技術(shù)管理規(guī)定第一章 總則第一條 恒源煤電公司劉橋一礦、恒源煤礦、五溝煤礦等主采山 西組煤層， 底板均存在太原組石灰?guī)r巖溶裂隙水突水威脅。 為了認真 貫徹“安全第一、預(yù)防為主 ”的方針，防止重大水害事故發(fā)生， 根據(jù)煤 礦防治水規(guī)定的要求，特制定煤層底板注漿加固與改造含水層技 術(shù)管理規(guī)定。第二條煤層底板注漿加固與改造含水層的目的和任務(wù)是注漿封 堵工作面斷層、裂隙、陷落柱等導(dǎo)水構(gòu)造，增加工作面底板有效隔水 層厚度，降低工作面突水系數(shù)，保障工作面安全回采；工作面通過采用煤層底板注漿加固與改造含水層后， 回采期間灰 巖最大涌水量應(yīng)不超過 40m3/h。第三條 本規(guī)定適用于工作

2、面存在導(dǎo)水構(gòu)造、底板薄弱帶、底板 能夠承受的水頭壓力小于實際水頭壓力等水害威脅的工作面。第四條 工作面底板注漿加固與改造含水層工程應(yīng)編制設(shè)計上報 公司，經(jīng)公司總工程師批準，施工單位編制安全技術(shù)措施組織實施。第五條 工程結(jié)束經(jīng)現(xiàn)場驗收后，編制工程總結(jié)及工作面采前防 治水安全評價報告， 上報公司通防地測部審查， 經(jīng)公司總工程師批準 后工作面方可回采。第二章 設(shè)計第六條 設(shè)計應(yīng)符合煤礦防治水規(guī)定和恒源公司地測防治 水技術(shù)管理規(guī)定要求。設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括水文地質(zhì)條件分析、物探設(shè)計、鉆場設(shè)計、鉆探設(shè)計、注漿設(shè)計、設(shè)備選型設(shè)計、排水設(shè)計、供 電設(shè)計、通訊設(shè)計等。第七條 水文地質(zhì)條件分析包括：工作面概述、地質(zhì)構(gòu)

3、造、水文 地質(zhì)（頂?shù)装搴羲畬?、水量、水壓、?dǎo)水通道等） 、周邊區(qū)段、底 隔厚度、突水系數(shù)、疏水降壓、水害威脅程度等情況分析。第八條 物探設(shè)計包括探測目的任務(wù)、物探方法選擇、工程設(shè)計布置方案等。物探方法選擇上要指出方法選擇的依據(jù)以及重點探測對象。 針對 煤層底板賦水性探測可采用礦井瞬變電磁法、 音頻電透視法、 網(wǎng)絡(luò)并 行電法、無線電波透視、瑞利波、地震波等，要用兩種方法進行相互 驗證。第九條 鉆場設(shè)計原則上在工作面兩巷內(nèi)設(shè)計鉆場， 并布置在面內(nèi)煤幫側(cè)。 每個鉆 場設(shè)計峒室三個，即鉆窩、泵窩和水窩，每兩個鉆場間距100150m, 具體位置要盡量選擇在平緩地段并避開構(gòu)造發(fā)育帶 （斷層帶、 褶曲軸

4、部等）；泵窩與鉆窩之間煤柱寬度應(yīng)控制在 510m范圍。鉆窩尺寸應(yīng) 根據(jù)不同鉆機型號確定,泵窩及水窩尺寸應(yīng)按以下標準設(shè)計。泵窩長X寬 高=4.0 4.0 2.4m水窩長X寬 高=4.0 X.0 X.4m （臥底1.2m以上）有水溝與其它鉆場水窩連接并能自流入該鉆場水窩的,鉆場就 不需要再施工水窩,可采用集中水窩排水鉆場應(yīng)有鉆探設(shè)備起吊裝置, 。第十條 鉆探設(shè)計1、設(shè)計應(yīng)包括探查目的任務(wù)、重點探查區(qū)域、鉆孔設(shè)計參數(shù)選 擇、鉆孔方案布置、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)要求等內(nèi)容。2、要根據(jù)實際需要加固的底板隔水層厚度要求來確定鉆孔終孔 層位。3、要根據(jù)各鉆孔地質(zhì)預(yù)想剖面確定鉆孔的方位、傾角、深度等 參數(shù)，在

