底分層工作面防治水治理技術標準研究

王志光 郭小科

摘 ?要：我礦水文地質(zhì)條件復雜，受承壓含水層影響嚴重，因開采條件限制，開采底分層成為緩解礦井接替的唯一方法，在構造復雜區(qū)域底分層工作面如何有效開展防治水工作，確保工作面安全回采，特制定本底分層防治水技術標準。

關鍵詞：底分層;防治水;技術標準

一、底分層工作面概況

我礦首個底分層工作面位于盤區(qū)東部，標高-546.6～-619.5m，工作面上順槽長2110m，下順槽長2145m，寬140m。

工作面切眼東南約115～144m為F18斷層（H=730m），對盤新生界地層與本盤含水層對接。根據(jù)精細三維地震資料顯示，切眼以南地質(zhì)條件復雜，多條斷層交錯發(fā)育。

二、水文地質(zhì)情況分析

據(jù)礦井生產(chǎn)過程中實際揭露的水文地質(zhì)資料，礦井受承壓含水層影響，自下而上敘述為：O2灰?guī)r含水層，厚度大于400m，該含水層頂距二1煤層底約128.4 m，正常情況不影響煤層開采，斷裂溝通情況下對礦井威脅大;L2灰?guī)r含水層，平均厚度12.42m，巖溶裂隙發(fā)育，屬強富水性含水層，上距二1煤層平均93m。在地層完整區(qū)域不會對工作面回采造成影響，但在構造破碎帶需對該含水層進行注漿加固;L8灰?guī)r含水層，平均厚度8.77m，為二1煤層主要充水含水層，上距二1煤層平均27.58m。由于工作面內(nèi)二1煤層與L8灰?guī)r含水層之間隔水層較薄，L8灰?guī)r水突水系數(shù)大于突水臨界值0.1 MPa/m，存在突水威脅。

三、頂分層工作面治理情況

工作面底板注漿加固深度為二1煤層底板下85m，完成情況如下：頂分層工作面布置鉆場42個，施工鉆孔504個，累計鉆進進尺82530m，鉆孔總出水量為2495.44m3/h，累計注水泥干料10194.39t，粘土干料7892.69t。

四、底分層水害治理工程技術標準

（一）鉆場布置原則

1.在頂板較為完整，支護牢固可靠，能保證施工人員的安全，遠離老空、老巷、斷層帶;

2.能滿足按設計注漿孔的方位、傾角施工的要求;

3.鉆場內(nèi)設置泵坑，能保證正常排水，自然擴散通風。

（二）鉆孔布置原則

1.以頂分層工作面水文情況為依據(jù)，對工作面以外30m范圍內(nèi)進行底板全面注漿加固。單孔出水量不超10m3/h，將不再增加檢驗鉆孔，如鉆孔出水量較大，則補加鉆孔進行二次驗證。

2.對頂分層工作面底板進行布孔驗證，對富水區(qū)及斷層附近施工3～5個效果檢驗鉆孔，如鉆孔出水量大于10m3/h，需進行再次補孔驗證。

3.底分層施工總鉆孔數(shù)量不能低于頂分層總鉆孔數(shù)量的三分之一。

（三）鉆孔深度確定

根據(jù)礦井以往實際鉆孔揭露資料顯示，在二1煤底板下垂距約85m有一層中粒砂巖，成分以石英為主，分選性較差，富水性較強，是L2灰?guī)r向L8灰?guī)r充水的間接充水含水層。結合礦井以往工作面底板注漿加固及改造含水層工程實際情況分析，該中粒砂巖含水層注漿及改造后，有效降低L2灰?guī)r含水層突水威脅。

（四）設計終孔注漿壓力

根據(jù)要求，鉆孔終孔注漿壓力應達到水壓的1.5～2.0倍，即：（1.5～2.0）×6.4MPa=9.6～12.8MPa。本工作面注漿孔設計終孔壓力規(guī)定為15MPa。

（五）鉆孔施工順序

1.單個鉆場鉆孔施工順序

工作面鉆場包括正注漿的鉆孔在內(nèi)，允許同時施工的鉆孔個數(shù)最多為3個，同時注漿的鉆孔最多為2個。而且施工時必須先施工完奇（偶）數(shù)孔再開偶（奇）數(shù)孔。

2.相鄰鉆場鉆孔施工順序

若相鄰鉆場不是同時施工的，則必須根據(jù)正施工鉆孔來確定相鄰新鉆場開孔孔號，原則上兩個鉆場同時施工的鉆孔終孔位置相距不得小于60m，避免兩鉆孔出現(xiàn)對打或近對打，從而導致互相竄漿、漿液擠壓致使?？?、廢孔的現(xiàn)象發(fā)生。

（六）注漿材料及參數(shù)選取

以粘土水泥混合漿為主，同時根據(jù)鉆孔實際揭露水文地質(zhì)情況可適當增加少量輔料，提高注漿效果。

1.粘土：是粘土水泥漿的主劑，通常占干料的80%左右，粘土的塑性指數(shù)為7～15。

2.水泥：對凝膠體起結構成形作用，通常地面采用P·O 42.5和井下采用P·C·S32.5水泥，占漿液干料的10～30%，一般20%左右。

3.輔料：是裂隙充填物質(zhì)，阻止粘土水泥從注漿孔附近的突水點泄露，一般用鋸沫、海帶絲或大豆等，使用量根據(jù)漿液泄露情況而定，一般泄露量大于注入量的20%時可以用輔料。

4.漿液參數(shù)：注漿參數(shù)的選擇視單孔涌水量及巖溶發(fā)育程度而定。粘土漿比重1.10～1.18，含砂率小于5%;粘土水泥漿的粘度為25～40Pa.s，比重1.12～1.18，一般是先稀后稠再稀。

（七）結束標準

1.單孔標準

①要求所有底板加固鉆孔復孔次數(shù)不少于1次，且滿足復孔水量小于0.5m3/h。

②設計注漿終壓為15MPa，井下注漿壓力達到設計要求，泵量為34L/min，并穩(wěn)壓30min以上，可結束注漿。

2.工程結束標準

①鉆孔多次注漿后，最后復孔水量小于10m3/h，且壓水至15MPa。

②鉆孔封孔使用P·O 42.5R的普通硅酸鹽水泥漿純水泥漿，水灰重量比1：1.48（比重1.65t/m3），以返漿封孔的方式進行封孔，所有鉆孔均要求封閉嚴實。

五、我礦底分層工作面防治水工程實踐

（一）按標準對工作面進行設計

以頂分層工作面切眼水文情況為依據(jù)，對底分層工作面切眼以外50m范圍內(nèi)進行底板全面注漿加固，平均每個鉆場7～8個鉆孔。單孔出水量不超10m3/h，將不再增加檢驗鉆孔，如鉆孔出水量較大，則補加鉆孔進行二次驗證。對底分層工作面采空區(qū)底板進行布孔驗證，1～8鉆場平均每個鉆場布置2～5個效果檢驗鉆孔，富水區(qū)附近及斷層附近鉆場施工3～5個效果檢驗鉆孔，如鉆孔出水量大于10m3/h，需進行再次補孔驗證。

（二）底分層工作面防治水工程效果

底分層工作面共施工鉆孔148個，累計鉆進進尺23667m，鉆孔總出水量為1017.5m3/h，累計注水泥干料2301.34t，粘土干料4555.91t，總計干料6857.25t。

結語：

受地質(zhì)及水文地質(zhì)條件影響，各礦井水害類型及水害條件差別大，請慎重參考。

參考文獻

[1] ?周振亮.煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀及新技術應用[J].礦業(yè)裝備，2019（04）：130-131.