建筑煤礦注漿堵水技術(shù)模實用教案

1、1.1、注漿的基本概念、注漿的基本概念 注漿也稱灌漿，就是將具有膠凝性的漿液或化學溶液，按照規(guī)定的配比或濃度，借用注漿設(shè)備或漿液自重對之施加壓力，通過鉆孔輸送到受注層段中的一種施工技術(shù)。其實質(zhì)是使?jié){液在受注層中滲透、擴散、充填，經(jīng)過一定時間后凝固和硬化，從而(cng r)達到加固受注層和抗?jié)B防水的目的。 1 1 概述概述(i (i sh)sh)第1頁/共49頁第一頁，共50頁。1.2、注漿的分類、注漿的分類(fn li)1 1 概述概述(i (i sh)sh)按注漿材料：水泥單液漿，水泥按注漿材料：水泥單液漿，水泥- -水玻璃雙液漿，水玻璃雙液漿，水泥水泥- -粘土（粉煤灰、沙子）混合漿，化學

2、漿液。粘土（粉煤灰、沙子）混合漿，化學漿液。按水動力條件：靜水注漿，動水注漿。按水動力條件：靜水注漿，動水注漿。按工程目的：帷幕注漿，注漿改造，注漿堵水，按工程目的：帷幕注漿，注漿改造，注漿堵水，井筒預注漿，管棚支護注漿。井筒預注漿，管棚支護注漿。按注漿工藝：旋噴注漿，孔口靜壓注漿，孔內(nèi)按注漿工藝：旋噴注漿，孔口靜壓注漿，孔內(nèi) 止?jié){注漿。止?jié){注漿。按突水構(gòu)造：斷層注漿，裂隙按突水構(gòu)造：斷層注漿，裂隙(li x)(li x)注漿，注漿，陷落柱注漿陷落柱注漿第2頁/共49頁第二頁，共50頁。1.3 注漿材料注漿材料(cilio)1 1 概述概述(i (i sh)sh)固固 粒粒灌漿灌漿(gung(

3、gungjing)jing)材料材料水水 泥泥水玻璃水玻璃粉煤灰粉煤灰粘粘 土土骨骨 料料Na2CO3nSiO2 作為速凝劑或雙液漿與水泥漿配合使用適用于裂隙、孔隙與巖溶類受注層。具有結(jié)石強度高，性能穩(wěn)定，來源廣泛的特點。裂隙寬度不下于3 5倍的水泥顆粒直徑（普通硅酸鹽水泥3080m）滿足水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范，其細度應不小于水泥細度。水泥代用材料，不同的工程目的對粘土性能指標（塑性指數(shù)、粘粒含量、粉粒含量、含沙量等）有不同的要求礫石、沙子等，適用于大空洞充填化學漿材化學漿材真溶液漿材，具有粘度低、可灌性好、膠凝時間易于控制的特點。適用于井巷工程小型裂隙與微孔隙含水層注漿（丙烯酰胺類漿液

4、）。第3頁/共49頁第三頁，共50頁。2 注漿在煤礦中的應用注漿在煤礦中的應用(yngyng)預注漿工程(gngchng) 注漿堵水工程(gngchng) 特殊注漿工程井筒預注漿工作面注漿改造帷幕注漿導水構(gòu)造的預注漿處理巷道封堵工程突水構(gòu)造封堵突水水源封堵管棚支護注漿防滅火注漿充填注漿第4頁/共49頁第四頁，共50頁。3 注漿堵水方案注漿堵水方案(fng n)選擇堵水方案應考慮的因素1）突水水文地質(zhì)條件。水源、突水構(gòu)造的類型、突水方式(fngsh)，井下與地面施工條件等。2）礦井受淹狀況與施工條件。淹巷道、工作面，還是淹水平、或是整個礦井，地面與井下的施工條件等。3）本次突水與礦井今后防治水工

5、作和煤炭生產(chǎn)接續(xù)的關(guān)系。4）不同方案的工期與工程造價因素第5頁/共49頁第五頁，共50頁。4 注漿工程設(shè)計注漿工程設(shè)計鉆孔(zun kn)設(shè)計注漿工藝(gngy)設(shè)計質(zhì)量檢查與效果(xiogu)檢驗鉆孔布置鉆孔結(jié)構(gòu)鉆孔技術(shù)要求注漿層段與注漿方式注漿工藝控制注漿結(jié)束標準工序檢查鉆孔檢查物探檢查堵水效果第6頁/共49頁第六頁，共50頁。工程設(shè)計應遵循(zn xn)的原則 1）先探后治，探治結(jié)合 2）動態(tài)設(shè)計(shj) 3）分序次施工 4）注漿工藝科學合理 (1) 先骨料、后漿液; (2) 動水注骨料、靜水注漿; (3) 注漿時間小于漿液凝固時間相適應 (4) 注漿強度與受注層吸漿量相匹配 4 4

6、工程設(shè)計工程設(shè)計第7頁/共49頁第七頁，共50頁。5 5 東龐礦東龐礦“4.12”“4.12”突水災害突水災害(zihi)(zihi)治理治理項目背景“4.12”突水災害 1）水源(shuyun)：奧陶系強巖溶含水層 2）水量：出水后3h水量就增加10000m3/h以上，出水后9h水量增加到最大水70000m3/h 3）通道：隱伏導水陷落柱 4）其他：總涌水量約1000萬m3 ，奧灰含水層內(nèi)影響半徑達30Km 第8頁/共49頁第八頁，共50頁。總體方案總體方案階階 段段一期治理工程一期治理工程二期治理工程二期治理工程方方 案案過水巷道封堵工程過水巷道封堵工程突水陷落柱治理工程突水陷落柱治理工程

