PAGEPAGE9回風立井工作面預注漿平安技術措施一、工程概況根據榮康回風井工作面現場涌水量16m3/h以及預計最榮康回風立井工作面預注漿平安技術措施大涌水量25m3/h，我工程部與礦方共同研究決定對榮康回風立井工作面進行注漿施工，為了保證井筒175m至235m平安施工特制定本措施?！?〕含水層根據井田地層巖性的組合特征、含水介質的巖性、地下水賦存條件及水力特征，井田內地下水類型包括碳酸鹽巖類裂隙巖溶水、碎屑巖夾碳酸鹽巖類裂隙巖溶水、碎屑巖類裂隙水及松散巖類孔隙水。其相應的含水層主要有：1、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水井田內碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水層主要為奧陶系中統馬家溝組與峰峰組灰巖。其中，峰峰組及馬家溝組石灰巖是本井田煤系地層下伏的主要含水層，且本井田煤層屬帶壓開采，是本井田礦井生產的主要威脅。奧陶系石灰巖出露于井田外東南部，露頭所見溶洞，裂隙比擬發育，所見奧灰巖性為致密塊狀質較純，裂隙被方解石充填。據1996年9月至1997年1月由144隊在辛置煤礦井下施工的307號水文鉆孔O2f抽水試驗，單位涌水量1.1028-1.4236L/s·m，水質類型SO4-K+·Na·Mg型，富水性強。水位標高518.75m。ZK203號鉆孔抽水試驗單位涌水量1.015L/s·m，水位標高516.29m，由于推斷本井田水位標高約為515-525m左右。因此，井田內該類型地下水屬富水性強的溶隙含水層。2、碎屑巖夾碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層井田內碎屑巖夾碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水層主要指石炭系上統太原組砂巖與灰巖含水層，其中K3、K2灰巖為主要含水層。巖性為深灰色致密堅硬石灰巖，其中K2石灰巖為主要含水層，為9號煤層直接充水含水層，裂隙溶隙較發育，據1996年9月至1997年1月由144隊辛置煤礦井下施工的307號水文鉆孔，太原組抽水試驗單位涌水量為0.5769-0.6801L/s·m，水位標高500m，水質類型SO4·HCO3-K+·Na·Ca·Mg型，富水性中等。2022年施工的ZK203號鉆孔太原組抽水試驗單位涌水量為0.041L/s·m，富水性弱。因此，井田內該類型地下水為富水性弱-中等的溶隙含水層。3、碎屑巖類裂隙水含水層井田內碎屑巖類裂隙水含水層主要包括二疊系上石盒子組、下石盒子組及山西組地層中的砂巖含水層，其中，這些地層中分布的厚度較大的上石盒子組K12、K10，下石盒子組K9、K8砂巖及山西組中的K7砂巖為最主要的含水層。〔1〕山西組(K7)砂巖裂隙含水層細粒砂巖、細粒石英砂巖為主，灰白色、灰色，裂隙不甚發育，富水性弱，裂隙含水組淺部一般以風化裂隙潛水為主，K7砂巖含水層為2號煤層主要含水層，隨埋深的增加，裂隙發育減弱。ZK203號鉆孔抽水試驗單位涌水量為0.024L/s·m，因此，該層屬弱富水裂隙含水層?！?〕下石盒子組砂巖裂隙含水層巖性為灰白色、淺黃灰色，厚層狀，局部變為薄層狀，裂隙發育較差。K8砂巖為2號煤層的頂板，成為煤層直接充水含水層，該層受地形影響，受大氣降水及地表水補給差異性較大，泉流量在0.02－0.05L/s，該層屬富水性中等的裂隙含水層?！?〕上石盒子組砂巖裂隙含水層巖性為黃綠色，厚層狀，中、細粒砂巖，裂隙不發育，為較弱含水層。〔4〕基巖風化殼含水層由于風化水蝕作用的強弱，裂隙的深度因地而異，風化深度30-50m，含水性變化大，據鄰近水井的調查資料，水量不大，能滿足居民和牲畜飲用。