專題底板注漿加固學(xué)習(xí)教案課件

會(huì)計(jì)學(xué)1專題底板注漿加固會(huì)計(jì)學(xué)1專題底板注漿加固

由于灰?guī)r水的補(bǔ)給屬側(cè)向補(bǔ)給，補(bǔ)給范圍很廣，所以21煤底板水屬于動(dòng)儲(chǔ)量，一旦發(fā)生突水，水量大、水壓高，難以疏排，輕者給煤礦造成經(jīng)濟(jì)損失，重者造成重大的人身傷亡事故。寒武系白云質(zhì)灰?guī)r含水層的含水性比奧陶系灰?guī)r含水層的含水性相對(duì)較弱，巖溶發(fā)育極不均勻，以溶洞水為主。華北部分地區(qū)缺失奧陶系地層，寒武系白云質(zhì)灰?guī)r直接與本溪群、太原群地層呈不整合接觸，開采過程中偶爾發(fā)生溶洞突水，突水量最高達(dá)30000m3/h。第1頁/共74頁由于灰?guī)r水的補(bǔ)給屬側(cè)向補(bǔ)給，補(bǔ)給范圍很廣，所以21

在21煤層與幾個(gè)含水層之間有幾個(gè)良好的隔水層，發(fā)揮了很好的隔水作用。其一是21煤底板至太原組灰?guī)r之間的海相泥巖和砂質(zhì)泥巖隔水層，巖性致密均勻，隔水性能好，在華北和華東地區(qū)普遍發(fā)育。其二是太原組中段的砂質(zhì)泥巖隔水層，它起到了阻隔L1~4灰?guī)r與L7~8灰?guī)r之間水力聯(lián)系的作用。其三是本溪組地層，主要是鋁土質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖，夾有煤線和黃鐵礦、赤鐵礦薄層，如果本溪組地層較厚，可有效阻隔奧陶系與L1~4灰?guī)r之間的水力聯(lián)系。

第2頁/共74頁在21煤層與幾個(gè)含水層之間有幾個(gè)良好的隔水

人們希望3個(gè)良好的隔水層能有效地阻隔二1煤底板突水，但這僅是個(gè)美好的愿望，在煤礦生產(chǎn)建設(shè)過程中，二1煤底板突水事故不斷發(fā)生，尤其是采煤工作面底板突水及工作面后方采空區(qū)底板滯后突水，水量大、水壓高，輕者淹沒工作面，重者淹沒整個(gè)采區(qū)，給礦井安全生產(chǎn)帶來很大影響。近年來，采煤工作面底板突水事故呈上升趨勢(shì)，究其原因有以下幾點(diǎn):①有些地區(qū)二1煤底板海相泥巖地層太薄，其強(qiáng)度不足以抵抗含水層的突水壓力。第3頁/共74頁人們希望3個(gè)良好的隔水層能有效地阻隔二1煤②采煤工作面前后方受礦山支承壓力影響，煤層底板受礦山壓力強(qiáng)烈擾動(dòng)，破壞了底板隔水層的完整性，降低其強(qiáng)度，弱化其水性能。③煤層底板巖層中存在裂隙、溶隙、斷層、陷落柱等，溝通了含水層與二1煤層之間的水力聯(lián)系。④隨著近幾年煤礦開采強(qiáng)度不斷增大，開采深度越來越大，開采過程中承擔(dān)的水壓越來越高，突水的概率增高，突水量也相對(duì)增大。⑤一些礦區(qū)開采二1煤的方法不正確，巷道布置不合理，回采工藝不對(duì)路，不利于底板水的防治。⑥水文地質(zhì)工作不到位，防治水措施不得力,沒有認(rèn)真貫徹執(zhí)行“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水方針。⑦防治水安全投入不夠，礦井排水能力不足，防治水工程不完善。第4頁/共74頁②采煤工作面前后方受礦山支承壓力影響，煤層底板受礦山壓力強(qiáng)

針對(duì)二1煤采煤工作面及其后方采空區(qū)底板突水問題，煤炭企業(yè)、科研院所和大專院?？蒲腥藛T進(jìn)行了艱苦的探索。由于注漿加固底板技術(shù)充分體現(xiàn)了“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水方針，有效地控制了底板突水事故的發(fā)生，降低了礦井排水量，目前許多礦區(qū)已經(jīng)把注漿加固煤層底板作為礦井防治水的必備措施之一，隨著開采深度的增加，這一技術(shù)有著廣泛的推廣應(yīng)用前景。第5頁/共74頁針對(duì)二1煤采煤工作面及其后方采空區(qū)底板突水第二節(jié)注漿加固層位的確定

為了保證注漿加固煤層底板的防治水效果，必須首先確定需加固的層位。如果加固層位距離煤層太近，在注漿過程中可能會(huì)出現(xiàn)大量跑漿，浪費(fèi)注漿材料，達(dá)不到加固的目的;如果加固層位距離煤層太遠(yuǎn)，鉆孔工程量大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理;如果加固層位太薄，加固后其強(qiáng)度仍然不足以抵抗水的壓力;如果加固層位太厚，可能會(huì)消耗更多的注漿材料，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，影響回采進(jìn)度。合理的加固層位應(yīng)該有如下規(guī)定:第6頁/共74頁第二節(jié)注漿加固層位的確定第6頁/共74頁（1）巖層厚度應(yīng)大于由于礦山壓力向底板傳播所形成的破碎帶厚度。（2）加固地層可注性強(qiáng)，漿液可在地層中大面積擴(kuò)散，在高壓注漿條件下不跑漿，漿液利用率高。（3）加固以后可有效改變底板巖層的物理力學(xué)性質(zhì)，提高其強(qiáng)度和隔水性能，有效防止突水。（4）在井下布置鉆場(chǎng)方便，輔助工程量小，注漿鉆孔鉆進(jìn)工程量小。第7頁/共74頁第7頁/共74頁一、回采引起底板巖層形成破碎帶厚度的確定

目前采用的方法有理論計(jì)算法、巷道觀測(cè)法、鉆孔透視法、鉆孔電視法等。

(一)理論計(jì)算法利用礦山壓力在底板中的傳播理論，計(jì)算底板受回采影響帶的厚度。目前我國(guó)在礦山壓力及其控制的研究方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平，理論系統(tǒng)完善，可操作性強(qiáng)。關(guān)于回采引起煤層頂、底板破壞的研究成果已經(jīng)成熟，并己經(jīng)過大量的實(shí)踐證明。確定底板注漿加固層位可以利用礦山壓力在底板中的傳播范圍和傳播強(qiáng)度的計(jì)算公式計(jì)算出底板破碎帶的厚度。計(jì)算時(shí)要注意各種參數(shù)的選取，如巖石的容重、彈性模量、變形模量、泊松比、單向抗壓強(qiáng)度、單抗拉強(qiáng)度等，如果這些參數(shù)選取合適，計(jì)算結(jié)果則是正確的，參數(shù)選取不當(dāng)，計(jì)算結(jié)果顯然正確。為了安全起見，理論數(shù)值計(jì)算出來后，往往要取1.2~1.4的系數(shù)。第8頁/共74頁一、回采引起底板巖層形成破碎帶厚度的確定第8頁/共74頁(二)巷道觀測(cè)為了比較直觀地了解回采引起的煤層底板破壞的全部過程和最終狀況，可以在合適的位置向底板開掘?qū)ｉT巷道或利用已有的巷道進(jìn)行直接觀測(cè)，從而確定底板注漿加固層位。在回采工作開始之前，向煤層底板開掘一條專門的觀測(cè)巷道，在巷道內(nèi)設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)和觀測(cè)儀器，對(duì)回采引起的底板巖層移動(dòng)、變形和破壞的全過程及最終狀況直接地用儀器測(cè)量。采用這種方法能夠獲得比較真實(shí)可靠的第一手材料，但影響觀測(cè)效果的因素很多，如觀測(cè)儀器的精度和可靠性、觀測(cè)人員的素質(zhì)和責(zé)任心、數(shù)據(jù)分析處理方法等。還必須注意，向底板巖層開掘巷道要慎重，必須采取有效措施防止底板突水。如果有條件，最好利用現(xiàn)成的生產(chǎn)巷進(jìn)行觀測(cè)，也同樣能收到良好的效果。第9頁/共74頁(二)巷道觀測(cè)第9頁/共74頁(三)鉆孔透視法鉆孔透視法的實(shí)質(zhì)是在合適的位置向煤層底板打兩個(gè)鉆孔，一個(gè)孔內(nèi)放置無線電發(fā)射機(jī)，另一個(gè)孔內(nèi)放置接收機(jī)。無線電波在不同介質(zhì)中或在受破壞的均質(zhì)體中傳播時(shí)受到不程度的衰減，衰減的大小決定于介質(zhì)的電阻率。當(dāng)巖層中構(gòu)造、裂隙、溶洞或有用礦體等質(zhì)異常體與周圍巖層的電阻率有明顯差異時(shí)，無線電波穿透這些低電阻的異常體時(shí)就易于衰減。根據(jù)這種原理，可測(cè)試和分辨巖層受采動(dòng)破壞的界面，從而確定注漿加固層位。實(shí)踐證明，這種方法是可行的。

(四)鉆孔電視法鉆孔電視法的實(shí)質(zhì)是在鉆孔中懸掛探頭(電視攝像部分)作360o旋轉(zhuǎn)，觀測(cè)孔壁受采動(dòng)破壞情況，并直接由電纜傳送到架在鉆孔上部的接受屏幕上。實(shí)際應(yīng)用中常對(duì)分界面上、下5m處進(jìn)行鉆孔電視重點(diǎn)觀測(cè)，其他位置作一般觀測(cè)。觀測(cè)的內(nèi)容主要是由于采動(dòng)引起的石裂縫的位置、大小、條數(shù)和方向等。第10頁/共74頁(三)鉆孔透視法第10頁/共74頁二、注漿加固底板層位的確定