7、目目 標標盡快恢復生產(chǎn)盡快恢復生產(chǎn)同時探查陷落柱同時探查陷落柱根治水患根治水患避免陷落柱二次突水避免陷落柱二次突水實施實施情況情況20032003年年4 4月開工，同年月開工，同年9 9月月完成，礦井已恢復正常生完成，礦井已恢復正常生產(chǎn)產(chǎn)20062006年年4 4月開工，月開工，20072007年年5 5月月2929日完成日完成第9頁/共49頁第九頁，共50頁。項目項目(xingm)概況概況H23-485.4蘋96.395.995.796.396.796.596.697.895.895.895.896.1H23A47-485.35-454.7H=1.5mT1T1-2T2突水點見漏-3002煤-

8、472見柱-400見漏-300見柱-330見漏-300見柱-3442煤-470征地邊界施工便道骨 料 堆 放 場Z1監(jiān)2-485-490-495-465-470-475-480-460見柱-240全漏-229Z2Z3Z5Z4Z2T1-1610m659m613m640mZ5第10頁/共49頁第十頁，共50頁。5.1 5.1 過水巷道過水巷道(hng do)(hng do)封堵技術(shù)封堵技術(shù)快速定向鉆進骨料灌注阻水墻建造旋噴注漿充填(chn tin)注漿升壓(shn y)注漿引流注漿第11頁/共49頁第十一頁，共50頁?？焖倏焖?kui s)(kui s)定向鉆進定向鉆進1）技術(shù)要求：鉆孔須在垂深）

9、技術(shù)要求：鉆孔須在垂深586m處透巷，透巷水平位移處透巷，透巷水平位移不得大于不得大于1m，偏斜精度達，偏斜精度達1.72 2）鉆探工藝：）鉆探工藝： （1）T685WS車載頂驅(qū)鉆機，靈活機動車載頂驅(qū)鉆機，靈活機動 （2） 復合鉆進技術(shù)糾偏復合鉆進技術(shù)糾偏 PDC(鉆頭鉆頭)+197mm(雙扶雙扶)單彎螺桿單彎螺桿(0.5)+ 203.2mm無磁鉆鋌無磁鉆鋌+203.2 mm普通鉆鋌普通鉆鋌+178 mm普普通鉆鋌通鉆鋌6+114 mm鉆桿鉆桿3）鉆進效率：平均每孔）鉆進效率：平均每孔12天，最快達到天，最快達到(d do)100m/天天4）鉆探成果：）鉆探成果：7個鉆孔命中巷道個鉆孔命中巷道

10、5.1巷道巷道(hng do)封堵封堵第12頁/共49頁第十二頁，共50頁。第13頁/共49頁第十三頁，共50頁。動水骨料動水骨料( lio)( lio)灌注灌注1 施工條件：高水壓施工條件：高水壓5.46MPa ,動水條件，煤層巷道，動水條件，煤層巷道，巷內(nèi)空高巷內(nèi)空高1.5m左右，巷內(nèi)動水流速約左右，巷內(nèi)動水流速約300-350m/h 。2 灌注工藝灌注工藝 1）灌注方法：水力射流，孔口密閉、砂石自重連）灌注方法：水力射流，孔口密閉、砂石自重連續(xù)灌注法續(xù)灌注法 ，定期下鉆具透掃骨料。，定期下鉆具透掃骨料。 2）骨料級配：骨料分細紗）骨料級配：骨料分細紗(xsh)和石子兩類和石子兩類 級配：

11、河沙級配：河沙:小石子小石子: 中石子中石子:大石子大石子=1:1:2:1 3）水固比）水固比 ：6:1-10:1 4）灌注結(jié)束標準）灌注結(jié)束標準 ：骨料堆積到巷頂經(jīng)多次下鉆沖：骨料堆積到巷頂經(jīng)多次下鉆沖掃仍不能進入巷道且經(jīng)注（壓）水試驗，掃仍不能進入巷道且經(jīng)注（壓）水試驗，q值已降值已降到到1.0L/min.m以下時此孔灌注骨料工作結(jié)束以下時此孔灌注骨料工作結(jié)束 5.1巷道巷道(hng do)封堵封堵第14頁/共49頁第十四頁，共50頁。 灌注灌注(gunzh)骨料成果匯總表骨料成果匯總表孔孔 號號灌注量灌注量(m3)灌前空頂灌前空頂高度高度(m)水位水位(m)水位上水位上升值升值(m)施施

12、 工工 時時 間間注前注前注后注后G3260.75-5.1+4.798.892003年年6月月5日日G625141.6-83.1+11.0994.192003年年5月月106月月8G76540.90-19.68+63.1682.842003年年7月月137月月17G811491.30-93.89-28.2765.622003年年5月月225月月30合計合計43435.1巷道巷道(hng do)封堵封堵第15頁/共49頁第十五頁，共50頁。阻水墻的建造阻水墻的建造(jinzo)(jinzo) 第一階段，旋噴注漿：首先選擇第一階段，旋噴注漿：首先選擇3 3個鉆孔進行旋噴注漿施工，個鉆孔進行旋噴注漿

