煤层底板注浆加固与改造含水层技术管理规定2012.04.29

1、煤层底板注浆加固与改造含水层技术管理规定第一章 总则第一条 恒源煤电公司刘桥一矿、恒源煤矿、五沟煤矿等主采山 西组煤层， 底板均存在太原组石灰岩岩溶裂隙水突水威胁。 为了认真 贯彻“安全第一、预防为主 ”的方针，防止重大水害事故发生， 根据煤 矿防治水规定的要求，特制定煤层底板注浆加固与改造含水层技 术管理规定。第二条煤层底板注浆加固与改造含水层的目的和任务是注浆封 堵工作面断层、裂隙、陷落柱等导水构造，增加工作面底板有效隔水 层厚度，降低工作面突水系数，保障工作面安全回采；工作面通过采用煤层底板注浆加固与改造含水层后， 回采期间灰 岩最大涌水量应不超过 40m3/h。第三条 本规定适用于工作

2、面存在导水构造、底板薄弱带、底板 能够承受的水头压力小于实际水头压力等水害威胁的工作面。第四条 工作面底板注浆加固与改造含水层工程应编制设计上报 公司，经公司总工程师批准，施工单位编制安全技术措施组织实施。第五条 工程结束经现场验收后，编制工程总结及工作面采前防 治水安全评价报告， 上报公司通防地测部审查， 经公司总工程师批准 后工作面方可回采。第二章 设计第六条 设计应符合煤矿防治水规定和恒源公司地测防治 水技术管理规定要求。设计内容应包括水文地质条件分析、物探设计、钻场设计、钻探设计、注浆设计、设备选型设计、排水设计、供 电设计、通讯设计等。第七条 水文地质条件分析包括：工作面概述、地质构

3、造、水文 地质（顶底板含隔水层、水量、水压、导水通道等） 、周边区段、底 隔厚度、突水系数、疏水降压、水害威胁程度等情况分析。第八条 物探设计包括探测目的任务、物探方法选择、工程设计布置方案等。物探方法选择上要指出方法选择的依据以及重点探测对象。 针对 煤层底板赋水性探测可采用矿井瞬变电磁法、 音频电透视法、 网络并 行电法、无线电波透视、瑞利波、地震波等，要用两种方法进行相互 验证。第九条 钻场设计原则上在工作面两巷内设计钻场， 并布置在面内煤帮侧。 每个钻 场设计峒室三个，即钻窝、泵窝和水窝，每两个钻场间距100150m, 具体位置要尽量选择在平缓地段并避开构造发育带 （断层带、 褶曲轴

4、部等）；泵窝与钻窝之间煤柱宽度应控制在 510m范围。钻窝尺寸应 根据不同钻机型号确定,泵窝及水窝尺寸应按以下标准设计。泵窝长X宽 高=4.0 4.0 2.4m水窝长X宽 高=4.0 X.0 X.4m （卧底1.2m以上）有水沟与其它钻场水窝连接并能自流入该钻场水窝的,钻场就 不需要再施工水窝,可采用集中水窝排水钻场应有钻探设备起吊装置, 。第十条 钻探设计1、设计应包括探查目的任务、重点探查区域、钻孔设计参数选 择、钻孔方案布置、钻孔结构设计、施工技术要求等内容。2、要根据实际需要加固的底板隔水层厚度要求来确定钻孔终孔 层位。3、要根据各钻孔地质预想剖面确定钻孔的方位、倾角、深度等 参数，在

5、设计中尽量杜绝倾角小于 30°的钻孔。4、底板灰岩注浆孔扩散半径一般应取 30 35m,改造范围内全 覆盖加固， 针对构造异常带及物探异常区应重点加密布孔探验， 改造 覆盖范围向工作面四周外扩距离应大于 15m。5、每相邻两个钻场至少布置一个全取芯孔。6 、为揭露更多裂隙以增强注浆效果，注浆孔终孔孔径选择73mm;每个钻孔应下二级套管，一级为孔口护壁管146mm,至少穿过煤层底板下2m以上；二级为止水套管 108mm,长度应根据 岩层强度、水压、钻孔倾角等因素综合确定,但孔口管末端距离煤层 底板垂距不小于15m，同时应满足煤矿防治水规定的相关要求； 套管管材一般选择 DZ40 普通地

6、质管材,壁厚 4.5mm 以上。7、根据施工需要部分钻孔要做单孔设计。第十一条 注浆设计1 、按照等水位线图选取工作面水压,注浆终压取受注含水层水 压的 2 倍。2、注浆材料为黏土水泥浆或水泥单液浆。水泥为新鲜的PO42.5 普通硅酸盐水泥，其质量应符合国家 GB175-92 标准，不得使用受潮 结块的水泥或过期的水泥。黏土 40卩my以下的粒径不得小于90%。 单 液 水 泥 浆 浓 度 为 1.20g/cm31.35g/cm3 ， 粘 土 水 泥 浆 1.20g/cm31.30g/cm3。3、注浆方式，即固管与浅部复注采用井下注浆泵注浆，底板加 固与改造含水层注浆应采用地面注浆站注浆； 注

