煤層底板注漿加固與改造含水層技術(shù)管理規(guī)定20120429

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(rèn)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?guī)r最大涌水量應(yīng)不超過 40m /h。3第三條 本規(guī)定適用于工作面存在導(dǎo)水構(gòu)造、底板

2、薄弱帶、底板能夠承受的水頭壓力小于實(shí)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(jì)上報公司，經(jīng)公司總工程師批準(zhǔn)，施工單位編制安全技術(shù)措施組織實(shí)施。第五條 工程結(jié)束經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)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(zhǔn)后工作面方可回采。- 1 - 第二章 設(shè)計(jì)第六條 設(shè)計(jì)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(jì)內(nèi)容應(yīng)包括水文地質(zhì)條件分析、物探設(shè)計(jì)、鉆場設(shè)計(jì)、鉆探設(shè)計(jì)、注漿設(shè)計(jì)、設(shè)備選型設(shè)計(jì)、排水設(shè)計(jì)、供電設(shè)計(jì)、通訊設(shè)計(jì)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)造、水文地質(zhì)（頂?shù)装搴?/p>

3、水層、水量、水壓、導(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(jì)包括探測目的任務(wù)、物探方法選擇、工程設(shè)計(jì)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(diǎn)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(jìn)行相互驗(yàn)證。第九條 鉆場設(shè)計(jì)原則上在工作面兩巷內(nèi)設(shè)計(jì)鉆場，并布置在面內(nèi)煤幫側(cè)。每個鉆場設(shè)計(jì)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、褶曲軸部等）；泵窩與鉆窩之間煤柱寬度應(yīng)控制在510m 范圍。

4、鉆窩尺寸應(yīng)根據(jù)不同鉆機(jī)型號確定，泵窩及水窩尺寸應(yīng)按以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。泵窩 長寬高4.04.02.4m水窩 長寬高4.03.02.4m（臥底 1.2m 以上）- 2 - 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(jì)1、設(shè)計(jì)應(yīng)包括探查目的任務(wù)、重點(diǎn)探查區(qū)域、鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、鉆孔方案布置、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)要求等內(nèi)容。2、要根據(jù)實(shí)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)，在設(shè)計(jì)中盡量杜絕傾角小于 30的鉆孔。4、底板灰?guī)r注漿孔擴(kuò)散半徑一般應(yīng)

5、取 3035m，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(diǎn)加密布孔探驗(yàn)，改造覆蓋范圍向工作面四周外擴(kuò)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(qiáng)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(hù)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(qiáng)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(jì)。第十一條 注漿設(shè)計(jì)

6、- 3 - 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(biāo)準(zhǔn)，不得使用受潮結(jié)塊的水泥或過期的水泥。黏土 40my 以下的粒徑不得小于 90%。單液水泥漿濃度為 1.20g/cm 1.35 g/cm ，粘土水泥漿 1.20 g/cm 1.30333g/cm 。33、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；注漿順序?yàn)榇蛞豢鬃⒁豢缀徒徊媸┕ゃ@孔方式；注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，漿液流量在 40l/min 以下

7、，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(jì)1、設(shè)計(jì)中應(yīng)明確最大涌水量、排水路線、排水揚(yáng)程、排水設(shè)備、水倉容量等。2、每個排水點(diǎn)泵排能力要大于相關(guān)鉆場鉆孔預(yù)計(jì)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(diǎn)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(jì)鉆進(jìn)及井下注漿施工用電為巷道掘進(jìn)用電的一部分，在巷道施工- 4 - 設(shè)計(jì)中以于考慮。排水供電要采用雙回路，專電專供，雙回路供電標(biāo)準(zhǔn)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

8、安裝專線電話。第十五條 工程量及費(fèi)用概算按照設(shè)計(jì)工程量和恒源公司相關(guān)規(guī)定應(yīng)對工程費(fèi)用進(jìn)行概預(yù)算。第十六條 附表與圖1、鉆孔設(shè)計(jì)一覽表2、排水設(shè)施設(shè)計(jì)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- 5 - 第三章 鉆注施工技術(shù)要求第十七條 開孔前準(zhǔn)備1、地質(zhì)部門向鉆探部門下達(dá)開工通知書，鉆探部門接到通知后，向測量下達(dá)放線通知書，測量接到通知書后兩天內(nèi)按設(shè)計(jì)放線結(jié)束。鉆機(jī)隊(duì)技術(shù)員根據(jù)測量放的控制線具體定孔位、穩(wěn)鉆機(jī)開孔。要求各孔鉆孔方位誤差小于2，傾角誤差小于1。2、孔口管埋設(shè)1）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求下孔口管，下管時，鉆機(jī)隊(duì)技術(shù)員及其跟班人員現(xiàn)場督查下管并有