13、施工，通過注入高壓水泥漿液流，強行切割周圍骨料，使水泥漿液通過注入高壓水泥漿液流，強行切割周圍骨料，使水泥漿液與骨料充分混合，形成與骨料充分混合，形成3 3個相對孤立的截斷過水斷面的砂漿或個相對孤立的截斷過水斷面的砂漿或混凝土結(jié)石體。混凝土結(jié)石體。 第二階段，充填注漿：在旋噴注漿孔之間進行充填注漿，將第二階段，充填注漿：在旋噴注漿孔之間進行充填注漿，將旋噴結(jié)石體之間的空隙充填，形成一個整體的、連續(xù)的阻水旋噴結(jié)石體之間的空隙充填，形成一個整體的、連續(xù)的阻水墻。墻。 第三階段，升壓注漿：主要對阻水墻與頂?shù)装鍘r石的接縫，第三階段，升壓注漿：主要對阻水墻與頂?shù)装鍘r石的接縫，以及巖石裂隙進行注漿加固，一

14、方面增強阻水墻與圍巖粘接以及巖石裂隙進行注漿加固，一方面增強阻水墻與圍巖粘接力，提高抗擠出與抗水流沖刷能力。另一方面，注漿封堵了力，提高抗擠出與抗水流沖刷能力。另一方面，注漿封堵了頂?shù)装辶严?，可以防止突水繞流。另外，通過高壓注漿提高頂?shù)装辶严?，可以防止突水繞流。另外，通過高壓注漿提高阻水墻體的強度阻水墻體的強度(qingd)(qingd)與抗?jié)B透能力，封堵薄弱帶的過與抗?jié)B透能力，封堵薄弱帶的過水通道水通道 第四階段，引流注漿：在工程后期礦井完全淹沒、阻水墻基第四階段，引流注漿：在工程后期礦井完全淹沒、阻水墻基本形成情況下，井下突水基本為靜水狀態(tài)。為了檢驗堵水效本形成情況下，井下突水基本為靜水狀

15、態(tài)。為了檢驗堵水效果，封堵殘留小的過水通道，在礦井試驗排水期間，利用果，封堵殘留小的過水通道，在礦井試驗排水期間，利用G2G2孔進行注漿，對出水口附近進行注漿封堵?？走M行注漿，對出水口附近進行注漿封堵。5.1巷道巷道(hng do)封堵封堵第16頁/共49頁第十六頁，共50頁。堵水效果堵水效果(xiogu)(xiogu) 125125天一期工程完工，天一期工程完工，225225天礦井全面恢復生產(chǎn)。天礦井全面恢復生產(chǎn)。 礦井排水復礦后，殘余礦井排水復礦后，殘余(cny)(cny)涌水量由初始的涌水量由初始的170m3/h170m3/h，逐漸衰減為零，堵水率達到，逐漸衰減為零，堵水率達到100%1

16、00%。 5.1巷道巷道(hng do)封堵封堵第17頁/共49頁第十七頁，共50頁。陷落陷落(xinlu)(xinlu)柱治理的必要性柱治理的必要性 1 1）陷落柱從奧灰頂界面的）陷落柱從奧灰頂界面的-690m-690m水平一直發(fā)育到上石盒子下段的水平一直發(fā)育到上石盒子下段的-240.61m-240.61m水平，水平，垂直高度達垂直高度達450m450m，它穿透，它穿透(chun tu)(chun tu)了大青、野青及了大青、野青及9 9煤、煤、2 2煤頂板砂巖含水煤頂板砂巖含水層，并成為以上含水層的強大補給水源，如不進行陷落柱治理，在這些含水層層，并成為以上含水層的強大補給水源，如不進行陷

17、落柱治理，在這些含水層中井巷工程一旦揭露與陷落柱有聯(lián)系的導水裂隙時，則會發(fā)生突水，不僅增加中井巷工程一旦揭露與陷落柱有聯(lián)系的導水裂隙時，則會發(fā)生突水，不僅增加了礦井涌水量，而且威脅著了礦井涌水量，而且威脅著2 2煤、煤、9 9煤的安全開采。煤的安全開采。 2 2）突水后陷落柱內(nèi)大量的充填物被高壓水沖出堆積在巷道，擴大了陷落柱空）突水后陷落柱內(nèi)大量的充填物被高壓水沖出堆積在巷道，擴大了陷落柱空洞裂隙的體積，破壞了原有的平衡狀態(tài)，使陷落柱周邊巖體存在再次塌落的可洞裂隙的體積，破壞了原有的平衡狀態(tài)，使陷落柱周邊巖體存在再次塌落的可能，特別是煤層強度低、結(jié)構(gòu)疏松，更容易發(fā)生坍塌。因此，如不進行陷落柱能

18、，特別是煤層強度低、結(jié)構(gòu)疏松，更容易發(fā)生坍塌。因此，如不進行陷落柱治理，治理，2 2煤煤柱的塌落使煤柱厚度變薄，陷落柱二次突水的危險性進一步增大。煤煤柱的塌落使煤柱厚度變薄，陷落柱二次突水的危險性進一步增大。 3 3）注漿封堵陷落柱，切斷奧灰水的補給通道，降低柱內(nèi)水壓，可以減少陷落）注漿封堵陷落柱，切斷奧灰水的補給通道，降低柱內(nèi)水壓，可以減少陷落柱四周煤柱的留設(shè)厚度，解放部分煤炭資源。柱四周煤柱的留設(shè)厚度，解放部分煤炭資源。第18頁/共49頁第十八頁，共50頁。陷落柱治理陷落柱治理(zhl)方案方案 在陷落柱探查的基礎(chǔ)之上，封堵工程的核心就在陷落柱探查的基礎(chǔ)之上，封堵工程的核心就是在陷落柱的預