（一）加固二1煤底板海相泥巖

二1煤底板海相泥巖底與太原組地層呈整合接觸，是注漿加固煤層底板的首選層位。選擇這一層位需要考慮以下幾個(gè)方面的因素:1．二1煤底板海相泥巖的厚度通過理論計(jì)算和大量的礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)證明，回采期間礦山支承壓力對(duì)煤層底板的強(qiáng)擾動(dòng)深度一般為20~30m。因此，海相泥巖厚度大于30m時(shí)才能選擇加固這一層位，否則即使海相泥巖得到了充分加固，也不能實(shí)現(xiàn)阻止底板突水的效果。我國(guó)華東地區(qū)二1煤板海相泥巖厚度一般大于40m，可以選擇直接加固這一層位。例如，肥城、永城礦區(qū)加固"相泥巖單孔注漿量一般在300~500m3，個(gè)別達(dá)到3000m3,漿液利用率較高，取得了良好的加固效果。如果二1煤底板海相泥巖厚度太薄，在注漿過程中有可能發(fā)生底鼓現(xiàn)象，給全生產(chǎn)帶來很大影響。第11頁/共74頁二、注漿加固底板層位的確定第11頁/共74頁2．加固區(qū)域是否有采區(qū)注漿加固煤層底板施工時(shí)，注漿站是在地面設(shè)置的，由于注漿站與受注地點(diǎn)高差比較大，漿柱壓力很高，一般屬于高壓注漿。如果加固區(qū)域有采空區(qū)，漿液就有可能向采空區(qū)擴(kuò)散。盡管消耗了大量的注漿材料，仍然達(dá)不到注漿加固的預(yù)期效果。近年來有些礦井在回采期間工作面發(fā)生底板突水后，為了在不停產(chǎn)的條件下治理水患，采用動(dòng)水注漿技術(shù)，向煤層底板打鉆注漿，水在高壓狀態(tài)下，沿涌水通道向采空區(qū)流動(dòng)，漿液如不能及時(shí)凝固，也隨著水流向采空區(qū)流動(dòng)，漿液損失大，很難有效地封堵突水。第12頁/共74頁2．加固區(qū)域是否有采區(qū)第12頁/共74頁

3．采空區(qū)與注漿加固區(qū)域的相對(duì)位置如果采空區(qū)與注漿加固區(qū)域距離較遠(yuǎn)，可以不考慮采空區(qū)的影響。注漿時(shí)可以通過控制漿液的凝膠時(shí)間控制漿液的流程。漿液凝膠太快，不利于漿液的充分?jǐn)U散，影響注漿效果；凝膠太慢，漿液流程遠(yuǎn)，可能向采空區(qū)擴(kuò)散。因此，注漿施工前應(yīng)認(rèn)真做好漿液凝疑驗(yàn)，在漿液主劑中加人適量添加劑，使?jié){液有一個(gè)合理的凝膠時(shí)間，從而控制漿液流程，既保證注漿效果，又可避免漿液向采空區(qū)擴(kuò)散。第13頁/共74頁3．采空區(qū)與注漿加固區(qū)域的相對(duì)位置第13頁/共74頁

(二)加固太原組上段薄層灰?guī)r如果二1煤底板海相泥巖的厚度太薄，僅加固泥巖底板不能滿足阻水要求，應(yīng)選擇加固太原組上段薄層灰?guī)r。與加固泥巖底板相比，有其明顯的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)直接充填薄層灰?guī)r巖溶裂隙，從根本上治理薄層灰?guī)r突水。

(2)可以將太原組上段薄層灰?guī)r由含水層變?yōu)楦羲畬?，增加了?太原組上段薄層灰?guī)r煤底板隔水層的厚度，提高隔水層的整體強(qiáng)度，增強(qiáng)抵抗下部L1~4灰?guī)r和奧陶系灰?guī)r突水的能力。（3）巖溶裂隙發(fā)育，可注性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)預(yù)期的注漿加固效果。永城礦區(qū)煤底板海泥巖厚度50m左右，近年來一直選擇加固太原組上段的L8~9灰?guī)r，效果很好。

(4)太原組上段薄層灰?guī)r強(qiáng)度較大，能夠承受較高的注漿壓力，注漿過程中失漿量少，易發(fā)生底鼓現(xiàn)象。第14頁/共74頁(二)加固太原組上段薄層灰?guī)r(三)加固太原組中段隔水層選擇注漿加固太原組中段隔水層的主要是鄭州礦區(qū)，該礦區(qū)煤泥巖底板厚度僅有8~12m，太原組上段L7~8灰?guī)r厚度為8~10m。如果加固L7~8灰?guī)r，由于距離煤層太近，漿壓力又比較大，注漿過程中跑漿現(xiàn)象嚴(yán)重，局部出現(xiàn)底鼓，達(dá)不到預(yù)期的加固效果。將孔打到L5~6灰?guī)r，增加止?jié){層厚度和強(qiáng)度，可有效控制跑漿，提高漿液利用率。鄭州礦煤底板突水水源主要是L1~4灰?guī)r水和奧陶系灰?guī)r水。盡管L7~8灰?guī)r巖溶發(fā)育，但由厚度有限，涌水量不會(huì)太大，一旦L1~4灰?guī)r和奧陶系灰?guī)r通過斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造與采煤系統(tǒng)發(fā)生水力聯(lián)系，就有可能發(fā)生重大突水事故，多年來的生產(chǎn)實(shí)踐充分證明了這一結(jié)論。第15頁/共74頁(三)加固太原組中段隔水層第15頁/共74頁

注漿加固煤底板的主要目的是防治L1~4灰?guī)r水和奧陶系灰?guī)r水，尤其是防治奧陶巖水。加固太原組中段隔水層需要考慮該地層節(jié)理裂隙的發(fā)育程度，如果節(jié)理裂隙不發(fā)育，漿液注不進(jìn)去，同樣達(dá)不到注漿效果。應(yīng)考慮進(jìn)一步加深鉆孔，加固L1~4灰?guī)r。L1~4可注性強(qiáng)，注漿效果好，但注漿孔鉆進(jìn)工程量大，注漿材料消耗多，施工工期長(zhǎng)，成本高，在充分論證的基礎(chǔ)上慎重確定。第16頁/共74頁注漿加固煤底板的主要目的是防治L1~4灰?guī)r第三節(jié)底板注漿加固方案的確定一、注漿加固時(shí)機(jī)與順序的選擇在生產(chǎn)實(shí)踐中，底板突水事故多發(fā)生在采煤工作面及其后方采空區(qū)，這是因?yàn)榈装鍘r層中的各種節(jié)理、裂隙或斷層溝通了含水層與采煤系統(tǒng)之間的水力聯(lián)系所致。選擇加固底板機(jī)必須貫徹落實(shí)“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，在回采工作前，通過向底板巖層大量注漿，使注漿材料充分充填各種涌水通道，切斷含水層與采煤之間的水力聯(lián)系，從而避免在采煤工作面推進(jìn)過程中底板突水事故的發(fā)生。因此，注漿底板的時(shí)機(jī)應(yīng)選擇在采煤工作面上、下順槽和開切眼掘進(jìn)完成并順利貫通之后進(jìn)行。工作面生產(chǎn)系統(tǒng)形成后，先用直流電法或瞬變電磁法對(duì)煤層底板進(jìn)行一次全面的水文物理探測(cè)，圈定采煤工作面推進(jìn)范圍內(nèi)的低阻區(qū)，然后根據(jù)低阻區(qū)的分布進(jìn)行注漿加固設(shè)計(jì)，確定注漿孔分布和鉆場(chǎng)位置。為了盡量減少注漿工作對(duì)工作面生產(chǎn)的影響，注漿順序應(yīng)采用先里后外的后退式，注漿工作超前工作面80~120m，保證漿液充分凝固。第17頁/共74頁第三節(jié)底板注漿加固方案的確定第17頁/共74頁二、煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是井下防治水的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目的是查明采煤工作面范圍內(nèi)煤層底板的水文地質(zhì)情況，找出發(fā)生底板突水的可疑區(qū)，然后針對(duì)可疑區(qū)采取有施，防止底板突水事故的發(fā)生。由于水是良好的導(dǎo)電體，其電阻率很低，多數(shù)巖石是半導(dǎo)電體，其視電阻率很高，所以目前采用最多的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法是直流電法和瞬變電磁法。這兩去都是通過測(cè)定巖石的視電阻率來判斷巖層水文地質(zhì)情況的，所建立的電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)常敏感，測(cè)定結(jié)果反差大，可比性強(qiáng)，相對(duì)準(zhǔn)確，目前己經(jīng)在很多礦區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。第18頁/共74頁二、煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)第18頁/共74頁（一）采用直流電法儀進(jìn)行煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)運(yùn)用直流電法儀，采用四極對(duì)稱法進(jìn)行采煤工作面超前水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)采用四極對(duì)稱法可以探測(cè)煤層底板60m范圍內(nèi)的水文地質(zhì)情況，這一深度對(duì)華北多來說，均可了解到L7~8灰?guī)r的富水情況，有些地區(qū)二1煤底板泥巖較薄，可以探測(cè)到L1~4灰?guī)r甚至奧陶系灰?guī)r的富水情況。如果煤層傾角較小，可以直接測(cè)底板，傾角較大工作面下順槽側(cè)上幫同樣可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)煤層底板水文地質(zhì)情況的目的。圖1所示在工作面下順槽對(duì)煤底板進(jìn)行水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的結(jié)果，圖中曲線是巖石視電阻率值線，顏色較淺表示視電阻率較低，顏色較深表示視電阻率較高，顏色較淺的區(qū)域表示板突水可疑區(qū)，需要在回采前進(jìn)行底板注漿加固。

