煤層底板注漿加固與改造含水層技術(shù)管理規(guī)定20120429

1、 煤層底板注漿加固與改造含水層技術(shù)管理規(guī)定第一章 總則第一條 恒源煤電公司劉橋一礦、恒源煤礦、五溝煤礦等主采山西組煤層，底板均存在太原組石灰?guī)r巖溶裂隙水突水威脅。為了認(rèn)真貫徹“安全第一、預(yù)防為主”的方針，防止重大水害事故發(fā)生，根據(jù)煤礦防治水規(guī)定的要求，特制定煤層底板注漿加固與改造含水層技術(shù)管理規(guī)定。第二條煤層底板注漿加固與改造含水層的目的和任務(wù)是注漿封堵工作面斷層、裂隙、陷落柱等導(dǎo)水構(gòu)造，增加工作面底板有效隔水層厚度，降低工作面突水系數(shù)，保障工作面安全回采；工作面通過(guò)采用煤層底板注漿加固與改造含水層后，回采期間灰?guī)r最大涌水量應(yīng)不超過(guò) 40m /h。3第三條 本規(guī)定適用于工作面存在導(dǎo)水構(gòu)造、底板

2、薄弱帶、底板能夠承受的水頭壓力小于實(shí)際水頭壓力等水害威脅的工作面。第四條 工作面底板注漿加固與改造含水層工程應(yīng)編制設(shè)計(jì)上報(bào)公司，經(jīng)公司總工程師批準(zhǔn)，施工單位編制安全技術(shù)措施組織實(shí)施。第五條 工程結(jié)束經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收后，編制工程總結(jié)及工作面采前防治水安全評(píng)價(jià)報(bào)告，上報(bào)公司通防地測(cè)部審查，經(jīng)公司總工程師批準(zhǔn)后工作面方可回采。- 1 - 第二章 設(shè)計(jì)第六條 設(shè)計(jì)應(yīng)符合煤礦防治水規(guī)定和恒源公司地測(cè)防治水技術(shù)管理規(guī)定要求。設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括水文地質(zhì)條件分析、物探設(shè)計(jì)、鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)、鉆探設(shè)計(jì)、注漿設(shè)計(jì)、設(shè)備選型設(shè)計(jì)、排水設(shè)計(jì)、供電設(shè)計(jì)、通訊設(shè)計(jì)等。第七條 水文地質(zhì)條件分析包括：工作面概述、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)（頂?shù)装搴?/p>

3、水層、水量、水壓、導(dǎo)水通道等）、周邊區(qū)段、底隔厚度、突水系數(shù)、疏水降壓、水害威脅程度等情況分析。第八條 物探設(shè)計(jì)包括探測(cè)目的任務(wù)、物探方法選擇、工程設(shè)計(jì)布置方案等。物探方法選擇上要指出方法選擇的依據(jù)以及重點(diǎn)探測(cè)對(duì)象。針對(duì)煤層底板賦水性探測(cè)可采用礦井瞬變電磁法、音頻電透視法、網(wǎng)絡(luò)并行電法、無(wú)線電波透視、瑞利波、地震波等，要用兩種方法進(jìn)行相互驗(yàn)證。第九條 鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)原則上在工作面兩巷內(nèi)設(shè)計(jì)鉆場(chǎng)，并布置在面內(nèi)煤幫側(cè)。每個(gè)鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)峒室三個(gè)，即鉆窩、泵窩和水窩，每?jī)蓚€(gè)鉆場(chǎng)間距 100150m，具體位置要盡量選擇在平緩地段并避開(kāi)構(gòu)造發(fā)育帶（斷層帶、褶曲軸部等）；泵窩與鉆窩之間煤柱寬度應(yīng)控制在510m 范圍。