19、定位置建造是在陷落柱的預定位置建造“堵水塞堵水塞”，以切斷陷落柱，以切斷陷落柱突水通道。其施工方案是采用以地面施工為主、井下突水通道。其施工方案是采用以地面施工為主、井下施工為輔的井上下相結(jié)合的綜合治理方案。一方面，施工為輔的井上下相結(jié)合的綜合治理方案。一方面，在地面打鉆施工注漿孔、監(jiān)測孔，通過灌注骨料、漿在地面打鉆施工注漿孔、監(jiān)測孔，通過灌注骨料、漿液封堵液封堵“堵水塞堵水塞”段的陷落柱體及其四周導水裂隙帶，段的陷落柱體及其四周導水裂隙帶，截斷奧灰水的補給通道；另一方面，在井下施工定向截斷奧灰水的補給通道；另一方面，在井下施工定向放水鉆孔，通過放水試驗定量評價堵水效果放水鉆孔，通過放水試驗定

20、量評價堵水效果(xiogu)。 另外，對陷落柱上部空洞進行骨料充填，防另外，對陷落柱上部空洞進行骨料充填，防止陷落柱進一步向上發(fā)育，溝通第四系水源。止陷落柱進一步向上發(fā)育，溝通第四系水源。5.2陷落陷落(xinlu)柱治理柱治理第19頁/共49頁第十九頁，共50頁。B-B剖面圖剖面圖- 6 8 0- 6 7 0- 6 6 0- 6 5 0- 6 4 0- 6 3 0- 6 2 0- 6 1 0- 6 0 0- 5 9 0- 5 8 0- 5 7 0- 5 6 0- 5 5 0- 5 4 0- 5 3 0- 5 2 0- 5 1 0- 5 0 0- 4 9 0- 4 8 0- 4 7 0- 4

21、6 0- 4 5 0- 4 4 0- 4 3 0- 4 2 0- 4 1 0- 4 0 0- 3 9 0- 3 8 0- 3 7 0- 3 6 0- 3 5 0- 3 4 0- 3 3 0- 3 2 0- 3 1 0- 3 0 0- 6 9 0- 7 0 0上 石 盒 子 底 界2煤9煤奧 灰 頂 界- 2 4 0 . 6 1 m 陷 落 柱 頂 界- 3 2 1 . 3 7 m 陷 落 柱 空 腔 底 部堵 水 塞+ 9 6 m監(jiān) 2 孔Z3 - 2 孔Z2 - 3 孔治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第20頁/共49頁第二十頁，共50頁。-680-670-660-650-640-630-620-6

22、10-600-590-580-570-560-550-540-530-520-510-500-490-480-470-460-450-440-430-420-410-400-390-380-370-360-350-340-330-320-310-300-690-700-480大巷 -473.8放1孔至陷落柱水平距離 304m25.935.852901采空區(qū)堵水塞上石盒子底界2煤9煤奧灰頂界-321.37m陷落柱空腔底部2903陷落陷落(xinlu)柱放柱放1孔剖面圖孔剖面圖治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)2.1 技術(shù)技術(shù)(jsh)方方案案第21頁/共49頁第二十一頁，共50頁。突水陷落突水陷落(xi

23、nlu)(xinlu)柱封堵技術(shù)柱封堵技術(shù)定向分支鉆孔骨料灌注阻水塞建造充填(chn tin)注漿升壓(shn y)注漿引流注漿加固注漿質(zhì)量綜合評價工序檢查鉆孔取芯壓水試驗物探檢測放水試驗5.2陷落柱治理陷落柱治理第22頁/共49頁第二十二頁，共50頁。定向定向(dn xin)(dn xin)分支鉆孔分支鉆孔 二期工程共施工注漿孔二期工程共施工注漿孔6個，定向分支鉆孔個，定向分支鉆孔(zun kn)20個；質(zhì)檢孔個；質(zhì)檢孔2個；骨料孔個；骨料孔2個；放水孔個；放水孔1個，總進個，總進尺尺8788.23m。從鉆孔。從鉆孔(zun kn)施工結(jié)果來看，除施工結(jié)果來看，除Z5-2孔因孔內(nèi)事故未達到設(shè)

24、計深度外，其余鉆孔孔因孔內(nèi)事故未達到設(shè)計深度外，其余鉆孔(zun kn)均按設(shè)計要求施工至目的層位，鉆孔均按設(shè)計要求施工至目的層位，鉆孔(zun kn)各項參數(shù)如偏斜方位、偏斜角等均符合設(shè)計要求各項參數(shù)如偏斜方位、偏斜角等均符合設(shè)計要求 5.2陷落陷落(xinlu)柱治理柱治理第23頁/共49頁第二十三頁，共50頁。鉆孔鉆孔(zun kn)對堵水塞段的控制對堵水塞段的控制參數(shù)參數(shù)一序孔一序孔二序孔二序孔三序孔三序孔鉆孔控制密度鉆孔控制密度（m2 /孔）孔）鉆孔數(shù)鉆孔數(shù)655241控制半徑（控制半徑（m）14.310.68.8鉆孔間距鉆孔間距（平面投影（平面投影m）9.5308245.217備注

25、備注陷落柱注漿控制面積：陷落柱注漿控制面積：3546m25.2陷落陷落(xinlu)柱治理柱治理第24頁/共49頁第二十四頁，共50頁。陷落陷落(xinlu)(xinlu)柱發(fā)育特征參數(shù)柱發(fā)育特征參數(shù)陷陷 落落層層 位位長軸方向長軸方向(m)短軸方向短軸方向(m)長軸長度長軸長度(m)短軸長度短軸長度(m)周長周長(m)截面積截面積(m2)陷落高度陷落高度(m)上部上部陷落柱空洞陷落柱空洞NWNE4425111775-240.61上石盒子組上石盒子組底界底界NWNE523313912582#煤層煤層NWNE724120419299#煤層煤層NWNE80442342624奧奧 灰灰頂頂 界界NW

