發布者：陳書平發布時間：2006-12-6 16:12:00
摘要摘要：本文主要介紹了焦作市方莊煤礦23071工作面煤層隔水底板注漿增厚加固技術。通過對煤層隔水底板實施注漿，不但加固了底板，也保證了工作面的安全生產，經過鑽孔壓力試驗及工作面回採檢驗，證明了煤層隔水底板注漿增厚加固技術的合理性和實用性。
目前改技術一已在方莊礦得到廣泛應用。
關鍵詞：礦井水；隔水底板；注漿；增厚加固
正文礦井水害是煤礦生產過程中主要的地質災害之一。煤礦企業在治理礦井水害方面主要採取的措施有：打疏水降壓鑽孔、掘洩水巷、增加排水設施、增大排水能力等，通過這些治水措施的實施，礦區地下水位大幅下降，大量的地下淡水變成礦井汙水排出地面，排水費用明顯增加。
如焦作市方莊礦區，地下潛水水位由原來的+80m下降至目前的+60m，位於二1煤層地板的l8灰岩含水層水位由原來的+80m下降至目前的-91m，每年排出礦井汙水1970萬m3，每年用於排水的費用高達950萬元。由於地下水資源是影響我國經濟發展的重要資源之一，據統計，我國淡水人均占有量只相當於世界人均的1/4，居世界第100位，被列為嚴重缺水國家之一。因此，研究在治理礦井水害的同時保護地下水資源，盡可能地減少地下水資源的排放量，降低排水費用是煤礦安全生產技術管理的新課題。
焦作市方莊煤礦通過在23071工作面對二1煤層隔水底板實施注漿增厚加固技術，既保證了礦井安全生產，又減少了地下水資源的排放量，同時降低了排水費用，取得了顯著的經濟效益和社會效益。
1礦井概況
焦作市方莊煤礦始建於2023年，設計生產能力60萬t/年，核定生產能力82.2萬t/年。開拓方式為立井暗斜井開拓，採煤方法為走向長避採煤法。
井田內地質構造極為複雜，構造主要以高角度的正斷層為主，區域性存在褶曲構造，井田內煤系地層自西北向東南呈現一單斜構造。礦井開採深度100m~740m，開採煤層為二疊系山西組二1煤，煤層厚度1.5m~7.
5m，平均厚度5.5m，煤層傾角5°~22°，全區分布穩定。煤層頂板為灰黑色砂質泥岩、泥岩，厚2.
80~18.55m，平均厚度5.30m，煤層地板為灰黑色砂質泥岩、砂岩，厚0.
50~7.30m，平均厚度1.80m。
歷史上，曾多次發生突水事故，其中突水量大於60.0m3/h的有30次，最大突水量4200.0m3/h。
礦井正常湧水量2280m3/h，湧水水源主要來自二1煤層地板的l8灰岩含水層。
223071工作面水文地質條件
23071工作面位於23採區的底部，標高在-418.5~-474.5之間，走向長640m，傾向長126m，傾角20°,煤層厚度4.
4~5.2m，平均厚度4.5m，運煤巷和回風巷均沿煤層頂板布置。
在二1煤層地板的l8灰岩含水層厚度6~8m，水位-90m，煤層底板隔水層厚度38m~44m。在其上部的23051工作面回採過程中湧水量達450m3/h，右上部的20071工作面回採過程中湧水量達780m3/h。煤層隔水底板是煤層與l8含水層之間的隔水地層，其穩定性受古構運動和採動地應力制約，受古構運動的影響，在23採區和20採區中間分布一條構造破碎帶，破碎帶走向130~160°，寬600m。
23071工作面位於此構造破碎的邊沿，二1煤層隔水底板的穩定性減弱，抗壓強度小於4mpa，屬極易突水危險區域。
3注漿增厚加固技術設計及技術引數
3.1鑽機峒室及裝置技術引數
(1)鑽機峒室技術引數
①位置：在運煤巷上邦，沿煤層頂板布置。
②方向：與運煤巷走向垂直。
③規格：長×寬×高=5×3×2.4m。
④峒室間距：60m；數量：8個。
(2)鑽機技術引數
①型號：sgz-ma300。
②額定進尺：300m。
(3)注漿幫浦技術引數
①型號：nbb-260
②額定注漿量：260l/min。
③壓力：7mpa。
3.2注漿鑽孔技術引數
原則上每個鑽機峒室布置3~4個注漿鑽孔（見圖1），如遇特殊情況，增加鑽孔數量，各鑽孔的方向、傾角、深度引數見（鑽孔參數列），每個鑽孔設計為二級孔口固定裝置，個孔技術引數為：
(1)一級孔口固定裝置
①孔徑：φ=146mm。
②長度：8~10m。
③鋼管型號：d40，δ=4.5mm。
④固定材料：用425#矽酸鹽水泥漿，水:水泥=1:1.2。
⑤承受壓力：大於4mpa。
(2)二級孔口固定裝置
①孔徑：φ=108mm。
②長度：30m。
③鋼管型號：d40，δ=4.5mm。
④固定材料：用425#矽酸鹽水泥漿，水:水泥=1:1.2。
⑤承受壓力：大於8mpa。
(3)終孔孔徑：φ=73mm。
(4)終孔層位：穿過l8灰岩含水層底板6~8m。
3.3注漿液技術引數
(1)粘土注漿液技術引數
①粘度：17~25s。
②比重：1.10~1.3。
(2)水泥注漿液技術引數
①粘度：25~60s。
②比重：1.20~1.3。
4注漿工藝
(1)造漿池、注漿幫浦站布置在地面。
(2)注漿方式：為了減少漿液流失，降低材料消耗，提高注漿效果，採用全壓間歇式注漿法。
(3)各鑽孔注漿前均作注水試驗，確定鑽孔吸水量，根據試驗結果確定是否注入骨料。
(4)注漿過程中根據情況加入適量水玻璃，以便縮短漿液凝固時間。
(5)注漿壓力達到設計要求時，用水清洗注漿管道，以免漿液堵塞。
(6)注漿工藝流程見(注漿工藝流程圖)。
5注漿效果、經濟效益及社會效益
(1)注漿效果
在對23071工作面煤層底板實施注漿增厚加固技術過程中,鑽孔進尺累計3270m,注入水泥435t,注入粘土量2523t,各鑽孔注漿量及終孔壓力情況（見鑽孔參數列）。經過對工作面煤層隔水底板打鑽檢驗：①煤層隔水底板的含水裂隙和l8灰岩的含水溶洞已被凝固的粘土水泥漿充填。
②煤層隔水底板的厚度比原來增加10m以上；③煤層隔水底板的抗壓強度由原來的小於4mpa增加到7.5mpa以上；④為23071工作面煤層的開採提供了安全保障。
(2)經濟效益
根據23051和20071兩個工作面回採過程中的湧水量情況分析，對23071工作面實施煤層底板注漿增厚加固技術以後，減少礦井水湧出量450m3/h，當年節省排水費用247.5萬元，去掉實施注漿增厚加固技術的投資費用102萬元，當年可創經濟效益145.5萬元，以後每年節約排水費用247.
5萬元。
(3)社會效益
在保護地下水資源方面，對23071工作面實施煤層底板注漿增厚加固技術以後，每年將減少地下水資源排放量達389萬m3以上，在一定程度保護了日益匱乏的地下水資源。
6結束語
在23071工作面實施煤層底板注漿增厚加固技術後，取得了顯著的經濟效益和社會效益。實踐證明，「煤層底板注漿增厚加固技術」在技術上是可行的，經濟上是合理的，具有一定的推廣應用價值。
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