4、鉆窩尺寸應(yīng)根據(jù)不同鉆機(jī)型號(hào)確定，泵窩及水窩尺寸應(yīng)按以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。泵窩 長(zhǎng)寬高4.04.02.4m水窩 長(zhǎng)寬高4.03.02.4m（臥底 1.2m 以上）- 2 - 有水溝與其它鉆場(chǎng)水窩連接并能自流入該鉆場(chǎng)水窩的，鉆場(chǎng)就不需要再施工水窩，可采用集中水窩排水鉆場(chǎng)應(yīng)有鉆探設(shè)備起吊裝置，。第十條 鉆探設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)應(yīng)包括探查目的任務(wù)、重點(diǎn)探查區(qū)域、鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、鉆孔方案布置、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)要求等內(nèi)容。2、要根據(jù)實(shí)際需要加固的底板隔水層厚度要求來(lái)確定鉆孔終孔層位。3、要根據(jù)各鉆孔地質(zhì)預(yù)想剖面確定鉆孔的方位、傾角、深度等參數(shù)，在設(shè)計(jì)中盡量杜絕傾角小于 30的鉆孔。4、底板灰?guī)r注漿孔擴(kuò)散半徑一般應(yīng)

5、取 3035m，改造范圍內(nèi)全覆蓋加固，針對(duì)構(gòu)造異常帶及物探異常區(qū)應(yīng)重點(diǎn)加密布孔探驗(yàn)，改造覆蓋范圍向工作面四周外擴(kuò)距離應(yīng)大于 15m。5、每相鄰兩個(gè)鉆場(chǎng)至少布置一個(gè)全取芯孔。6、為揭露更多裂隙以增強(qiáng)注漿效果，注漿孔終孔孔徑選擇 73mm；每個(gè)鉆孔應(yīng)下二級(jí)套管，一級(jí)為孔口護(hù)壁管 146mm，至少穿過(guò)煤層底板下 2m 以上；二級(jí)為止水套管 108mm，長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)巖層強(qiáng)度、水壓、鉆孔傾角等因素綜合確定，但孔口管末端距離煤層底板垂距不小于 15m，同時(shí)應(yīng)滿足煤礦防治水規(guī)定的相關(guān)要求；套管管材一般選擇 dz40 普通地質(zhì)管材，壁厚 4.5mm 以上。7、根據(jù)施工需要部分鉆孔要做單孔設(shè)計(jì)。第十一條 注漿設(shè)計(jì)

6、- 3 - 1、按照等水位線圖選取工作面水壓，注漿終壓取受注含水層水壓的 2 倍。2、注漿材料為黏土水泥漿或水泥單液漿。水泥為新鮮的po42.5普通硅酸鹽水泥，其質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家 gb175-92 標(biāo)準(zhǔn)，不得使用受潮結(jié)塊的水泥或過(guò)期的水泥。黏土 40my 以下的粒徑不得小于 90%。單液水泥漿濃度為 1.20g/cm 1.35 g/cm ，粘土水泥漿 1.20 g/cm 1.30333g/cm 。33、注漿方式，即固管與淺部復(fù)注采用井下注漿泵注漿，底板加固與改造含水層注漿應(yīng)采用地面注漿站注漿；注漿順序?yàn)榇蛞豢鬃⒁豢缀徒徊媸┕ゃ@孔方式；注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，漿液流量在 40l/min 以下

7、，并持續(xù) 20 分鐘。4、一般應(yīng)采用公式法或比擬法預(yù)算注漿總注入量和單孔平均注入量。第十二條 排水設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)中應(yīng)明確最大涌水量、排水路線、排水揚(yáng)程、排水設(shè)備、水倉(cāng)容量等。2、每個(gè)排水點(diǎn)泵排能力要大于相關(guān)鉆場(chǎng)鉆孔預(yù)計(jì)最大涌水量和巷道系統(tǒng)涌水量之和；排水管路的排水能力要與工作水泵的排水能力相匹配，單個(gè)排水點(diǎn)與總排水管路之間應(yīng)安裝逆止閥；水窩內(nèi)要配備與工作泵同等能力的備用泵。第十三條 供電設(shè)計(jì)鉆進(jìn)及井下注漿施工用電為巷道掘進(jìn)用電的一部分，在巷道施工- 4 - 設(shè)計(jì)中以于考慮。排水供電要采用雙回路，專(zhuān)電專(zhuān)供，雙回路供電標(biāo)準(zhǔn)是，每路電源所帶水泵均可啟動(dòng)滿足最大排水量需要。第十四條 通訊要求施工鉆場(chǎng)必須