第19頁/共74頁（一）采用直流電法儀進(jìn)行煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)第19頁/共第20頁/共74頁第20頁/共74頁三、注漿加固方案采煤工作面底板注漿加固方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:工作面概況、工作面底板巖層水文地質(zhì)分析、鉆場(chǎng)布置、鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆孔施工順序、鉆孔施工技術(shù)要求、注漿系統(tǒng)、注漿方式注漿材料、注漿參數(shù)、注漿順序和注漿技術(shù)措施等。(一)工作面概況工作面概況主要說明采煤工作面位置、工作面技術(shù)參數(shù)、煤層賦存特征、頂?shù)装鍘r性、方法、煤層底板標(biāo)高、工作面地面標(biāo)高及與本工作面相關(guān)生產(chǎn)系統(tǒng)的基本情況等。第21頁/共74頁三、注漿加固方案第21頁/共74頁(二)工作面底板巖層水文地質(zhì)分析（1）說明煤層底板直接充水含水層、間接充水含水層的巖性、強(qiáng)度、厚度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、含水性、導(dǎo)水性、水頭高度、水壓、補(bǔ)給水源、補(bǔ)給強(qiáng)度、補(bǔ)給與季節(jié)的關(guān)系及其與煤層之間的相對(duì)位置。（2）說明煤層底板直接隔水層、間接隔水層的巖性、厚度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、強(qiáng)度、隔水性能及其與煤層之間的相對(duì)位置。（3）說明回采范圍內(nèi)及其附近的地質(zhì)構(gòu)造分布情況，分析斷層、裂隙的含導(dǎo)水性，各含水層之間的水力聯(lián)系等。（4）介紹煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的主要結(jié)論，結(jié)合本礦以及本區(qū)在過去生產(chǎn)過程中水災(zāi)事故特點(diǎn)，分析有可能發(fā)生底板突水的主要區(qū)域、突水強(qiáng)度、突水量預(yù)測(cè)等。第22頁/共74頁(二)工作面底板巖層水文地質(zhì)分析第22頁/共74頁(三)注漿加固范圍及加固層位的確定根據(jù)煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的主要結(jié)論以及對(duì)工作面底板巖層水文地質(zhì)條件的分析，進(jìn)一步分析注漿加固、改造底板隔水層的必要性，確定注漿加固總體方案，包括加固范圍和加固層位、加固工程量、輔助工程量、輔助工程位置、需要的鉆場(chǎng)數(shù)量、鉆孔數(shù)目、注漿系統(tǒng)、工程工期、工程進(jìn)度、施工組織等。根據(jù)高壓注漿堵水加固工作原理，選用先進(jìn)合理的技術(shù)路線，以"堵源截流、阻堵結(jié)合、加固底板"為原則，采用先簡(jiǎn)單、后復(fù)雜，先骨料后單液，最后采用雙液漿的注漿順序，保證注漿加固、改造底板隔水層的目的。第23頁/共74頁(三)注漿加固范圍及加固層位的確定第23頁/共74頁(四)鉆場(chǎng)布置根據(jù)底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)成果，針對(duì)探測(cè)到的低阻區(qū)位置，結(jié)合工作面巷道布置特點(diǎn)，合理安排鉆場(chǎng)位置。考慮到注漿工作有可能和工作面生產(chǎn)同時(shí)作業(yè)，鉆場(chǎng)位置應(yīng)選擇頂板較完整的地段，盡可能不影響工作面上下順槽中的設(shè)備運(yùn)行。合理設(shè)計(jì)鉆場(chǎng)巷道斷面為了避免鉆場(chǎng)巷道斷面過大，鉆場(chǎng)內(nèi)鉆孔可全部設(shè)計(jì)為斜空孔。鉆巷斷面規(guī)格一般為寬×高=3m×3m，鉆場(chǎng)斷面規(guī)格一般為長(zhǎng)×寬×高=5m×3m×3m。鉆巷的支護(hù)形式以錨網(wǎng)支護(hù)為好，也可以選用金屬棚子支護(hù)。為了減少布置鉆場(chǎng)的輔助工程量，要充分利用鉆場(chǎng)位置安排注漿孔，盡量減少鉆場(chǎng)數(shù)量，同一條鉆巷可以布置多個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)可布置多個(gè)注漿孔。根據(jù)注漿施工與工作面生產(chǎn)之間的配合關(guān)系，合理安排鉆孔施工次序，一般注漿工作要超前工作面生產(chǎn)兩個(gè)月時(shí)間。第24頁/共74頁(四)鉆場(chǎng)布置第24頁/共74頁（五）注漿孔布置原則（1）根據(jù)水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)圈定的低阻區(qū)分布范圍，合理設(shè)計(jì)鉆孔的位置和數(shù)目，鉆孔的孔徑一般要大于75mm，在高壓注漿條件下，按漿液擴(kuò)散半徑30m計(jì)算，均勻布置鉆孔，力求漿液在注漿改造層位的覆蓋率接近100%。（2）盡量增加鉆孔揭露含水層的面積，確保注漿效果。鉆孔均設(shè)計(jì)為斜孔，但由于煤層底板中泥巖層較多，遇水易變軟、膨脹，不利于鉆孔施工，因此鉆孔的角度也不宜太小，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況確定，一般以30°~40°為宜，只有靠多布置鉆孔來保證注漿加固效果。（3）鉆孔設(shè)計(jì)方向要盡量與斷裂構(gòu)造及裂隙的發(fā)育方向垂直或斜交，盡可能多地穿越斷層帶和裂隙，使鉆孔能大面積地揭露含水層。第25頁/共74頁（五）注漿孔布置原則第25頁/共74頁(4)在構(gòu)造異常區(qū)，特別是斷層、裂隙發(fā)育地段，如斷層的交叉、尖滅、拐彎處;作面初次來壓、周期來壓顯現(xiàn)地段;煤柱集中壓力區(qū)以及摺皺構(gòu)造的軸都要盡量多布置鉆孔。(5)鉆場(chǎng)內(nèi)注漿孔多為傘狀布置，根據(jù)選用鉆機(jī)的最大鉆進(jìn)深度，調(diào)整鉆孔的方位和傾角，均勻布置鉆孔。(6)同一個(gè)鉆場(chǎng)要盡可能多地布置鉆孔，以減少鉆場(chǎng)數(shù)量，減少鉆場(chǎng)輔助施工工程量。(7)鉆場(chǎng)內(nèi)鉆孔位置、傾角及方位的選擇要考慮到方便鉆機(jī)架設(shè)和鉆進(jìn)施工。(8)各鉆孔要按照設(shè)計(jì)施工次序編號(hào)。第26頁/共74頁(4)在構(gòu)造異常區(qū)，特別是斷層、裂隙發(fā)育地段，如斷層的交叉(六)鉆孔結(jié)構(gòu)注漿鉆孔一般選用135mm鉆頭開孔，下入108mm、長(zhǎng)6~10m的無縫鋼管作孔口管，然后換用90mm鉆頭鉆迸，直至終孔位置。如果二1底板破碎，為防止注漿過程中從孔口附近漏漿，可選用155mm鉆頭開孔，下入146mm、長(zhǎng)6~10m的無縫鋼管作為孔口管，然后換用130mm鉆頭鉆迸，穿過L7

后，下入108mm的無縫鋼管作為二級(jí)套管，最后換用中90mm鉆頭鉆進(jìn)直至終孔位置，一般注漿孔終孔直徑不得小于75mm?？卓诠荛L(zhǎng)度一般以穿入二1底板第一層較硬的砂質(zhì)泥巖為原則，二級(jí)套管應(yīng)穿過L7級(jí)套管均需注漿封閉，封閉套管時(shí)注雙液漿，待雙液漿充分凝固后，掃孔注水，進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。耐壓試驗(yàn)壓力應(yīng)不低于設(shè)計(jì)注漿終壓時(shí)的孔口壓力，持續(xù)時(shí)間不少于30min，以鉆孔周圍不漏水為合格，合格后安裝配套控制閘閥，方可繼續(xù)施工。必須根據(jù)突水壓力，選用合格的高壓閘閥，閘閥強(qiáng)度要大于水壓的3~4倍。第27頁/共74頁(六)鉆孔結(jié)構(gòu)第27頁/共74頁(七)鉆孔施工順序?yàn)榧涌斓装遄{加固施工速度，必須建立一支技術(shù)過硬、素質(zhì)較高的專業(yè)注漿施工隊(duì)伍，配備先進(jìn)的技術(shù)裝備，合理安排施工程序，盡可能加快工程進(jìn)度。同一個(gè)工作面可以安排2~3個(gè)鉆場(chǎng)同時(shí)施工，配備足夠的鉆孔與注漿設(shè)備，多工種、多工序平行作業(yè)?？紤]到鉆場(chǎng)所在位置作業(yè)場(chǎng)所狹小，同一個(gè)鉆場(chǎng)只能安排一套鉆注設(shè)備。一個(gè)鉆孔施工完畢應(yīng)立即注漿，然后再施工另一個(gè)鉆孔。相鄰鉆場(chǎng)同時(shí)施工的兩個(gè)鉆孔不要同時(shí)揭露含水層，以免注漿時(shí)相鄰鉆孔串漿。為保證注漿加固效果，注漿孔一般要分為三個(gè)次序，分三遍注漿。先施工第一次序鉆孔，鉆孔個(gè)數(shù)不低于鉆孔總數(shù)的50%。完成一次序后再施工第二次序鉆孔，二次序鉆孔個(gè)數(shù)不得低于總孔數(shù)的30%，一、二次序完成后再施工第三次序的檢查孔，檢查孔的個(gè)數(shù)一般為總孔數(shù)的20%。第28頁/共74頁(七)鉆孔施工順序第28頁/共74頁（八）鉆孔施工技術(shù)要求（1）必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)定的鉆孔方位、傾角施工注漿孔，在施工過程中不得隨意改動(dòng)，如因現(xiàn)場(chǎng)施工條件受限而需要變動(dòng)時(shí)，必須經(jīng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人同意后方可變動(dòng)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件的變化及時(shí)修改鉆孔設(shè)計(jì)，并擬訂修改通知單通知施工單位。（2）如果含水層水壓較大，為確保施工人員安全，必須使用防噴冒和孔口鉆桿卡持器等防噴反壓裝置，以免鉆具被高壓水頂出傷人。（3）鉆孔孔口套管的安設(shè)是鉆孔施工的重要環(huán)節(jié)，也是保證施工安全的重要技術(shù)措施。安設(shè)孔口管必須按要求進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)的壓力不小于設(shè)計(jì)注漿終孔孔口壓力，持續(xù)耐壓時(shí)間不少于30min，合格后在二級(jí)管上安裝高壓閘閥，高壓閘閥的抗壓能力要與注漿終孔壓力相匹配。第29頁/共74頁（八）鉆孔施工技術(shù)要求第29頁/共74頁（4）認(rèn)真做好現(xiàn)場(chǎng)施工記錄，現(xiàn)場(chǎng)記錄要做到“及時(shí)、準(zhǔn)確、完整、清晰”，準(zhǔn)確記錄鉆孔進(jìn)人各隔水層、含水層的初始水量、最大水量、穩(wěn)定水量、出水壓力、巖層層位、換層深度、進(jìn)入含水層前有無導(dǎo)高;進(jìn)入含水層后巖溶發(fā)育程度等簡(jiǎn)易水文觀測(cè)資料，便于整理與分析。（5）施工過程中要注意防止鉆孔偏斜，制定切實(shí)可行的鉆孔防斜措施并認(rèn)真執(zhí)行。