26、NE89532583508堵水塞段堵水塞段NWNE80/9241/492289/3546第25頁/共49頁第二十五頁，共50頁?！白杷杷倍巫{孔平面段注漿孔平面(pngmin)投影圖投影圖5.2陷落陷落(xinlu)柱治理柱治理第26頁/共49頁第二十六頁，共50頁。注漿鉆孔注漿鉆孔(zun kn)東北等軸測圖東北等軸測圖5.2陷落陷落(xinlu)柱治理柱治理第27頁/共49頁第二十七頁，共50頁。陷落陷落(xinlu)(xinlu)柱阻水塞建造工藝柱阻水塞建造工藝 階段階段 充填注漿充填注漿 升壓注漿升壓注漿 引流注漿引流注漿 加固注漿加固注漿鉆孔鉆孔一序孔初期一序孔初期一序孔中后

27、期一序孔中后期二、三序前期二、三序前期三序孔后期三序孔后期二、三序孔后期，二、三序孔后期，質(zhì)檢孔質(zhì)檢孔漿液漿液類型類型水灰比水灰比0.8:10.8:1、1:11:1，加，加早強劑早強劑1:11:1的早強漿液為主的早強漿液為主 1:11:1的純水泥漿液的純水泥漿液為主為主 1.3:11.3:1、1:11:1的純水的純水泥漿液為主泥漿液為主 注漿注漿條件條件靜水靜水 無壓無壓定量定量200-240m200-240m3 3 注漿時間注漿時間12-1512-15小時小時靜水，注前壓水逐漸升靜水，注前壓水逐漸升壓壓 定量定量130-150m130-150m3 3 注漿時間注漿時間10-1210-12小時

28、小時動水動水 孔口顯壓控孔口顯壓控制定量制定量60-80m60-80m3 3 注漿時間注漿時間5-65-6小時小時孔口壓力孔口壓力 2MPa2MPa定量定量80-100m80-100m3 3 注漿時間注漿時間6-86-8小時小時目標目標充填大裂隙、大通道充填大裂隙、大通道封堵主要過水通道，構(gòu)封堵主要過水通道，構(gòu)筑堵水塞主體構(gòu)架筑堵水塞主體構(gòu)架封堵較大裂隙、溶隙封堵較大裂隙、溶隙 鞏固前期效果鞏固前期效果封堵小裂隙通道，封堵小裂隙通道，進一步減少水量進一步減少水量封堵殘留微小裂隙封堵殘留微小裂隙（孔隙）及邊緣裂（孔隙）及邊緣裂隙，加強堵水塞封隙，加強堵水塞封堵效果堵效果5.2陷落陷落(xinlu

29、)柱治理柱治理第28頁/共49頁第二十八頁，共50頁。質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查 鉆孔(zun kn)取芯5.2陷落陷落(xinlu)柱治理柱治理第29頁/共49頁第二十九頁，共50頁。Z4-檢1孔巖芯圖片(tpin)（704m）治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第30頁/共49頁第三十頁，共50頁。壓水試驗(shyn)孔號孔號試驗層位試驗層位壓水量壓水量（L/min)受注段長受注段長(m)孔口孔口壓力壓力(Mpa)吸水率吸水率(L/min.m.m)Z4-檢檢1610m351304.10.00057664m601843.60.00078742m352622.00.00051Z3-檢檢2610m1061302.1

30、0.00302664m1061841.60.00262742m1672621.00.00398742m352623.80.000305.2陷落陷落(xinlu)柱治理柱治理第31頁/共49頁第三十一頁，共50頁。堵水效果堵水效果放水放水(fn shu)試驗試驗 1) 1) 殘余補給量殘余補給量2.24m3/h2.24m3/h 2) 2) 水質(zhì)化驗結(jié)果顯示，未有奧灰水參與水質(zhì)化驗結(jié)果顯示，未有奧灰水參與 3) 3) 水位動態(tài)表明，本次水位動態(tài)表明，本次(bn c)(bn c)放水與奧灰水沒有關(guān)聯(lián)放水與奧灰水沒有關(guān)聯(lián)結(jié)論：結(jié)論： 堵水塞已成功切斷了陷落柱的奧灰水補給通道，從而根除了隱患。堵水塞已成

31、功切斷了陷落柱的奧灰水補給通道，從而根除了隱患。5.2陷落陷落(xinlu)柱治理柱治理第32頁/共49頁第三十二頁，共50頁。第33頁/共49頁第三十三頁，共50頁。2.1.3 2.1.3 綜合綜合(zngh)(zngh)注漿法建造阻水墻注漿法建造阻水墻 2 旋噴注漿旋噴注漿 1）鉆孔：）鉆孔：G8、G7、G3、G6 2）注漿材料：）注漿材料：42.5#普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥 ，早強劑為三乙醇胺，早強劑為三乙醇胺和食鹽和食鹽 3）工藝參數(shù)）工藝參數(shù)(cnsh) 漿液配方：水灰比控制在漿液配方：水灰比控制在0.60.7，漿液比重，漿液比重1.61.8，可加入水泥量可加入水泥量0.03-0

