淺談肥城礦區(qū)水害防治方法

1、.PAGE ：.；PAGE 35133淺談肥城礦區(qū)水害防治方法2021級(jí)采礦工程專(zhuān)業(yè) 尹德宇 指點(diǎn)教師：孫太慶摘要：經(jīng)過(guò)對(duì)肥城礦區(qū)水文地質(zhì)條件探查，提出疏水降壓、注漿改造含水層、留足防水煤柱等承壓水害防治措施。關(guān)鍵詞：水文條件 探查 疏降 注漿改造 水害防治1.概略肥城煤田位于魯西臺(tái)背斜肥城斷陷盆地內(nèi)，東西走向長(zhǎng)22km，南北寬27km，面積98km2，主要可采煤層為31層煤、7層煤、8層煤、9層煤和102層煤。其中，二疊系山西組31層煤，為上組煤，上組煤根本不受水要挾，現(xiàn)已全面開(kāi)發(fā)，有的礦已開(kāi)采完；石炭系太原群含7、8、9、102層煤，也稱(chēng)下組煤，下組煤受煤層底板承壓水要挾嚴(yán)重。肥城煤田屬于

2、華北型石炭、二疊系全隱蔽式煤田，水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜，煤系基底中奧陶系巖溶-裂隙水水害非常嚴(yán)重，全公司60%以上的可采儲(chǔ)量受水要挾。自1965年開(kāi)采下組煤以來(lái)共發(fā)生底板出突水200余次，歷次突水中水量大于1000m3/h的有8次，水量大于30m3/h的有122次。其中1993年1月5日，國(guó)家莊礦-210m程度北大巷施工過(guò)程中遇到隱伏斷層發(fā)生的底板奧灰突水，突水量達(dá)32970m3/h，呵斥礦井被淹，經(jīng)濟(jì)損失宏大。因此，搞好礦井水害防治任務(wù)是肥城礦區(qū)保證平安消費(fèi)的首要義務(wù)。2.肥城礦區(qū)的水文地質(zhì)特征2.1地質(zhì)構(gòu)造肥城煤田斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，根據(jù)目前揭露的資料，共發(fā)育落差大于30m的斷層66條，延展長(zhǎng)

3、度184km，落差大于20m30m的斷層88條，延展長(zhǎng)度235km，平均每平方公里0.9條、長(zhǎng)度2.4km。煤田區(qū)域內(nèi)的主要斷層有馬山斷層、岈山斷層、桃園斷層和肥城斷層。肥城煤田根本是受這些大斷裂控制的單斜構(gòu)造。由于斷層的切割，呵斥四灰、五灰與奧灰地層多處對(duì)口接觸，并構(gòu)成多處地塹、地壘構(gòu)造。煤田區(qū)域內(nèi)的大構(gòu)造，普通都作為井田邊境，成為控制礦井水文地質(zhì)邊境條件的主要要素。煤田內(nèi)斷裂構(gòu)造的主要特點(diǎn)是斷層展布方向主要為北東、北北東向，北西向斷層較少且主要發(fā)育在煤田東部；斷層延展間隔 長(zhǎng)、數(shù)量多、密度大；斷層多為高角度正斷層，切割深；部分地段層間滑動(dòng)構(gòu)造明顯；由于斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，呵斥主要含水層水力聯(lián)

4、絡(luò)親密，斷裂構(gòu)造是奧灰補(bǔ)給四灰含水層和五灰含水層的主要通道。2.2含水層肥城礦區(qū)為華北型石炭二疊系晚古生代含煤地層，包括二疊系山西組、石炭系太原群，含煤地層總厚度為250m275m，第四系直接覆蓋在含煤地層之上，煤系基底為奧陶紀(jì)、寒武紀(jì)石灰?guī)r，地層中的主要含水層有：第四系砂及砂礓含水層；山西組三層煤頂?shù)装迳皫r含水層；太原群第一、二、四層灰?guī)r含水層和9煤頂板泥灰?guī)r含水層；本溪群五灰含水層；奧陶系灰?guī)r含水層。各含水層自上而下詳細(xì)表達(dá)如下：2.2.1 第四系砂及砂礓含水層第四系厚11.07127m，平均35m左右，南薄北厚，巖性主要由粘土、亞粘土和砂土組成。上部為12層含水砂層與粘土層交互成層，單層

5、總厚度0.911.78m，透鏡狀， 不延續(xù)，單位涌水量q=0.5L/S.m，含水性中等， 水位標(biāo)高為+100+120m， 水質(zhì)為重碳酸氯鈉鈣型HCO3ClNaMg，礦化度0.170.355g/L；砂及砂礓含水層距地表210m，主要成分由鈣質(zhì)結(jié)核及粘土組成。結(jié)核具小孔，水即貯藏其內(nèi)，為孔隙性潛水。其水位距地表05.0m。井筒穿過(guò)本層時(shí)，涌水量約為20m3/h。主要接受大氣降水補(bǔ)給。底部的粘土、亞粘土隔水層，發(fā)育普遍，厚度4.1m92.7m，平均厚度11.0m左右，巖性較純，粘度大，具有良好的隔水性能和可塑性能，它充填了基巖的裂隙和溶洞，隔絕了第四系潛水與煤系中含水層的聯(lián)絡(luò)，使地表水及第四系潛水不

6、能補(bǔ)給煤系含水層，即使遇到開(kāi)采破壞，發(fā)生地面沉降，地表水和第四系潛水也不能滲入礦井，因此第四系潛水與基巖無(wú)直接水力聯(lián)絡(luò)，對(duì)煤層開(kāi)采無(wú)直接影響。2.2.2 3層煤頂板砂巖含水層3層煤頂、底板砂巖含水層厚0.5417.28m，巖性為灰白色長(zhǎng)石英中粒砂巖，鈣質(zhì)膠結(jié)。水質(zhì)自北而南由HCO3NaCa 變?yōu)镃lHCO3NaCa，礦化程度由0.641增高至0.839g/L。開(kāi)采過(guò)程中，涌水量60282m3/h，是上組煤開(kāi)采過(guò)程中的主要充水水源。淺部砂巖較厚、富水性較強(qiáng)，深部砂巖較薄、富水性較弱，但由于3層煤頂板砂巖補(bǔ)給水源有限，可直接疏干，故對(duì)礦井消費(fèi)影響不大。2.2.3 一灰含水層一灰厚0.824.09m

7、，上距山西組3層煤64.08m，下距5層煤58.8m，堆積穩(wěn)定，巖溶裂隙不發(fā)育，單位涌水量q=0.780.0031L/s.m，浸透系數(shù)k=40.440.172m/d，富水性弱，易疏干。根據(jù)1986年5月曹莊礦軌道暗斜井鉆孔揭露，單孔涌水量為45m3/h，20日后降至5m3/h。礦區(qū)內(nèi)在淺部現(xiàn)已疏干。原始水位標(biāo)高為+60.595m，水質(zhì)屬HCO3ClCaNa型，礦化度為0.4870.81g/L。2.2.4 二灰含水層：厚0.732.88m，平均1.96m。是6煤直接頂板，上距5煤6.5m。溶隙不發(fā)育。1987年2月，國(guó)家莊礦-210m程度軌道暗斜井鉆孔揭露，單孔涌水量為40m3/h，10日后降至