7、浆顺序为打一孔注一 孔和交叉施工钻孔方式；注浆结束标准为：达到设计终压，浆液流量 在 40l/min 以下，并持续 20分钟。4、一般应采用公式法或比拟法预算注浆总注入量和单孔平均注 入量。第十二条 排水设计1、设计中应明确最大涌水量、排水路线、排水扬程、排水设备、 水仓容量等。2、每个排水点泵排能力要大于相关钻场钻孔预计最大涌水量和 巷道系统涌水量之和； 排水管路的排水能力要与工作水泵的排水能力 相匹配，单个排水点与总排水管路之间应安装逆止阀； 水窝内要配备 与工作泵同等能力的备用泵。第十三条供电设计 钻进及井下注浆施工用电为巷道掘进用电的一部分， 在巷道施工 设计中以于考虑。排水供电要采用

8、双回路，专电专供，双回路供电标准是，每路电 源所带水泵均可启动满足最大排水量需要。第十四条通讯要求施工钻场必须安装专线电话。第十五条 工程量及费用概算 按照设计工程量和恒源公司相关规定应对工程费用进行概预算。 第十六条 附表与图1、钻孔设计一览表2、排水设施设计一览表3、工作面钻孔布置平面图4、钻孔预想剖面图5、工作面物探成果图6、工作面综合柱状图第三章钻注施工技术要求第十七条 开孔前准备1、地质部门向钻探部门下达开工通知书， 钻探部门接到通知后， 向测量下达放线通知书，测量接到通知书后两天内按设计放线结束。 钻机队技术员根据测量放的控制线具体定孔位、 稳钻机开孔。 要求各 孔钻孔方位误差小于

9、± 2°，倾角误差小于± 1°。2、孔口管埋设1）严格按照设计要求下孔口管，下管时，钻机队技术员及其跟 班人员现场督查下管并有签字， 地测部门不定时现场抽查， 抽查率不 低于 30%。2）孔口管丝扣要要满扣满丝，防止孔口管在使用过程中脱扣，法兰盘与孔口管要连接牢固， 严禁法兰盘与孔口管焊接处出现 “砂眼” 或法兰盘与孔口管丝扣连接不满扣满丝。3）为防止钻孔偏移，下孔口管段原则上应取芯钻进。4）第一路孔口管必须穿过煤层，扎根于煤层底板坚硬岩层中不少于2m,下套管时钻孔孔深要比预计下套管深度深 0.3m，第二路孔 口管下套管时钻孔孔深要比预计下套管深度深 0

10、.5m。5）末端套管（焊接法兰盘的孔口管）长度在 0.5m- 1m之间。6）孔口管埋设的注浆材料采用新鲜的 PO42.5 硅酸盐水泥，以0.8：1-1：1 的比例制成水泥浆，使用设计规定的注浆泵，进行注浆 固管，凝固时间不低于 72 小时；耐压试验时需地测部门现场检查验 收，不能满足标准要求的， 重新复注，直至满足标准要求。3、钻进施工要求1 ）钻孔钻进超过套管后，必须按规定装好孔口高压闸阀、反压 装置、防喷装置等；进入海相泥岩3 5m时，必须提钻对钻孔进行复 注浆，注浆采用井下注浆方式，注浆材料为 1：1-1.5:1 单液水泥浆 注浆，注浆压力为静水压 2 倍，凝固时间不低于 48 小时。2

11、）钻孔在钻进时应作简易水文地质观测，记录水压、水量（包 括漏失量）、水温、采取水样、详细记录岩性变化，准确判层（由钻 机队技术人员指导判层，地质部门抽查） ；认真做好原始班报记录工 作，要求使用专用记录簿，记录规范，字迹清晰，记录簿必须在井下 现场交接班。3）钻孔施工过程中（即裸孔段）加导向钻进，以确保钻孔精确施工。4）钻孔出水后，应采用物理方法测量涌水量。5）钻进过程中如果钻孔涌水量大于 10m3/h，须停钻观测，取水 样化验；大于 20m3/h 时，必实施注浆，若当班不能注浆，则应打开 闸阀放水减压，下一班必须注浆。6）根据钻探施工中的实际情况，针对具体问题，及时合理调整 设计，以达到钻孔

12、施工目的。每个钻场至少选择一个钻孔测斜检查， 重点物探异常区的目标靶位钻孔、 与设计相差较多的钻孔 （提前终孔 或未见目的层）及倾角小于 25°的钻孔要测斜检查，测斜孔数不低 于总孔数的 10。7）施工现场实行挂牌管理， 每个钻场要求挂有钻孔布置平面图、 施工流程图、主要技术参数图及钻探施工进度图等。8）钻孔终孔后，钻机队地质部门提交验收申请，相关部门现场 验尺。第十八条 注浆施工技术要求1 、注浆站与孔口必须安装压力表，防治水工程开工前，注浆管 路要先接到位， 并对注浆管路的性能及地面注浆站的设备完好性进行 系统检查。2、设计现场浆液配比表。3、同一钻场内要求完成一孔注一孔，严禁成

