煤層底板注漿改造施工工藝探討

摘 "要：承壓開采礦井對煤層底板進行注漿改造，目前在國內已經是一項比較成熟的技術。但國內大多數地區進行底板注漿改造的含水層一般距離開采煤層底板較遠，即使有多層含水層，含水層間間距也比較大，含水層間無水力聯系或聯系很弱。因此，只需要加固緊接底板的一層含水層即可。

關鍵詞：煤層;注漿;工藝;

中圖分類號：TD745 " " "文獻標識碼：A " " "文章編號：1674-3520（2014）-11-00-01

由于一些煤礦地質條件復雜，所以含水層間可能存在變薄帶、構造破碎帶、導水裂隙帶，致使含水層之間水力聯系密切，宏觀上實為一個含水體。若采用疏水降壓實現安全開采，則疏排水費用太高，浪費地下水資源且經濟上不合理，經長期生產實踐，我礦采取積極預防為主的帶壓開采，主要著眼于對隔水層、水壓、水量、構造等綜合水文開采條件的認識，通過對各個含水層注漿，改造其富水性，加固底板，封堵水源補給通道，提高其阻水能力，形成一定厚度的有效隔水層，從而防止采中、采后突水，實現安全回采。

一、注漿施工工藝流程

采用地面注漿站，通過注漿管路和井下工作面注漿孔對薄層灰巖預注漿，充分利用薄層灰巖的堅固性和巖溶裂隙的可注性，使漿液在注漿壓力的作用下沿著巖層裂隙擴散、沉淀、結石，最后充填巖層裂隙，把薄層灰巖中的水置換出去，使薄層灰巖不含水或弱含水，從而形成完整的注漿系統工藝流程。

1-1注漿流程圖

二、注漿現場布置方案

在工作面上、下巖中巷，按底板注漿加固工程按漿液擴散半徑不大于30m均勻布設鉆孔，終孔層位經突水系數計算選為L1灰巖含水層，對于斷層裂隙發育區、頂板淋水較大區域及富水異常區重點加固，加密布孔。

鉆孔布置在平面上呈放射狀展布，以斜孔為主，在剖面上長短結合，使鉆孔揭露的含水層段盡可能長，盡量與斷層、裂隙垂直或斜交;鉆場之間的鉆孔盡量進行交叉布孔，以揭露最多的巖溶裂隙，避免出現注漿盲區。

三、注漿程序

（一）注漿前先對注漿孔放水0.5-1小時，將沉淀在孔內的碎石、巖溶裂隙中的充填物沖出，以使裂隙暢通。

（二）水 "灰比、比重、稠度視單孔涌水量及巖溶發育程度確定。⑶注漿過程中要根據進漿、泵壓等情況，及時調整泵量及漿液配比。⑷達到注漿結束標準時，關閉孔口閥門，用清水將管路沖洗干凈，并檢修好注漿設備。⑸第一次序孔注漿完畢后，可根據需要布設第二次序孔，用于檢查注漿效果或視薄層灰巖賦水性補充注漿，依次類推。

四、注漿方式

注漿的根本目的在于通過充填封堵出水通道及煤層底板裂隙，達到加固底板和增強隔水層厚度、強度的效果。材料以粘土漿和水泥漿混合液為主，分靜態注漿和動態注漿兩個方面。

（一）靜態注漿。漿液通過注漿孔直接進入并充填在薄層灰巖含水層（如徐家莊石灰巖）溶洞裂隙及煤層底板裂隙中，先采用濃度較小（根據鉆孔涌水量及底板裂隙發育情況確定）的粘土漿進行裂隙充填，采用由稀到稠連續注漿方式使混合液通過注漿孔充填到溶洞裂隙中去。以孔口壓力達到孔口水壓的2.5-3.5倍做為充填飽和和終止注漿封堵的標志。

（二）動態注漿。由于底板破碎及巷道、采面滲水等原因，在注漿孔附近及巷道采面形成水力聯系通道時，需采用動態注漿。首先加大漿液濃度，采取循環注漿方式。若達不到效果則采取特殊注漿，一是采用水玻璃和粘土漿液進行雙液注漿，以加快動態情況下漿液的硬化速度;二是根據裂隙及溶洞比較發育不易充填的實際情況，有針對性的向孔內填塞海帶、粉碎玉米芯、鋸末、刨花、小海棉塊、豆子、砂子等骨料，利用其膨脹系數大的特性，保證充填固結強度。

五、漿注材料

以粘土為主要原料，在粘土漿中摻加適量的水泥，必要時可摻加少量的水玻璃。

（一）粘土。是漿液的主要成分，要求具有一定的塑性指數。研究表明，塑性指數15以上的粘性土一般均可作為配制漿液的原料，且塑性指數越高，粘土顆粒的分散性越好，造漿（粘土漿）的效率越高。

（二）水泥。是漿液的結構生成結構生成劑，水泥顆粒的水化作用使得漿液具有一定的結構強度，而且漿液結構強度的增長與水泥顆粒水化反應速度有關，水化反應越快，漿液結構強度增長亦越快。雖然普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥都可用來配制漿液，但一般情況應優先選用425號或525號普通硅酸鹽水泥。

（三）水玻璃。是漿液的添加劑，它促使水泥顆粒更快地水化，在漿液結構形式過程中起加速凝固的作用。

六、注漿孔布設原則

在工作面上下兩巷，一般按漿液擴散半徑10-30m均勻布設鉆孔，力求使漿液在整個工作面或改造范圍內覆蓋率達80%以上。工作面初壓及周壓段、構造發育段、含水層富水段、隔水層變薄區要加密布孔，并使鉆孔盡量與裂隙發育方向垂直或斜交，穿透含水層。

七、注漿改造效果檢查

（一）把實際注漿量與預計注漿量進行比較，看兩者的符合程度。

（二）施工檢查孔，取芯觀察其充填膠結情況。

（三）從檢查孔水量方面來評價注漿改造效果。

八、注意事項

封堵加固的部位應在采動破壞帶以下，避免在破壞帶內加固，采動之后仍受破壞。當頂板堅硬不易冒落而形成懸頂跨距過大時，則應人工放頂，減少懸頂面積，促使回采過程頂板正常冒落，保持正常壓力。

九、總結

由于工作面底板有含水層，所以注漿改造極具復雜性，需要對含水層進行注漿改造，否則極易造成注漿事故，導致注漿失敗。

所以，煤層底板含水層注漿改造工藝的研究成功，解決了煤層底板具有含水層時為保證采煤工作面的回采安全如何成功進行底板注漿改造的問題，同時減小礦井排水量，達到節能減排的效果。

參考文獻：

[1]柴登榜主編，《礦井地質工作手冊》，煤炭工業出版社，1984.

[2]李白英.彌尚震，《采礦工程水文地質學》，山東礦業學院，1988.

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