第30頁/共74頁（4）認(rèn)真做好現(xiàn)場(chǎng)施工記錄，現(xiàn)場(chǎng)記錄要做到“及時(shí)、準(zhǔn)確、完整(九)注漿材料煤層底板加固注漿材料消耗量很大，注漿成本較高。多年來，為了降低注漿成本，工程技術(shù)人員和廣大科技人員做了多方面的探討，采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，尋求新型的取材廣泛、配置方便、結(jié)膠性能好、可注性強(qiáng)、堵水加固效果好、價(jià)格低廉的注漿材料，取得了可喜的成果。目前各礦區(qū)選用的注漿材料多為四類:一是以黏土為主劑的黏土一水泥—水玻璃漿液，二是以粉煤灰為主劑的粉煤灰一水泥漿液，三是水泥—水玻璃漿液，四是水泥單液漿。有時(shí)在注漿量特別大的情況下，往往注入一定量的骨料，如碎石、粗砂等。這四類漿液以黏土—水泥—水玻璃漿液成本最低，其次是粉煤灰—水泥漿液，后兩種是廣泛采用的注漿堵水材料，成本相對(duì)較高。第31頁/共74頁(九)注漿材料第31頁/共74頁1．黏土一水泥一水玻璃漿液黏土一水泥一水玻璃漿液簡(jiǎn)稱黏土一水泥漿液，以黏土為主劑，水泥為結(jié)構(gòu)生成劑，水玻璃作為添加劑，應(yīng)用于煤層底板加固注漿，改造底板隔水層取得了成功，大幅度降低了注漿成本，顯著地提高了注漿效果。

(1)漿液的配方黏土是漿液的主要成分，要求具有一定的塑性指數(shù)。研究表明，塑性指數(shù)15以上的黏性土一般均可作為配制漿液的原料，且塑性指數(shù)越高，黏土顆粒的分散性越好，造漿效率越高。我國(guó)黏土資源豐富，大多數(shù)礦區(qū)注漿用黏土可就地取材。第32頁/共74頁1．黏土一水泥一水玻璃漿液第32頁/共74頁

為滿足不同地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下注漿的需要，漿液配方應(yīng)有一個(gè)較寬的選擇范圍。漿液配方包括黏土漿密度、水泥用量和水玻璃摻量三個(gè)因素。在黏土漿密度、水泥用量和水玻璃摻量分別取一定值后，就構(gòu)成了一組漿液配方。黏土一水泥漿液是一種多相懸浮體，特別是作為主要成分的黏土，種類多、成分復(fù)雜。為配制性能優(yōu)良的漿液，注漿前必須對(duì)黏土、水泥、水玻璃進(jìn)行配方試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選取適用注漿工程的具體配方。第33頁/共74頁為滿足不同地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下注漿的需要，漿(2)漿液性能黏土一水泥漿之所以能起到堵水作用，主要取決于漿液的粘塑型特征，而不是漿液的抗壓強(qiáng)度，這是采用黏土水泥漿注漿的一個(gè)基本觀點(diǎn)。利用多功能裂隙注漿試驗(yàn)臺(tái)分別對(duì)單液水泥漿和黏土一水泥漿進(jìn)行模型注漿試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，黏土一水泥漿的抗壓強(qiáng)度僅為0.1MPa左右，只有單液水泥漿的1%~2%，而注漿堵水效果卻不亞于單液水泥漿。表1列出了黏土一水泥漿注入單一平直裂隙(在最利于被水壓擠出的情況下)后所測(cè)得的部分試驗(yàn)結(jié)果。第34頁/共74頁(2)漿液性能第34頁/共74頁第35頁/共74頁第35頁/共74頁

研究表明，影響漿液塑性強(qiáng)度的因素是多方面的。首先，漿液配方的三要素——黏土漿密度、水泥用量、水玻璃摻量對(duì)塑性強(qiáng)度都有影響(見表11-2、表11-3、表11-4)，并存在顯著的規(guī)律性。黏土漿密度越大，塑性強(qiáng)度越高;水泥用量越大，塑性強(qiáng)度越高;水玻璃摻量越大，塑性強(qiáng)度越高。漿液配方三要素在不同時(shí)期內(nèi)，對(duì)塑性強(qiáng)度的影響程度也不同，塑性強(qiáng)度增大的前期(1~3d)，以水玻璃摻量和黏土漿密度的影響最大，水泥用量次之;而塑性強(qiáng)度增長(zhǎng)的后期，對(duì)塑性強(qiáng)度穩(wěn)定值影響最大的是水泥用量和黏土漿密度，水玻璃摻量次之。塑性強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度大體上可分為三個(gè)階段，初期(4h以內(nèi))增長(zhǎng)速度較慢，中期(4h~7d內(nèi))增長(zhǎng)速度很快，后期(7~12d后)，增長(zhǎng)速度減慢，塑性強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。第36頁/共74頁研究表明，影響漿液塑性強(qiáng)度的因素是多方面的。首先第37頁/共74頁第37頁/共74頁第38頁/共74頁第38頁/共74頁第39頁/共74頁第39頁/共74頁

其次，黏土性能、水泥品種和標(biāo)號(hào)、溫度等對(duì)黏土一水泥漿的塑性強(qiáng)度也有一定影響。密度相同而黏度不同的黏土漿，黏度越大，塑性強(qiáng)度越高;水泥標(biāo)號(hào)越高，塑性強(qiáng)度亦越高;通水泥配制的黏土--水泥漿，其塑性強(qiáng)度高于同標(biāo)號(hào)礦碴水泥;溫度越高，塑性強(qiáng)度增長(zhǎng)快。

析水率是反映漿液穩(wěn)定性和充填裂隙飽滿程度的重要指標(biāo)。用單液水泥漿注漿，一個(gè)段之所以需注漿多次，主要原因是漿液的析水率高(以水灰比1:1為例，析水率為15%~25%)，且遇水分散離析。黏土-水泥漿的析水率一般僅為0~5%(見表11-5)，遇水不分不離析，可以大大減少注漿次數(shù)。第40頁/共74頁其次，黏土性能、水泥品種和標(biāo)號(hào)、溫度等對(duì)黏第41頁/共74頁第41頁/共74頁第42頁/共74頁第42頁/共74頁第43頁/共74頁第43頁/共74頁

具體操作工藝是:將黏土采集到料場(chǎng)，通過上料帶式輸送機(jī)將黏土送入泥漿攪拌機(jī)中，同時(shí)加入水?dāng)嚢?，配制成一定相?duì)密度的泥漿放人原漿池中，原漿池中的泥漿空除砂后存放到儲(chǔ)漿池中。注漿時(shí)，將儲(chǔ)漿池中的黏土漿用供漿泵定量泵入一級(jí)攪拌池中同時(shí)加入水(必要時(shí))及水泥攪拌成黏土水泥漿放大二級(jí)攪拌池中繼續(xù)攪拌。用注漿泵從二級(jí)攪拌池中抽吸黏土水泥漿，同時(shí)采用自流加入的方法將水玻璃加入注漿泵的吸漿管中，水玻璃和黏土一水泥漿在泵腔和注漿管路中邊流動(dòng)邊混合，形成黏土一水泥漿壓注至注漿地層中。第44頁/共74頁具體操作工藝是:將黏土采集到料場(chǎng)，通過上料帶

2.粉煤灰一水泥漿液在長(zhǎng)期的礦井防治水工作實(shí)踐中，使用傳統(tǒng)的水泥作注漿材料，用量大、成本高，用粉煤灰作為主劑加人水泥中，制成粉煤灰一水泥漿液在合理使用的前提下可以大大減少注漿成本。

(1)重粉煤灰的主要成分及性能粉煤灰為粒徑1~50μm的微細(xì)玻璃體球形顆粒，以SiO2、AI2O3，為主要成分，含少量的CaO、Na2O、K2O等，是優(yōu)良的活性混合材料。

第45頁/共74頁2.粉煤灰一水泥漿液第45頁/共74頁(2)粉煤灰與水泥的合理配比為了確定粉煤灰與水泥的合理配比，使得粉煤灰一水泥漿液有足夠的凝固強(qiáng)度，確保注漿效果。采取了煤粉灰和425號(hào)普通硅酸鹽水泥作為樣品，在巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，按照設(shè)計(jì)比例做了漿液混合凝固時(shí)間試驗(yàn)和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，取得了各種不同比例凝固時(shí)間和試塊抗壓強(qiáng)度值，如表11-7所列。析水率如表11-8所列。第46頁/共74頁(2)粉煤灰與水泥的合理配比第46頁/共74頁第47頁/共74頁第47頁/共74頁

從表11-7、表11-8中可以看出隨著粉煤灰摻入比例的增加，試塊抗壓強(qiáng)度不斷降低，能夠滿足較好的注漿效果的粉煤灰摻入百分比為30%以下，并且可以看出水灰比在0.65~0.70時(shí)漿液的流動(dòng)性最好，析水性最小，且同齡期內(nèi)抗壓強(qiáng)度最大。當(dāng)然，在注漿過程中，視鉆孔的涌水量大小和巖層的可注性差異可以選擇不同比例的粉煤灰摻入量，以達(dá)到相應(yīng)的效果。第48頁/共74頁從表11-7、表11-8中可以看出隨著粉煤(3)粉煤灰的使用原則

1)視鉆孔的涌水量大小確定是否摻加粉煤灰。一般情況下，鉆孔涌水量大于20m3/h時(shí)才考慮摻加粉煤灰，小于20m3/h一般不摻加粉煤灰或少加粉煤灰，因?yàn)閾郊臃勖夯視?huì)降低漿液凝固強(qiáng)度，在注漿量不大、成本不高時(shí)仍使用純水泥注漿，注漿效果會(huì)更好。

2)視巖層的可注性確定是否摻加粉煤灰。一般情況下，鉆孔涌水量較小時(shí)注漿量也小，鉆孔涌水量大時(shí)注漿量也大;特殊情況下，鉆孔涌水量雖然較小但注漿量卻很大，即巖層的可注性好，這時(shí)要考慮摻加粉煤灰。摻加與否的標(biāo)準(zhǔn)是:鉆第49頁/共74頁(3)粉煤灰的使用原則第49頁/共74頁

孔涌水量小于20m3/h，但注漿量超過20m3而注漿壓力卻沒有變化，說明巖層裂隙較發(fā)育，可注性好，需要大量的注漿材料，可考慮摻加粉煤灰。相反，有時(shí)鉆孔涌水量較大，注漿量卻很小，這說明巖層裂隙較小，可注性差，無須摻加粉煤灰。因此，摻加粉煤灰前要摸清巖層的可注性，不能只憑鉆孔涌水量大小來決定是否摻加粉煤灰。這就要求在注漿過程中認(rèn)真觀察注漿壓力的變化情況，一般只要在注入20t水泥后注漿壓力沒有變化或變化很小時(shí)，無論鉆孔涌水量大小，均可考慮摻加粉煤灰。第50頁/共74頁孔涌水量小于20m3/h，但注漿量超過20m3而注漿壓