8、5m3/h。礦井深部F隆斷層上盤(pán)，二灰疏干至-160m程度。淺部即F隆下盤(pán)至露頭，二灰已疏干至-80m程度。原始水位標(biāo)高+63.43m ,水溫150C，水質(zhì)屬HCO3ClCaNa型，礦化度0.4870.81g/L。2.2.5 四灰含水層：四灰是8層煤的直接頂板，厚1.768.6m，平均厚度4.93m，上部泥質(zhì)含量較大，中部夾厚度為00.35m的粉砂巖，下部質(zhì)較純，致密鞏固，多含燧石，垂向裂隙和順層裂隙均較發(fā)育，偶見(jiàn)洞穴，常為方解石所充填。單位涌水量q0.00060.817L/SM，原始水位標(biāo)高為60.93113m，浸透系數(shù)K=0.01918.18m/d，四灰上距7層煤14.5125.98m，平

9、均20.6m；下距五灰2543.38m，普通為3436m。開(kāi)采資料闡明，四灰的巖溶裂隙在發(fā)育程度上存在較為明顯的垂直分帶性，淺部裂隙溶洞發(fā)育，富水性強(qiáng)。裂隙發(fā)育程度和富水性由淺部向深部趨于減弱， 大體上可分三個(gè)程度帶：1-50m以上為裂隙溶洞帶，q0.790.813L/S.m，K=3.715.896m/d，2-50-300m 程度為裂隙帶， q=0.00060.002L/S.m， K=0.01 0.03m/d，3-300m程度以下為微裂隙帶，大部分鉆孔沖洗液無(wú)漏失景象。四灰水與其它含水層的聯(lián)絡(luò)甚微，以靜儲(chǔ)量為主，補(bǔ)給有限。隨著8煤的開(kāi)采，目前在淺部四灰已部分構(gòu)成疏干區(qū)，最低水位標(biāo)高已達(dá)480m

10、，深部四灰尚有未揭露區(qū)。部分地段由于大型斷層的切割，呵斥四灰與斷層對(duì)盤(pán)的五灰、奧灰對(duì)口接觸，存在著五灰、奧灰的垂向或側(cè)向補(bǔ)給，使四灰含水層部分區(qū)域水文地質(zhì)條件復(fù)雜化，四灰難于疏干。四灰是要挾下組煤平安開(kāi)采的主要含水層之一。2.2.6 五灰含水層：五灰厚4.8212.68m，平均厚910m，質(zhì)純、致密鞏固，為灰色質(zhì)純致密厚層狀細(xì)粒結(jié)晶灰?guī)r，巖溶裂隙發(fā)育。五灰上距8層煤22.543.18m，平均3234m；距9層煤16.933.02m，普通24m；上距10層煤1437m，普通1620m；下距奧灰1.4118.57m，普通10m左右，單位涌水量q0.001716.12L/S.m，富水性較強(qiáng)，原始水位

11、標(biāo)高為60.80+63.74m,近期的最高水位為+35m左右，浸透系數(shù)K=1.131.877m/d。根據(jù)礦井突水、放水資料證明，五灰的突水性淺部大深部小。深部巖溶發(fā)育極不均一,呈明顯的垂直分帶性和橫向上的不均一性。井下鉆孔揭露,單孔水量為0.5250m3/h。因逕流條件、構(gòu)造等要素的影響，五灰的富水性不均一， 具有明顯的塊段性和垂直分帶性，在傾向上，普通向深部五灰?guī)r溶發(fā)育趨于減弱，富水性亦呈淺大深小，深部徑流強(qiáng)度大大減弱，但個(gè)別地段仍存在富水區(qū)。由于五灰和奧灰間距小，受斷裂構(gòu)造發(fā)育的影響，水力聯(lián)絡(luò)非常親密，水質(zhì)、水位動(dòng)態(tài)與奧灰根本一樣，五灰為煤系底部主要含水層，補(bǔ)給量受巖溶發(fā)育程度控制。隨著開(kāi)

12、采標(biāo)高的降低，水壓增大，礦壓對(duì)底板破壞深度加大，更易發(fā)生底板突水，直接要挾著本礦區(qū)8、9、102層煤的平安開(kāi)采。五灰是礦井直接充水的水源層，嚴(yán)重要挾下組煤的開(kāi)采，是防治水任務(wù)的重點(diǎn)。2.2.7 奧陶系石灰?guī)r(O2)含水層：奧灰含水層是煤系地層底盤(pán)含水層，呈巨厚層狀，厚度800m左右，上距五灰1.4118.57m，普通10m左右，單位涌水量q=0.0114101.01L/Sm，K=0.20640.28m/d。原始水位標(biāo)高為+62.07+64m，礦化度為0.2470.681g/L。奧陶系灰?guī)r在礦區(qū)內(nèi)埋藏深度+30-500m。奧陶系灰?guī)r在盆地周?chē)絽^(qū)有廣泛出露，面積約260Km2，直接接受大氣降水的

13、補(bǔ)給，補(bǔ)給量相當(dāng)豐富，達(dá)2.8萬(wàn)m3/h，是煤系各含水層的補(bǔ)給水源。從礦區(qū)內(nèi)奧灰水文孔統(tǒng)計(jì)資料看，奧灰頂部30m左右?guī)r溶裂隙不發(fā)育，僅在部分地段頂部巖溶裂隙發(fā)育。奧灰與五灰間距10m左右，由于構(gòu)造作用，奧灰極易以程度或垂直方式補(bǔ)給五灰，二者水力聯(lián)絡(luò)極為親密，為主要補(bǔ)給含水層。奧灰是要挾下組煤開(kāi)采的主要含水層。2.3 隔水層肥城煤田地層中對(duì)煤層開(kāi)采有直接意義的隔水層主要有第四系底部的粘土層、太原組粉砂巖地層及煤系下部本溪組泥巖、砂巖層等，下面將各隔水層自上而下為：1、第四系底部粘土層：第四系底部的粘土、亞粘土隔水層，發(fā)育普遍，厚度4.1m92.7m，平均厚度11.0m左右，巖性較純，粘度大，具有

14、良好的隔水性能和可塑性能，它充填了基巖的裂隙和溶洞，隔絕了第四系潛水與煤系中含水層的聯(lián)絡(luò)，使地表水及第四系潛水不能補(bǔ)給煤系含水層，即使遇到開(kāi)采破壞，發(fā)生地面沉降，地表水和第四系潛水也不能大量滲入井下。2、7層煤底板砂巖層：7層煤下距四灰14.5125.98m，平均20.6m，巖性以泥質(zhì)膠結(jié)粉砂巖為主，膠結(jié)性差，遇水易膨脹。7層煤開(kāi)采對(duì)底板的破壞深度普通為11m。3、8層煤底板粘土巖、砂巖層：8層煤下距五灰22.543.18m，平均3234m，巖性以泥質(zhì)膠結(jié)的粉砂巖為主，在102層煤底板有一層厚平均3.5m的粘土巖具有良好的塑性和隔水性，另外在五灰頂板大部分區(qū)域有一層中砂巖，鞏固， 對(duì)防止五灰突