9、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(yán)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(jìn)。4）第一路孔口管必須穿過煤層，扎根于煤層底板堅(jiān)硬巖層中不少于 2m，下套管時鉆孔孔深要比預(yù)計(jì)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(jì)下套管深度深 0.5m。5）末端套管（焊接法蘭盤的孔口管）長度在 0.5m1m 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0.8：11：1 的比例制成水泥漿，使用設(shè)計(jì)規(guī)

10、定的注漿泵，進(jìn)行注漿固管，凝固時間不低于 72 小時；耐壓試驗(yàn)時需地測部門現(xiàn)場檢查驗(yàn)收，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的， 重新復(fù)注，直至滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。- 6 - 3、鉆進(jìn)施工要求1）鉆孔鉆進(jìn)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(jìn)入海相泥巖35m 時，必須提鉆對鉆孔進(jìn)行復(fù)注漿，注漿采用井下注漿方式，注漿材料為 1：11.5:1 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）鉆孔在鉆進(jìn)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(xì)記錄巖性變化，準(zhǔn)確判層（由鉆機(jī)隊(duì)技術(shù)人員指導(dǎo)判層，地質(zhì)部門抽查）；認(rèn)真做好原始班報記錄工作，要求使用

11、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(jìn)，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(jìn)過程中如果鉆孔涌水量大于 10m /h，須停鉆觀測，取水3樣化驗(yàn)；大于 20m /h 時，必實(shí)施注漿，若當(dāng)班不能注漿，則應(yīng)打開3閘閥放水減壓，下一班必須注漿。6）根據(jù)鉆探施工中的實(shí)際情況，針對具體問題，及時合理調(diào)整設(shè)計(jì)，以達(dá)到鉆孔施工目的。每個鉆場至少選擇一個鉆孔測斜檢查，重點(diǎn)物探異常區(qū)的目標(biāo)靶位鉆孔、與設(shè)計(jì)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(shí)行

12、掛牌管理，每個鉆場要求掛有鉆孔布置平面圖、- 7 - 施工流程圖、主要技術(shù)參數(shù)圖及鉆探施工進(jìn)度圖等。8）鉆孔終孔后，鉆機(jī)隊(duì)地質(zhì)部門提交驗(yàn)收申請，相關(guān)部門現(xiàn)場驗(yàn)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(jìn)行系統(tǒng)檢查。2、設(shè)計(jì)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(yán)禁成多孔后一次注漿。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

13、分鐘，壓水試驗(yàn)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(diǎn)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(dāng)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100t，或巷道跑漿，則要采取間歇注漿。7）單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)孔口壓力與設(shè)計(jì)壓力一致、漿液流量- 8 - 在 40l/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(yán)禁進(jìn)入排水系統(tǒng)。

14、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(jī)隊(duì)要設(shè)立專門臺帳，對每個孔的注漿情況要詳細(xì)填寫。- 9 - 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(jìn)行檢查，效果檢查分為鉆探和物探兩種方法。1、鉆探效果檢查從以下幾個方面進(jìn)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(jìn)行施工，鉆孔無水或涌水量較?。ㄐ∮诨虻扔?10m /h），則可確3定注漿效果，涌水量較大（大于 10

15、m /h），應(yīng)當(dāng)重新布孔進(jìn)行補(bǔ)注。32）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(yàn)。4）檢查孔施工結(jié)束后，應(yīng)立即進(jìn)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(jì)進(jìn)行施工；2）對注漿前后物探結(jié)果進(jìn)行對比，看底板視電阻率是否有一定幅度的提高，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(yàn)證，觀測鉆孔涌水量情況，涌水量大于 10m /h，則應(yīng)根3據(jù)異常區(qū)有針對性的重新布孔進(jìn)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

16、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- 10 - 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(yàn)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(dāng)逐一分析。3、單孔注漿過程評價包括注漿工藝流程、漿液擴(kuò)散半徑、注漿濃度、配比、終壓、注漿量、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(shí)際注入量與預(yù)計(jì)量之間差別及原因分析。單位

17、注漿量的多少及原因分析。5、涌水量預(yù)計(jì)工作面回采期間的涌水量預(yù)計(jì)應(yīng)包括正常涌水量預(yù)計(jì)及最大涌水量預(yù)計(jì)，可以采用公式法及比擬法等方法計(jì)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(jìn)行評價（1）突水系數(shù)評價仍按突水系數(shù)公式 ts=p/m 計(jì)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(shí)時水位值，m 取值應(yīng)是將注漿后- 11 - 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(yàn),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(jì)算法分析評價理論計(jì)算主要采用安全隔水層厚度（梁的強(qiáng)度理論模型）公式評價l( rl2+ 8k p - rl)2t =臨p4kp式中：t 隔水底板的臨界厚度（m）；臨p作用于隔水層底板的實(shí)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，一般取（mn/m ）；3kp底板隔水巖層的平均抗拉強(qiáng)度（mpa）如果底板隔水層實(shí)際厚度小于計(jì)算值時，