工作面底板注浆加固设计.doc

11050采面视电阻异常区底板改造设计及施工安全技术措施编制单位： 地测防治水科 编 制： 张文豪 审 核： 樊红涛 总工程师： 王 伟 编制时间： 2012.03.10 郑煤集团宋楼煤矿地测防治水科底板加固设计及措施会审表会 审 人 员会审意见签 名安 监 科通风防突科机电运输科生产技术科经营管理科地测防治水科安全副总师生产副总师机电矿长安全矿长生产矿长总工程师矿 长11050工作面底板注浆加固设计一、工作面位置及四邻情况11050（东五）采煤工作面位于宋楼煤矿新井东北部，采面北部为21051采空区，南部为东皮带大巷，东部为未准备的11060采面，西部为未准备的11040采面，工作面底板最高标高为-120m，最低标高为-180m，工作面走向长100m，倾向长480m，可采面积47000m2。二、工作面地质及水文地质条件该工作面二1煤层无伪顶，直接顶为细粒砂岩，平均厚度为1.6m左右，主要成份以石英为主，灰色细粒裂隙发育，泥质胶结。老顶为砂质泥岩，平均厚度5.74m，裂隙发育呈灰及深灰色，含少量铝土。顶板岩性组合特征为类顶板，工程地质条件较差，不易维护和管理，容易发生片帮和冒顶，有泥化等不良现象。直接底为砂质泥岩，平均厚度为0.15m，呈灰及深灰色，具有大量植物化石，硅质胶结。底板岩性组合特征为类底板，砂质泥岩抗压强度小，即为不稳定性底板，生产中不易维护和管理。该工作面在掘进期间共揭露两个断层，其中皮带顺槽在120m、轨道顺槽在70m处遇到F1断层，两顺槽在440m处遇到F2断层（2009年回采揭露情况表明该断层与下伏L1-4层灰岩导水状况不明显，未有底板出水现象）。工作面底板充水含水层主要有石炭系L7-8、L5-6、L1-4薄层灰岩岩溶裂隙水和奥灰系中统马家沟组（O2）厚层灰岩岩溶裂隙含水层。底板直接含水层为L7-8灰岩含水层，平均厚度810米。与二1煤间距一般8米左右，裂隙发育不均匀，富水性弱，对本矿的开采影响较小。底板间接充水含水层为L5-6、L1-4、O2灰岩含水层。L5-6灰岩裂隙不发育、富水性弱；根据近两年井下1号（O2）、2号（L1-4）水文孔观测，L1-4灰岩水与O2灰岩含水层水位标高基本一致（2.702.73 Mpa），是底板注浆加固改造的重点。三、注浆加固设计1、设计目的根据矿井收集的水文地质资料，结合11050采面轨道顺槽、运输顺槽直流电法剖面图及各个测深剖面图分析，整个工作面明显存在2处低电阻异常区，1#异常区11050工作面停采线向里13m至97m区域，范围较广，阻值较低，2#异常区位于运输顺槽A5-A7点附近区域，经室内分析1#低阻区可能为底板导水通道，且可能与深部富水区相连通，因此本次设计主要目的对底板物探异常区分析存在底板导水通道而能造成突水可能性地段进行注浆加固改造，工作面注浆结束后，进行二次电法检查验证，对二次物探异常区再进行底板注浆改造，直至消除底板突水威胁。2、设计方案依据本矿长观2L1-4灰岩孔静止水位标高+67米，工作面最底标高-180米，工作面底板隔水层承受L1-4灰最大水压为2.47Mpa（理论）；通过距工作面较近钻孔（4407）柱状图得出该工作面二1煤层与L1-4灰岩含水层隔水厚度为60m，依据煤矿防治水规定计算突水系数TsP/M=2.47/52=0.0411 Mpa/m （Ts：突水系数；P：隔水层承受的水压；M：隔水层厚度），小于0.06 Mpa/m，因此正常情况下工作面回采不受L1-4灰水威胁，但在物探异常区处，可能存在垂直裂隙，直接成为下部含水层导水通道，存在突水危险性。