15、水也起到了一定平安屏障作用。8層煤開(kāi)采對(duì)底板的破壞深度普通為12m，隨著開(kāi)采深度加大，對(duì)底板的破壞程度亦不斷加大。根據(jù)研討成果闡明，8層煤開(kāi)采對(duì)底板的破壞深度最大可達(dá)36.5m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越有效隔水層的實(shí)踐厚度，煤層底板突水的幾率非常大。4、9層煤底板砂巖層：9層煤下距五灰16.933.02m，平均24m，以泥質(zhì)膠結(jié)的粉砂巖為主，102層煤底板粘土巖及五灰頂板中砂巖對(duì)隔水、阻止五灰突水均起到了一定作用。采礦對(duì)底板的破壞深度普通為10m。隨著開(kāi)采深度加大，對(duì)底板的破壞程度亦不斷加大。根據(jù)最新研討成果闡明，9層煤開(kāi)采對(duì)底板的破壞深度最大可達(dá)14.2m，亦接近有效隔水層的實(shí)踐厚度。5、102層煤底板泥巖

16、、砂巖層：102層煤下距五灰1437m，普通1620m,以泥質(zhì)膠結(jié)粉砂巖為主，其底板粘土巖厚平均3.5m，具有良好的塑性和隔水性，另五灰頂板有一層中砂巖，對(duì)防止五灰突水亦起到一定作用。采礦對(duì)底板的破壞深度普通為8m。對(duì)煤層開(kāi)采有直接意義的隔水層是：7煤下距四灰15.73m32.50m，平均為20.77m，巖性以粉砂巖為主，次為粉砂巖及細(xì)砂巖互層；102層煤至五灰之間的隔水層，厚度13.4139.53m，平均23.47m，巖性以粉砂巖為主，次為泥巖及中細(xì)砂巖，部分地段含有泥灰?guī)r(無(wú)名灰)和煤線(11煤)。由于受采動(dòng)影響，礦山壓力對(duì)煤層底板隔水層具有一定的破壞作用，根據(jù)肥城礦區(qū)實(shí)踐開(kāi)采情況，在正常

17、塊段7層煤的底板破壞深度為11.0m；8層煤的底板破壞深度為12m；9層煤的底板破壞深度為10m；102層煤的底板破壞深度煤為8.0m。據(jù)鉆探資料，就102層煤而言，其底板至五灰頂板最小厚度為13.41m。而102層煤開(kāi)采以后的破壞深度達(dá)8m，再加上五灰以上中粒砂巖裂隙水使五灰承壓水頭上升，實(shí)踐有效隔水層厚度變小，最后導(dǎo)致承壓水沿煤層底板裂隙導(dǎo)出。在構(gòu)造薄弱地段，地下水那么更易抑制巖層構(gòu)造面的阻力，使水壓直接作用于煤層底板，更容易呵斥底鼓而出水。因此，根據(jù)肥城礦區(qū)的實(shí)際證明，開(kāi)采下組煤尤其是8、9、102煤層，注漿加固煤層底板，改動(dòng)承壓含水層的富水性，是肥城礦區(qū)防治五灰的主要方法之一。2.4各

18、含水層間的水力聯(lián)絡(luò)肥城礦區(qū)地表水、第四系潛水與煤系地層內(nèi)各含水層間由于第四系底部發(fā)育有厚度穩(wěn)定、隔水性能良好的粘土、亞粘土層，無(wú)直接水力聯(lián)絡(luò)。煤系地層內(nèi)各含水層間及與煤系地層基底奧灰含水層之間，由于斷裂構(gòu)造的破壞，使得以上各含水層均能發(fā)生水力聯(lián)絡(luò)，其方式分為以下幾種：1、程度直接接觸(程度流入)式：在煤田淺部巖溶隙發(fā)育區(qū)，由于斷層的切割呵斥斷層兩盤(pán)含水層對(duì)口接觸，斷層破碎帶內(nèi)充填物少或膠結(jié)不好,即可構(gòu)成直接程度式水力聯(lián)絡(luò)，在國(guó)家莊礦淺部采區(qū)的放水實(shí)驗(yàn)證明，F(xiàn)7-1斷層為這種方式的水力聯(lián)絡(luò)，在F7和F25邊境斷層及其它地帶，也存在這種聯(lián)絡(luò)的能夠性。2、程度浸透間接式水力聯(lián)絡(luò)：斷層兩盤(pán)含水層對(duì)口接

19、觸，但斷層帶內(nèi)因斷層泥充填較好，斷層帶具有一定的隔水作用，或附生斷層使含水層間接對(duì)口接觸，可構(gòu)成程度浸透間接式水力聯(lián)絡(luò)。如國(guó)家莊礦F7斷層南端的63水13、63水14、63水15、315鉆孔進(jìn)展的抽水實(shí)驗(yàn)和流速實(shí)驗(yàn)斷層帶及上下盤(pán)的q、k均不同。表2.6 抽水實(shí)驗(yàn)資料表孔 號(hào)所處部位抽水層位q(L/s.mK(m/d)63水15斷層下盤(pán)奧灰1.9325.370315斷層帶斷層帶0.0050.03463水14斷層上盤(pán)四灰0.1153.7263水13遠(yuǎn)離奧灰四灰0.0842.085上述資料闡明了F7斷層帶具有一定的浸透導(dǎo)水作用，斷層上盤(pán)的四灰與下盤(pán)的奧灰含水層經(jīng)過(guò)斷層帶堅(jiān)持程度浸透間接式水力聯(lián)絡(luò)，并且

20、對(duì)于同一斷層的不同深度和不同地段，其導(dǎo)水程度也不一樣，如F7斷層，南段浸透系數(shù)大于東段。3、垂直間接式有限浸透式水力聯(lián)絡(luò)：這是在斷層落差不大，未使含水層對(duì)口接觸時(shí)，經(jīng)過(guò)斷層破碎帶發(fā)生的垂直間接水力聯(lián)絡(luò)方式。如國(guó)家莊井田內(nèi)GF3斷層H=030m的63水17孔抽水實(shí)驗(yàn)，q=0.12L/s.m，k=0.4738m/d，證明此斷層具有一定的導(dǎo)水作用，底部的五灰、奧灰含水層可與上部的四灰發(fā)生垂直間接水力聯(lián)絡(luò)，其它如F7附生斷層組及F3斷層亦如此。綜上所述，由于地質(zhì)構(gòu)造、巖溶發(fā)育程度等要素的不同，井田內(nèi)各含水層的水力聯(lián)絡(luò)方式主要為以上三種。第一、第二種主要發(fā)生在礦井各邊境大斷層兩側(cè)含水層之間，第三種那么在

21、井田內(nèi)落差較小的斷層附近或向斜的軸部。此外，由于礦區(qū)內(nèi)尚有較多封孔不良或封孔資料不祥的鉆孔，含水層之間也可經(jīng)過(guò)封孔不良鉆孔發(fā)生垂直水力聯(lián)絡(luò)；如國(guó)家莊礦井內(nèi)西補(bǔ)8鉆孔和西補(bǔ)13鉆孔，因封孔不良導(dǎo)致四灰水沿鉆孔涌入巷道，呵斥突水，應(yīng)在消費(fèi)過(guò)程中予以注重，加強(qiáng)對(duì)水文鉆孔資料的分析研討，確保實(shí)現(xiàn)平安消費(fèi)。2.5礦區(qū)水文地質(zhì)特征肥城煤田水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜，隨著礦井開(kāi)采程度的不斷延深，受水要挾程度越來(lái)越嚴(yán)重。一是構(gòu)造不清，隱伏構(gòu)造發(fā)育；二是深部水壓大，受水壓和礦壓影響，突水的機(jī)率加大；三是深部受奧灰直接突水的嚴(yán)重要挾；四是淺部五灰注漿改造技術(shù)對(duì)深部來(lái)講不順應(yīng)。含水層裂隙發(fā)育不均一，連通性差，水壓高，注漿