32、.05%的三乙醇胺和的三乙醇胺和0.3-0.5%的食鹽。的食鹽。 噴漿壓力：噴漿壓力：1015MPa 噴體結(jié)構(gòu)：噴嘴直徑為噴體結(jié)構(gòu)：噴嘴直徑為34mm，三噴嘴型，三噴嘴型 旋噴注漿泵：旋噴注漿泵：LM-500/22型泥漿泵型泥漿泵 4）旋噴注漿施工工藝流程）旋噴注漿施工工藝流程 單位吸水率即單位吸水率即q值已降到值已降到1（L/min.m）以下時，即可）以下時，即可下入三孔射流旋噴鉆頭，采用水泥漿噴射自上而下射流攪下入三孔射流旋噴鉆頭，采用水泥漿噴射自上而下射流攪拌至孔底（低于巷底的深度），然后再由下而上一邊提升、拌至孔底（低于巷底的深度），然后再由下而上一邊提升、一邊旋轉(zhuǎn)噴射至巷道頂以上的鉆

33、孔內(nèi)；一邊旋轉(zhuǎn)噴射至巷道頂以上的鉆孔內(nèi)； 水泥凝固水泥凝固68小時后，掃孔到底，進行第二次旋噴，如小時后，掃孔到底，進行第二次旋噴，如此反復多次，直到孔口返漿為止。此反復多次，直到孔口返漿為止。 待凝待凝48小時后，經(jīng)用筒狀鉆頭取芯，若取芯砼密實完整，小時后，經(jīng)用筒狀鉆頭取芯，若取芯砼密實完整，說明旋噴效果好，否則，下鉆具重復旋噴注漿，直到巖芯說明旋噴效果好，否則，下鉆具重復旋噴注漿，直到巖芯完整，且鉆孔吸水率達到設(shè)計要求。完整，且鉆孔吸水率達到設(shè)計要求。治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第34頁/共49頁第三十四頁，共50頁。2.1.3 2.1.3 綜合綜合(zngh)(zngh)注漿法建造阻水墻注

34、漿法建造阻水墻 3 充填注漿工藝充填注漿工藝 1）充填注漿參數(shù)及工藝流程）充填注漿參數(shù)及工藝流程 （1） 注前壓水注前壓水 （2）制漿：漿液比重控制在）制漿：漿液比重控制在1.61.7g/cm3之間，制之間，制漿能力漿能力3660m3/h。 （3）注漿：充填注漿的從排量）注漿：充填注漿的從排量400L/min、比重、比重 1.7g/cm3 注起。充填注漿階段的初期主要以單孔大注起。充填注漿階段的初期主要以單孔大漿量注漿法和多孔大漿量聯(lián)合注漿法為主，在注漿的漿量注漿法和多孔大漿量聯(lián)合注漿法為主，在注漿的同時及時其他注漿孔、主井和奧灰孔水位動態(tài)，分析同時及時其他注漿孔、主井和奧灰孔水位動態(tài)，分析注

35、漿效果，如注漿效果好，則連續(xù)注漿，否則，采用注漿效果，如注漿效果好，則連續(xù)注漿，否則，采用多孔間歇交替注漿法，以防止?jié){液大量流失。在充填多孔間歇交替注漿法，以防止?jié){液大量流失。在充填注漿階段的后期，過水通道斷面大幅縮減后，采用單注漿階段的后期，過水通道斷面大幅縮減后，采用單孔小漿量間歇注漿法?？仔{量間歇注漿法。 （4） 停止注漿停止注漿 ：壓清水經(jīng)泵沖洗管路并將水壓入孔中。：壓清水經(jīng)泵沖洗管路并將水壓入孔中。 ：待孔口：待孔口(kn ku)壓力歸零后，方可拆開孔口壓力歸零后，方可拆開孔口(kn ku)注漿栓。注漿栓。 :下鉆具透孔至原孔深，以便下次再注，中間托鉆下鉆具透孔至原孔深，以便下次再

36、注，中間托鉆記錄深度。記錄深度。治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第35頁/共49頁第三十五頁，共50頁。2.1.3 2.1.3 綜合綜合(zngh)(zngh)注漿法建造阻水墻注漿法建造阻水墻 4 4 升壓注漿升壓注漿 1 1）受注層：巷道頂板裂隙巖體、巷道、巷道底板裂隙巖體）受注層：巷道頂板裂隙巖體、巷道、巷道底板裂隙巖體 2 2）注漿方式）注漿方式(fngsh)(fngsh)：下行分段式注漿，終孔層位為：下行分段式注漿，終孔層位為2#2#煤層煤層的底板以下的底板以下10m10m，逐段進行反復的封堵加固。主要采用單孔注漿，逐段進行反復的封堵加固。主要采用單孔注漿，但在壓水和注漿過程中若發(fā)現(xiàn)與有的鉆

37、孔串通，應改為雙孔聯(lián)但在壓水和注漿過程中若發(fā)現(xiàn)與有的鉆孔串通，應改為雙孔聯(lián)合注漿。合注漿。 3 3）注漿參數(shù)：漿液的比重一般為）注漿參數(shù)：漿液的比重一般為1.5-1.751.5-1.75。 4 4）結(jié)束標準：待巷底總壓至）結(jié)束標準：待巷底總壓至10MPa10MPa（2 2倍水頭），孔口壓力達倍水頭），孔口壓力達到到5MPa5MPa左右，穩(wěn)壓左右，穩(wěn)壓3030分鐘以上，吸漿量在分鐘以上，吸漿量在50L/min50L/min以下，掃孔以下，掃孔到巷底以下到巷底以下10m10m處，經(jīng)壓水試驗處，經(jīng)壓水試驗q q值不大于值不大于0.01L/min.m0.01L/min.m時結(jié)束。時結(jié)束。治理治理(zh

