论文部分内容阅读
[摘 要]随着矿井开采深度、强度、速度、规模的增加和扩大，煤层底板承受的水压越来越大，当超过自身强度时，会造成底板承压水突出。底板注浆改造一方面可以封堵底板裂隙，另一方面可以增强底板自身强度，大大降低了底板突水事故发生的频率。本文以某煤矿2614工作面为例，介绍煤层底板注浆技术改造在煤矿防治水中的应用及改造效果。
[关键词]底板注浆改造 煤矿防治水
中图分类号：TD74 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0226-01
前言
我国现在大部分煤矿都在进行带压开采，矿井承压水突出是煤矿经常发生的突水事故之一。重大的承压水突出事故会严重影响生产建设，威胁矿井和矿工安全，甚至造成矿井瘫痪、生产中断、人员伤亡和巨大的经济损失。因此，做好防治承压水突出是每个具有承压水突出条件矿井的首要工作，注浆改造工作面底板又是一种行之有效的方法，现在被多数煤矿采用。
1 工作面概况
1.1 工作面位置概况
2614工作面上部与2612工作面相邻（未掘进）；南至28皮带下山绕道车场煤柱；北至北部火成岩侵蚀区边界。该回采工作面地质构造条件较复杂，整个工作面煤层基本呈宽缓复式褶曲构造形态，中部为背斜形态，里段为向斜形态，倾角2～12°，平均6°。通过前期分析，工作面正常掘进区段内揭露F2624-4、F2614-5、F2614-6、F2614-7、F2614-8五条断层对工作面回采有一定影响。切眼向外140米一条三维地震断层DF079断层，落差为6米，对工作面回采影响较大。上巷切眼向外760米揭露煤厚0.3-0.7米薄煤带，预计工作面内有一定的延伸，对工作面回采有一定影响；回采初期受火成岩底板侵蚀，煤层局部蚀变，回采初期影响较大。
1.2 工作面水文地质概况
2614工作面掘进期间局部地段发生顶板淋水及底板渗水现象，充水水源为顶、底板砂岩裂隙水。工作面水害威胁主要为太原组上段灰岩水，工作面煤层底板承受的水头压力约为4.5～5MPa，为带压开采。该工作面安全水压按照公式p=TsM计算，其中2614工作面煤层底板至L12间距为45～50米，考虑工作面采动对底板破坏深度取最大值15m，考虑太原组灰岩含水层的原始导高10m，临界突水系数为0.06MPa/m，安全水压为1.2～1.5MPa，小于煤层底板承受的水头压力，因此，在回采过程中，易发生突水事故，2614工作面在回采前必须进行底板改造。
1.3 工作面瞬变电磁初探情况
2614工作面形成后由龙宇勘查公司对本工作面进行了瞬变电磁勘探，工作面初探结果如下：
（1）、本次瞬变电磁探测范围内，工作面内共探出A级（富水性较强，视电阻率值小于3且出现小于2）富水异常区20个，B级（富水性较弱，视电阻率值小于3且出现大于2或者虽然出现小于2的值但该区段干扰较强）富水异常区6个。
（2）、该工作面轨道顺槽低阻异常区主要分布在（以切眼为为0点）135～165m、338～383m、493～563m、804～844m、934～974m、1184～1304m、1488～1514m视电阻率值为2，确定为A级富水异常区；皮带顺槽低阻异常区主要分布在（以切眼为0点）600～635m、1025～1085m段，视电阻率值为3，确定为B级富水异常区。
该工作面皮带顺槽低阻异常区主要分布在（以切眼为为0点）138～218m、318～408m、628～668m、698～767m、920～950m，989～1029m，1129～1169m，1228～1288m，1314～1359m，1379～1429m，1479～1529m视电阻率值为2，确定为A级富水异常区；皮带顺槽低阻异常区主要分布在（以切眼为0点）428～448m、558～598m段，视电阻率值为3，确定为B级富水异常区。 其它区段煤层底板完整性比较好。
2 底板注浆施工工艺