22、難度大，效果差等。這些問(wèn)題制約煤層開(kāi)采，要挾礦井平安。詳細(xì)表現(xiàn)為：1、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜導(dǎo)致水文地質(zhì)條件復(fù)雜。由于斷裂等構(gòu)造發(fā)育，一方面使奧灰含水層以垂向或程度側(cè)向等多種方式補(bǔ)給五灰，呵斥奧灰與五灰水力聯(lián)絡(luò)極為親密，部分地段成為一個(gè)含水體；另一方面破壞了任務(wù)面底板巖層的完好性，呵斥部分地段底板破碎。在礦壓、水壓的作用下，不完好的底板易發(fā)生突水。2、奧灰富水性強(qiáng)，根據(jù)礦區(qū)奧灰孔資料統(tǒng)計(jì)，奧灰富水性無(wú)明顯的規(guī)律性，水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜，而且補(bǔ)給水源充足，與五灰水力聯(lián)絡(luò)極為親密，使我們的防治水難度大大添加。3、四灰含水層大部分塊段以靜儲(chǔ)量為主，富水性弱，能直接疏干。只需個(gè)別塊段四灰直接接受五灰、奧灰強(qiáng)含水

23、層補(bǔ)給時(shí)富水性較強(qiáng)。4、五灰含水層富水性各塊段差別較大。有的礦井五灰富水性存在淺強(qiáng)深弱的規(guī)律，有的井田那么五灰普遍富水，規(guī)律性不明顯。5、隔水層厚度小，102層煤下距五灰僅18m左右。6、部分地段導(dǎo)高比較發(fā)育，如陶陽(yáng)礦9層任務(wù)面普遍有導(dǎo)高，個(gè)別面有導(dǎo)高的鉆孔占90，導(dǎo)高發(fā)育，減少了任務(wù)面底板的有效隔水層厚度。7、突水系數(shù)普遍超規(guī)定。隨著開(kāi)采程度的延深，水壓逐漸增大，根據(jù)礦區(qū)的統(tǒng)計(jì)資料，開(kāi)采8層煤五灰突水系數(shù)為0.110.21MPa/m，奧灰突水系數(shù)已超越0.1MPa/m；9、102層煤的五灰突水系數(shù)為0.1120MPa/m，奧灰突水系數(shù)大于0.6MPa/m，因此8、9、102層煤的開(kāi)采遭到五灰

24、、奧灰水的雙重要挾。而上述煤層均為各礦的主要消費(fèi)煤層。8、礦壓對(duì)底板的破壞深度添加。隨著開(kāi)采標(biāo)高的降低采動(dòng)礦壓對(duì)底板的破壞深度加大。據(jù)查莊礦8層煤的開(kāi)采資料，-350m程度8層煤的開(kāi)采礦壓破壞深度已達(dá)40m，曹莊礦-300m程度8層煤的損傷底板破壞深度為36.5m。9、深部水文地質(zhì)條件不清，巖溶裂隙網(wǎng)絡(luò)發(fā)育不均一，且構(gòu)造探明程度相對(duì)較低，遇導(dǎo)水構(gòu)造出水的能夠性較大。10、水害治理方法難度大。由于深部含水層水壓大，裂隙連通性差，注漿改造難度大，效果難以保證。11、受水要挾的煤層的開(kāi)采比重增大。3.礦井水害防治途徑肥城礦區(qū)最大的水害隱患為煤層底板承壓含水層水，而直接影響下組煤開(kāi)采的主要是四灰含水層

25、、五灰含水層和奧灰含水層。3.1 四灰水文地質(zhì)條件及防治途徑 3.1.1四灰水文地質(zhì)條件：1.四灰為8層煤直接頂板，厚1.768.6m，平均厚度4.93m，上距7層煤15.65m，四灰富水性的根本規(guī)律可以用“淺大深小來(lái)描畫(huà)，即煤田淺部的富水性較強(qiáng)，深部的富水性較弱。大部分塊段四灰水與其它含水層的聯(lián)絡(luò)甚微，以靜儲(chǔ)量為主，補(bǔ)給有限，易疏干，在特殊水文地質(zhì)塊段，由于大型斷層的切割，呵斥四灰部分塊段與強(qiáng)五灰或者奧灰含水層對(duì)口接觸，五灰或者奧灰水直接補(bǔ)給四灰，四灰水表現(xiàn)為水量大、水壓高，放水過(guò)程中水量衰減不明顯，有的甚至不發(fā)生衰減。國(guó)莊井田和陶陽(yáng)的中三井田的四灰水文塊段就是典型代表。這時(shí)的四灰水補(bǔ)給量大

26、，無(wú)法疏干。2.防治途徑：根據(jù)幾十年來(lái)防治水任務(wù)的閱歷，對(duì)水文地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單的塊段，由于四灰水以靜儲(chǔ)量為主，補(bǔ)給有限，易疏干，疏干降壓開(kāi)采是最簡(jiǎn)單、可行的方法。疏干降壓開(kāi)采是借助于專(zhuān)門(mén)的工程如疏水巷道、抽水鉆孔或疏水鉆孔及相應(yīng)的排水設(shè)備，積極有方案、有步驟地疏干或部分疏干影響采掘平安的充水含水層。疏干降壓是一種與礦井水害斗爭(zhēng)的積極措施。對(duì)于水文地質(zhì)條件復(fù)雜的塊段，由于水文地質(zhì)條件復(fù)雜塊段的四灰水以動(dòng)儲(chǔ)量為主，補(bǔ)給水量大，疏干降壓開(kāi)采不僅經(jīng)濟(jì)上不合理，而且，也不能解除四灰水的要挾，采用帷幕截流的方法治理四灰那么是一條捷徑。帷幕截流最早運(yùn)用于地面大壩壩址的防滲堵漏，伴隨著我國(guó)注漿堵水技術(shù)的廣泛運(yùn)

27、用和日趨完善，開(kāi)場(chǎng)運(yùn)用于礦井防治水，早期主要在地面進(jìn)展井筒和露天礦床的帷幕截流阻水。肥城礦業(yè)集團(tuán)公司在1986年提出并實(shí)驗(yàn)注漿改造薄層灰?guī)r防止奧灰水突出的技術(shù)方法后，歷經(jīng)20年的探求，不僅技術(shù)工藝逐漸完善配套，而且配備程度大大提高，使之成為一項(xiàng)礦井防治水的中心技術(shù)，也使帷幕截流技術(shù)運(yùn)用到井下成為能夠。帷幕注漿技術(shù)是煤礦實(shí)現(xiàn)疏堵結(jié)合、防治水害的重要手段之一。帷幕的目的是在四灰含水層中人為注漿建造“阻水墻，堵截含水層補(bǔ)給通道，使之易于疏降，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)平安采煤。井下帷幕是在井下巷道中施工注漿孔，利用礦井現(xiàn)有的注漿系統(tǒng)進(jìn)展注漿，不但可以抑制地面帷幕運(yùn)用上的局限，而且在注漿系統(tǒng)的優(yōu)化、注漿過(guò)程的監(jiān)控等方面