3)摻加粉煤灰的比例可隨時(shí)調(diào)整。首先按小比例摻加，控制在20%左右，隨著注漿時(shí)間和注漿量的增加，注漿壓力沒有變化或變化很小時(shí)，說明巖層內(nèi)存在較大裂隙或溶洞，需要注入大量的注漿材料，可增大粉煤灰的加入量，最大可加入達(dá)到50%~70%，主要起充填作用。當(dāng)注漿壓力逐漸增大時(shí)，可減小粉煤灰的加人量，直到停止加入。

4)停止加入粉煤灰的標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，當(dāng)注漿壓力增加到設(shè)計(jì)終壓的一半時(shí)即可停止加入粉煤灰。隨著注漿壓力的不斷升高，單位時(shí)間的吸漿量不斷減少，而壓力增長(zhǎng)會(huì)越來越快，如果不及早停止加入粉煤灰可能會(huì)出現(xiàn)來不及停止就達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，影響封孔效果。

第51頁/共74頁3)摻加粉煤灰的比例可隨時(shí)調(diào)整。首先按小比例摻加，控

(4)粉煤灰的摻用方法

1)干法。即在制漿前把干粉煤灰與水泥一起摻和，然后加水?dāng)嚢柚瞥蓾{液，這種方法消耗體力勞動(dòng)較大，大量注漿時(shí)一般不采用;另一種加人方法是在攪拌水泥漿的同時(shí)向漿池中加入干粉煤灰，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便易行，容易操作，但缺點(diǎn)是對(duì)于質(zhì)量不好的粉煤灰不太適用，比如有結(jié)塊或雜物難以得到充分?jǐn)嚢?，容易堵塞注漿泵或者注漿管路。

2)濕法。將粉煤灰加人水中，拌成漿狀，然后定量加人水泥漿池中，并不停攪拌。濕法的優(yōu)點(diǎn)是粉煤灰單獨(dú)制漿，在加人水泥漿池之前可以進(jìn)行過濾，避免結(jié)塊或雜物進(jìn)入注漿系統(tǒng)，堵塞泵體或注漿管路。尤其是在大量使用粉煤灰時(shí)，對(duì)粉煤灰的計(jì)量，控制粉煤灰的加人量，都非常方便。第52頁/共74頁(4)粉煤灰的摻用方法第52頁/共74頁(5)使用粉煤灰應(yīng)注意的事項(xiàng)

1)注漿使用的粉煤灰一般只作充填溶洞或者較大的含水裂隙之用，要求的質(zhì)量等級(jí)不高，粉煤灰的來源一般是從火電廠灰場(chǎng)運(yùn)來的濕灰或者己經(jīng)風(fēng)干的塊狀粉煤灰，沒有進(jìn)行任何處理，多含有塊狀物或雜質(zhì)，注漿前必須攪拌充分并過濾，預(yù)防堵塞泵體和注漿管路。

2)粉煤灰漿液析水性較強(qiáng)，注漿過程中要盡量避免間歇時(shí)間過長(zhǎng)，預(yù)防因粉煤灰沉淀堵塞管路。

3)摻加粉煤灰時(shí)要視鉆孔出水情況和巖層的可注性好壞而定，只有當(dāng)鉆孔的出水量大或可注性好的情況下才可摻加粉煤灰，當(dāng)鉆孔出水量小或可注性差時(shí)不加粉煤灰或少加粉煤灰，以免影響注漿效果。第53頁/共74頁(5)使用粉煤灰應(yīng)注意的事項(xiàng)第53頁/共74頁(十)注漿系統(tǒng)注漿系統(tǒng)由地面制漿系統(tǒng)、注漿泵、送料孔、井下注漿管路和井下注漿孔組成。地面制漿系統(tǒng)由黏土制漿機(jī)、水泥添加器、攪拌機(jī)以及其他輔助設(shè)施組成，可以按技術(shù)要求配制一定相對(duì)密度的黏土一水泥漿、粉煤灰一水泥漿液或單液水泥漿，同時(shí)，根據(jù)堵水工作的需要，可以在注漿孔孔口安設(shè)骨料添加器，加入碎石、海帶等骨料，如果跑漿嚴(yán)重或者有其他特殊要求，注入混合漿或雙液漿。第54頁/共74頁(十)注漿系統(tǒng)第54頁/共74頁第55頁/共74頁第55頁/共74頁(十一)泵量與泵壓泵量是指單位時(shí)間內(nèi)注入漿液的體積，泵壓是指注漿泵或泥漿泵所能達(dá)到的最大注漿壓力，取決于注漿泵或泥漿泵的工作能力。實(shí)際注漿過程中，泵量的掌握是根據(jù)含水層巖溶裂隙的發(fā)育程度及泵壓確定的，正常情況下，采用NBB一250/6型泥漿泵的泵量為150~250L/min，水玻璃泵泵量為80~250L/min，在注雙液漿時(shí)泵量主要按漿液配比的要求確定。(十二)注漿方式對(duì)煤層底板承壓含水層注漿改造一般采用全段連續(xù)注漿方式，分孔分次序連續(xù)注漿，達(dá)到注漿終壓為止。以最大量注入，最大范圍擴(kuò)散，最大限度地充填巖溶裂隙為目的。對(duì)注漿孔初始水量大于100m3/h的鉆孔，可采取分段注漿，穿透含水層后最終達(dá)到注漿終孔位置。相鄰鉆孔在含水層段間距小于50m時(shí)，不得同時(shí)穿透含水層，以免竄漿。若發(fā)現(xiàn)井下跑漿時(shí)可采取間歇注漿，間歇時(shí)間一般為24h。第56頁/共74頁(十一)泵量與泵壓第56頁/共74頁(十三)注漿參數(shù)注漿參數(shù)的選擇視單孔涌水量、巖溶發(fā)育程度以及底板注漿改造現(xiàn)場(chǎng)情況具體確定，一般情況下參考以下參數(shù):1.漿液的相對(duì)密度漿液的相對(duì)密度反映了在一定體積的漿液中黏土和水泥的含量，是直接關(guān)系到漿液質(zhì)量的重要參數(shù)，一般注漿加固改造底板以黏土水泥漿為主，黏土漿的相對(duì)密度為1.12~1.2，黏土一水泥漿的相對(duì)密度一般為1.21~1.26。特殊條件下可采用添加骨料進(jìn)行注漿。第57頁/共74頁(十三)注漿參數(shù)第57頁/共74頁第58頁/共74頁第58頁/共74頁2.漿液的黏度漿液的黏度表示漿液內(nèi)部分子之間、顆粒之間、分子團(tuán)之間相互運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力的大小，從漿液可泵性和可注性角度來看，黏土漿的黏度為17~25s，黏土一水泥漿的黏度在25~60s之間。如果鉆孔涌水量小，可調(diào)小漿液的黏度，鉆孔水量大時(shí)，可適當(dāng)加大漿液的黏度。3.單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐證明，黏土一水泥漿注漿壓力越大，擴(kuò)散的范圍越大，對(duì)裂隙充填越飽滿，形成的結(jié)實(shí)體強(qiáng)度也就越高，但壓力超過一定限度時(shí)，容易造成巷道底鼓跑漿。所以單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為:泵量為80L/min以下，孔口壓力不得低于水壓的2.5倍，持續(xù)時(shí)間為30min以上。第59頁/共74頁2.漿液的黏度第59頁/共74頁(十四)注漿施工技術(shù)要求

1)注漿前要對(duì)注漿管路進(jìn)行檢查，確保管路暢通，然后對(duì)注漿管路進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不低于6MPa，持續(xù)時(shí)間不得低于20min，合格后方可注漿。

2)每孔注漿前都要觀測(cè)其水量和水壓，并單孔放水，放水時(shí)間不小于10min，以孔內(nèi)無巖粉，水變清為宜，連接注漿管路后向孔內(nèi)壓水，其目的是擴(kuò)張裂隙，確定鉆孔的吸水量，以便調(diào)整注漿參數(shù)，提高注漿效果，壓入孔內(nèi)的水量不少于管路總體積的2倍，無異常變化時(shí)可以開始注漿。

3)注漿過程中，化驗(yàn)記錄員要嚴(yán)格按漿液配比標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)配比試驗(yàn)確定注漿泵泵量和漿液的相對(duì)密度等參數(shù)，并認(rèn)真做好記錄。

4)注漿過程中要根據(jù)注漿壓力和跑漿情況，及時(shí)調(diào)整注漿泵泵量和各種漿液的相對(duì)密度，以取得最佳的注漿效果。第60頁/共74頁(十四)注漿施工技術(shù)要求第60頁/共74頁

5)注雙液漿時(shí)，應(yīng)首先開啟水泥漿泵，水泥漿迸人注漿孔10min后按實(shí)驗(yàn)確定的泵量開動(dòng)水玻璃泵。達(dá)到注漿壓力要求時(shí)，停止注漿，先停水玻璃泵后停水泥漿泵。

6)要嚴(yán)格注漿順序、注漿方式、注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，不經(jīng)批準(zhǔn)不得擅自改變或隨意停止注漿。

7)如發(fā)現(xiàn)鉆孔串漿、堵塞或鉆孔進(jìn)漿量明顯較少時(shí)，要重新掃孔或補(bǔ)打檢查孔注漿。

8)當(dāng)達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉孔口閥門，卸下孔口高壓膠管，若采用孔內(nèi)混合漿液，應(yīng)馬上轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具并及時(shí)提出，防止把鉆具凝固在孔內(nèi)。若是孔口混合，應(yīng)及時(shí)把孔口混合器卸下來，為下一次注漿做好準(zhǔn)備。