采用地面注浆站，通过注浆管路和井下工作面注浆孔对L10灰岩预注浆，充分利用灰岩的坚固性和岩溶裂隙的可注性，使浆液在注浆压力的作用下沿着岩层裂隙扩散、沉淀、结石，最后充填岩层裂隙，把薄层灰岩中的水置换出去，使薄层灰岩不含水或弱含水，从而形成完整的注浆系统工艺流程。（如图1）
3 工作面底板改造的布孔原则
均匀布孔，重点区域加密钻孔。通过实施上述底板改造工程，成功的将上述地段的含水层转变为隔水层，并且加固了底板，消除了工作面的突水可能。底板改造后预计工作面正常涌水量为40-80m2/h，最大涌水量为100m？/h，工作面回采段实际的最大涌水量为70m2/h。
4 注浆材料
浆液浓度由稀到稠（水灰比）依次配比1：0.7到1：1不等。注浆时由稀到稠（水灰比）依次进行；在注浆压力接近设计终压时，注浆泵由高档位依次调整到低档位，浆液浓度由稠逐渐变稀，不得人为确定注浆时间，必须保证注浆自由上升到设计压力，以利于改善含水层的可注性和尽量增加注浆量。注浆结束后再用井下注浆泵以浓浆封孔。
5 底板注浆效果评价
在2614工作面底板注浆结束后进行了瞬变电磁复探，根据复探结果分析：
（1）改造后工作面断层均不具有导水性，且钻孔的布置考虑到断层带的加固，对断层起到了很好的充填加固效果。
（2）钻注成果结合瞬变电磁复探验证，底板改造效果较好。
经过以上分析，该工作面底板注浆改造效果明显，低阻异常区已得到有效加固，對回采影响较小，底板改造的可靠程度较高。
6 结论
2614工作面底板注浆改造效果明显，低阻异常区已得到有效加固。根据《煤矿防治水规定》中突水系数计算：T=P/M，该工作面水压P在4.5～5MPa，经过底板改造注浆后2614工作面二2煤隔水层厚度达到75m，突水系数T=P/M=5/75=0.067<0.1，质量安全可靠，能保证工作面正常回采。
参考文献
[1] 张慧娟.底板注浆防治承压水技术的应用[J].中州煤炭.2006，6.
[2] 朱由军等.煤层底板注浆改造施工工艺[J].河北煤炭.2004，2.
[3] 胡荣杰.底板注浆改造技术在高承压水治理中的应用[J].中州煤炭.2011，9：91-94.
[关键词]底板注浆改造 煤矿防治水
中图分类号：TD74 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0226-01
前言
我国现在大部分煤矿都在进行带压开采，矿井承压水突出是煤矿经常发生的突水事故之一。重大的承压水突出事故会严重影响生产建设，威胁矿井和矿工安全，甚至造成矿井瘫痪、生产中断、人员伤亡和巨大的经济损失。因此，做好防治承压水突出是每个具有承压水突出条件矿井的首要工作，注浆改造工作面底板又是一种行之有效的方法，现在被多数煤矿采用。
1 工作面概况
1.1 工作面位置概况
2614工作面上部与2612工作面相邻（未掘进）；南至28皮带下山绕道车场煤柱；北至北部火成岩侵蚀区边界。该回采工作面地质构造条件较复杂，整个工作面煤层基本呈宽缓复式褶曲构造形态，中部为背斜形态，里段为向斜形态，倾角2～12°，平均6°。通过前期分析，工作面正常掘进区段内揭露F2624-4、F2614-5、F2614-6、F2614-7、F2614-8五条断层对工作面回采有一定影响。切眼向外140米一条三维地震断层DF079断层，落差为6米，对工作面回采影响较大。上巷切眼向外760米揭露煤厚0.3-0.7米薄煤带，预计工作面内有一定的延伸，对工作面回采有一定影响；回采初期受火成岩底板侵蚀，煤层局部蚀变，回采初期影响较大。
1.2 工作面水文地质概况