根据以上分析，本次只对存在底板物探异常区打钻验证和对底板物探异常区存在导水通道而能造成突水可能性的底板进行注浆加固改造。3、钻场位置及规格根据矿井的实际情况，本次共设计钻场3个，钻孔14个，钻场位置见图，钻场规格不小于长宽高=4m3.5m3.5m。4、钻探工具采用ZY-1250型全液压钻机，配备50钻杆；注浆泵采用ZBY-11.5/7.0双液注浆泵进行孔口管和注浆。5、钻孔设计注浆加固钻孔数根据需要确定，对于出水钻孔注浆加固后应补充效果验证孔。每个钻孔开孔直径133mm，一级套管下10 m直径108mm孔口管，二级套管下10米，终孔直径为75mm。钻场名称钻孔名称方位（）倾角（）设计深度（m）备注1#钻场1-1319-35102终孔层位L1-41-2301-3898终孔层位L1-41-3283-3599终孔层位L1-41-4268-27110终孔层位L1-41-5254-27120终孔层位L1-41-6239-29112终孔层位L1-4钻场名称钻孔名称方位（）倾角（）设计深度（m）备注2#钻场2-124-34101终孔层位L1-42-210-27116终孔层位L1-42-30-3994终孔层位L1-42-4286-4291终孔层位L1-43#钻场3-1303-4190终孔层位L1-43-2286-3796终孔层位L1-43-3179-4092终孔层位L1-43-4164-4289终孔层位L1-46、孔口管安装及耐压试验孔口管用水泥封闭，凝固24h后开始透孔，透孔到底0.5m后进行耐压试验。耐压试验压力达到5Mpa，持续时间不小于30分钟，以钻孔周围不漏水、围岩不松动为合格，合格后孔口管外侧要加装相应的控水阀门和压力表，确保能控制放水后方可继续施工。六、注浆工艺1、注浆系统注浆系统由井下现场注浆泵、送料孔、注浆管路和注浆孔组成。注浆孔孔口要安设耐震压力表，不低于5Mpa。注浆前要对注浆管路进行耐压试验，试验压力不得低于5Mpa，持续时间不得低于30分钟，发现漏水及时更换，直到试验合格为止。2、注浆材料工作面底板加固以注单液水泥浆为主，通常采用425#普通硅酸盐水泥。浆液配比由施工单位根据钻孔出水后实际水压大小确定，但应按先稀后稠再稀的浆液配比进行注浆。浆液的比重一般控制在1.51.7。3、注浆技术措施（1）注浆期间各工种作业人员要坚守岗位，各负其责，保证注浆各个环节正常运转。对含水层水位和涌水量要加派专人观测。（2）注浆前，首先要对注浆管路进行检查实验、冲洗，确保管路畅通，然后对注浆管路进行耐压试验，试验压力不低于5Mpa，持续时间不得低于30分钟，合格后方可注浆。（3）每孔注浆前都要观测其水量和水压，并进行单孔放水，放水时间不少于30分钟，以孔内无岩粉、水变清为宜，合上注浆管路后向孔内压水，其目的是扩张裂隙，确定钻孔的吸水量，以便调整注浆参数，提高注浆效果，压入孔内的水量不少于管路总体积的2倍，无异常变化时可以开始注浆。（4）注浆过程中，记录员要严格浆液配比标准，并根据现场情况及技术人员的要求及时调整浆液的比重等参数，并认真做好记录。（5）注浆过程中如发现钻孔串浆、堵塞或钻孔进浆量明显较少时，要重新扫孔或补打检查孔注浆。（6）注浆过程中要有专人巡视管路，当注浆管路发生故障时，要快速处理，若需较长时间要及时将管路冲洗干净，防止管路堵塞。