13、多孔后一次注浆。4、注浆工艺流程：1 ）检查注浆管路，注浆之前应对钻孔彻底冲孔，冲尽孔底岩粉。2）注浆管路与孔口连接采用法兰盘连接方式， 并检查安全性能3）向孔内压清水， 了解钻孔的可注性，并再次检查孔口管质量。 时间为 30分钟，压水试验过程中每 5 分钟观测记录一次。4）注浆过程中注浆压力、注浆量、浆液浓度等应每半小时一次， 观测、记录、汇报，要井上下同时记录。5）注浆过程中要密切观测受注点钻孔及巷道情况，发现孔壁变 形、跑浆，钻场及附近巷道底鼓变形等，必须立刻停止注浆。6）间歇注浆：根据不同工作面的水文地质条件及现场情况适当 选取间歇注浆方案，以降低注浆成本。如果单孔注浆水泥用量大于 1

14、00T，或巷道跑浆，则要采取间歇注浆。7）单孔注浆结束标准：当孔口压力与设计压力一致、浆液流量在401/min、持续20分钟即可结束注浆。若无待注钻孔，则打开泄浆 阀，冲洗管路。5、注浆结束后管路残浆严禁进入排水系统。6、钻孔注浆结束 72 小时后，打开闸阀，如孔内仍有出水现象， 扫孔至孔底， 根据孔内出水量大小， 采用地面注浆站或井下注浆设备 注浆封堵。7、地面注浆期间，水文地质人员应经常到注浆现场检查注浆情 况。钻机队要设立专门台帐，对每个孔的注浆情况要详细填写。第四章 效果检查及安全评价第十九条效果检查底板注浆加固与改造含水层工程结束后必须对其效果进行检查， 效果检查分为钻探和物探两种方

15、法。1、钻探效果检查从以下几个方面进行布置和施工：1）在底板钻注钻孔全部注浆结束且浆液凝固时间不低于72 小时后进行施工，钻孔无水或涌水量较小（小于或等于10m3/h）,则可确定注浆效果，涌水量较大（大于10m3/h）,应当重新布孔进行补注。2）检查孔尽可能布置在注浆范围可能存在的注浆盲区、 问题区， 效果检查孔不少于钻孔总数的 10%。3）水文地质条件复杂区域可取芯检验。4）检查孔施工结束后，应立即进行注浆封孔。2、采用物探方法效果检查，应注意以下几个方面：1 ）采用的物探方法要与注浆前的物探方法相同，按注浆前的物 探设计进行施工；2）对注浆前后物探结果进行对比，看底板视电阻率是否有一定 幅

16、度的提高， 看异常区是否明显缩小或消失。 对注浆后的物探异常区 要采用钻探验证，观测钻孔涌水量情况，涌水量大于10m3/h，则应根 据异常区有针对性的重新布孔进行注浆。第二十条 采前防治水安全评价1 、煤层底板水文地质特征分析评价包括底板岩层组合情况、岩层、海相泥岩层、灰岩层两极厚度及 平均厚度、 底板砂岩层和灰岩层富水情况、 原始导高发育情况及底板 物探异常区钻探验证情况。2、注浆前后物探效果分析评价 分析出注浆前后底板视电阻率值变化情况， 异常区的平面与纵向范围变化情况，对引起这些变化的各种可能情况应当逐一分析3、单孔注浆过程评价 包括注浆工艺流程、浆液扩散半径、注浆浓度、配比、终压、注

17、浆量、注浆过程中出现的异常情况、 注浆时受注含水层的水位变化关 系及封孔等情况的分析评价； 单孔注浆量与钻孔涌水量、 钻孔施工顺 序关系分析评价。4、总注浆量、单位注浆量评价 总注浆量评价是指实际注入量与预计量之间差别及原因分析。 单 位注浆量的多少及原因分析。5、涌水量预计 工作面回采期间的涌水量预计应包括正常涌水量预计及最大涌 水量预计，可以采用公式法及比拟法等方法计算。6、采前防治水安全评价 包括注浆加固安全性评价及防排水系统评价。1）注浆加固安全性至少采用以下三种方法进行评价（1）突水系数评价仍按突水系数公式 Ts=P/M 计算工作面煤层底板突水系数，此时 P 的取值应按照本水文地质单元内实时水位值， M 取值应是将注浆后 有效隔水层厚度，此时 Ts 值要求小于 0.06Mpa/m。（ 2）P-M 图分析评价根据周边矿井和本矿有灰岩突水威胁工作面开采经验 ,作出 P-M 图，从图中分析工作面是否可以安全开采。（3）理论计算法分析评价理论计算主要采用安全隔水层厚度 （梁的强度理论模型）公式评 价L（ r2L2 8KpP rL）t临4Kp式中：t临一隔水底板的临界厚度（m）;P作用于隔水层底板的实际水压（MPa）;L 回采工作面最大控顶距或者是巷道底板宽度，（m）;r底板岩层平均容重，一般取（MN/m3）；Kp 底板隔水岩层的平均抗拉强度（MPa）如果底