煤层底板地面注浆堵水技术

2010年第4期河 北 煤 炭 在水文地质条件复杂 底板裂隙发育 受煤层 底板承压水威胁的矿井 由于煤层底板含水层水压 大 采用地面注浆堵水效果较好 文章以峰峰集团 梧桐庄煤矿二采区 182201 工作面地面注浆堵水工 程为例介绍了煤层底板地面注浆堵水技术 1概况 峰峰集团梧桐庄煤矿开采 2 煤层 二采区 182201 工作面标高 469 2 511 7 m 下伏奥灰含 水层水位标高 120 m 在该工作面回采前 对影 响工作面安全的野青灰岩含水层采取了井下底板注 浆加固和疏水降压措施 在工作面回采过程中 由 于工作面揭露的小断层在采动压力作用下活化导 水 导致奥灰水沿小断层进入工作面 发生了 3 个 小断层处底板滞后出水 水温 38 43 致使 工作面总水量达到 180 m3 h 2注浆堵水方案 为减小 182201 工作面涌水量和热害 切断奥 灰水沿断层进入工作面和对煤系地层灰岩含水层的 补给通道 设计采取地面施工钻孔对 182201 工作 面内断层导水通道注浆封堵 设计布置 4 个地面注 浆主孔 如图 1 所示 注 1 注 2 主孔单孔设计孔 深为 850 m 终孔层位进入奥灰 10 m 并从 2 煤 底板下 15 m 各施工 1 个分支孔 终孔层位进入 O2 10 m 注 3 注 4 主孔单孔设计孔深 980 m 终孔 层位 O2f 1 从 2 煤底板下 15 m各施工 1 2 个分支 孔 终孔层位 O2f1 注浆材料设计选用 32 5 级矿渣散装水泥掺加 一定比例的粉煤灰 添加三乙醇铵等速凝剂 地面 建造注浆站 通过高压注浆管向孔内注浆封堵断层 导水通道及煤层底板裂隙 3注浆钻孔结构及技术要求 地面垂直钻孔开孔选用 311 mm牙轮钻头钻 进至基岩界面 换 190 mm牙轮钻头钻进 5 m 做 岩粉沉淀孔 下入 273 mm 8 mm 套管用水 泥浆固井 隔离第四系 第三系松散地层 然后用 图 1182201 工作面地面钻孔注浆堵水平面布置 500 182202 注 4 注 4 2 注 4 1 520 注 3 运输顺槽 运输顺槽 回风顺槽 182201 注 2 1 注 2 回风顺槽 注 2 注 1 注 1 1 注 1 480 注 3 图例 注 1 注浆钻孔 套管底头落点位置 奥灰顶界面落点出水点位置 煤层底板地面注浆堵水技术 董广智 李如刚 河北省煤田地质局 水文地质队 河北 邯郸056201 摘要 以峰峰集团梧桐庄煤矿二采区 182201 工作面地面注浆堵水工程为例 介绍了水文地 质条件复杂 受煤层底板承压水威胁的矿井煤层底板地面注浆堵水技术 注浆钻孔隔离煤层采 空区 或煤层 的套管头位置偏离设计套管落点坐标水平距小于 5 m 定向分支钻孔每打一个定 向段要测斜一次 保证定向准确 注浆要连续 根据实际情况调整水 灰配比 注浆吸浆量小 于 50 ml min 孔口压力达 4 M Pa 持续时间 10 min 以上 关键词 煤层底板 地面注浆 技术 中图分类号 TD265 4 7文献标识码 B文章编号 1007 1083 2010 04 0037 02 The technologyoffloor groutingfor stoppingwater on the coal bed backplane DONGGuang zhi LI Ru gang 37 河 北 煤 炭2010年第4期 190 mm 牙轮钻头钻进至 2 煤层底板下 5 m 变 径 130 mm牙轮钻头钻进 5 m做岩粉沉淀孔 下 入 159 mm 8 mm 无缝钢管隔离煤层采空区 或煤层 钢管要高出地表 0 5 1 0 m用来连接注浆 