28、具有獨(dú)到的條件，可以大大提高帷幕截流效果。3.2 五灰水文地質(zhì)條件及防治途徑3.2.1 五灰水文地質(zhì)條件：1.五灰水文五灰厚4.8212.68m，平均厚910m，質(zhì)純、致密鞏固，為灰色質(zhì)純致密厚層狀細(xì)粒結(jié)晶灰?guī)r，巖溶裂隙發(fā)育。五灰上距8層煤22.543.18m，平均3234m；距9層煤16.933.02m，普通24m；上距102層煤1437m，普通1620m；下距奧灰1.4118.57m，普通10m左右，單位涌水量q0.001716.12L/S.M，富水性較強(qiáng)。五灰為薄層灰?guī)r含水層，下距奧灰9.13m，因小斷層頻繁錯(cuò)動(dòng)，致使五灰、奧灰兩含水層接近對(duì)口或?qū)诮佑|，從水位標(biāo)高、水質(zhì)類(lèi)型、水量、水壓

29、等水文參數(shù)分析兩含水層之間有著親密的水力聯(lián)絡(luò)，五灰含水層的主要補(bǔ)給水源奧灰。2、防治途徑：針對(duì)五灰的水文地質(zhì)條件，肥城礦區(qū)的防治水專(zhuān)業(yè)科技任務(wù)者經(jīng)過(guò)幾十的努力探求，在謙虛學(xué)習(xí)、自創(chuàng)國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)技術(shù)和方法的根底上，不斷改良和提高，逐漸構(gòu)成了獨(dú)具特征的對(duì)薄層灰?guī)r含水層注漿改造技術(shù)。肥城礦區(qū)結(jié)合華北型煤田水文地質(zhì)特征，研討開(kāi)展了大面積注漿改造薄層灰?guī)r防止奧灰水突出的綜合治水技術(shù)，構(gòu)成了一套將任務(wù)面下伏含水層改造為阻隔水層的技術(shù)方法，配套完善了粘土水泥漿注漿改造工藝系統(tǒng)，完成了由防到治、由被動(dòng)變自動(dòng)的根本性轉(zhuǎn)變，獲得了良好效果。注漿改造作為一種按人的意志改動(dòng)巖體層水文地質(zhì)條件的方法與手段，根本原理是漿

30、液在一定壓力、一定時(shí)間作用下在受注層原來(lái)被水占據(jù)的空隙或通道內(nèi)脫水、固結(jié)或膠凝，使結(jié)石體或膠凝體與圍巖巖體構(gòu)成阻水整體，從而改動(dòng)不利于采礦的水文地質(zhì)條件。對(duì)薄層灰?guī)r注漿能起到含水層改造、導(dǎo)水裂隙封堵和隔水層加固的作用：1向薄層灰?guī)r大量灌注漿液，漿液在薄層灰?guī)r沿巖溶裂隙分散、結(jié)石、充填，把含水層中的水“置換出來(lái)，使之不含水或弱含水。2漿液在注漿壓力作用下，經(jīng)過(guò)薄層灰?guī)r沿奧灰水補(bǔ)給薄層灰?guī)r通道運(yùn)移、分散、結(jié)石，堵塞或減少導(dǎo)水通道，減少奧灰水的補(bǔ)給量。3漿液在注漿壓力作用下，經(jīng)過(guò)薄層灰?guī)r沿著煤層底板裂隙運(yùn)移、分散、結(jié)石，充填隔水層導(dǎo)水裂隙，強(qiáng)化、加厚煤層底板。該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)在肥城礦區(qū)十幾年的完善和開(kāi)展

31、，經(jīng)實(shí)際證明技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、平安上可靠，是目前比較成熟的一種防治水方法。截止到2003年底，已平安采出受水要挾煤炭?jī)?chǔ)量 萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常顯著。3.3 奧灰水文地質(zhì)條件及防治途徑3.3.1、奧灰水文地質(zhì)條件： 1.奧灰含水層是煤系地層基底含水層，呈巨厚層狀，厚度800m左右，上距五灰1.4118.57m，普通10m左右，單位涌水量q=0.0114101.01L/SM，K=0.20640.28m/d。原始水位標(biāo)高為+62.07+64m，礦化度為0.2470.681g/L，水質(zhì)類(lèi)型為HCO3CaMg，屬于重碳酸氯化物鈣鎂水。目前水位標(biāo)高在+33m左右。奧陶系灰?guī)r在礦區(qū)內(nèi)埋藏深度標(biāo)

32、高為+30-500m。奧陶系灰?guī)r在盆地周?chē)絽^(qū)有廣泛出露，面積約260Km2，直接接受大氣降水的補(bǔ)給，補(bǔ)給量相當(dāng)豐富，達(dá)2.8萬(wàn)m3/h，主要有石灰?guī)r、白云巖組成，根據(jù)巖性、化學(xué)成份、巖石構(gòu)造、可溶性及富水性，并結(jié)合堆積特征，將奧灰分為八個(gè)含水段，其中有三個(gè)強(qiáng)含水段和二個(gè)次含水段，最上一個(gè)含水層段含水量最為豐富。奧灰是煤系各含水層的補(bǔ)給水源，從礦區(qū)內(nèi)奧灰水文孔統(tǒng)計(jì)資料看，奧灰頂部30m左右?guī)r溶裂隙不發(fā)育，僅在部分地段頂部巖溶裂隙發(fā)育。奧灰是要挾下組煤開(kāi)采的主要含水層。2、防治途徑： 對(duì)于奧灰的防治，以前雖然也做了不少任務(wù)，初步開(kāi)展了一些奧灰突水機(jī)理、奧灰水防治等方面的科學(xué)研討，但是，由于人們對(duì)

33、奧灰的認(rèn)識(shí)程度不高，再加上受科技開(kāi)展程度的限制，奧灰治理成果方面，有待于進(jìn)一步研討和討論。不過(guò)，筆者以為：充填開(kāi)采是今后推行和實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。也是今后防治水任務(wù)的重點(diǎn)。4.水害防治方法4.1水文地質(zhì)條件探查運(yùn)用各種勘探手段，查明水文地質(zhì)條件。查明水文地質(zhì)條件是一切防止水任務(wù)的根底，只需了解了水文地質(zhì)條件，才能夠有的放矢地采取有效防治措施。隨著科學(xué)技術(shù)的提高，許多勘探手段，特別是物探手段開(kāi)展、提高很快，隨著數(shù)字化技術(shù)推行運(yùn)用，各種物探技術(shù)的準(zhǔn)確性、針對(duì)性大大提高，為物探技術(shù)的推行、普及打下了堅(jiān)實(shí)的根底。在消費(fèi)過(guò)程中，要大力推行新技術(shù)、新方法，詳細(xì)探查各水文地質(zhì)塊段的水文地質(zhì)條件，了解地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育

