T-QGCML 4301-2024 煤礦覆巖離層注漿充填開(kāi)采設(shè)計(jì)施工及驗(yàn)收規(guī)

Codefordesign,constructionandacceptanceofgroutingoverlyingstrataofcoalmineI 2 3 8 8 9 本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定1煤礦覆巖離層注漿充填開(kāi)采設(shè)計(jì)施工及驗(yàn)收規(guī)范本文件適用于煤礦覆巖離層注漿充填開(kāi)采設(shè)計(jì)施工及驗(yàn)收規(guī)范的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)工作面回采后引起的煤層上覆巖體完全垮落的2地表下沉值surfacesubsidenc4巖層賦存探查及“兩帶”高度觀測(cè)4.1探測(cè)孔位置設(shè)計(jì)原則4.1.2采后探查孔應(yīng)基于工作面采動(dòng)情況布設(shè)，一般布設(shè)4.2巖層賦存探查4.2.1采前探查孔須全孔取芯，對(duì)覆巖進(jìn)行詳細(xì)描b)巖樣采取應(yīng)盡量采取完整性較高的巖心，力學(xué)試驗(yàn)樣單個(gè)樣品長(zhǎng)度不小于1d)巖樣采取后一周內(nèi)必須送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，送樣時(shí)必須填寫(xiě)送樣單，送樣單應(yīng)包括礦井名稱、采樣單位、試驗(yàn)單位、采樣鉆孔、送樣數(shù)量、試驗(yàn)項(xiàng)目、送樣人、送樣日期等，送樣單一式四份，一份裝送樣箱郵寄，其余三份報(bào)4.2.3巖樣測(cè)試34.2.3.2測(cè)定巖石物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)，具體操作和試驗(yàn)儀器應(yīng)符合GB/T50123和GB/T50266的有關(guān)4.3“兩帶”高度觀測(cè)4.3.1在擬注漿充填區(qū)域附近地址采礦條件類似的工作面采空區(qū)實(shí)施采后探查孔，工作面回采后“兩4.3.2確定“兩帶”高度的方法有兩類：a)實(shí)際探測(cè)法：一般情況下，可采用注水試驗(yàn)法探測(cè)“兩帶”高度。注水試驗(yàn)法是采用鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置探測(cè)“兩帶”高度的一種探測(cè)方法。該法既可以在井下采區(qū)附近巷道或硐室內(nèi)向采煤工作面采空區(qū)上方打小口仰孔中探測(cè)，也可以在觀測(cè)煤層上方已掘進(jìn)的專用巷道內(nèi)布置下垂孔進(jìn)行探測(cè)。在井下施工仰斜鉆孔，并在鉆孔中分段封堵注水測(cè)漏，利用漏水量的b)理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)法：在由國(guó)家煤炭工業(yè)局制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》（2017）中，根據(jù)煤層的傾斜角度和煤層覆巖巖性分別列出了兩種計(jì)算公式。經(jīng)驗(yàn)公式法概念明確，簡(jiǎn)單易求，但每個(gè)礦區(qū)的具體地質(zhì)條件、采礦條件、采煤方法皆c)每個(gè)礦區(qū)可能會(huì)結(jié)合自己的采煤經(jīng)驗(yàn)每個(gè)礦區(qū)可能會(huì)結(jié)合自己的采煤經(jīng)驗(yàn)，獲得簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)5.1.1根據(jù)采前探查孔獲取的巖心力學(xué)參數(shù)，依據(jù)關(guān)鍵層判別公式，計(jì)算關(guān)鍵層的層位，得到關(guān)鍵層及各亞關(guān)鍵層信息。