（7）当达到注浆结束标准，关闭孔口阀门卸下孔口高压胶管，及时为注下一个孔做好准备，注浆结束的钻孔24h内不得打开阀门。注浆结束后，要及时将管路冲洗干净，以免沉淀堵塞管路。（8）注浆孔口附近必须按装专用直通电话，不得与其他电话串用，以便能及时与地面注浆站联系。七、安全技术措施1、钻场及设备运输安全措施（1）认真加强钻场顶、帮的安全管理，顶板必须支护牢固可靠，场地平整、垫实，清理好排水沟，若有淋水必须有淋水防护措施，防止淋水溅到钻机传输皮带上和影响钻工正常操作。（2）施工地点必须有良好的通风条件，因检修、停电等原因停风时，必须撤出施工人员，切断电源。三班都要佩带瓦斯便携仪，瓦斯便携仪悬挂于施工地点高处并使之处于工作状态；发现异常及时撤人并汇报矿调度室。开钻前必须检查有害气体含量，当瓦斯浓度达到0.5%时，不得开钻；工作人员进入钻场前必须首先检查钻场及其周围的安全状况，如有不安全因素，不得开钻；检查机械设备安装质量、钻机固定及安全设施情况，经检查合格后，方可开钻。（3）钻场必须有良好的供电、供风、供排水系统，排水系统必须良好。（4）运输设备时保证所有下井设备及配件在井下运输中畅行无阻不被损坏或丢失。所有下井设备必须用钢丝绳捆绑牢固，不得超长、超宽、超高、超重，运输过程中严格按照运输规定行车，保证设备和人身安全。人力抬扛设备时相互配合好，防止伤人或摔坏设备。2、钻孔施工安全措施（1）严格按照设计标定钻孔的方位、倾角，在施工过程中不得随意改动，如因现场施工条件受限需要变动时，由设计单位协调变动。（2）进入钻场后应首先检查机械设备安装质量、钻机固定及安全设施使用情况；固定钻机后，应仔细检查钻机各部件安装是否正确，并用手转动其各有关部件是否灵活，如有问题应及时处理。（3）钻孔下入套管要严格按设计长度，根据套管长度、孔径计算所需浆液体积，用水泥单液浆一次注浆封闭，凝固时间不低于24h，扫孔进行耐压试验，耐压试验的压力及时间按设计要求，检查孔壁及围岩无漏水、渗水方为合格，否则要重新进行封固，合格后套管上安装规格为100mm的高压闸阀，闸阀的最大抗压能力要与注浆终孔压力相匹配。（4）每班开钻严禁一人操作，必须有人监护，严禁跨越正在运转的钻具，钻杆后方不得站人。（5）严格执行钻具检查制度，对钻杆接头、丝扣、磨损、弯曲度等认真检查，凡钻杆直径单边磨损达2mm，或均匀磨损达3mm，每米弯曲超过3cm及各种钻具有微小裂隙，丝扣严重磨损、松动或其它明显变形时，均不得下入孔内。（6）钻进时操作人员不准离开钻机，并做到“三看”、“二听”、“一及时”。即看操作（档位）把手振动、给进压力和进尺速度，看泵压表及回水情况，看皮带及水接头情况；听机器运转声，听孔内振动声；发现异常及时停钻处理。（7）钻进过程中若发生机械故障或突然停电，应立即拉开动力开关，并用人力将钻具提到安全孔段，以免埋钻。（8）及时观测钻进过程中孔内水文地质条件变化，有漏水、掉钻、等现象时，必须及时观测记录。（9）钻孔终孔后，通知地测防治水科组织有关单位人员进行验收，不经验收不得撤钻。3、其它安全注意事项（1）通信部门负责将电话安设到钻场处，便于井上下联系。（2）打钻前由生产技术科安排风、水管路接至打钻地点。（3）地测防治水科安排技术人员现场确定钻孔方位、倾角。（4）排水线路：探水地点11050轨道顺槽（运输顺槽）11050轨道顺槽（运输顺槽）车场东