第61頁/共74頁5)注雙液漿時(shí)，應(yīng)首先開啟水泥漿泵，水泥漿迸人注漿孔19)注漿結(jié)束后，要及時(shí)將管路和混合器沖洗干凈，以免沉淀堵塞，以備再用。10)注漿孔口附近必須設(shè)專用直通電話，不得與其他電話串用，以便及時(shí)與地面注漿站聯(lián)系。注漿期間各工種作業(yè)人員要堅(jiān)守崗位，各司其職，保證注漿各個(gè)環(huán)節(jié)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)含水層水位和涌水量要加派專人觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果要及時(shí)匯報(bào)。第62頁/共74頁9)注漿結(jié)束后，要及時(shí)將管路和混合器沖洗干凈，以免沉淀堵塞(十五)注漿效果檢查對(duì)于工作面底板加固注漿改造一般可以采用以下幾種方法進(jìn)行效果檢查:1.鉆探檢查檢查孔的數(shù)量不少于注漿孔的20%，檢查孔水量以不大于3m3/h為準(zhǔn)，若大于3m3/h則繼續(xù)打孔注漿，直至小于3m3/h為止。檢查孔的布置要重點(diǎn)考慮構(gòu)造復(fù)雜地段、含水層相對(duì)富水區(qū)以及注漿質(zhì)量相對(duì)較弱的地段。2.物探檢查在注漿改造之前先進(jìn)行物探，有針對(duì)性地布孔，注漿之后再進(jìn)行物探檢查對(duì)比，從而檢查注漿改造的效果，多采用直流電法和瞬變電磁法，最好兩種方法同時(shí)使用效果會(huì)更佳。第63頁/共74頁(十五)注漿效果檢查第63頁/共74頁3.綜合水動(dòng)態(tài)分析根據(jù)打鉆、注漿前后的地下水觀測(cè)數(shù)據(jù)，繪制歷時(shí)曲線圖，用距出水點(diǎn)較近的出水點(diǎn)、觀測(cè)孔資料等進(jìn)行綜合對(duì)比分析，可對(duì)注漿改造效果做出定性評(píng)價(jià)或大致定量評(píng)價(jià)。在有條件的情況下，也可以根據(jù)物探檢查。第64頁/共74頁3.綜合水動(dòng)態(tài)分析第64頁/共74頁第四節(jié)底板加固注漿工程實(shí)例河南焦作礦區(qū)某礦二1煤底板加固注漿增加底板隔水層厚度的應(yīng)用實(shí)例：一、礦井概況某礦位于焦作煤田東北部，開拓方式為立井暗斜井多水平開拓，采煤方法為走向長(zhǎng)壁采煤法。受新華夏系構(gòu)造帶、秦嶺東西構(gòu)造帶、燕山運(yùn)動(dòng)以及太行山隆起等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，該礦井田形成了獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。井田內(nèi)構(gòu)造以高角度的正斷層為主，多數(shù)斷層呈北東方向展布，煤系地層呈現(xiàn)為西高東低的單斜構(gòu)造形態(tài)，局部存在褶曲構(gòu)造。井田西部邊界為煤層露頭，東部邊界附近為開放性的九里山斷層，南部邊界為北升南降落差200m左右的正斷層，北部邊界為南升北降、落差65m的F4斷層。第65頁/共74頁第四節(jié)底板加固注漿工程實(shí)例第65頁/共74頁

礦井開采深度100~740m，開采煤層為二疊系山西組二煤層，煤厚1.5~7.5m，平均厚5.5m，煤層傾角5o~22o，全區(qū)分布穩(wěn)定。煤層頂板為灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚2.80~18.55m，平均厚5.30m;煤層底板為灰黑色砂質(zhì)泥巖、砂巖，厚0.5~7.3m，平均厚1.8m。歷史上曾多次發(fā)生突水事故，其中突水量大于60m3/h的有30次，最大突水量4200m3/h。礦井正常涌水量2280m3/h，涌水水源主要來自煤層底板的L8灰?guī)r含水層。第66頁/共74頁礦井開采深度100~740m，開采煤層為二疊系二、23071工作面水文地質(zhì)條件

23071工作面位于井田南部二水平23采區(qū)的底部，標(biāo)高在-418.5~474.5m，走向長(zhǎng)640m，傾向長(zhǎng)126m，傾角20o，煤厚4.4~5.2m，平均厚4.5m，工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷均沿煤層頂板布置。23071工作面水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜。位于煤層底板的L8

灰?guī)r含水層厚6~8m，水位-90m，煤層底板隔水層厚38~44m。在其上部的23051工作面回采過程中涌水量達(dá)450m3/h，右上部的20071工作面回采過程中涌水量達(dá)780m3/h，23051和20071工作面涌水水源均來自2煤層底板的L8灰?guī)r含水層。在23采區(qū)和20采區(qū)中間區(qū)域，分布一條構(gòu)造破碎帶，破碎帶走向130o~160o，寬600m,23071工作面位于此構(gòu)造破碎帶的邊沿。第67頁/共74頁二、23071工作面水文地質(zhì)條件第67頁/共74頁

三、突水原因分析及加固技術(shù)的可行性該礦井田處于新華夏系構(gòu)造帶和秦嶺東西構(gòu)造帶的結(jié)合部位，受新華夏系構(gòu)造、秦嶺東西構(gòu)造、燕山運(yùn)動(dòng)以及太行山隆起等地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，在井田的中部分布著2條構(gòu)造破碎帶。井田的北部是太行山隆起帶，井田內(nèi)煤系地層中的地下水主要來自北部太行山區(qū)的側(cè)向補(bǔ)給，地下水水位高，水壓大，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及采動(dòng)應(yīng)力影響，在構(gòu)造破碎帶區(qū)域，煤層隔水底板的穩(wěn)定性減弱，抗壓強(qiáng)度小于4MPa，隔水底板失去隔水功能，位于煤系地層下部的L8含水層的高壓水沿構(gòu)造破碎帶涌人礦井。對(duì)于布置在受構(gòu)造破碎帶影響較大的工作面，在煤層回采前打鉆，預(yù)先對(duì)其破碎的隔水底板注漿加固，對(duì)位于煤層底板的L8灰?guī)r含水層含水溶洞進(jìn)行注漿充填，把煤層破碎的隔水底板變成堅(jiān)固的整體，將L8灰?guī)r含水層改造成隔水層。這樣，在工作面回采過程中，就能避免突水事故發(fā)生。因此，煤層隔水底板注漿增厚加固是可行的。第68頁/共74頁三、突水原因分析及加固技術(shù)的可行性第68頁/共74頁四、注漿加固方案設(shè)計(jì)(一)鉆場(chǎng)布置及設(shè)備

1.鉆場(chǎng)碉室在運(yùn)輸巷上幫，沿煤層頂板布置;與運(yùn)輸巷走向垂直，其規(guī)格為5m×3m×2.4m;碉室(8個(gè))間距為60m。

2.鉆機(jī)鉆機(jī)型號(hào)為SGZ-MA300，額定進(jìn)尺300m。注漿泵型號(hào)NBB-260，額定注漿量為260L/min;注漿壓力為7MPa。(二)注漿鉆孔在布置注漿鉆孔時(shí)，原則上每個(gè)鉆場(chǎng)布置3~4個(gè)注漿軋孔(見圖11-23)，如遇特殊情況，再增加鉆孔數(shù)量(各鉆孔的方向、傾角、深度參數(shù)略)，每個(gè)鉆孔設(shè)計(jì)為二級(jí)孔口固定裝置。第69頁/共74頁四、注漿加固方案設(shè)計(jì)第69頁/共74頁第70頁/共74頁第70頁/共74頁1.一級(jí)孔口固定裝置孔徑146mm，長(zhǎng)8~10m;采用108mm,δ=4.5mm的鋼管;用425號(hào)硅酸鹽水泥漿(水:水泥=1:1.2)固定;其承受壓力大于4MPa。2.二級(jí)孔口固定裝置孔徑108mm，長(zhǎng)30m;采用90mm,(δ=4.5mm的鋼管;用425號(hào)硅酸鹽水泥漿(水:水泥=1:1.2)固定;其承受壓力大于8MPa。3.終孔孔徑為76.2mm;終孔層位為穿過L8灰?guī)r含水層底板6~8m。第71頁/共74頁1.一級(jí)孔口固定裝置第71頁/共74頁(三)注漿材料采用黏土--水泥混合漿液，黏土漿黏度17~25s，密度1.1~1.3t/m3;水泥漿液黏度25~60s,密度1.2~1.3t/m3。(四)注漿工藝

1)為方便注漿液的配制，把造漿池、注漿泵站布置在地面上。

2)為減少漿液流失，降低材料消耗，提高注漿效果，采用全壓司歇式注漿法。

3)各鉆孔注漿前均做注水試驗(yàn)，確定鉆孔吸水量，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定是否對(duì)煤層隔水底板及L8灰?guī)r含水層注入骨料。

4)注漿過程中，根據(jù)情況加大適量水玻璃，以便縮短漿液凝固時(shí)間。

5)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，用水清洗注漿管道，避免漿液堵塞。

6)注漿工藝流程為:黏土水泥漿注漿泵注漿管道注漿鉆孔煤層隔水底板。第72頁/共74頁(三)注漿材料第72頁/共74頁五、注漿效果及效益分析(一)注漿效果在對(duì)23071工作面煤層底板實(shí)施注漿增厚加固過程申，鉆孔累計(jì)進(jìn)尺3270m，注入水泥量435t，注入黏土量2523t。經(jīng)過對(duì)工作面煤層隔水底板打鉆孔檢驗(yàn)，注漿增厚加固效果明顯:①煤層隔水底板的含水裂隙和L8灰?guī)r的含水溶洞己被凝固的黏土一水泥漿充填;②位于煤層底部的L8灰?guī)r含水層，經(jīng)過注漿加固以后，轉(zhuǎn)變?yōu)楦羲畬樱簩拥母羲装搴穸仍黾?0m以上;③煤層隔水底板的抗壓強(qiáng)度由原來的小于4MPa增加到7.5MPa以上；④為23071工作面煤層的正常開采提供了安全保障。(二)經(jīng)濟(jì)效益根據(jù)23051和20071工作面回采過程中的涌水量分析，對(duì)23071工作面實(shí)施煤層底板注漿加固以后，減少礦井水涌出量450m3/h,當(dāng)年節(jié)省排水費(fèi)247.5萬元，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益145.5萬元，以后每年節(jié)約排水費(fèi)247.5萬元。第73頁/共74頁五、注漿效果及效益分析第73頁/共74頁會(huì)計(jì)學(xué)75專題底板注漿加固會(huì)計(jì)學(xué)1專題底板注漿加固

由于灰?guī)r水的補(bǔ)給屬側(cè)向補(bǔ)給，補(bǔ)給范圍很廣，所以21煤底板水屬于動(dòng)儲(chǔ)量，一旦發(fā)生突水，水量大、水壓高，難以疏排，輕者給煤礦造成經(jīng)濟(jì)損失，重者造成重大的人身傷亡事故。寒武系白云質(zhì)灰?guī)r含水層的含水性比奧陶系灰?guī)r含水層的含水性相對(duì)較弱，巖溶發(fā)育極不均勻，以溶洞水為主。華北部分地區(qū)缺失奧陶系地層，寒武系白云質(zhì)灰?guī)r直接與本溪群、太原群地層呈不整合接觸，開采過程中偶爾發(fā)生溶洞突水，突水量最高達(dá)30000m3/h。第1頁/共74頁由于灰?guī)r水的補(bǔ)給屬側(cè)向補(bǔ)給，補(bǔ)給范圍很廣，所以21