8、安裝專(zhuān)線電話。第十五條 工程量及費(fèi)用概算按照設(shè)計(jì)工程量和恒源公司相關(guān)規(guī)定應(yīng)對(duì)工程費(fèi)用進(jìn)行概預(yù)算。第十六條 附表與圖1、鉆孔設(shè)計(jì)一覽表2、排水設(shè)施設(shè)計(jì)一覽表3、工作面鉆孔布置平面圖4、鉆孔預(yù)想剖面圖5、工作面物探成果圖6、工作面綜合柱狀圖- 5 - 第三章 鉆注施工技術(shù)要求第十七條 開(kāi)孔前準(zhǔn)備1、地質(zhì)部門(mén)向鉆探部門(mén)下達(dá)開(kāi)工通知書(shū)，鉆探部門(mén)接到通知后，向測(cè)量下達(dá)放線通知書(shū)，測(cè)量接到通知書(shū)后兩天內(nèi)按設(shè)計(jì)放線結(jié)束。鉆機(jī)隊(duì)技術(shù)員根據(jù)測(cè)量放的控制線具體定孔位、穩(wěn)鉆機(jī)開(kāi)孔。要求各孔鉆孔方位誤差小于2，傾角誤差小于1。2、孔口管埋設(shè)1）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求下孔口管，下管時(shí)，鉆機(jī)隊(duì)技術(shù)員及其跟班人員現(xiàn)場(chǎng)督查下管并有

9、簽字，地測(cè)部門(mén)不定時(shí)現(xiàn)場(chǎng)抽查，抽查率不低于 30%。2）孔口管絲扣要要滿扣滿絲，防止孔口管在使用過(guò)程中脫扣，法蘭盤(pán)與孔口管要連接牢固，嚴(yán)禁法蘭盤(pán)與孔口管焊接處出現(xiàn)“砂眼”或法蘭盤(pán)與孔口管絲扣連接不滿扣滿絲。3）為防止鉆孔偏移，下孔口管段原則上應(yīng)取芯鉆進(jìn)。4）第一路孔口管必須穿過(guò)煤層，扎根于煤層底板堅(jiān)硬巖層中不少于 2m，下套管時(shí)鉆孔孔深要比預(yù)計(jì)下套管深度深0.3m，第二路孔口管下套管時(shí)鉆孔孔深要比預(yù)計(jì)下套管深度深 0.5m。5）末端套管（焊接法蘭盤(pán)的孔口管）長(zhǎng)度在 0.5m1m 之間。6）孔口管埋設(shè)的注漿材料采用新鮮的 po42.5 硅酸鹽水泥，以0.8：11：1 的比例制成水泥漿，使用設(shè)計(jì)規(guī)

10、定的注漿泵，進(jìn)行注漿固管，凝固時(shí)間不低于 72 小時(shí)；耐壓試驗(yàn)時(shí)需地測(cè)部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)檢查驗(yàn)收，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的， 重新復(fù)注，直至滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。- 6 - 3、鉆進(jìn)施工要求1）鉆孔鉆進(jìn)超過(guò)套管后，必須按規(guī)定裝好孔口高壓閘閥、反壓裝置、防噴裝置等；進(jìn)入海相泥巖35m 時(shí)，必須提鉆對(duì)鉆孔進(jìn)行復(fù)注漿，注漿采用井下注漿方式，注漿材料為 1：11.5:1 單液水泥漿注漿，注漿壓力為靜水壓 2 倍，凝固時(shí)間不低于 48 小時(shí)。2）鉆孔在鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)作簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)，記錄水壓、水量（包括漏失量）、水溫、采取水樣、詳細(xì)記錄巖性變化，準(zhǔn)確判層（由鉆機(jī)隊(duì)技術(shù)人員指導(dǎo)判層，地質(zhì)部門(mén)抽查）；認(rèn)真做好原始班報(bào)記錄工作，要求使用

11、專(zhuān)用記錄簿，記錄規(guī)范，字跡清晰，記錄簿必須在井下現(xiàn)場(chǎng)交接班。3）鉆孔施工過(guò)程中（即裸孔段）加導(dǎo)向鉆進(jìn)，以確保鉆孔精確施工。4）鉆孔出水后，應(yīng)采用物理方法測(cè)量涌水量。5）鉆進(jìn)過(guò)程中如果鉆孔涌水量大于 10m /h，須停鉆觀測(cè)，取水3樣化驗(yàn)；大于 20m /h 時(shí)，必實(shí)施注漿，若當(dāng)班不能注漿，則應(yīng)打開(kāi)3閘閥放水減壓，下一班必須注漿。6）根據(jù)鉆探施工中的實(shí)際情況，針對(duì)具體問(wèn)題，及時(shí)合理調(diào)整設(shè)計(jì)，以達(dá)到鉆孔施工目的。每個(gè)鉆場(chǎng)至少選擇一個(gè)鉆孔測(cè)斜檢查，重點(diǎn)物探異常區(qū)的目標(biāo)靶位鉆孔、與設(shè)計(jì)相差較多的鉆孔（提前終孔或未見(jiàn)目的層）及傾角小于 25的鉆孔要測(cè)斜檢查，測(cè)斜孔數(shù)不低于總孔數(shù)的 10。7）施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行