根據(jù)固支梁計(jì)算其破斷距的計(jì)算·······························································································經(jīng)過(guò)計(jì)算，可得到各關(guān)鍵層信息，并將計(jì)算得到的煤礦關(guān)鍵層信息及破斷距列出表格，見(jiàn)附錄B。5.2注漿層位選擇5.2.1注漿層位確定應(yīng)遵循如下原a)對(duì)關(guān)鍵層進(jìn)行判斷，注漿層位應(yīng)位于關(guān)鍵層下的離層空間；b)保護(hù)的關(guān)鍵層厚度盡量大，巖性盡量堅(jiān)硬；d)注漿位置不宜過(guò)淺，距煤層過(guò)遠(yuǎn)。距煤層越遠(yuǎn)，離層發(fā)育范圍越小，注漿空間下壓實(shí)越不充分。同時(shí)，還容易頂穿上部地5.2.2注漿層位須滿足注入的高壓漿液不竄入第四系及地下水主要取水層段的要求。45.3注漿工作面采寬設(shè)計(jì)5.3.1注漿充填工作面采寬的研判，應(yīng)保證采動(dòng)后5.3.2根據(jù)關(guān)鍵層破斷距與覆巖破斷角確定關(guān)鍵層極限跨距時(shí)對(duì)應(yīng)的注漿充填工作面采寬，其原理見(jiàn)圖1。w≤Lk+Lk+2Hk/tanθ······················································Lk—關(guān)鍵層破斷距；Hk—關(guān)鍵層與煤層間距；5.4注漿孔布置a)依據(jù)受護(hù)對(duì)象特點(diǎn)以及工作面地質(zhì)采礦條件確定鉆孔的布置，并在受護(hù)對(duì)象附近可布設(shè)機(jī)動(dòng)a)首孔位置應(yīng)在采動(dòng)影響距離之內(nèi)，在采動(dòng)影響發(fā)育到首注孔所選定的層位時(shí)已對(duì)受護(hù)對(duì)象進(jìn)b)考慮采動(dòng)影響距離時(shí)，根據(jù)圖2確定采動(dòng)5+C····················H2—基巖厚度；a)按主關(guān)鍵層極限跨距計(jì)算，注漿孔間距應(yīng)小于主關(guān)鍵層極限跨距對(duì)應(yīng)的工作面長(zhǎng)度；Lj≤2kjRk·····························kj—安全系數(shù)，取0.5-1.0；Rk—漿液擴(kuò)散半徑，Rk=90~96√MRk；Rk=90~96√M。5.5注漿壓力5.5.1注漿壓力不能大于所選擇關(guān)鍵層位以上地層的自重壓力。為了控制上覆關(guān)鍵層的移動(dòng)趨勢(shì)，注漿壓力須大于覆巖自重力。注漿壓力（孔底壓力）表P注≥P地·············································································(6)P注—注漿充填壓力，MPa；P地—注漿充填層以上地層自然壓力，Mpa。5.5.2在實(shí)際施工中，可以通過(guò)控制注漿充填鉆孔孔口的注漿壓力P孔來(lái)實(shí)現(xiàn)地表沉降的控制。P孔=P注H1Y1≥P地H1Y1=H1(YY1)··············································(7)61—充填漿液的比重，t/m3。a)實(shí)施覆巖離層充填技術(shù)的注漿原料為粉煤灰或煤矸石，制成漿液后對(duì)管道磨損較嚴(yán)重，須考慮注漿管道的安全和壽命，采用耐磨管道。目前市場(chǎng)上的耐磨管道主要有無(wú)縫鋼管、塑料合b)實(shí)施覆巖離層充填技術(shù)的注漿原料為粉煤灰或煤矸石，制成漿液后對(duì)管道磨損較嚴(yán)重，須考慮注漿管道的安全和壽命，采用耐磨管道。