文档介绍：Ⅲ625工作面底板灰岩注浆改造技术
Ⅲ625工作面底板灰岩注浆改造技术
摘要:以淮北杨庄矿Ⅲ625工作面底板灰岩含水层改造工程为例,介绍了6(10)煤防治底板灰岩含水层注浆加固改造工程的背景条件、实施方案与钻进、注浆工艺。依据注浆量、透孔或取芯验证和一、二次物探对比等综合测试技术,评价注浆改造效果。
关键词:注浆工艺; 钻探; 隔水性改造
中图分类号:P634文献标识码: A
前言
一、地质及水文地质概况
杨庄煤矿位于安徽省淮北市烈山区,隶属于淮北矿业集团公司。井田地层属于华北型,石炭系~二迭系含煤地层覆盖于奥陶系灰岩地层之上。井田地处闸河复向斜的南段,以宽缓的褶皱构造为主,次级褶曲发育,区内小型断层比较发育,大中型断层相对较少。含煤地层上部被第四系冲积层覆盖,地面标高+。
二迭系山西组6(10)煤层是本矿主采煤层之一,6(10)煤层开采过程中受底板太原群灰岩水害的严重威胁。从1994至2005年的12年中,该矿6(10)煤层的开采曾发生6次底板太原群灰岩突水,涌水量80~130m3/h。Ⅲ625工作面水文地质条件十分复杂,表现在物探资料揭露,工作面里段105m灰岩水存在原始导高Cp,而且该段掘进时顶底板出水量20 m3/h,经水质化验判断为灰岩水。
6(10)煤底板以下45~,砂岩厚度36m,,构成相对隔水层,其下为太原群岩溶裂隙含水组(简称“太灰”),总厚度约156m,以薄层灰岩与煤层、泥岩互层为主,所见灰岩共12层,从上至下分别简称为“1灰~12灰”。灰岩累计厚度69m,单层厚度较大的有3灰、4灰、11灰、12灰等。根据各单层灰岩厚度及层间距的大小,可将本组分为上、中、下三个含水段,上段1灰至4灰,中下段5灰至12灰。各段相对独立,正常地段不存在越流补给关系上段距开采煤层较近,是6(10)煤开采的主要充水含水层。含水层岩溶裂隙发育,富水性强,钻孔单位涌水量q =~,渗透系数K =~,。为保证Ⅲ625工作面安全生产,采前对该面底板灰岩含水层进行了注浆加固,改造含水层为隔水层,提高底板综合抗水压能力。
二、底板灰岩含水层的改造方案
(1)加固地段与改造含水层位
根据淮北矿区经验,(10)煤层开采一般才是安全的。由于工作面的灰岩水压值P= MPa,根据《矿井水文地质规程》,突水系数Ts满足公式
将突水系数Ts、水压P、灰岩水导高Cp代入该式,可以反算出隔水层厚度PN 厚度应当大于66m。根据6煤底板隔水层厚度及岩性,本着加固后的底板厚度既能满足防治水的需要,又要经济合理的原则,确定底板改造方案为:以改造1灰~3灰为主,兼顾加固砂岩,尤其以改造1灰~2灰含水层位为重点。
(2)工程布置
根据注浆改造方案,机巷钻孔层位穿过1灰,进入2灰1m。2灰钻孔按照浆液扩散半径≤50m均匀布置,特殊地段(断层裂隙发育区等)和物探异常区加密布孔,钻孔孔底平面间距一般为60m,机巷侧布孔原则上孔底距巷道40m。沿机巷布置钻场钻孔,斜距80~110m,平均96m,钻孔倾角30°~35°。沿工作面走向设计钻孔3排,其中机巷