在21煤層與幾個(gè)含水層之間有幾個(gè)良好的隔水層，發(fā)揮了很好的隔水作用。其一是21煤底板至太原組灰?guī)r之間的海相泥巖和砂質(zhì)泥巖隔水層，巖性致密均勻，隔水性能好，在華北和華東地區(qū)普遍發(fā)育。其二是太原組中段的砂質(zhì)泥巖隔水層，它起到了阻隔L1~4灰?guī)r與L7~8灰?guī)r之間水力聯(lián)系的作用。其三是本溪組地層，主要是鋁土質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖，夾有煤線和黃鐵礦、赤鐵礦薄層，如果本溪組地層較厚，可有效阻隔奧陶系與L1~4灰?guī)r之間的水力聯(lián)系。

第2頁/共74頁在21煤層與幾個(gè)含水層之間有幾個(gè)良好的隔水

人們希望3個(gè)良好的隔水層能有效地阻隔二1煤底板突水，但這僅是個(gè)美好的愿望，在煤礦生產(chǎn)建設(shè)過程中，二1煤底板突水事故不斷發(fā)生，尤其是采煤工作面底板突水及工作面后方采空區(qū)底板滯后突水，水量大、水壓高，輕者淹沒工作面，重者淹沒整個(gè)采區(qū)，給礦井安全生產(chǎn)帶來很大影響。近年來，采煤工作面底板突水事故呈上升趨勢(shì)，究其原因有以下幾點(diǎn):①有些地區(qū)二1煤底板海相泥巖地層太薄，其強(qiáng)度不足以抵抗含水層的突水壓力。第3頁/共74頁人們希望3個(gè)良好的隔水層能有效地阻隔二1煤②采煤工作面前后方受礦山支承壓力影響，煤層底板受礦山壓力強(qiáng)烈擾動(dòng)，破壞了底板隔水層的完整性，降低其強(qiáng)度，弱化其水性能。③煤層底板巖層中存在裂隙、溶隙、斷層、陷落柱等，溝通了含水層與二1煤層之間的水力聯(lián)系。④隨著近幾年煤礦開采強(qiáng)度不斷增大，開采深度越來越大，開采過程中承擔(dān)的水壓越來越高，突水的概率增高，突水量也相對(duì)增大。⑤一些礦區(qū)開采二1煤的方法不正確，巷道布置不合理，回采工藝不對(duì)路，不利于底板水的防治。⑥水文地質(zhì)工作不到位，防治水措施不得力,沒有認(rèn)真貫徹執(zhí)行“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水方針。⑦防治水安全投入不夠，礦井排水能力不足，防治水工程不完善。第4頁/共74頁②采煤工作面前后方受礦山支承壓力影響，煤層底板受礦山壓力強(qiáng)

針對(duì)二1煤采煤工作面及其后方采空區(qū)底板突水問題，煤炭企業(yè)、科研院所和大專院?？蒲腥藛T進(jìn)行了艱苦的探索。由于注漿加固底板技術(shù)充分體現(xiàn)了“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水方針，有效地控制了底板突水事故的發(fā)生，降低了礦井排水量，目前許多礦區(qū)已經(jīng)把注漿加固煤層底板作為礦井防治水的必備措施之一，隨著開采深度的增加，這一技術(shù)有著廣泛的推廣應(yīng)用前景。第5頁/共74頁針對(duì)二1煤采煤工作面及其后方采空區(qū)底板突水第二節(jié)注漿加固層位的確定

為了保證注漿加固煤層底板的防治水效果，必須首先確定需加固的層位。如果加固層位距離煤層太近，在注漿過程中可能會(huì)出現(xiàn)大量跑漿，浪費(fèi)注漿材料，達(dá)不到加固的目的;如果加固層位距離煤層太遠(yuǎn)，鉆孔工程量大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理;如果加固層位太薄，加固后其強(qiáng)度仍然不足以抵抗水的壓力;如果加固層位太厚，可能會(huì)消耗更多的注漿材料，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，影響回采進(jìn)度。合理的加固層位應(yīng)該有如下規(guī)定:第6頁/共74頁第二節(jié)注漿加固層位的確定第6頁/共74頁（1）巖層厚度應(yīng)大于由于礦山壓力向底板傳播所形成的破碎帶厚度。（2）加固地層可注性強(qiáng)，漿液可在地層中大面積擴(kuò)散，在高壓注漿條件下不跑漿，漿液利用率高。（3）加固以后可有效改變底板巖層的物理力學(xué)性質(zhì)，提高其強(qiáng)度和隔水性能，有效防止突水。（4）在井下布置鉆場(chǎng)方便，輔助工程量小，注漿鉆孔鉆進(jìn)工程量小。第7頁/共74頁第7頁/共74頁一、回采引起底板巖層形成破碎帶厚度的確定

目前采用的方法有理論計(jì)算法、巷道觀測(cè)法、鉆孔透視法、鉆孔電視法等。

(一)理論計(jì)算法利用礦山壓力在底板中的傳播理論，計(jì)算底板受回采影響帶的厚度。目前我國(guó)在礦山壓力及其控制的研究方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平，理論系統(tǒng)完善，可操作性強(qiáng)。關(guān)于回采引起煤層頂、底板破壞的研究成果已經(jīng)成熟，并己經(jīng)過大量的實(shí)踐證明。確定底板注漿加固層位可以利用礦山壓力在底板中的傳播范圍和傳播強(qiáng)度的計(jì)算公式計(jì)算出底板破碎帶的厚度。計(jì)算時(shí)要注意各種參數(shù)的選取，如巖石的容重、彈性模量、變形模量、泊松比、單向抗壓強(qiáng)度、單抗拉強(qiáng)度等，如果這些參數(shù)選取合適，計(jì)算結(jié)果則是正確的，參數(shù)選取不當(dāng)，計(jì)算結(jié)果顯然正確。為了安全起見，理論數(shù)值計(jì)算出來后，往往要取1.2~1.4的系數(shù)。第8頁/共74頁一、回采引起底板巖層形成破碎帶厚度的確定第8頁/共74頁(二)巷道觀測(cè)為了比較直觀地了解回采引起的煤層底板破壞的全部過程和最終狀況，可以在合適的位置向底板開掘?qū)ｉT巷道或利用已有的巷道進(jìn)行直接觀測(cè)，從而確定底板注漿加固層位。在回采工作開始之前，向煤層底板開掘一條專門的觀測(cè)巷道，在巷道內(nèi)設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)和觀測(cè)儀器，對(duì)回采引起的底板巖層移動(dòng)、變形和破壞的全過程及最終狀況直接地用儀器測(cè)量。采用這種方法能夠獲得比較真實(shí)可靠的第一手材料，但影響觀測(cè)效果的因素很多，如觀測(cè)儀器的精度和可靠性、觀測(cè)人員的素質(zhì)和責(zé)任心、數(shù)據(jù)分析處理方法等。還必須注意，向底板巖層開掘巷道要慎重，必須采取有效措施防止底板突水。如果有條件，最好利用現(xiàn)成的生產(chǎn)巷進(jìn)行觀測(cè)，也同樣能收到良好的效果。第9頁/共74頁(二)巷道觀測(cè)第9頁/共74頁(三)鉆孔透視法鉆孔透視法的實(shí)質(zhì)是在合適的位置向煤層底板打兩個(gè)鉆孔，一個(gè)孔內(nèi)放置無線電發(fā)射機(jī)，另一個(gè)孔內(nèi)放置接收機(jī)。無線電波在不同介質(zhì)中或在受破壞的均質(zhì)體中傳播時(shí)受到不程度的衰減，衰減的大小決定于介質(zhì)的電阻率。當(dāng)巖層中構(gòu)造、裂隙、溶洞或有用礦體等質(zhì)異常體與周圍巖層的電阻率有明顯差異時(shí)，無線電波穿透這些低電阻的異常體時(shí)就易于衰減。根據(jù)這種原理，可測(cè)試和分辨巖層受采動(dòng)破壞的界面，從而確定注漿加固層位。實(shí)踐證明，這種方法是可行的。

(四)鉆孔電視法鉆孔電視法的實(shí)質(zhì)是在鉆孔中懸掛探頭(電視攝像部分)作360o旋轉(zhuǎn)，觀測(cè)孔壁受采動(dòng)破壞情況，并直接由電纜傳送到架在鉆孔上部的接受屏幕上。實(shí)際應(yīng)用中常對(duì)分界面上、下5m處進(jìn)行鉆孔電視重點(diǎn)觀測(cè)，其他位置作一般觀測(cè)。觀測(cè)的內(nèi)容主要是由于采動(dòng)引起的石裂縫的位置、大小、條數(shù)和方向等。第10頁/共74頁(三)鉆孔透視法第10頁/共74頁二、注漿加固底板層位的確定

（一）加固二1煤底板海相泥巖

二1煤底板海相泥巖底與太原組地層呈整合接觸，是注漿加固煤層底板的首選層位。選擇這一層位需要考慮以下幾個(gè)方面的因素:1．二1煤底板海相泥巖的厚度通過理論計(jì)算和大量的礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)證明，回采期間礦山支承壓力對(duì)煤層底板的強(qiáng)擾動(dòng)深度一般為20~30m。因此，海相泥巖厚度大于30m時(shí)才能選擇加固這一層位，否則即使海相泥巖得到了充分加固，也不能實(shí)現(xiàn)阻止底板突水的效果。我國(guó)華東地區(qū)二1煤板海相泥巖厚度一般大于40m，可以選擇直接加固這一層位。例如，肥城、永城礦區(qū)加固"相泥巖單孔注漿量一般在300~500m3，個(gè)別達(dá)到3000m3,漿液利用率較高，取得了良好的加固效果。如果二1煤底板海相泥巖厚度太薄，在注漿過程中有可能發(fā)生底鼓現(xiàn)象，給全生產(chǎn)帶來很大影響。第11頁/共74頁二、注漿加固底板層位的確定第11頁/共74頁2．加固區(qū)域是否有采區(qū)注漿加固煤層底板施工時(shí)，注漿站是在地面設(shè)置的，由于注漿站與受注地點(diǎn)高差比較大，漿柱壓力很高，一般屬于高壓注漿。如果加固區(qū)域有采空區(qū)，漿液就有可能向采空區(qū)擴(kuò)散。盡管消耗了大量的注漿材料，仍然達(dá)不到注漿加固的預(yù)期效果。近年來有些礦井在回采期間工作面發(fā)生底板突水后，為了在不停產(chǎn)的條件下治理水患，采用動(dòng)水注漿技術(shù)，向煤層底板打鉆注漿，水在高壓狀態(tài)下，沿涌水通道向采空區(qū)流動(dòng)，漿液如不能及時(shí)凝固，也隨著水流向采空區(qū)流動(dòng)，漿液損失大，很難有效地封堵突水。第12頁/共74頁2．加固區(qū)域是否有采區(qū)第12頁/共74頁

