桃园煤矿底板注浆设计方案和对策

...wd......wd......wd...桃园煤矿1035工作面注浆堵水工程方案设计淮北矿业集团勘探工程有限责任公司二〇一三年二月桃园1035工作面注浆堵水工程方案设计编制单位：淮北矿业集团勘探工程有限责任公司总经理：王建设总工程师：李泉工程负责人：李泉设计编写：张育宝胡统先束学照郭永校对：张育宝审核：李泉叶礼明二目录第一章根本情况-4-第二章堵水工程方案设计-5-第一节总体方案-5-第二节钻探工程设计-6-第三节注浆工程设计-7-第三章工期安排-8-第四章工程费用概算-9-第一章根本情况2013年2月3日凌晨0点35分，桃园煤矿南三采区1035切眼掘进工作面发生底板特大突水灾害，估算初期突水量2.9万m3/h，远远超过矿井排水能力，造成矿井被淹。一、突水经过1035工作面位于桃园矿南三采区南翼，该工作面上覆的71煤层7131工作面已经开采。工作面机巷准备到位向上施工切眼28m。2月2日17:30，迎头向后约12m处底板底鼓渗水，到18时，水量稳定在30m3/h左右，到19时水量增加到150~200m二、突水区地质、水文地质情况突水发生在南三采区1035切眼掘进工作面迎头后约12m处，该工作面开采二叠系山西组10煤层，其上覆的下石盒子组71煤层7131工作面已开采完毕。该工作面最低点标高-510.2m，突水点底板隔水层厚度64.27m；该区域进展了地面三维地震勘探，未发现落差大于5.0m断层、陷落柱等地质构造异常；机巷、切眼掘进揭露煤层顶板连续完整；与突水点相距18m的补10-3孔终孔于太原组一灰，该孔揭露地层构造稳定，钻孔简易水文地质观测资料正常。根据出水量〔估算初期突水量2.9万m3/h〕、水位动态〔奥灰长观孔水位已下降60m〕、水质检测资料等综合判断出水水源为奥灰水，出水通道为隐伏导水陷落柱。分析认为该陷落柱位于10煤底板以下，且直径较小。第二章堵水工程方案设计根据现有的数据分析，三点是明确的，突水水源是奥陶系岩溶强含水层，导水通道是陷落柱，1035切眼出水点是目前掘进巷道中，距离陷落柱法距较近的点。陷落柱特征：1、隐伏在工作面内，位于10煤底板以下；2、位置大致距离1035切眼出水点〔X:3708022.953、Y：39500162.806、Z：-465.4：〕20—50米范围内；3、陷落柱是一个高度300-400米，不规则的圆锥体，存在较大的空洞。第一节总体方案为了尽快恢复矿井生产，本次突水灾害治理采用截流与堵源同时进展的方案，在确保堵水效果的条件下尽最大限度的节约治理时间。巷道截流工程由西安煤科院负责施工，本设计为陷落柱注浆堵水工程，根本思路为：1、先期在突水点及其上山方向、走向方向布置3个探查注浆钻孔，查明陷落柱发育高度及范围。2、利用先期探查钻孔对陷落柱灌注水泥浆，形成顶部盖层。3、分段〔20-40m〕延伸探查钻孔注浆充填陷落柱，直至四灰底板，形成10煤下约100m4、布置检验钻孔对陷落柱止水塞进展质量检验和注浆加固。第二节钻探工程设计一、钻孔布置根据出水点及推断的陷落柱位置，兼顾地层的产状先期布置3个探注钻孔，3个检验钻孔，见下表。表2-1钻孔设计一览表序号孔号坐标终孔层位设计深度〔m〕取芯要求单孔任务代码备注XY〔1〕〔2〕〕〔1〕〔2〕〔1〕〔2〕〔〔小计3660米/6备注：1、单孔任务：〔1〕探查陷落柱；〔2〕灌注孔；〔3〕检验、补注孔2、钻孔根据陷落柱探查治理的需要，调整设计、增加导斜钻孔。二、钻孔构造0～290m，孔径Φ311mm，下Φ245×10mm地质套管，进入基岩20m，隔离松散层〔底界面深度在孔深271米左右〕。290～470m，孔径Φ216mm，下Φ177.8×9.19mm通天套管470m，下至10煤顶板〔孔深486米左右〕约20m470m～陷落柱顶部，孔径Φ152mm裸孔。煤层底板至四灰底板延伸段孔径Φ152mm裸孔。三、钻探技术要求〔1〕所有钻孔必须从地面开钻并准确穿透设计靶点，否则为废孔；〔2〕要定期检测孔斜，发现超偏时要及时采取有效措施进展纠偏，为注浆创造条件；〔3〕下套管要求：本工程钻孔总体上为二层套管，第一层套管隔离冲积层，要求套管下入基岩内不少于15m；第二层套管要求下在煤层上2〔4〕钻进中要求进展简易水文地质观测，如发现大量漏水、掉钻、埋钻、涌水、串浆等现象要详细记录其深度、层位等数据；〔5〕发现钻孔掉钻后，要用钻具测量落空高度；〔6〕所有地面钻孔终孔后须进展不小于30分钟的压水洗孔，之后观测钻孔静止水位；〔7〕检验钻孔柱体结石体取芯、压水试验等项技术要求另行设计。第三节注浆工程设计据推算，钻孔注浆时的矿井淹没水位与奥灰水位根本一致，下游的巷道截流工程初步形成，根本属于静水注浆状态。因此将注浆分为先期灌注、中期充填和后期压注三个阶段。探注钻孔揭露陷落柱后，采用大流量方式灌注纯水泥浆，形成柱顶约30m的止水层。下延钻孔进展压水试验，根据试验结果可采用水泥-粉煤灰连续注浆充填柱体。最后利用探注和检验钻孔进展压注纯水泥浆。一、灌注工程1、注浆材料注浆用水泥要求为普通硅酸盐PO42.5水泥。预计水泥用量为10000吨。2、注浆工艺连续制浆和注浆，射流造浆系统，平均日制浆量达600～1000m3，采用石家庄煤机厂TBW260-1200泥浆泵注入孔内，整个系统由供电、供水、供储灰、制浆、注浆、输浆、止浆等7个局部。本次注浆以水泥单液浆为主。二、充填注浆1、注浆材料注浆用水泥要求为普通硅酸盐PO42.5水泥，Ⅲ级以上粉煤灰。预计水泥用量为15000吨，粉煤灰30000吨。2、注浆工艺连续制浆和注浆，粉煤灰和水泥两套射流注浆系统，二次搅拌混合，平均日制浆量达1000m三、压力注浆1、注浆材料注浆用水泥要求为普通硅酸盐PO42.5水泥。预计水泥用量为8000吨。2、注浆工艺采用高压小量注浆方式，NBB260/7注浆泵。浆液配比、注浆控制、完毕标准在注浆施工时详细设计。第三章工期安排本工程预计总工期为120天，其中钻探工程为单孔24天，灌注工程5天，延伸钻探及充填注浆为46天，质量检验及加压注浆为50天。第四章工程费用概算根据设计的工程量，并结合市场价格，本工程暂按6个孔，工程量3660米；主要材料：粉煤灰30000T、水泥33000T，概算为3343.7万表4-1陷落柱注浆堵水工程费用概算序号工程工程量单价〔元〕金额〔万元〕备注一钻探费3660米1造孔费3660米1500549.00采空区2套管费〔1〕Φ245×11121吨700084.7063．5〔2〕Φ177.8×9.19118吨8500100,3037.95〔3〕加工费46．25管材的25%3固管12次3000036.00二注浆费