目前市場(chǎng)上的耐磨管道主要有無(wú)縫鋼管、塑料合c)塑料合金復(fù)合耐磨管材是在以耐磨塑料合金為內(nèi)襯的基礎(chǔ)上，輔以加強(qiáng)鋼管。該產(chǎn)品綜合了內(nèi)襯層的耐磨損、耐腐蝕、抗老化性能及外層的高強(qiáng)度、高韌性的特點(diǎn)。適用于輸送細(xì)顆粒物料，磨損、腐蝕嚴(yán)重的工況環(huán)境下。該管道為新型管材，管道防腐性能好，可用于直埋，d)鋼絲網(wǎng)骨架塑料（聚乙烯）耐磨復(fù)合管給水用聚乙烯管（PE）為基材，內(nèi)設(shè)耐磨材料，該管道為新型管材，管道防腐性能好，管道安裝、運(yùn)送難度小，施工周期短，價(jià)格較塑料合金復(fù)5.5.4管徑選?。汗軓降倪x擇應(yīng)考慮便于輸漿，防止發(fā)生沉管等情況。a)管路內(nèi)徑，按照MT/T702規(guī)定，輸漿管線臨界內(nèi)···········································），ps—漿液密度，g/cm3；b)臨界流速與流量：根據(jù)黃泥灌漿規(guī)范推薦的費(fèi)祥俊公式，計(jì)算管路臨界流速：1/2.C1/3·············es=0.0240.75··················7 pj=pf.Kε ·········································Kε—輸漿管路局部阻力損失系數(shù)，可取0.10～0.15。），σs—管材的最小屈服強(qiáng)度(MPa)的40%；5.6注漿時(shí)機(jī)面推進(jìn)至距離注漿孔0.1～0.2倍采深時(shí)進(jìn)行壓水施工注漿結(jié)束應(yīng)綜合考慮注漿壓力情況、地表移動(dòng)變形情況、注入量等。注漿孔結(jié)束注漿標(biāo)準(zhǔn)為：a)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終孔壓力，并維持一段時(shí)間；5.7注漿材料及注漿量估算8c)煤矸石作為注漿材料，須經(jīng)過(guò)破碎、球磨工藝；d)制漿用水優(yōu)先考慮經(jīng)處理后的礦井水，可節(jié)約水處理費(fèi)用；當(dāng)?shù)V井水不足時(shí)，可在辦理相關(guān)最低依據(jù)注采比0.5計(jì)算，同時(shí)建議參考相似采礦地質(zhì)條件的類似工程進(jìn)鉆孔布置以滿足注漿需求為主，并結(jié)合工作面采寬及地層賦存情況綜合b)地層賦存為近水平時(shí)，鉆孔布設(shè)于工作面中心位置；當(dāng)?shù)貙訆A角大于15°時(shí)，鉆孔布設(shè)于上c)首排孔位置應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際綜合考慮，其一若充填區(qū)域?yàn)榘腴_(kāi)放區(qū)域時(shí)，結(jié)合選定的注漿層位依據(jù)地層移動(dòng)角進(jìn)行計(jì)算確定；其二，對(duì)于全工作面充填，首排孔位置距切眼距離在0.1~d)對(duì)于非首采面充填區(qū)域，與采空區(qū)結(jié)合部須布設(shè)鉆孔，鉆孔位置距巷道距離不大于06.2.1鉆孔結(jié)構(gòu)應(yīng)采用三開(kāi)結(jié)構(gòu)。三開(kāi)結(jié)構(gòu)為：第四系松散段護(hù)壁段、基巖護(hù)壁段和裸孔注漿段。注漿段下入177.8×9.19mm石油套管，注漿層段為1152.4mm裸孔。6.2.2受鉆孔施工條件影響時(shí)可采用a)開(kāi)孔時(shí)，低壓慢轉(zhuǎn)，在第四系松散層中鉆進(jìn)時(shí)，視地層情況采用跟管鉆進(jìn)或泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工d)鉆孔施工過(guò)程中，要及時(shí)觀察并記錄鉆孔耗水量，如發(fā)現(xiàn)漏水、漏風(fēng)、掉鉆、埋鉆、卡鉆等e)隨時(shí)校正鉆具長(zhǎng)度（誤差不超過(guò)±50mm），確?？