5、設(shè)計中盡量杜絕傾角小于 30°的鉆孔。4、底板灰?guī)r注漿孔擴散半徑一般應(yīng)取 30 35m,改造范圍內(nèi)全 覆蓋加固， 針對構(gòu)造異常帶及物探異常區(qū)應(yīng)重點加密布孔探驗， 改造 覆蓋范圍向工作面四周外擴距離應(yīng)大于 15m。5、每相鄰兩個鉆場至少布置一個全取芯孔。6 、為揭露更多裂隙以增強注漿效果，注漿孔終孔孔徑選擇73mm;每個鉆孔應(yīng)下二級套管，一級為孔口護壁管146mm,至少穿過煤層底板下2m以上；二級為止水套管 108mm,長度應(yīng)根據(jù) 巖層強度、水壓、鉆孔傾角等因素綜合確定,但孔口管末端距離煤層 底板垂距不小于15m，同時應(yīng)滿足煤礦防治水規(guī)定的相關(guān)要求； 套管管材一般選擇 DZ40 普通地

6、質(zhì)管材,壁厚 4.5mm 以上。7、根據(jù)施工需要部分鉆孔要做單孔設(shè)計。第十一條 注漿設(shè)計1 、按照等水位線圖選取工作面水壓,注漿終壓取受注含水層水 壓的 2 倍。2、注漿材料為黏土水泥漿或水泥單液漿。水泥為新鮮的PO42.5 普通硅酸鹽水泥，其質(zhì)量應(yīng)符合國家 GB175-92 標準，不得使用受潮 結(jié)塊的水泥或過期的水泥。黏土 40卩my以下的粒徑不得小于90%。 單 液 水 泥 漿 濃 度 為 1.20g/cm31.35g/cm3 ， 粘 土 水 泥 漿 1.20g/cm31.30g/cm3。3、注漿方式，即固管與淺部復(fù)注采用井下注漿泵注漿，底板加 固與改造含水層注漿應(yīng)采用地面注漿站注漿； 注

7、漿順序為打一孔注一 孔和交叉施工鉆孔方式；注漿結(jié)束標準為：達到設(shè)計終壓，漿液流量 在 40l/min 以下，并持續(xù) 20分鐘。4、一般應(yīng)采用公式法或比擬法預(yù)算注漿總注入量和單孔平均注 入量。第十二條 排水設(shè)計1、設(shè)計中應(yīng)明確最大涌水量、排水路線、排水揚程、排水設(shè)備、 水倉容量等。2、每個排水點泵排能力要大于相關(guān)鉆場鉆孔預(yù)計最大涌水量和 巷道系統(tǒng)涌水量之和； 排水管路的排水能力要與工作水泵的排水能力 相匹配，單個排水點與總排水管路之間應(yīng)安裝逆止閥； 水窩內(nèi)要配備 與工作泵同等能力的備用泵。第十三條供電設(shè)計 鉆進及井下注漿施工用電為巷道掘進用電的一部分， 在巷道施工 設(shè)計中以于考慮。排水供電要采用

8、雙回路，專電專供，雙回路供電標準是，每路電 源所帶水泵均可啟動滿足最大排水量需要。第十四條通訊要求施工鉆場必須安裝專線電話。第十五條 工程量及費用概算 按照設(shè)計工程量和恒源公司相關(guān)規(guī)定應(yīng)對工程費用進行概預(yù)算。 第十六條 附表與圖1、鉆孔設(shè)計一覽表2、排水設(shè)施設(shè)計一覽表3、工作面鉆孔布置平面圖4、鉆孔預(yù)想剖面圖5、工作面物探成果圖6、工作面綜合柱狀圖第三章鉆注施工技術(shù)要求第十七條 開孔前準備1、地質(zhì)部門向鉆探部門下達開工通知書， 鉆探部門接到通知后， 向測量下達放線通知書，測量接到通知書后兩天內(nèi)按設(shè)計放線結(jié)束。 鉆機隊技術(shù)員根據(jù)測量放的控制線具體定孔位、 穩(wěn)鉆機開孔。 要求各 孔鉆孔方位誤差小于

9、± 2°，傾角誤差小于± 1°。2、孔口管埋設(shè)1）嚴格按照設(shè)計要求下孔口管，下管時，鉆機隊技術(shù)員及其跟 班人員現(xiàn)場督查下管并有簽字， 地測部門不定時現(xiàn)場抽查， 抽查率不 低于 30%。2）孔口管絲扣要要滿扣滿絲，防止孔口管在使用過程中脫扣，法蘭盤與孔口管要連接牢固， 嚴禁法蘭盤與孔口管焊接處出現(xiàn) “砂眼” 或法蘭盤與孔口管絲扣連接不滿扣滿絲。3）為防止鉆孔偏移，下孔口管段原則上應(yīng)取芯鉆進。4）第一路孔口管必須穿過煤層，扎根于煤層底板堅硬巖層中不少于2m,下套管時鉆孔孔深要比預(yù)計下套管深度深 0.3m，第二路孔 口管下套管時鉆孔孔深要比預(yù)計下套管深度深 0