2614工作面掘进期间局部地段发生顶板淋水及底板渗水现象，充水水源为顶、底板砂岩裂隙水。工作面水害威胁主要为太原组上段灰岩水，工作面煤层底板承受的水头压力约为4.5～5MPa，为带压开采。该工作面安全水压按照公式p=TsM计算，其中2614工作面煤层底板至L12间距为45～50米，考虑工作面采动对底板破坏深度取最大值15m，考虑太原组灰岩含水层的原始导高10m，临界突水系数为0.06MPa/m，安全水压为1.2～1.5MPa，小于煤层底板承受的水头压力，因此，在回采过程中，易发生突水事故，2614工作面在回采前必须进行底板改造。
1.3 工作面瞬变电磁初探情况
2614工作面形成后由龙宇勘查公司对本工作面进行了瞬变电磁勘探，工作面初探结果如下：
（1）、本次瞬变电磁探测范围内，工作面内共探出A级（富水性较强，视电阻率值小于3且出现小于2）富水异常区20个，B级（富水性较弱，视电阻率值小于3且出现大于2或者虽然出现小于2的值但该区段干扰较强）富水异常区6个。
（2）、该工作面轨道顺槽低阻异常区主要分布在（以切眼为为0点）135～165m、338～383m、493～563m、804～844m、934～974m、1184～1304m、1488～1514m视电阻率值为2，确定为A级富水异常区；皮带顺槽低阻异常区主要分布在（以切眼为0点）600～635m、1025～1085m段，视电阻率值为3，确定为B级富水异常区。
该工作面皮带顺槽低阻异常区主要分布在（以切眼为为0点）138～218m、318～408m、628～668m、698～767m、920～950m，989～1029m，1129～1169m，1228～1288m，1314～1359m，1379～1429m，1479～1529m视电阻率值为2，确定为A级富水异常区；皮带顺槽低阻异常区主要分布在（以切眼为0点）428～448m、558～598m段，视电阻率值为3，确定为B级富水异常区。 其它区段煤层底板完整性比较好。
2 底板注浆施工工艺
采用地面注浆站，通过注浆管路和井下工作面注浆孔对L10灰岩预注浆，充分利用灰岩的坚固性和岩溶裂隙的可注性，使浆液在注浆压力的作用下沿着岩层裂隙扩散、沉淀、结石，最后充填岩层裂隙，把薄层灰岩中的水置换出去，使薄层灰岩不含水或弱含水，从而形成完整的注浆系统工艺流程。（如图1）
3 工作面底板改造的布孔原则
均匀布孔，重点区域加密钻孔。通过实施上述底板改造工程，成功的将上述地段的含水层转变为隔水层，并且加固了底板，消除了工作面的突水可能。底板改造后预计工作面正常涌水量为40-80m2/h，最大涌水量为100m？/h，工作面回采段实际的最大涌水量为70m2/h。
4 注浆材料
浆液浓度由稀到稠（水灰比）依次配比1：0.7到1：1不等。注浆时由稀到稠（水灰比）依次进行；在注浆压力接近设计终压时，注浆泵由高档位依次调整到低档位，浆液浓度由稠逐渐变稀，不得人为确定注浆时间，必须保证注浆自由上升到设计压力，以利于改善含水层的可注性和尽量增加注浆量。注浆结束后再用井下注浆泵以浓浆封孔。
5 底板注浆效果评价
在2614工作面底板注浆结束后进行了瞬变电磁复探，根据复探结果分析：
（1）改造后工作面断层均不具有导水性，且钻孔的布置考虑到断层带的加固，对断层起到了很好的充填加固效果。
（2）钻注成果结合瞬变电磁复探验证，底板改造效果较好。
经过以上分析，该工作面底板注浆改造效果明显，低阻异常区已得到有效加固，對回采影响较小，底板改造的可靠程度较高。
6 结论
2614工作面底板注浆改造效果明显，低阻异常区已得到有效加固。根据《煤矿防治水规定》中突水系数计算：T=P/M，该工作面水压P在4.5～5MPa，经过底板改造注浆后2614工作面二2煤隔水层厚度达到75m，突水系数T=P/M=5/75=0.067<0.1，质量安全可靠，能保证工作面正常回采。
参考文献
[1] 张慧娟.底板注浆防治承压水技术的应用[J].中州煤炭.2006，6.
[2] 朱由军等.煤层底板注浆改造施工工艺[J].河北煤炭.2004，2.
[3] 胡荣杰.底板注浆改造技术在高承压水治理中的应用[J].中州煤炭.2011，9：91-94.