34、情況及各含水層的富水性、巖溶裂隙發(fā)育情況，然后，采取有針對(duì)性的措施進(jìn)展治理，嚴(yán)厲執(zhí)行“先治后采，治不好不采原那么，確保礦井不出大水。4.2疏水降壓疏水降壓是利用抽水鉆孔、放水鉆孔及巷道揭露煤層頂板或底板含水層，使承壓含水層在人為條件下，構(gòu)成不同規(guī)模的降落漏斗，甚至疏干，以到達(dá)平安開(kāi)采的目的。疏水降壓技術(shù)是礦井主要的水害防治技術(shù)之一4.2.1 疏水降壓適用條件1.煤層頂板煤巖柱維護(hù)范圍內(nèi)存在直接或間接含水層，且以靜儲(chǔ)水量為主，具可疏性，不疏降無(wú)法保證采掘活動(dòng)平安。2.巷道設(shè)計(jì)在含水層中，采掘活動(dòng)必需揭露充水含水層，工程施工前需提早對(duì)含水層進(jìn)展疏水降壓。3.煤層底板存在直接或間接含水層，且水壓較高

35、，無(wú)隔水層或隔水層難以接受礦壓和水壓破壞，在此條件下，可對(duì)含水層進(jìn)展疏水降壓。4.煤層頂?shù)装搴畬痈凰匀醯街械?，單位降深疏水量小?m3/(h.m)時(shí)，采掘任務(wù)面可進(jìn)展疏水降壓。5.假設(shè)煤層頂?shù)装逯苯踊蜷g接含水層富水性強(qiáng)，且動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量大時(shí)，采取先注漿，堵塞、充填過(guò)水通道，改造含水層后，再進(jìn)展疏水降壓。4.2.2煤層底板承壓水疏放我國(guó)許多煤礦，煤層底板下發(fā)育強(qiáng)含水層，且水壓大，有的到達(dá)5MPa以上。在采掘活動(dòng)中，由于巖層的原始平衡形狀遭到破壞，巷道或回采任務(wù)面底板在水壓和礦山壓力的共同作用下，底板隔水層發(fā)生變形，產(chǎn)生底鼓及突水事故。這種底板突水在我國(guó)華北型煤田中屢見(jiàn)不鮮，底板承壓水疏放就是最簡(jiǎn)

36、捷的有效治理手段。其疏放方法有：1巷道疏放將巷道布置在含水層中，利用巷道直接疏放。該方法不順應(yīng)于水壓較高且不宜疏干的強(qiáng)含水層中。2鉆孔疏放經(jīng)過(guò)向強(qiáng)含水層中施工疏放鉆孔，使煤層底板含水層水頭壓力降到平安水頭以下，乃至疏干，以到達(dá)平安開(kāi)采的目的。疏放鉆孔布置在采區(qū)巷道或?qū)ｉT(mén)疏水巷道內(nèi)，每隔一定間隔 向煤層底板含水層施工鉆孔放水，使之構(gòu)成降落漏斗，逐漸將水位降到平安水頭以下。3鉆孔與巷道相結(jié)合疏放對(duì)水壓高、富水性較強(qiáng)的含水層，普通先利用疏放鉆孔進(jìn)展疏放，待水壓降到0.2MPa以下,放水孔總放水量小于100m3/h時(shí)，在利用巷道揭露含水層，到達(dá)充分疏降的效果。4.3煤層底板含水層注漿改造注漿改造技術(shù)是

37、經(jīng)過(guò)對(duì)煤層底板含水層進(jìn)展注漿改造，使?jié){液在一定壓力下沿裂隙運(yùn)移、分散、結(jié)石、充填含水層，堵塞或減少導(dǎo)水通道，從而強(qiáng)化、加厚底板隔水層，改動(dòng)巖體層水文地質(zhì)條件，以防止煤層底板水害事故的發(fā)生。經(jīng)過(guò)對(duì)底板巖溶突水機(jī)理的研討得知，承壓水的存在是呵斥底板突水的物質(zhì)根底，水壓、礦壓是呵斥底板突水的力源，斷裂構(gòu)造、陷落柱、原始及采動(dòng)裂隙是發(fā)生底板突水的通道。減弱底板突水的物質(zhì)根底的技術(shù)方法是對(duì)煤層底板直接引發(fā)突水的含水層進(jìn)展注漿改造，降低突水力源的技術(shù)方法是采用“雙放雙降，避開(kāi)突水通道的技術(shù)方法是留設(shè)防水煤柱，堵塞突水通道的技術(shù)方法是注漿改造充填裂隙。注漿改造作為改動(dòng)巖體(層)水文地質(zhì)條件的方法與手段,根本

38、原理是漿液在一定壓力、一定時(shí)間作用下,在受注層原來(lái)被水占據(jù)的空隙或經(jīng)過(guò)內(nèi)脫水,固結(jié)成膠凝,使結(jié)石體或膠凝體與圍巖巖體構(gòu)成阻水整體,從而改動(dòng)不利于采礦的水文地質(zhì)條件。注漿改造的作用：一是向含水層中壓入漿液，漿液沿著灰?guī)r巖溶裂隙分散，結(jié)石，最后充填，把灰?guī)r中的水“置換出來(lái)，使之不含水或弱含水；二是漿液在注漿壓力作用下，經(jīng)過(guò)薄灰沿著含水層補(bǔ)給通道運(yùn)移分散，結(jié)石，堵塞或減少導(dǎo)水通道，減少?gòu)?qiáng)含水層補(bǔ)給；三是漿液在注漿壓力作用下沿著煤層底板裂隙運(yùn)移分散，結(jié)石，充塞隔水層的導(dǎo)水裂隙，膠結(jié)強(qiáng)化底板。因此對(duì)含水層注漿能起到改造、封源和加固的作用。 1.適用條件注漿改造技術(shù)普通要在水文地質(zhì)條件復(fù)雜或極復(fù)雜，疏降采

39、煤經(jīng)濟(jì)上不合理的開(kāi)采范圍內(nèi)運(yùn)用。1煤層下伏含水層富水性強(qiáng)或中等以上塊段，單位降深疏水量大于10 m3/h.m，或一個(gè)采區(qū)總疏放水量大于500 m3/h。2突水系數(shù)在構(gòu)造復(fù)雜地段超越0.06MPa/m，在正常地段超越0.1MPa/m。3任務(wù)面底板存在導(dǎo)水裂隙帶，構(gòu)造破碎帶、陷落柱、隔水層厚度不夠等。4煤層底板含水層之間存在垂向補(bǔ)給通道。2注漿系統(tǒng)：分為井下注漿系統(tǒng)和井上注漿系統(tǒng)兩部分。井下注漿直接在井下造漿，利用注漿泵經(jīng)過(guò)注漿管路，由注漿鉆孔向含水層內(nèi)注漿，該系統(tǒng)具有易操作，工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，注漿效果差。井上注漿系統(tǒng)是由地面集中建站、造漿，經(jīng)過(guò)送料孔和井下管路送漿，利用注漿孔向含水層