10、.5m。5）末端套管（焊接法蘭盤的孔口管）長度在 0.5m- 1m之間。6）孔口管埋設(shè)的注漿材料采用新鮮的 PO42.5 硅酸鹽水泥，以0.8：1-1：1 的比例制成水泥漿，使用設(shè)計規(guī)定的注漿泵，進行注漿 固管，凝固時間不低于 72 小時；耐壓試驗時需地測部門現(xiàn)場檢查驗 收，不能滿足標準要求的， 重新復(fù)注，直至滿足標準要求。3、鉆進施工要求1 ）鉆孔鉆進超過套管后，必須按規(guī)定裝好孔口高壓閘閥、反壓 裝置、防噴裝置等；進入海相泥巖3 5m時，必須提鉆對鉆孔進行復(fù) 注漿，注漿采用井下注漿方式，注漿材料為 1：1-1.5:1 單液水泥漿 注漿，注漿壓力為靜水壓 2 倍，凝固時間不低于 48 小時。2

11、）鉆孔在鉆進時應(yīng)作簡易水文地質(zhì)觀測，記錄水壓、水量（包 括漏失量）、水溫、采取水樣、詳細記錄巖性變化，準確判層（由鉆 機隊技術(shù)人員指導(dǎo)判層，地質(zhì)部門抽查） ；認真做好原始班報記錄工 作，要求使用專用記錄簿，記錄規(guī)范，字跡清晰，記錄簿必須在井下 現(xiàn)場交接班。3）鉆孔施工過程中（即裸孔段）加導(dǎo)向鉆進，以確保鉆孔精確施工。4）鉆孔出水后，應(yīng)采用物理方法測量涌水量。5）鉆進過程中如果鉆孔涌水量大于 10m3/h，須停鉆觀測，取水 樣化驗；大于 20m3/h 時，必實施注漿，若當班不能注漿，則應(yīng)打開 閘閥放水減壓，下一班必須注漿。6）根據(jù)鉆探施工中的實際情況，針對具體問題，及時合理調(diào)整 設(shè)計，以達到鉆孔

12、施工目的。每個鉆場至少選擇一個鉆孔測斜檢查， 重點物探異常區(qū)的目標靶位鉆孔、 與設(shè)計相差較多的鉆孔 （提前終孔 或未見目的層）及傾角小于 25°的鉆孔要測斜檢查，測斜孔數(shù)不低 于總孔數(shù)的 10。7）施工現(xiàn)場實行掛牌管理， 每個鉆場要求掛有鉆孔布置平面圖、 施工流程圖、主要技術(shù)參數(shù)圖及鉆探施工進度圖等。8）鉆孔終孔后，鉆機隊地質(zhì)部門提交驗收申請，相關(guān)部門現(xiàn)場 驗尺。第十八條 注漿施工技術(shù)要求1 、注漿站與孔口必須安裝壓力表，防治水工程開工前，注漿管 路要先接到位， 并對注漿管路的性能及地面注漿站的設(shè)備完好性進行 系統(tǒng)檢查。2、設(shè)計現(xiàn)場漿液配比表。3、同一鉆場內(nèi)要求完成一孔注一孔，嚴禁成

13、多孔后一次注漿。4、注漿工藝流程：1 ）檢查注漿管路，注漿之前應(yīng)對鉆孔徹底沖孔，沖盡孔底巖粉。2）注漿管路與孔口連接采用法蘭盤連接方式， 并檢查安全性能3）向孔內(nèi)壓清水， 了解鉆孔的可注性，并再次檢查孔口管質(zhì)量。 時間為 30分鐘，壓水試驗過程中每 5 分鐘觀測記錄一次。4）注漿過程中注漿壓力、注漿量、漿液濃度等應(yīng)每半小時一次， 觀測、記錄、匯報，要井上下同時記錄。5）注漿過程中要密切觀測受注點鉆孔及巷道情況，發(fā)現(xiàn)孔壁變 形、跑漿，鉆場及附近巷道底鼓變形等，必須立刻停止注漿。6）間歇注漿：根據(jù)不同工作面的水文地質(zhì)條件及現(xiàn)場情況適當 選取間歇注漿方案，以降低注漿成本。如果單孔注漿水泥用量大于 1