12、掛牌管理，每個(gè)鉆場(chǎng)要求掛有鉆孔布置平面圖、- 7 - 施工流程圖、主要技術(shù)參數(shù)圖及鉆探施工進(jìn)度圖等。8）鉆孔終孔后，鉆機(jī)隊(duì)地質(zhì)部門(mén)提交驗(yàn)收申請(qǐng)，相關(guān)部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)尺。第十八條 注漿施工技術(shù)要求1、注漿站與孔口必須安裝壓力表，防治水工程開(kāi)工前，注漿管路要先接到位，并對(duì)注漿管路的性能及地面注漿站的設(shè)備完好性進(jìn)行系統(tǒng)檢查。2、設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)漿液配比表。3、同一鉆場(chǎng)內(nèi)要求完成一孔注一孔，嚴(yán)禁成多孔后一次注漿。4、注漿工藝流程：1）檢查注漿管路，注漿之前應(yīng)對(duì)鉆孔徹底沖孔，沖盡孔底巖粉。2）注漿管路與孔口連接采用法蘭盤(pán)連接方式，并檢查安全性能。3）向孔內(nèi)壓清水，了解鉆孔的可注性，并再次檢查孔口管質(zhì)量。時(shí)間為 30

13、分鐘，壓水試驗(yàn)過(guò)程中每 5 分鐘觀測(cè)記錄一次。4）注漿過(guò)程中注漿壓力、注漿量、漿液濃度等應(yīng)每半小時(shí)一次，觀測(cè)、記錄、匯報(bào)，要井上下同時(shí)記錄。5）注漿過(guò)程中要密切觀測(cè)受注點(diǎn)鉆孔及巷道情況，發(fā)現(xiàn)孔壁變形、跑漿，鉆場(chǎng)及附近巷道底鼓變形等，必須立刻停止注漿。6）間歇注漿：根據(jù)不同工作面的水文地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)選取間歇注漿方案，以降低注漿成本。如果單孔注漿水泥用量大于100t，或巷道跑漿，則要采取間歇注漿。7）單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)孔口壓力與設(shè)計(jì)壓力一致、漿液流量- 8 - 在 40l/min、持續(xù) 20 分鐘即可結(jié)束注漿。若無(wú)待注鉆孔，則打開(kāi)泄?jié){閥，沖洗管路。5、注漿結(jié)束后管路殘漿嚴(yán)禁進(jìn)入排水系統(tǒng)。

14、6、鉆孔注漿結(jié)束 72 小時(shí)后，打開(kāi)閘閥，如孔內(nèi)仍有出水現(xiàn)象，掃孔至孔底，根據(jù)孔內(nèi)出水量大小，采用地面注漿站或井下注漿設(shè)備注漿封堵。7、地面注漿期間，水文地質(zhì)人員應(yīng)經(jīng)常到注漿現(xiàn)場(chǎng)檢查注漿情況。鉆機(jī)隊(duì)要設(shè)立專(zhuān)門(mén)臺(tái)帳，對(duì)每個(gè)孔的注漿情況要詳細(xì)填寫(xiě)。- 9 - 第四章 效果檢查及安全評(píng)價(jià)第十九條 效果檢查底板注漿加固與改造含水層工程結(jié)束后必須對(duì)其效果進(jìn)行檢查，效果檢查分為鉆探和物探兩種方法。1、鉆探效果檢查從以下幾個(gè)方面進(jìn)行布置和施工：1）在底板鉆注鉆孔全部注漿結(jié)束且漿液凝固時(shí)間不低于 72 小時(shí)后進(jìn)行施工，鉆孔無(wú)水或涌水量較小（小于或等于 10m /h），則可確3定注漿效果，涌水量較大（大于 10