40、注漿，該系統(tǒng)注漿管路長(zhǎng)，但能延續(xù)造漿、注漿，注漿效率高、效果好。注漿系統(tǒng)主要有由粘土漿液造漿系統(tǒng)、粘土水泥漿液造漿系統(tǒng)、自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)和灌注系統(tǒng)四個(gè)部分組成。 1粘土漿液造漿系統(tǒng)：由粘土皮帶保送機(jī)，制漿機(jī)，粗漿池、精漿池、旋流除砂器、泥漿泵等設(shè)備構(gòu)成。皮帶式保送機(jī)：用以粘土上料。制漿機(jī)：主要型號(hào)為NLl2型，有粉碎、攪拌、挑選三種功能。具有定量上料，延續(xù)造漿的特點(diǎn)，造漿密度為1.101.23g/L，其才干不小于16 m 3h， 直徑0.07mm以下的粘土顆粒大于95，粘土漿制成后，經(jīng)過(guò)濾流到粗漿池。粗漿池：地下封鎖式，儲(chǔ)存粗粘土漿。除砂器；由液下式泥漿泵用2寸膠管與旋流器相接組成，粘土漿經(jīng)旋

41、流除砂器除砂后進(jìn)入精漿池內(nèi)。精漿池：亦為地下封鎖式，儲(chǔ)存凈化后的粘土漿。 精漿保送泵：可為離心式水泵，電機(jī)功率為30KW，排量17.0 m 3h，把凈化后的粘土漿保送到一次攪拌池內(nèi)。2混合漿液造漿系統(tǒng)：由粘土精漿經(jīng)過(guò)射流與水泥混合攪拌系統(tǒng)和添加劑參與安裝組成。3自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)：由在線監(jiān)測(cè)、工控機(jī)、組態(tài)軟件平臺(tái)等組成。隨著注漿改造治水技術(shù)的推行運(yùn)用和現(xiàn)代化手段的開(kāi)展，對(duì)注漿改造工藝運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)安裝，并借助工控機(jī)和組態(tài)軟件平臺(tái)，進(jìn)展自動(dòng)跟蹤監(jiān)控。該工程具有以下特點(diǎn)：直觀的界面：該系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)整個(gè)注漿工藝流程集成到主界面中，使消費(fèi)設(shè)備與注漿動(dòng)態(tài)一目了然，現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性：現(xiàn)場(chǎng)重要數(shù)據(jù)

42、由數(shù)據(jù)采集模塊，經(jīng)過(guò)串口通訊規(guī)約，實(shí)時(shí)上交工控計(jì)算機(jī)進(jìn)展處置、記錄、存儲(chǔ)和顯示，信號(hào)采集的頻率高，保證了信號(hào)的實(shí)時(shí)性。準(zhǔn)確的報(bào)警：設(shè)置影響現(xiàn)場(chǎng)注漿質(zhì)量關(guān)鍵數(shù)據(jù)的合理運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)間，出現(xiàn)異常時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，提示任務(wù)人員進(jìn)展處置。靈敏的報(bào)表：在報(bào)表輸出中，突破了傳統(tǒng)的固定格式，實(shí)現(xiàn)了靈敏的查詢輸出方式，更能滿足報(bào)表上報(bào)的要求。便利的操作：系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，一切操作僅用鼠標(biāo)既可完成，現(xiàn)場(chǎng)施工人員容易掌握。可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)：系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、各類(lèi)傳感器采用了獨(dú)立低電壓直流供電，信號(hào)的采集、傳輸均采取平安屏蔽措施，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。專(zhuān)家中心方式：系統(tǒng)汲取了注漿改造的閱歷，在關(guān)鍵工藝參數(shù)中，采取實(shí)際與專(zhuān)家閱歷相結(jié)合，并根據(jù)現(xiàn)

43、場(chǎng)實(shí)踐進(jìn)展驗(yàn)證，在運(yùn)轉(zhuǎn)中能及時(shí)對(duì)注漿過(guò)程進(jìn)展指點(diǎn)?？蓴U(kuò)展性：隨著注漿改造技術(shù)的開(kāi)展，可以對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)及時(shí)調(diào)整和更新。4灌注系統(tǒng)：灌注系統(tǒng)由泥漿泵、輸漿管路及任務(wù)面注漿孔組成。泥漿泵：常采用型號(hào)為NBB-25060泥漿泵，四級(jí)變速，流量分別為250、150、80、40Lmin，電機(jī)功率為30KW，銘牌最高壓力為6MPa。也可采用NBB-260/7等其他型號(hào)泥漿泵。輸漿管：自地面與下井送漿鉆孔銜接到井下輸漿管，普通采用采用50mm的無(wú)縫鋼管，用快速接頭銜接，到注漿孔經(jīng)過(guò)50mm高壓膠管銜接。3注漿資料及注漿參數(shù)1注漿資料：主要有水泥、粘土、粉煤灰、添加劑和水組成。2注漿參數(shù)：水灰比、比重、稠度視單孔

44、涌水量及巖溶發(fā)育程度而定。單液水泥漿注漿，水灰比普通控制在0.8：12：1；粘土水泥漿注漿，粘土漿的比重普通為1.121.18，每立方米粘土水泥漿中水泥摻入量為0.10.4t，水泥粉煤灰注漿，漿液可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定。單孔注漿終了時(shí)進(jìn)漿量在40L/min，且孔口注漿壓力普通是孔口水壓的2.53.5倍。4注漿工藝注漿工藝采用井上造漿注漿工藝，即注漿孔在井下任務(wù)面的回采巷道施工，制漿注漿在地面建集中注漿站，由注漿泵、送料孔、注漿管路、注漿孔向含水層注漿。圖1注漿工藝流程圖、圖2粘土水泥漿注漿表示圖1注漿工藝注漿方式可分為：延續(xù)注漿、引流注漿、間歇式注漿等。為到達(dá)最大量進(jìn)漿，最大范圍分散、最大限制充填

45、的目的，普通采用分序次含水層全層延續(xù)注漿的方式，直至到達(dá)終孔壓力為止。如需控制漿液分散范圍，可采用間歇式注漿。注漿方式與段高確實(shí)定：注漿改造以最大量進(jìn)漿，最大范圍的分散，最大限制的充填為目的。所以采用鉆孔穿透薄含水層或?qū)窈畬禹敳繅K段延續(xù)注漿方式，分孔序延續(xù)灌注，直至到達(dá)終孔壓力為止。發(fā)現(xiàn)井下跑漿時(shí)可間歇注漿。泵量與泵壓：泵量根據(jù)含水層巖溶裂隙的發(fā)育程度及泵壓確定。正常情況下，裂隙發(fā)育，分散較遠(yuǎn)，進(jìn)漿暢通，采用全泵量大流量灌注；裂隙發(fā)育較差，分散較近，進(jìn)漿阻力大，采用中泵量；到達(dá)接近終孔壓力時(shí)用小泵量。單孔注漿終了的規(guī)范：注漿壓力越大，分散的范圍越大，對(duì)裂隙充填的越實(shí)，構(gòu)成的結(jié)實(shí)體強(qiáng)度越高。

46、但壓力太大，由于煤層底板隔水層厚度較小，裂隙又比較發(fā)育，容易呵斥巷道底鼓跑漿。所以單孔注漿終了的規(guī)范是：泵量40L/minNBB-250/6型泥漿泵，泵壓到達(dá)設(shè)計(jì)要求，繼續(xù)時(shí)間30分鐘以上。當(dāng)發(fā)現(xiàn)巷道底鼓，大量跑漿景象時(shí)，應(yīng)采用間歇法、調(diào)整漿液和注漿參數(shù)或填加軟骨料等注漿方法。2注漿程序：注漿前，先對(duì)注漿孔放水0.5小時(shí)1小時(shí)，將沉淀在孔內(nèi)的碎石、巖溶裂隙中的充填物沖出，使注漿裂隙暢通。檢查造漿、注漿系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好并有充足漿液以便延續(xù)注漿。室內(nèi)做好漿液的各種配方實(shí)驗(yàn)，選擇最正確配比如案。注漿設(shè)備、管路進(jìn)展打壓實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)最大壓力要到達(dá)注漿最大壓力，發(fā)現(xiàn)漏水等問(wèn)題及時(shí)處置。向注漿孔中壓清水，確定