14、00T，或巷道跑漿，則要采取間歇注漿。7）單孔注漿結(jié)束標準：當孔口壓力與設(shè)計壓力一致、漿液流量在401/min、持續(xù)20分鐘即可結(jié)束注漿。若無待注鉆孔，則打開泄?jié){ 閥，沖洗管路。5、注漿結(jié)束后管路殘漿嚴禁進入排水系統(tǒng)。6、鉆孔注漿結(jié)束 72 小時后，打開閘閥，如孔內(nèi)仍有出水現(xiàn)象， 掃孔至孔底， 根據(jù)孔內(nèi)出水量大小， 采用地面注漿站或井下注漿設(shè)備 注漿封堵。7、地面注漿期間，水文地質(zhì)人員應(yīng)經(jīng)常到注漿現(xiàn)場檢查注漿情 況。鉆機隊要設(shè)立專門臺帳，對每個孔的注漿情況要詳細填寫。第四章 效果檢查及安全評價第十九條效果檢查底板注漿加固與改造含水層工程結(jié)束后必須對其效果進行檢查， 效果檢查分為鉆探和物探兩種方

15、法。1、鉆探效果檢查從以下幾個方面進行布置和施工：1）在底板鉆注鉆孔全部注漿結(jié)束且漿液凝固時間不低于72 小時后進行施工，鉆孔無水或涌水量較小（小于或等于10m3/h）,則可確定注漿效果，涌水量較大（大于10m3/h）,應(yīng)當重新布孔進行補注。2）檢查孔盡可能布置在注漿范圍可能存在的注漿盲區(qū)、 問題區(qū)， 效果檢查孔不少于鉆孔總數(shù)的 10%。3）水文地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域可取芯檢驗。4）檢查孔施工結(jié)束后，應(yīng)立即進行注漿封孔。2、采用物探方法效果檢查，應(yīng)注意以下幾個方面：1 ）采用的物探方法要與注漿前的物探方法相同，按注漿前的物 探設(shè)計進行施工；2）對注漿前后物探結(jié)果進行對比，看底板視電阻率是否有一定 幅

16、度的提高， 看異常區(qū)是否明顯縮小或消失。 對注漿后的物探異常區(qū) 要采用鉆探驗證，觀測鉆孔涌水量情況，涌水量大于10m3/h，則應(yīng)根 據(jù)異常區(qū)有針對性的重新布孔進行注漿。第二十條 采前防治水安全評價1 、煤層底板水文地質(zhì)特征分析評價包括底板巖層組合情況、巖層、海相泥巖層、灰?guī)r層兩極厚度及 平均厚度、 底板砂巖層和灰?guī)r層富水情況、 原始導(dǎo)高發(fā)育情況及底板 物探異常區(qū)鉆探驗證情況。2、注漿前后物探效果分析評價 分析出注漿前后底板視電阻率值變化情況， 異常區(qū)的平面與縱向范圍變化情況，對引起這些變化的各種可能情況應(yīng)當逐一分析3、單孔注漿過程評價 包括注漿工藝流程、漿液擴散半徑、注漿濃度、配比、終壓、注

17、漿量、注漿過程中出現(xiàn)的異常情況、 注漿時受注含水層的水位變化關(guān) 系及封孔等情況的分析評價； 單孔注漿量與鉆孔涌水量、 鉆孔施工順 序關(guān)系分析評價。4、總注漿量、單位注漿量評價 總注漿量評價是指實際注入量與預(yù)計量之間差別及原因分析。 單 位注漿量的多少及原因分析。5、涌水量預(yù)計 工作面回采期間的涌水量預(yù)計應(yīng)包括正常涌水量預(yù)計及最大涌 水量預(yù)計，可以采用公式法及比擬法等方法計算。6、采前防治水安全評價 包括注漿加固安全性評價及防排水系統(tǒng)評價。1）注漿加固安全性至少采用以下三種方法進行評價（1）突水系數(shù)評價仍按突水系數(shù)公式 Ts=P/M 計算工作面煤層底板突水系數(shù)，此時 P 的取值應(yīng)按照本水文地質(zhì)單元內(nèi)實時水位值， M 取值應(yīng)是將注漿后 有效隔水層厚度，此時 Ts 值要求小于 0.06Mpa/m。（ 2）P-M 圖分析評價根據(jù)周邊礦井和本礦有灰?guī)r突水威脅工作面開采經(jīng)驗 ,作出 P-M 圖，從圖中分析工作面是否可以安全開采。（3）理論計算法分析評價理論計算主要采用安全隔水層厚度 （梁的強度理論模型）公式評 價L（ r2L2 8KpP rL）t臨4Kp式中：t臨一隔水底板的臨界厚度（m）;P作用于隔水層底板的實際水壓（MPa）;L 回采工作面最大控頂距或者是巷道底板寬度，（m）;r底板巖層平均容重，一般?。∕N/m3）；Kp 底板隔水巖層的平均抗拉強度（MPa）如果底