15、m /h），應(yīng)當(dāng)重新布孔進(jìn)行補(bǔ)注。32）檢查孔盡可能布置在注漿范圍可能存在的注漿盲區(qū)、問(wèn)題區(qū)，效果檢查孔不少于鉆孔總數(shù)的 10%。3）水文地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域可取芯檢驗(yàn)。4）檢查孔施工結(jié)束后，應(yīng)立即進(jìn)行注漿封孔。2、采用物探方法效果檢查，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1）采用的物探方法要與注漿前的物探方法相同，按注漿前的物探設(shè)計(jì)進(jìn)行施工；2）對(duì)注漿前后物探結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，看底板視電阻率是否有一定幅度的提高，看異常區(qū)是否明顯縮小或消失。對(duì)注漿后的物探異常區(qū)要采用鉆探驗(yàn)證，觀測(cè)鉆孔涌水量情況，涌水量大于 10m /h，則應(yīng)根3據(jù)異常區(qū)有針對(duì)性的重新布孔進(jìn)行注漿。第二十條 采前防治水安全評(píng)價(jià)1、煤層底板水文地質(zhì)特征

16、分析評(píng)價(jià)包括底板巖層組合情況、巖層、海相泥巖層、灰?guī)r層兩極厚度及- 10 - 平均厚度、底板砂巖層和灰?guī)r層富水情況、原始導(dǎo)高發(fā)育情況及底板物探異常區(qū)鉆探驗(yàn)證情況。2、注漿前后物探效果分析評(píng)價(jià)分析出注漿前后底板視電阻率值變化情況，異常區(qū)的平面與縱向范圍變化情況，對(duì)引起這些變化的各種可能情況應(yīng)當(dāng)逐一分析。3、單孔注漿過(guò)程評(píng)價(jià)包括注漿工藝流程、漿液擴(kuò)散半徑、注漿濃度、配比、終壓、注漿量、注漿過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況、注漿時(shí)受注含水層的水位變化關(guān)系及封孔等情況的分析評(píng)價(jià)；單孔注漿量與鉆孔涌水量、鉆孔施工順序關(guān)系分析評(píng)價(jià)。4、總注漿量、單位注漿量評(píng)價(jià)總注漿量評(píng)價(jià)是指實(shí)際注入量與預(yù)計(jì)量之間差別及原因分析。單位

17、注漿量的多少及原因分析。5、涌水量預(yù)計(jì)工作面回采期間的涌水量預(yù)計(jì)應(yīng)包括正常涌水量預(yù)計(jì)及最大涌水量預(yù)計(jì)，可以采用公式法及比擬法等方法計(jì)算。6、采前防治水安全評(píng)價(jià)包括注漿加固安全性評(píng)價(jià)及防排水系統(tǒng)評(píng)價(jià)。1）注漿加固安全性至少采用以下三種方法進(jìn)行評(píng)價(jià)（1）突水系數(shù)評(píng)價(jià)仍按突水系數(shù)公式 ts=p/m 計(jì)算工作面煤層底板突水系數(shù)，此時(shí)p 的取值應(yīng)按照本水文地質(zhì)單元內(nèi)實(shí)時(shí)水位值，m 取值應(yīng)是將注漿后- 11 - 有效隔水層厚度，此時(shí) ts 值要求小于 0.06mpa/m。（2）p-m 圖分析評(píng)價(jià)根據(jù)周邊礦井和本礦有灰?guī)r突水威脅工作面開(kāi)采經(jīng)驗(yàn),作出 p-m圖，從圖中分析工作面是否可以安全開(kāi)采。（3)理論計(jì)算法分析評(píng)價(jià)理論計(jì)算主要采用安全隔水層厚度（梁的強(qiáng)度理論模型）公式評(píng)價(jià)l( rl2+ 8k p - rl)2t =臨p4kp式中：t 隔水底板的臨界厚度（m）；臨p作用于隔水層底板的實(shí)際水壓（mpa）；l回采工作面最大控頂距或者是巷道底板寬度，（m）；r底板巖層平均容重，一般取（mn/m ）；3kp底板隔水巖層的平均抗拉強(qiáng)度（mpa）如果底板隔水層實(shí)際厚度小于計(jì)算值時(shí)，