管和压力表 用水泥浆固井 孔壁返浆凝固 72 h 后作耐压试验 4 MPa 压力下稳定 30 min 合格 再 换 130 mm牙轮钻头裸孔钻进至设计层位 地面垂直钻孔钻进中要采取防斜措施 每 50 m测斜一次 当孔斜时及时进行定向纠斜 确保隔 离煤层采空区 或煤层 的套管头位置偏离设计套 管落点坐标水平距小于 5 m 垂直孔注浆结束后 在二层套管下部 15 m 采用弯螺杆使用 130 mm 牙 轮钻头定向钻进到设计层位 定向孔每打一个定向 段要测斜一次 保证定向准确 4注浆工艺及技术要求 4 1注浆材料 注浆材料选用 32 5 级矿渣散装水泥掺加一定 比例的粉煤灰 添加三乙醇铵 食盐等速凝剂 必 要时掺入 BR 系列速凝剂 若遇大的溶洞则在孔口 用水泥携带小于 5 mm的石子充填空间 4 2注浆设备及工艺流程 容量 30 t 水泥罐 2 个 1 个储存水泥 1 个储 存粉煤灰 螺旋推进器 1 个 射流搅拌机 1 台 3 m3电动搅拌机 1 台 二次搅拌 BW320 100 泥浆泵 4 台 1 台射流 1 台注浆 2 台备用 100 m3储水池 注浆工艺流程 水泥 粉煤灰从水泥罐放出 螺旋推进器 射流搅拌机 二次搅拌机 添 加三乙醇铵和食盐 注浆管路 钻孔 4 3注浆技术要求 1 注浆前首先测定水位 做压水试验 确 定浆液浓度 制定注浆方案及技术措施 注浆材料 要保证及时供应 保证连续作业 2 第一次注浆前 要做荧光素钠连通试验 井下出水点取样 综合分析判断钻孔与出水点之间 的水力联系 以此确定注浆方案 3 注浆前在现场做配比试验 选择适用的 材料配比 对于大的空洞注骨料时按照由细到粗 再由粗到细的顺序进行 注不进去时可下钻具扫 孔 后期可进行注浆 以便减少水泥用量 4 注浆过程中 根据注浆实际情况调整浆 液浓度 井下巷道发现大量跑浆时 可掺入 BR 系 列速凝剂 控制浆液凝固时间 5 注浆过程中对相关井下出水点水量及钻 孔水位进行观测 观测井下巷道水量变化及跑浆情 况及时采取相应措施 6 一般注浆吸浆量小于 50 ml min 孔口 压力达 4 MPa 持续时间 10 min 以上注浆结束 水 泥凝固 24 48 h 后扫孔到孔底 压水观测耗水量 耗水量小于 50 l min 孔口压力达 4 MPa 结束该 段注浆 否则复注 5182201 工作面注浆堵水工程情况 根据水文地质情况先施工注 1 注 2 孔 后施 工注 3 注 4 孔 利用弯螺杆定向钻进技术 定向 钻进 63 次 从二层套管下部施工了 6 个分支孔 其中注 1 钻孔施工了 1 个分支孔 注 2 孔施工了 2 个分支孔 注 3 钻孔施工了 1 个分支孔 注 4 钻孔 施工了 2 个分支孔 根据地层裂隙发育程度及注浆 情况 水灰比采用 1 1 21 1 1 51 各钻孔注浆 完毕后均进行了封闭 182201 工作面地面注浆工 程共完成工作量见表 1 182201 工作面地面注浆堵水工程完成后 涌 水量由 180 m3 h 减小到 45 m3 h 6结语 峰峰集团梧桐庄煤矿煤层底板地面注浆堵水在 生产中发挥了重大作用 取得了很好的堵水效果 地面注浆堵水适合受煤层底板承压水威胁的矿井 但要根据具体的水文地质情况 制定针对性的方案 和措施 这样才能取得较好的堵水效果 作者简介 董广智 1964 男 河北魏县人 工程 师 河北省煤田地质局水文地质队总工办主任工程师 收稿日期 2010 06 26 编辑 毛志国 表 1完成工作量统计 钻孔进尺 m注浆 t扫孔 m 181 15 255 80 1923 35 273 40 741 82 0 222 45 515 48 0 554