47、鉆孔的吸水量。按照鉆孔涌水量、吸水量等確定漿液的配比。PAGE PAGE 37 圖2 粘土水泥漿注漿表示圖PAGE PAGE 462注漿程序：注漿前，先對(duì)注漿孔放水0.5小時(shí)1小時(shí)，將沉淀在孔內(nèi)的碎石、巖溶裂隙中的充填物沖出，使注漿裂隙暢通。檢查造漿、注漿系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好并有充足漿液以便延續(xù)注漿。室內(nèi)做好漿液的各種配方實(shí)驗(yàn)，選擇最正確配比如案。注漿設(shè)備、管路進(jìn)展打壓實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)最大壓力要到達(dá)注漿最大壓力，發(fā)現(xiàn)漏水等問(wèn)題及時(shí)處置。向注漿孔中壓清水，確定鉆孔的吸水量。按照鉆孔涌水量、吸水量等確定漿液的配比。注漿：注漿過(guò)程中要根據(jù)進(jìn)漿、泵壓等情況，隨時(shí)調(diào)理泵量及漿液配比、粘度、添加劑用量。當(dāng)?shù)竭_(dá)注漿終

48、了規(guī)范時(shí)，封鎖孔口閥門(mén)，卸下孔口高壓膠管，壓入足量(根據(jù)管路長(zhǎng)短確定)的清水，將管路沖洗干凈，并對(duì)注、造漿設(shè)備檢修好，以備再次運(yùn)用。3注漿孔的布設(shè)及構(gòu)造1注漿孔的設(shè)計(jì)原那么 可以進(jìn)展全面注漿布孔，也可針對(duì)某一特殊塊段進(jìn)展布孔。假設(shè)全面進(jìn)展注漿布孔應(yīng)按漿液分散半徑布設(shè)，力求使?jié){液在整個(gè)任務(wù)面或需改造范圍內(nèi)的覆蓋率到達(dá)80%以上。普通注漿分散半徑按1520m來(lái)布設(shè)。 以斜孔為主，使鉆孔揭露含水層段盡量長(zhǎng)。鉆孔設(shè)計(jì)方向盡量和斷裂構(gòu)造的發(fā)育方向垂交或斜交，以盡能夠多穿過(guò)裂隙。對(duì)于裂隙發(fā)育地帶，斷層的交叉、尖滅端、拐彎、任務(wù)面初壓顯現(xiàn)地段，集中壓力區(qū)，褶曲構(gòu)造的軸部，作為布孔的重點(diǎn)。2注漿孔的構(gòu)造與施工

49、注漿鉆孔普通要下一二級(jí)套管，終孔孔徑不小于73mm，鉆孔水門(mén)要安設(shè)在末級(jí)套管上，水門(mén)的最大抗壓才干要與注漿終孔壓力相匹配。下入套管后必需進(jìn)展耐壓實(shí)驗(yàn)，耐壓實(shí)驗(yàn)的壓力不低于最大注漿壓力。鉆孔普通在一條巷道中施工，當(dāng)任務(wù)面傾斜長(zhǎng)度較大時(shí)，可在任務(wù)面兩巷施工，每隔60100m左右施工一個(gè)鉆機(jī)硐室，每個(gè)硐室施工14個(gè)孔。施工中盡量防止同一硐室及相鄰硐室的臨近鉆孔同時(shí)透含水層，同時(shí)透含水層鉆孔的間距以大于50m為宜。注漿孔施工中，要做好簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)任務(wù)，以指點(diǎn)注漿。主要內(nèi)容有：初始涌水量大小、層位、最大涌水量大小、層位、深度、水壓、揭露含水層的深度、水量、見(jiàn)溶洞的深度及大小。含水層段要全取芯，直至保

50、管至鉆孔驗(yàn)收，有價(jià)值的巖芯要長(zhǎng)期保管。4注漿效果檢查采用注漿量、鉆探、物探等方法對(duì)注漿改造效果進(jìn)展評(píng)價(jià)及檢查。(1)采用噸水干料目的予以評(píng)價(jià)，普通以為注入鉆孔的粘土和水泥量為該鉆孔水量的1.5倍時(shí)，即噸水干料1.5t以上注漿改造效果較好。(2)經(jīng)過(guò)鉆孔取芯及鉆孔涌水量的大小檢查注漿改造效果，檢查孔的數(shù)量以不少于注漿孔的20%為宜，重點(diǎn)檢查構(gòu)造地段、注漿孔相對(duì)稀疏地段和分析以為注漿質(zhì)量較差地段，檢查孔的水量普通不大于10m3/h。(3)在有條件塊段經(jīng)過(guò)注漿前后的物探資料進(jìn)展檢查。4.4 充填開(kāi)采技術(shù)采空區(qū)充填開(kāi)采技術(shù)是有效控制頂板下沉、減少底板擾動(dòng)破壞深度的有效方法。我國(guó)從50年代就開(kāi)場(chǎng)廢矸干式

51、充填，以處置廢棄物為目的，到60年代試用水砂充填技術(shù)，70年代試用尾礦膠結(jié)充填技術(shù)，80年代試用混凝土充填技術(shù)保送工藝復(fù)雜，后來(lái)逐漸開(kāi)展為流體充填技術(shù)，主要充填資料為矸石、碎石、河沙、粉煤灰、尾礦廢棄物等。從充填方式來(lái)看可分為地面充填和井下充填自流充填、機(jī)械充填、風(fēng)力充填、水力充填，從巷道布置來(lái)看目前國(guó)內(nèi)主要有兩類(lèi)充填方法，一類(lèi)是巷柱式充填法，一類(lèi)是長(zhǎng)壁式充填法。從充填資料來(lái)看一種是流體(膏體、似膏體、高水資料)充填，一種是干式充填。流體充填是在地面造漿站將充填骨料、膠凝資料、減水劑及水按照一定的比例混合后構(gòu)成膠凝體，經(jīng)過(guò)地面送料孔和井下輸漿管路，利用流體的自重和泵的推力將膠凝體充溢采空區(qū)。這種方式的主要特點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)單，充填效果好，可以控制頂板下沉和減少底板破壞深度。近幾年推行運(yùn)用開(kāi)展較快。干式充填是在井下建立儲(chǔ)矸運(yùn)矸系統(tǒng)，利用矸石保送系統(tǒng)將矸石充填采空區(qū)。近年來(lái)，肥城礦區(qū)隨著開(kāi)采深度的不斷延深，礦壓對(duì)底板擾動(dòng)破壞深度大，且與采深成正比關(guān)系。由于8煤直接頂板為鞏固巖石第四層石灰?guī)r，厚度5m左右，采后不易冒落，即使采取人工強(qiáng)迫放頂措施，也難以將四灰全