煤矿矿井防治水防治措施

1、 专业技术文件 / Technical documentation 编号： 煤矿矿井防治水防治措施Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.编制：_日期：_煤矿矿井防治水防治措施温馨提示：该文件为本公司员工进行生产和各项管理工作共同的技术依据，通过对具体的工作环节进行规范、约束，以确保生产、管理活动的正常、有序、优质进行。

2、本文档可根据实际情况进行修改和使用。 第一章 工程概况1.1 简述近年来, 随着立井井筒施工机械化配套设施的逐渐完善, 立井井筒施工速度得到较大提升。由于煤田开采逐步向地层深部延深, 地层赋水情况越来越复杂, 加上深井排水设施限制, 严重制约立井井筒施工速度。井筒防治水工作不外乎强排疏干和注浆堵水两种方案。强排疏干由于受到井筒断面限制, 高扬程大功率的排水设备无法使用, 造成强排疏干法施工井筒困难很多。根据我处以往施工经验, 探水预注浆是立井井筒防治水不可或缺的施工工作。我们根据郭家河矿井风井井筒设计特征及地层水赋存情况, 结合我处以往施工经验, 特编制防治水施工方案, 以指导和方便井筒掘砌施

3、工。1.2 井筒技术特征风井井筒技术特征见下表1-1。风井井筒技术特征 表1-1第二章 井筒水文地质条件2.1井筒工程地质2.1.1区域地层矿区地层区划属华北地层区厄尔多斯盆地分区。根据地质填图及钻孔揭露, 矿区地层由老到新有:三叠系、侏罗系、白垩系、第三系。2.1.2井田地层依据钻孔揭露及地质资料, 井田内地层由老到新依次:三叠系上统铜川组（T2t）, 侏罗系中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）、安定组（J2a）, 白垩系下统宜君组（K1y）、洛河组（K1l）、上第三系（N）。由老到新分述如下:2.1.2.1 三叠系中统铜川组（T2t）下部灰绿黄绿色块状厚层状中、细粒长石石英砂岩, 夹灰绿

4、色灰色泥岩。上部灰绿色中厚层状中、细粒长石石英砂岩与灰灰绿色粉砂岩、泥岩互层, 向上渐以泥岩为主, 夹灰黑色页岩与煤线, 软体动物及蕨类植物化石。2.1.2.2侏罗系中统延安组（J2y）延安组为含煤地层。岩性为灰深灰色泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩与灰白色中粗粒砂岩互层, 中夹炭质泥岩及煤层。厚度094.84m（X6号孔）, 一般4050m, 与下伏富县组成平行不整合接触, 或超覆于三叠系之上。2.1.2.3侏罗系中统直罗组（J2z）根据岩性、岩相旋回分为上下两段:下段为泥质中粗粒砂岩夹砂质泥岩、粉细砂岩。颜色以灰绿色为主, 多带黄绿色, 底部为一层灰白色含砾中粗粒砂岩或细砾岩, 特征显著, 比较稳

5、定, 是划分直罗组与延安组界限的标志层。上段为砂质泥岩、泥质粉砂岩夹细中粒砂岩。颜色以灰绿色为主, 常见杂色泥岩夹层, 偶见泥质灰岩薄层, 顶部较细, 颜色较深。2.1.2.4侏罗系中统安定组（J2a）下部为暗紫红色砂质泥岩, 夹灰绿色各种粒级的砂岩, 底部为一层厚度较大的灰紫色含砾粗砂岩及细砂岩与直罗组为界；上部为紫红色泥岩、砂质泥岩, 夹中粗粒砂岩及粉红色钙质泥岩, 富含钙质结核。2.1.2.5白垩系下统宜君组（K1y）为氧化环境下洪积相与河流相沉积。岩性为灰紫紫红色巨厚层状粗砾岩夹砂砾岩及粗砂岩薄层或透镜体。砾石成分以花岗岩为主, 变质岩次之, 含少量石英岩与石灰岩。砾径一般58cm,