38、l)技術(shù)技術(shù)第36頁/共49頁第三十六頁，共50頁。2.1.3 2.1.3 綜合綜合(zngh)(zngh)注漿法建造阻水墻注漿法建造阻水墻5 引流注漿引流注漿1）應用條件：主要過水通道被封堵后；）應用條件：主要過水通道被封堵后；2）實施方案：在礦井主副井或突水點附近進行引流排水，使靜水條件變成動水條）實施方案：在礦井主副井或突水點附近進行引流排水，使靜水條件變成動水條件，排水量為件，排水量為7000m3/h ；3）目的：過水通道的細小裂隙、薄弱帶進行再加固，進一步減少出水量，同時，）目的：過水通道的細小裂隙、薄弱帶進行再加固，進一步減少出水量，同時，向來水方向逆流壓注，并通過陷落柱進一步向被

39、陷落柱貫穿的各含水層及其導水向來水方向逆流壓注，并通過陷落柱進一步向被陷落柱貫穿的各含水層及其導水系統(tǒng)進行注漿封水；系統(tǒng)進行注漿封水；4）引流鉆孔：靠近突水點的）引流鉆孔：靠近突水點的G2孔，借助堵水段內(nèi)外的水頭差進行引流注漿；孔，借助堵水段內(nèi)外的水頭差進行引流注漿；5）施工情況：從）施工情況：從8月月16日開始到日開始到9月月22日結(jié)束，實際上大部分漿液當時日結(jié)束，實際上大部分漿液當時(dngsh)已很難通過已很難通過G6 和和G8 孔的孔的“阻力段阻力段”，在注漿工程后期特別是進入升壓注漿階段以，在注漿工程后期特別是進入升壓注漿階段以后，后，G1孔頻繁的竄水竄漿，說明阻水墻已基本形成，漿液

40、通過孔頻繁的竄水竄漿，說明阻水墻已基本形成，漿液通過G1孔逆流壓注到突孔逆流壓注到突水口及陷落柱內(nèi)。最后水口及陷落柱內(nèi)。最后G2孔孔深延伸到孔孔深延伸到596.6m（巷道底板下（巷道底板下15.6m），全孔注漿），全孔注漿31次，注漿最終壓力次，注漿最終壓力4.6-6.0MPa，最終漿液比重，最終漿液比重1.65，結(jié)束吸漿量，結(jié)束吸漿量50L/min。這次引流注漿在巷頂以上注漿這次引流注漿在巷頂以上注漿18次、耗用水泥次、耗用水泥5184t，占引流注漿總量的，占引流注漿總量的56. 5%，巷底以下共注入巷底以下共注入3270t，占引流注漿總量的，占引流注漿總量的35.6%，而巷內(nèi)僅注入水泥，而

41、巷內(nèi)僅注入水泥720噸，占噸，占引流注漿總量的引流注漿總量的7.8%，這一情況表明，本次引流注漿的作用，實際上已不僅是加，這一情況表明，本次引流注漿的作用，實際上已不僅是加固巷內(nèi)的堵水段，更是通過巷道頂、底板的裂隙進一步封堵它們與陷落柱之間的固巷內(nèi)的堵水段，更是通過巷道頂、底板的裂隙進一步封堵它們與陷落柱之間的水力聯(lián)系。水力聯(lián)系。治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第37頁/共49頁第三十七頁，共50頁。2.2.1 2.2.1 突水陷落突水陷落(xinlu)(xinlu)柱探查柱探查 1 1 利用三維地震勘探控制突水陷落利用三維地震勘探控制突水陷落(xinlu)(xinlu)柱的空間構(gòu)造特征柱的空間構(gòu)造

42、特征 2 2 電法探測、電法探測、 V5 V5多功能電磁法探測陷落多功能電磁法探測陷落(xinlu)(xinlu)柱的富水性柱的富水性 3 3 探查與施工鉆孔驗證物探成果，進一步查明陷落探查與施工鉆孔驗證物探成果，進一步查明陷落(xinlu)(xinlu)柱縱向形態(tài)特征、上柱縱向形態(tài)特征、上部空洞特征、部空洞特征、 “ “堵水塞堵水塞”段陷落段陷落(xinlu)(xinlu)柱發(fā)育特征柱發(fā)育特征2.1 2.1 技術(shù)方案技術(shù)方案治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第38頁/共49頁第三十八頁，共50頁。堵 水 塞監(jiān) 2孔 Z1-3孔Z5-2孔上 石 盒 子 底 界2煤9煤奧 灰 頂 界-240.61m陷

43、落 柱 頂 界-321.37m陷 落 柱 空 腔 底 部+96m-680-670-660-650-640-630-620-610-600-590-580-570-560-550-540-530-520-510-500-490-480-470-460-450-440-430-420-410-400-390-380-370-360-350-340-330-320-310-300-690-700A-A剖面圖剖面圖治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第39頁/共49頁第三十九頁，共50頁。2.2.2 2.2.2 定向定向(dn xin)(dn xin)分支造孔工藝分支造孔工藝 1）設(shè)計單位提出單孔設(shè)計，對直孔段