咨顢?shù)據(jù)準(zhǔn)確。鉆孔在終孔前測(cè)量一次孔斜f)取芯孔要滿足設(shè)計(jì)要求，采空區(qū)段和巖層破碎段巖芯采取率＞30%，其它部位＞60%,h)終孔后經(jīng)技術(shù)人員檢查鉆探原始記錄和巖芯編錄后，經(jīng)驗(yàn)收并簽發(fā)終孔通知書(shū)后，方可轉(zhuǎn)入9注漿前首先進(jìn)行注漿材料的水灰配比室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)水灰比、密度、粘度7.2.1開(kāi)始注漿前應(yīng)進(jìn)行壓水，壓7.2.2按一個(gè)壓力階段進(jìn)行全孔壓水試驗(yàn)，壓力零點(diǎn)為靜水壓力。先觀察靜止水壓，一分鐘一次，連％；7.2.3開(kāi)始注漿后，如沒(méi)有特殊情況，一段時(shí)間內(nèi)盡量不要停止注漿，因?yàn)殡x層發(fā)育一旦開(kāi)始就會(huì)不7.2.4注漿工作需要和礦方采掘工作互相配合，一旦注漿過(guò)程中壓力發(fā)生下降，需要及時(shí)通知礦方，7.2.5注漿時(shí)在壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)，打開(kāi)泄?jié){閥減壓。注漿泵流量大小通過(guò)調(diào)整注漿泵的運(yùn)行速度來(lái)7.2.6當(dāng)注漿壓力突然增高，則調(diào)整漿液濃度及配合比或清水，待泵壓恢復(fù)正常時(shí)，再進(jìn)行設(shè)計(jì)濃度7.2.7為了增加擴(kuò)散半徑，減少注漿鉆孔，需要加大注漿量，并應(yīng)采用連續(xù)注漿。如果因特殊情況，8.2.1.1為方便對(duì)充填效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)指導(dǎo)注漿施工，須編制專項(xiàng)監(jiān)測(cè)方案。8.2.1.2地表變形的觀測(cè)線分為傾向和走向觀測(cè)線，觀測(cè)線的長(zhǎng)度應(yīng)保證設(shè)計(jì)觀測(cè)線超過(guò)地表移動(dòng)盆地邊緣一段距離，以便較可靠地確定移動(dòng)盆地邊界及有關(guān)2)傾向觀測(cè)線長(zhǎng)度確定：傾向觀測(cè)線的長(zhǎng)度是在移動(dòng)盆地的傾斜主斷面上確定的。自采區(qū)上、下邊界分別以Δ和βΔβ劃線與基巖和松散層的接觸面相交，再?gòu)慕稽c(diǎn)以角劃-表土層移動(dòng)角，°;-上山移動(dòng)角，β-下山移動(dòng)角，δ-走向方向移動(dòng)角，°。0976a)走向觀測(cè)線確定：1)走向觀測(cè)線位置：走向觀測(cè)線需要設(shè)計(jì)在地表移動(dòng)盆地的走向主斷面上，根據(jù)采區(qū)上、下邊界的開(kāi)采深度H1，H2和最大下沉角θ,計(jì)算走向觀測(cè)線偏離采區(qū)工作面中心線的距2)走向觀測(cè)線長(zhǎng)度：確定走向觀測(cè)線的長(zhǎng)度劃線與基巖和松散層交接面相交，再?gòu)慕稽c(diǎn)以ψ角劃線與地表相交于E點(diǎn)；在工作面開(kāi)切眼向外也用(δΔδ)和φ等角值劃線交地表），8.2.1.3變形監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容應(yīng)包括地表的水平位移、垂直位移、地表裂縫及建（構(gòu)）筑物沉降、傾8.2.2.1根據(jù)《煤礦測(cè)量規(guī)程》，按照注漿充填工作面布置及地面建筑物分布情況合理布設(shè)地表移動(dòng)自然原因被破壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)在原位置附近補(bǔ)