水位標高變化較大，水質類型：重碳酸氯化—鈣鎂型水，為較弱含水層。4、松散巖類孔隙水含水層井田內松散巖類孔隙水含水層主要是黃土梁峁區的第四系中上更新統孔隙含水層及分布在局部較大溝谷中的第四系全新統含水層?！?〕第四系中上更新統松散含水層主要分布在山間溝谷地帶，第四系松散層最大厚度約為100m，其中下局部布的砂礫石層為其主要含水層，其中的亞砂土層也有一定的含水性。其下部的第三系粘土層或二疊系上石盒子組泥巖為主要隔水層。井田內該類型地下水多為上層滯水，地下水位變化較大，在溝谷邊往往出露成泉?！?〕隔水層井田內主要的隔水層有石炭系本溪組隔水層和石炭系太原組、二疊系山西組隔水層，現分述如下：1、石炭系中統本溪組隔水層井田內最下部11號煤層至奧灰水含水層之間的隔水層，是由鋁質泥巖、粉砂巖、泥巖、石英砂巖等致密巖層組成，厚度約28.03m，具有良好的隔水性能，系奧陶系中統巖溶水與太原組砂巖裂隙水間的良好隔水層。其分布穩定，延續性好，具區域隔水作用。通常情況下，垂直方向使11號煤層以上含水層與奧灰巖溶水不發生水力聯系。2、石炭系太原組、二疊系山西組隔水層由石炭系太原組、二疊系山西組泥巖、砂質泥巖、鋁土質泥巖及煤層等組成隔水層，分布于各層砂巖和石灰巖含水層之間，構成平行復合結構，起層間隔水作用，單層厚度為數米至數十米。該隔水層的存在是相鄰含水層間水力聯系程度弱的主要因素，也是含水層垂向上的隔水邊界。井田內太原組隔水層一般厚80m左右，在無斷層貫穿情況下，太原組石灰巖溶隙將不會影響上組煤的開采；下石盒子組泥巖、粉砂巖隔水層一般厚90m左右，致密巖層對地表水及潛水起隔水作用?；仫L井175m至235m含水層列表深度〔m〕厚度〔m〕巖性1766中粒砂巖192.3——199.57.2粉砂巖199.5——204.95.3粉砂巖205.4——208.32.9粉砂巖209.1——214.85.7粉砂巖214.8——217.62.8中粒砂巖217.6——22810.4粉砂巖228——230.52.5中粒砂巖233.8——234.60.8中粒砂巖回風立井175m至235m共計9層含水層。三、施工方案：根據含水層的賦存特點，該井筒方案分1個注漿段進行工作面預注漿堵水。含水層采用1米混凝土止漿帽，防止含水層涌水在水頭壓力作用下從底部巖石裂隙涌出，造成淹井事故。立井工作面預注漿的段高，主要考慮鉆機能力和含水層厚度。此次注漿段高，經綜合考慮確定如下：1、注漿段高劃分注漿段垂深175m至235m，段高60m；合計工作面注漿總長度60m。2．布孔方式為使注漿孔更多地揭露裂隙，提高注漿效果，決定將鉆孔布置為徑向斜孔，鉆機應盡量靠近井壁，開孔中心到井壁距離為500mm，終孔位置在井筒掘進半徑外2m處，采用同心圓等距布孔，一圈布孔6個，孔間距2.1m，終孔半徑4.9m?！惨姼綀D〕。3．注漿孔角度主要根據裂隙的方向及其分布情況來確定，要保證注漿孔與裂隙相交。要有足夠的漿液擴散半徑來保證止水效果。為此，應布置徑向斜孔超出井幫一定距離，傾斜孔在徑向的傾角a可用下式計算：a=arctan[(S+A)/H]=arctan(3/60)=2.9°式中：S—孔底超出井筒荒徑的距離，取2米。H—注漿段高。A—孔口距井筒荒徑的距離，1米。此時，每個注漿孔均按兩種角度布置。一是切線角，一般為110～1300，二是徑向傾角。4．注漿方式采用下行壓入式注漿的方法。一次鉆孔，鉆孔成型后進行注漿。第一個鉆孔注漿的同時按鉆孔順序施工下一個鉆孔。四、注漿參數的選擇`1、漿液擴散半徑實際上，漿液的擴散是不規那么的。由于在注漿施工過程中，對注漿壓力、注入量、漿液濃度等參數可以加以人為控制、調整，對漿液的擴散范圍，可以起到一定的控制作用。一般在含水層砂巖裂隙開度在0.5-40mm時，有效擴散半徑為6-8m，結合多年井筒工作面預注漿的施工經驗，單液水泥漿，擴散半徑可按8m計算。