6、最大50cm以上, 分选差, 次圆状, 钙质胶结, 坚硬。2.1.2.6白垩系下统洛河组（K1l）分布于宜君组两侧, 为干旱氧化环境下的平原河流相沉积。岩性为棕红色中细砂岩, 夹同色砂砾岩及砾岩层。砂岩成分为石英、长石, 分选较好, 胶结疏松。具板状层理及大型交错层理, 夹暗棕红色泥岩薄层, 东北部的常村河见褐黄色与淡黄色砂岩。砾岩为巨厚层状粗砾岩。砾石成分与宜君砾岩相同, 砾径较大, 一般510cm以上, 分选极差, 以次圆状为主, 亦见次棱角棱角状者。砾石表面因砂质泥岩充填呈紫红色, 胶结疏松。2.1.2.7上第三系（N）全区广泛出露。岩性为浅棕红色亚粘土、粉砂质粘土, 含钙质结核及石英小

7、砾石、夹多层钙质结核层, 底部有厚度不稳定的底砾岩沉积。区内无完整剖面, 最大厚度大于150m, 一般80m左右。下与各组呈不整合接触。2.2井筒水文地质本井筒共穿过3个主要含水层, 分别为:1）白垩系下统洛河组砂岩-宜君组砾岩孔隙裂隙含水层；钻孔揭露厚度为158.49m, 洛河组以中粗砂岩为主要含水层段；宜君组以砾岩为主要含水层段。两组之间无明显隔水层, 属中等富水性含水层, 预计用水量163m3/h。在该段含水层中有局部胶结松散的砂岩, 岩芯破碎, 该含水层是井筒防治水工作之重点。2) 侏罗系中统安定组泥岩层、直罗组砂岩、延安组砂岩裂隙含水层；钻孔揭露厚度171.6m, 该段岩性以砂岩与粉

8、砂岩、泥质粉砂岩、泥岩互层状产出, 根据水文地质报告, 该段含水层涌水量19.5 m3/h, 属弱富水性含水层。3）三叠系上统铜川组砂岩裂隙含水层；本次钻孔未揭露见底, 岩性上部为紫色泥岩, 浅紫色粉细砂岩, 灰白色细砂岩与中砂岩互层, 中夹灰绿色中粗砂岩, 为微弱富水性含水层。第三章 防治水方案根据郭家河矿井风井井筒施工组织设计和郭家河矿井风井井筒检查孔地质报告, 我们在建设郭家河风井井筒时, 立足打干井的原则, 确保井筒建井及井筒建成后涌水量符合验收规范规定, 特编制此防治水方案。3.1防治水方案风井井筒共穿过3个含水层, 垂深95.51425.6m, 含水层累厚330.09m。根据预测计

9、算的含水层涌水量, 我们认为风井井筒施工过程前要提前做好地质超前预报工作, 制定详细的防治水方案。必须坚持“有疑必探, 先探后掘”的原则, 实施“截、导、排、封、挡、探、注”的综合治水方案, 同时针对风井井筒通过的含水层厚度大的特点, 适时进行工作面探水注浆。具体方案如下:1、侏罗系中统安定组泥岩层、直罗组砂岩、延安组砂岩裂隙含水层、三叠系上统铜川组砂岩裂隙含水层采用先探后注的方式。根据公式计算出注浆孔数, 施工时, 先在井筒周圈布置4个钻孔进行探水（兼注浆孔）, 若单孔涌水量小于2m3/h, 则注浆封孔, 施工井筒。若单孔水量超过2m3/h, 则要严格按照布孔要求施工全部钻孔。2、白垩系洛河