44、深度、起始偏斜深度、水平偏斜距、偏斜段垂高、）設(shè)計單位提出單孔設(shè)計，對直孔段深度、起始偏斜深度、水平偏斜距、偏斜段垂高、偏斜方位、平均偏斜角等參數(shù)作出規(guī)定。偏斜方位、平均偏斜角等參數(shù)作出規(guī)定。 2）施工單位根據(jù)鉆孔設(shè)計參數(shù)編制鉆孔施工組織設(shè)計，作出鉆孔偏斜軌跡預測。）施工單位根據(jù)鉆孔設(shè)計參數(shù)編制鉆孔施工組織設(shè)計，作出鉆孔偏斜軌跡預測。 3）直孔段鉆具組合）直孔段鉆具組合 一開鉆具：一開鉆具： 311mm鉆頭鉆頭159mm無磁鉆鋌無磁鉆鋌159mm普通鉆鋌普通鉆鋌127mm鉆桿驅(qū)動裝置鉆桿驅(qū)動裝置(zhungzh) 二開鉆具：二開鉆具： 210mm鉆頭鉆頭159mm無磁鉆鋌無磁鉆鋌159mm普通

45、鉆鋌普通鉆鋌127mm鉆桿驅(qū)動裝置鉆桿驅(qū)動裝置(zhungzh) 4）定向偏斜段鉆具組合）定向偏斜段鉆具組合 146mm金剛石復合片鉆頭金剛石復合片鉆頭126mm螺桿螺桿127mm鉆鋌鉆鋌127mm鉆桿鉆桿127mm方鉆桿方鉆桿 5）鉆孔定向測斜）鉆孔定向測斜 直孔段水平偏斜距不得大于直孔段水平偏斜距不得大于1m，偏斜方位不得大于，偏斜方位不得大于1度，每度，每20m測斜一次。為此，采用測斜一次。為此，采用1.5度單彎螺桿鉆進，及時進行隨鉆測斜，發(fā)現(xiàn)偏斜及時糾偏，確保井身軌跡誤差在設(shè)度單彎螺桿鉆進，及時進行隨鉆測斜，發(fā)現(xiàn)偏斜及時糾偏，確保井身軌跡誤差在設(shè)計要求范圍之內(nèi)。計要求范圍之內(nèi)。 6）直

46、孔段沖洗液漏失，采用重泥漿堵漏，進入陷落柱后，發(fā)生大量漏失，注漿堵漏。）直孔段沖洗液漏失，采用重泥漿堵漏，進入陷落柱后，發(fā)生大量漏失，注漿堵漏。2.1 技術(shù)方案技術(shù)方案治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第40頁/共49頁第四十頁，共50頁。3.2.4 質(zhì)量(zhling)評價 1 1 鉆孔成孔質(zhì)量評述鉆孔成孔質(zhì)量評述2020分支孔按設(shè)計參數(shù)施工分支孔按設(shè)計參數(shù)施工(sh gng)(sh gng) 2 2 單孔注漿效果單孔注漿效果-q0.001L/min.m.m-q0.001L/min.m.m 3 3 施工施工(sh gng)(sh gng)過程中取芯情況過程中取芯情況見照片見照片 4 4 井下井下TE

47、MTEM法探測成果法探測成果治理后富水異常區(qū)消失治理后富水異常區(qū)消失 5 5 質(zhì)量檢查孔質(zhì)量檢查孔長度滿足要求長度滿足要求 治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第41頁/共49頁第四十一頁，共50頁。孔號孔號注漿注漿序次序次段長（段長（m）吸水率吸水率注漿階段注漿階段Z1-1二二全段全段730.001加固階段加固階段Z1-2一一上段上段250.05充填階段充填階段升壓階段升壓階段引流、加固引流、加固階段階段中段中段250.05下段下段230.05全段全段730.005Z1-3三三全段全段730.001加固階段加固階段Z3-1三三全段全段730.001加固階段加固階段Z3-2一一上段上段250.005充填

48、階段充填階段升壓階段升壓階段引流、加固引流、加固階段階段中段中段250.005下段下段230.005全段全段730.001Z3-3二二全段全段730.001加固階段加固階段注注漿漿結(jié)結(jié)束束標標準準治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第42頁/共49頁第四十二頁，共50頁。滲透性滲透性等級等級標準標準巖體特征巖體特征滲透系數(shù)滲透系數(shù)K K(cm/s)(cm/s)吸水率吸水率 q q(L/min.m.)(L/min.m.)極微透水極微透水K10K10-6-6q0.001q0.001完整巖石含等價開度完整巖石含等價開度0.025mm0.025mm裂隙的巖裂隙的巖體體微透水微透水1010-6-6K10K10-5

49、-50.001q0.010.001q0.01含等價開度含等價開度0.0250.0250.05mm0.05mm裂隙的巖體裂隙的巖體弱透水弱透水1010-5-5K10K10-4-40.01q0.10.01q0.1含等價開度含等價開度0.050.050. 1mm0. 1mm裂隙的巖體裂隙的巖體中等透水中等透水1010-4-4K10K10-2-20.1q10.1q1含等價開度含等價開度0. 10. 10.5mm0.5mm裂隙的巖體裂隙的巖體強透水強透水1010-2-2K10K100 0q1q1含等價開度含等價開度0. 50. 52.5mm2.5mm裂隙的巖體裂隙的巖體極強透水極強透水K10K100 0含等價開度含等價開度2.5mm2.5mm裂隙的巖體裂隙的巖體巖石巖石(ynsh)透水性等透水性等級表級表治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第43頁/共49頁第四十三頁，共50頁。“堵水塞”長度(chngd) Z4-檢1孔：至少81m 放1孔: 138m Z3-檢2: 至少132m 三處“堵水塞”頂面至少高于設(shè)計(shj)位置8m、65m及59m 實際堵水塞長度不小于81m 2.1 技術(shù)方案WQhcHhpdgtan1tan21021治理治理(zhl)技術(shù)技術(shù)第44頁/共49頁第四十四頁，共50頁