如果是微裂隙或孔隙水，注漿難度較大，顆粒性材料可注性差，此時應選擇化學漿液注漿，漿液有效擴散半徑按4m計算，適當加密注漿孔的間距，增加注漿孔個數。2、注漿壓力注漿終壓為靜水壓力的的2.0～2.5倍。本次工作面預注漿，揭露砂巖含水層承壓水，靜水壓沒實測數據，臨時確定注漿終壓為10～12Mpa。待含水層揭露后，實測到靜水壓數據，再定實際注漿終壓。3、漿液注入量漿液注入量可根據擴散半徑〔8m〕及巖石裂隙率進行粗略計算，僅能作為施工參考。〔1〕含水層注入量總注漿段高按60m計算，巖石裂隙率取5%〔一般為1～5%〕。Q=AπR2Hηβ/m式中：Q—總注入量；R—擴散半徑，取8m；H—注漿段高，按60m計；η—由于實際揭露巖性裂隙較發育，巖層裂〔孔〕隙率，取5%;β—漿液充填系數，取0.85；m—結石率，取0.85；A—漿液損失系數，取1.5，〔一般A=1.2～1.5〕Q=1.5×3.14×82×60×5%×0.85/0.85=904.3(m3)以上巖石裂隙率為估計值，施工中應按實際情況調整漿液注入量。4、漿液配比注漿首選單液水泥漿，單液漿起始濃度先稀后濃。當涌水量大需要及時封堵時，可采用水泥—水玻璃雙液漿。漿液起始濃度確實定，通常根據注漿前壓水試驗時鉆孔的最大吸水量來選擇，漿液的起始濃度可根據下表一來確定。表一漿液起始濃度鉆孔最大吸水量〔L/min〕漿液濃度〔水：灰〕60～802:180～1501.5:1150～2001.25:1或1:1＞2001:1或雙液表二漿液配比表水灰比水泥〔袋〕水〔L〕比重〔g/cm3〕體積〔m3〕0.75:1197121.621.0371:1157501.501.0021.25:1138121.421.0301.5:1118251.371.0092:199061.291.051五、注漿施工1、止漿墊工作面預注漿采用濾水層混凝土止漿墊。濾水層混凝土止漿墊在工作面上鋪設0.5米厚碎石子作為濾水層，并在濾水層中預埋和固定濾水管，濾水管內放置潛水泵，從而把工作面的水引至濾水管內由潛水泵排出。在濾水層的頂部用油氈或者塑料布，覆蓋嚴密，在其上面進行澆筑混凝土止漿墊。止漿墊厚度為1米，強度C30，止漿墊澆筑后養護時間3天。與井壁相連接，并在止漿墊周圍井壁采用風鎬鑿毛，保證與井壁接觸良好。澆筑混凝土時嚴格按照設計厚度、強度施工，加強振搗，并且及時排出井底積水，防止改變水灰比，影響其強度。施工人員必須佩帶平安帶，必要時在混凝土外表上擔上木板，以免施工人員陷入混凝土中。2、注漿施工方法采用下行單孔對稱注漿方式。段高及鉆注順序見圖，由于工作面狹小，鉆孔和注漿為單行作業。6個注漿孔對稱施工。每孔按鉆進結束后開始進行注漿，注漿段高為60m。3、埋設孔口管孔鉆機按著注漿孔的角度開孔，孔徑φ180mm，孔深4000mm，孔口管選φ159mm×4.5mm無縫鋼管，長4500mm，孔口一端焊有和φ4′高壓閥門對接的法蘭。鉆孔形成之后，倒入水泥砂漿，插入孔口管，并且找正方向固定。待水泥砂漿終凝后，在孔口管周圍，打3～4個錨桿，用錨桿和8#鐵拉住孔口管。開鉆前對孔口管進行打壓實驗，實驗壓力必須大于注漿終壓0.5Mpa，防止孔口管周圍裂隙在注漿時跑漿或受力時撥出。固定孔口管水泥砂漿重量配比組成：水泥：水：砂=1:1:0.7。4、搭設工作臺為便于鉆機找正定位與搬遷，保證鉆孔的質量及鉆進過程中正常排水和撈巖粉，要求在工作面2m以上位置，使用槽鋼和木板，搭設鉆機工作臺。工作臺要求平穩牢固，鋼梁和立柱不影響鉆機開孔。內容總結

〔1〕回風立井工作面預注漿平安技術措施

一、工程概況根據榮康回風井工作面現場涌水量16m3/h以及預計最榮康回風立井工作面預注漿平安技術措施大涌水量25m3/h，我工程部與