10、组、宜君组含水层是富水性含水层, 在掘进至距该含水层10m时停止施工, 进行工作面预注浆。3、注浆段技术方案见下表3-3。注浆段技术方案 表3-33.1.1注浆段高的确定工作面探水注浆分段原则:结合含水层位置、含水层顶底板岩石情况, 基岩段岩芯破碎带位置以及隔水层的厚度, 设计注浆段高为65m。考虑第二、三段富水性弱, 该段暂不设计工作面预注浆, 按“先探后掘”的原则, 单孔水量超过2 m3/h, 则严格按照布孔要求施工全部钻孔；单孔水量小于2 m3/h, 则带水掘进。 3.1.2止浆垫铺设3.1.2.1止浆垫厚度计算本次工作面预注浆选用单液平底形混凝土止浆垫。利用公式计算如下: 式中:B-止

11、浆垫厚度 m P0-注浆终压 kg/cm2 r-井筒荒半径 a- kg/cm2 a=R/k K-安全系数。 K=2说明:1、井筒荒半径为3.7m。2、砼垫用C60混凝土砌旋, a=R/k=6002/32=200 kg/cm2各注浆段止浆垫厚度经计算如下表 D-井筒净直径 D=6.5m E井壁厚度 E=0.45m P-注浆压力 取第6段注浆压力P=9MPa h-球面高 h=0与止浆垫连接处井壁混凝土标号提高为C60, 混凝土中添加高效减水剂, 7天养护期的允许抗压强度为600.9=54MPa39.6MPa, 满足注浆要求。3.1.2.2止浆垫浇筑施工浇注混凝土前, 严格按照设计要求孔位预埋127

12、6mm无缝钢管, 上焊高压法兰, 做打钻注浆孔口管。上端高出止浆垫0.5m；管壁外用16#螺纹钢筋缠绕并焊牢（见附图）。止浆垫混凝土采用C60砼, 浇筑砼时要保持连续不得中断, 工作面要分片用震捣捧震捣, 同时应防止孔口管位移或偏斜, 且在止浆垫上部泵位附近预留一个0.5m3的水窝, 以便注浆施工时排水。止浆垫凝固后, 要连同预埋的孔口管进行耐压试验, 耐压试验压力要求达到设计终压, 若达不到, 则进行止浆垫加固注浆。3.1.3注浆参数设计3.1.3.1注浆孔布置 工作面探水注浆设计注浆孔数利用公式如下:N=（D-2A）/L=8个N-注浆孔数, 个D-井筒净直径, 6.5m, A-注浆孔与井壁

13、距离, 取0.7m, L-注浆孔间距, 取2.0m。另外设计检验钻孔1个, 每段共9个孔。注浆孔布置一圈, 要求注浆孔与井壁距离为0.7m, 注浆孔间距为2.0m, 均匀布置。检验孔布置在井筒中心线位置, 垂直施工。止浆垫耐压试验合格后, 在注浆孔上安装高压闸阀方可钻进施工。钻注顺序为对称开孔注浆, 切忌乱钻不注。3.1.3.2注浆压力考虑到改进型脲醛树脂在较低压力下即可渗入裂隙, 设计初始压力为4MPa, 注浆终压为P下=P上+1 MPa。各注浆段注浆终压如下表:3.1.4探水注浆前的准备工作3.1.4.1排水系统形成探水注浆前应形成不低于100m3/h的排水能力。井筒安装一趟108mm无缝

14、钢管作为排水管路, 并进行试运转。排水方案及排水设备详见郭家河矿井风井井筒施工组织设计。3.1.4.2搅拌站设置在地面井口房一侧设置搅拌站, 同时在地面挖三个池, 分别存放配制的水泥浆液, 化学浆液和清水。池旁边布置注浆设备和搅拌罐。3.1.4.3输浆管路的安装利用伞钻绳捆扎两路25mm高压胶管, 从地面输送浆液到工作面作为输浆管路, 高压胶管的耐压强度不少于25MPa。3.1.4.4井下操作平台的搭设利用井筒悬挂吊盘作为打钻工作平台。在井壁的四个方位打入四根铁道锲, 将四层吊盘固定在铁道锲上。工作台固定要牢固稳定。3.1.5钻探施工采用SGZ-150型液压钻机, 钻杆采用506mm地质钻杆,