3．采空區(qū)與注漿加固區(qū)域的相對(duì)位置如果采空區(qū)與注漿加固區(qū)域距離較遠(yuǎn)，可以不考慮采空區(qū)的影響。注漿時(shí)可以通過控制漿液的凝膠時(shí)間控制漿液的流程。漿液凝膠太快，不利于漿液的充分?jǐn)U散，影響注漿效果；凝膠太慢，漿液流程遠(yuǎn)，可能向采空區(qū)擴(kuò)散。因此，注漿施工前應(yīng)認(rèn)真做好漿液凝疑驗(yàn)，在漿液主劑中加人適量添加劑，使?jié){液有一個(gè)合理的凝膠時(shí)間，從而控制漿液流程，既保證注漿效果，又可避免漿液向采空區(qū)擴(kuò)散。第13頁/共74頁3．采空區(qū)與注漿加固區(qū)域的相對(duì)位置第13頁/共74頁

(二)加固太原組上段薄層灰?guī)r如果二1煤底板海相泥巖的厚度太薄，僅加固泥巖底板不能滿足阻水要求，應(yīng)選擇加固太原組上段薄層灰?guī)r。與加固泥巖底板相比，有其明顯的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)直接充填薄層灰?guī)r巖溶裂隙，從根本上治理薄層灰?guī)r突水。

(2)可以將太原組上段薄層灰?guī)r由含水層變?yōu)楦羲畬?，增加了?太原組上段薄層灰?guī)r煤底板隔水層的厚度，提高隔水層的整體強(qiáng)度，增強(qiáng)抵抗下部L1~4灰?guī)r和奧陶系灰?guī)r突水的能力。（3）巖溶裂隙發(fā)育，可注性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)預(yù)期的注漿加固效果。永城礦區(qū)煤底板海泥巖厚度50m左右，近年來一直選擇加固太原組上段的L8~9灰?guī)r，效果很好。

(4)太原組上段薄層灰?guī)r強(qiáng)度較大，能夠承受較高的注漿壓力，注漿過程中失漿量少，易發(fā)生底鼓現(xiàn)象。第14頁/共74頁(二)加固太原組上段薄層灰?guī)r(三)加固太原組中段隔水層選擇注漿加固太原組中段隔水層的主要是鄭州礦區(qū)，該礦區(qū)煤泥巖底板厚度僅有8~12m，太原組上段L7~8灰?guī)r厚度為8~10m。如果加固L7~8灰?guī)r，由于距離煤層太近，漿壓力又比較大，注漿過程中跑漿現(xiàn)象嚴(yán)重，局部出現(xiàn)底鼓，達(dá)不到預(yù)期的加固效果。將孔打到L5~6灰?guī)r，增加止?jié){層厚度和強(qiáng)度，可有效控制跑漿，提高漿液利用率。鄭州礦煤底板突水水源主要是L1~4灰?guī)r水和奧陶系灰?guī)r水。盡管L7~8灰?guī)r巖溶發(fā)育，但由厚度有限，涌水量不會(huì)太大，一旦L1~4灰?guī)r和奧陶系灰?guī)r通過斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造與采煤系統(tǒng)發(fā)生水力聯(lián)系，就有可能發(fā)生重大突水事故，多年來的生產(chǎn)實(shí)踐充分證明了這一結(jié)論。第15頁/共74頁(三)加固太原組中段隔水層第15頁/共74頁

注漿加固煤底板的主要目的是防治L1~4灰?guī)r水和奧陶系灰?guī)r水，尤其是防治奧陶巖水。加固太原組中段隔水層需要考慮該地層節(jié)理裂隙的發(fā)育程度，如果節(jié)理裂隙不發(fā)育，漿液注不進(jìn)去，同樣達(dá)不到注漿效果。應(yīng)考慮進(jìn)一步加深鉆孔，加固L1~4灰?guī)r。L1~4可注性強(qiáng)，注漿效果好，但注漿孔鉆進(jìn)工程量大，注漿材料消耗多，施工工期長(zhǎng)，成本高，在充分論證的基礎(chǔ)上慎重確定。第16頁/共74頁注漿加固煤底板的主要目的是防治L1~4灰?guī)r第三節(jié)底板注漿加固方案的確定一、注漿加固時(shí)機(jī)與順序的選擇在生產(chǎn)實(shí)踐中，底板突水事故多發(fā)生在采煤工作面及其后方采空區(qū)，這是因?yàn)榈装鍘r層中的各種節(jié)理、裂隙或斷層溝通了含水層與采煤系統(tǒng)之間的水力聯(lián)系所致。選擇加固底板機(jī)必須貫徹落實(shí)“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，在回采工作前，通過向底板巖層大量注漿，使注漿材料充分充填各種涌水通道，切斷含水層與采煤之間的水力聯(lián)系，從而避免在采煤工作面推進(jìn)過程中底板突水事故的發(fā)生。因此，注漿底板的時(shí)機(jī)應(yīng)選擇在采煤工作面上、下順槽和開切眼掘進(jìn)完成并順利貫通之后進(jìn)行。工作面生產(chǎn)系統(tǒng)形成后，先用直流電法或瞬變電磁法對(duì)煤層底板進(jìn)行一次全面的水文物理探測(cè)，圈定采煤工作面推進(jìn)范圍內(nèi)的低阻區(qū)，然后根據(jù)低阻區(qū)的分布進(jìn)行注漿加固設(shè)計(jì)，確定注漿孔分布和鉆場(chǎng)位置。為了盡量減少注漿工作對(duì)工作面生產(chǎn)的影響，注漿順序應(yīng)采用先里后外的后退式，注漿工作超前工作面80~120m，保證漿液充分凝固。第17頁/共74頁第三節(jié)底板注漿加固方案的確定第17頁/共74頁二、煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是井下防治水的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目的是查明采煤工作面范圍內(nèi)煤層底板的水文地質(zhì)情況，找出發(fā)生底板突水的可疑區(qū)，然后針對(duì)可疑區(qū)采取有施，防止底板突水事故的發(fā)生。由于水是良好的導(dǎo)電體，其電阻率很低，多數(shù)巖石是半導(dǎo)電體，其視電阻率很高，所以目前采用最多的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法是直流電法和瞬變電磁法。這兩去都是通過測(cè)定巖石的視電阻率來判斷巖層水文地質(zhì)情況的，所建立的電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)常敏感，測(cè)定結(jié)果反差大，可比性強(qiáng)，相對(duì)準(zhǔn)確，目前己經(jīng)在很多礦區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。第18頁/共74頁二、煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)第18頁/共74頁（一）采用直流電法儀進(jìn)行煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)運(yùn)用直流電法儀，采用四極對(duì)稱法進(jìn)行采煤工作面超前水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)采用四極對(duì)稱法可以探測(cè)煤層底板60m范圍內(nèi)的水文地質(zhì)情況，這一深度對(duì)華北多來說，均可了解到L7~8灰?guī)r的富水情況，有些地區(qū)二1煤底板泥巖較薄，可以探測(cè)到L1~4灰?guī)r甚至奧陶系灰?guī)r的富水情況。如果煤層傾角較小，可以直接測(cè)底板，傾角較大工作面下順槽側(cè)上幫同樣可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)煤層底板水文地質(zhì)情況的目的。圖1所示在工作面下順槽對(duì)煤底板進(jìn)行水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的結(jié)果，圖中曲線是巖石視電阻率值線，顏色較淺表示視電阻率較低，顏色較深表示視電阻率較高，顏色較淺的區(qū)域表示板突水可疑區(qū)，需要在回采前進(jìn)行底板注漿加固。

第19頁/共74頁（一）采用直流電法儀進(jìn)行煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)第19頁/共第20頁/共74頁第20頁/共74頁三、注漿加固方案采煤工作面底板注漿加固方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:工作面概況、工作面底板巖層水文地質(zhì)分析、鉆場(chǎng)布置、鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆孔施工順序、鉆孔施工技術(shù)要求、注漿系統(tǒng)、注漿方式注漿材料、注漿參數(shù)、注漿順序和注漿技術(shù)措施等。(一)工作面概況工作面概況主要說明采煤工作面位置、工作面技術(shù)參數(shù)、煤層賦存特征、頂?shù)装鍘r性、方法、煤層底板標(biāo)高、工作面地面標(biāo)高及與本工作面相關(guān)生產(chǎn)系統(tǒng)的基本情況等。第21頁/共74頁三、注漿加固方案第21頁/共74頁(二)工作面底板巖層水文地質(zhì)分析（1）說明煤層底板直接充水含水層、間接充水含水層的巖性、強(qiáng)度、厚度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、含水性、導(dǎo)水性、水頭高度、水壓、補(bǔ)給水源、補(bǔ)給強(qiáng)度、補(bǔ)給與季節(jié)的關(guān)系及其與煤層之間的相對(duì)位置。（2）說明煤層底板直接隔水層、間接隔水層的巖性、厚度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、強(qiáng)度、隔水性能及其與煤層之間的相對(duì)位置。（3）說明回采范圍內(nèi)及其附近的地質(zhì)構(gòu)造分布情況，分析斷層、裂隙的含導(dǎo)水性，各含水層之間的水力聯(lián)系等。（4）介紹煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的主要結(jié)論，結(jié)合本礦以及本區(qū)在過去生產(chǎn)過程中水災(zāi)事故特點(diǎn)，分析有可能發(fā)生底板突水的主要區(qū)域、突水強(qiáng)度、突水量預(yù)測(cè)等。第22頁/共74頁(二)工作面底板巖層水文地質(zhì)分析第22頁/共74頁(三)注漿加固范圍及加固層位的確定根據(jù)煤層底板水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的主要結(jié)論以及對(duì)工作面底板巖層水文地質(zhì)條件的分析，進(jìn)一步分析注漿加固、改造底板隔水層的必要性，確定注漿加固總體方案，包括加固范圍和加固層位、加固工程量、輔助工程量、輔助工程位置、需要的鉆場(chǎng)數(shù)量、鉆孔數(shù)目、注漿系統(tǒng)、工程