15、 钻头采用75mmPDC复合片无芯钻头或75mm潜孔锤头成孔。3.1.5.1钻孔施工顺序为对称开孔。为防止钻孔偏斜, 预埋孔口管时, 钻孔的方位角、倾角要由专业技术人员进行操作, 预埋过程中要及时准确校对。钻进时使用平顶钻头或PDC金刚石复合片钻头并带同径具长度不小于3m的扶正器。3.1.5.2禁止弯曲钻杆下井, 提高对中度, 过硬岩时, 不应加压过量。带阀清水钻进, 地面连续供水, 一旦水量变小或中断应立即停钻或提钻, 检查原因, 恢复正常供水后, 再继续钻进。3.1.5.3定时检查钻具, 发现不合格者应及时更换, 钻具加工要规格, 出刃一致, 焊结实, 加压、钻速适当。为防掉物入孔, 钻进

16、时孔口钻杆套厚皮胶板。3.1.5.4每孔终孔停钻后, 应加大水量冲孔, 冲孔时间一般为30min左右, 直到孔内岩粉基本排除为止。3.1.5.5要认真做好钻进记录与钻机维修工作。3.1.6注浆施工注浆泵采用HFV-C型注浆泵, 一台工作, 一台备用。3.1.6.1工艺流量:单液水泥浆(化学浆)经二次搅拌注浆泵输浆管控制阀孔口管岩层裂隙。3.1.6.2压水试验每孔终孔测水后接通输浆管路进行压水试验, 压力由小到大逐步升压到最大注浆终压, 测定各不同压力参数时的吸水量并绘制吸水量曲线, 压水时间可为2030分钟。并根据压水结果, 确定起始浆液配比。3.1.6.3压力调整:注浆压力变化有时渐变, 有

17、时呈波状, 调整压力应与孔内情况、浆液浓度等密切配合, 当浆液浓度确定后, 用人为的方法控制泵量, 使压力达到终压。3.1.6.4浆液调整:浆液在岩层裂隙充填阶段中, 如压力和进浆量稳定不变时, 应逐级加大浓度, 如压力上升快, 进浆量很快减小, 应依次降低浆液浓度, 每改变一次浆液浓度可持续20分钟。3.1.6.5注浆结束前, 应压注清水, 使管路大部分浆液注入岩层裂隙中去。但要防止清水压入地层, 当压清水时需及时通知井下准备闭阀泄浆, 然后清洗整个注浆系统。3.1.6.6养护、扫孔和复注:每孔首次注浆结束后, 养护23小时, 用钻机扫孔到底, 冲孔测水后进行复注。复注次数可为一至多次, 复

18、注时采用稀浆。3.1.7注浆结束标准单孔注浆结束标准:注浆压力达到设计终压, 泵量工作面探水注浆结束标准:施工最后检查孔的涌水量来计算井筒开挖的最大涌水量, 若水量超过6m3/h, 应补打注浆孔, 继续注浆。注浆结束后, 由技术员整理各孔钻注全部数据资料。填制绘图上报、存档。3.2壁后注浆待井筒施工结束后, 为进一步减少井筒涌水量, 则考虑实施下行式壁后注浆。壁后注浆以堵水为主, 形成注浆帷幕, 切断水源达到注浆堵水及壁后充填加固的目的。井筒无明显出水点, 井筒涌水量达到验收标准, 结束壁后注浆。实施壁后注浆时专门编写壁后注浆设计。第四章 工期和劳动组织4.1工期每段工期包括:施工前筹备(1天), 止浆垫浇注养护(7天), 止浆垫加固(3天), 探水施工(4天), 洛河组-宜君组段注浆施工(4天), 合计19天。总工期约133天。4.2劳动组织实行钻注合一, 探水人员终孔后参加注浆工作, 见表如下:钻注劳动组织表说明:1、井上信号把钩打点工未列入；2、施工队长未计算在内。建议5.1成立郭家河风井井筒防治水领导小组, 全面系