注浆堵水方案

+850m水平井底车场联络巷注浆加固堵水方案

综掘二队

2018年11月11日

+850水平井底车场注浆方案

一、所在区域煤（岩）层赋存特征、邻区关系

1.工程概况

井底车场（+850m）联络巷工作面位于主、副井井底，北侧为矿区主斜井，南侧为矿井水仓，下部未有井巷及采掘工程，巷道设计为直墙半圆拱型，采用锚网+锚索支护，净宽×净高=4000×3600mm，S净=12.6m²，S掘=14.74m²。

工作面巷道布置平面图

2.工程地质条件

井底车场（+850m）联络巷位于3煤底板与4煤顶板之间，3煤底板以粗粒砂岩及粉砂岩为主，4煤顶板均为粉砂岩，粉砂岩含水率4.23%，较高。井田全部被第四系（Q）黄土所覆盖，属隐伏式煤田。根据钻孔揭露及区域资料，井田地层由老至新依次有：三叠系上统上田组（T3s）；侏罗系中统延安组（J2y）、中统直罗组（J2z）、上统安定组（J3a）；白垩系下统宜君组（K1y）；古近系渐新统清水营组（E3q）和第四系（Q）。其中井底车场（+850m）联络巷位于侏罗系延安组中，其上为直罗组砂岩段。

二、水文地质

根据银星二号煤矿井筒检查孔报告可知，本区域内共有四个含水层。

井底车场（+850m）联络巷所在含水层为侏罗系中统延安组上段砂岩裂隙～孔隙承压含水层（Ⅲ）

主要由三角洲平原相组成，岩性以灰、灰白色粉～细粒砂岩为主，夹有砂泥岩互层，岩性较致密，钙、泥质胶结，坚硬、颗粒支撑。含水层厚度24.93～239.82m，平均厚度133.23m，23勘探线以南，厚度一般大于100m,仅在积家井背斜轴部剥蚀外围，厚度有所减小。该含水层为一复合含水层，各主要煤层顶板一般都有砂岩含水层，属层间孔隙裂隙承压含水层，为煤层顶板直接充水含水层。

三、涌水量

井底车场（+850m）联络巷实际涌水量情况：副井井底车场段总涌量：14.7m ³/h；主井井底车场段总涌量：13.5m³/h；合计：28.2m³/h。

四、注浆设计方案

技术与经济优选原则

技术上可行：在现有工作条件的基础上，制定可行的注浆方案，以满足巷道堵水要求为第一目标，彻底封堵含水层的涌出，并保证注浆堵水加固圈在施工期和运营期保持稳定。

经济上合理：在方案设计和注浆施工过程中，在技术上可行的前提下，始终秉承经济合理的理念。即在注浆堵水过程中始终力求以最小的耗费取得最好的堵水效果，其中主要考虑注浆过程以及注浆所需资源的配置。

在方案的设计过程中，始终贯彻本原则。依据目前国内外的注浆工程，提出三种注浆方案，依据技术经济原则对其进行优化比选，最终确定了一种最优的施工方案，达到了技术上可行，经济上合理的要求。

2. 注浆钻孔设计

（1）注浆压力

注浆结束标准是衡量注浆操作中的一个重要技术指标。注浆结束标准的制定是保证注浆成功与否的关键。注浆结束标准主要有注浆压力和单位时间的注浆量两个指标。

注浆压力的确定：主要根据地层岩性及其构造、注浆泵的额定压力、注浆管路的阻力及对压力值的承受能力、含水层的密实程度、裂隙率和含水层静止水压的大小。一般主要考虑地层的耐压性和出水点处所能承受的水压的较高。按照国家有关规定，一般在含水层强度许可的情况下，把标准结束压力值规定在出水点所处标高受到的含水层静止水压的1.5－3倍（有时高压注浆结束压力可达静止水压的4－5倍之多）。

（2）注浆量估算

注浆量指单孔注浆量，按假设浆液在地层中均匀扩散，注浆量参照下式计算：π•

α

β

L

R

Q2

=n

•

•

•

•

其中Q--浆液注入量(m3)；

R--浆液有效扩散半径(m)，取R＝2.5~3.0m；

L--注浆段长度(m)；

n--围岩孔隙率，按地质资料；

α--浆液充填系数，取0.8；

β—超耗系数（含超注、跑冒消耗），取1.2~1.5。

注浆量按上述公式，往往计算可能与实际出入较大，因而事前难以给出准确的数量，应以现场实际注入量为准。

3.注浆材料性能及选择

（1）水泥浆液

普通硅酸盐水泥是指凡由硅酸盐水泥熟料，再加入(6～15)％混合材料及适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料，代号为P·O。混合材料中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过10%的非活性混合材料来代替。

普通硅酸盐水泥的主要性能指标包括体积安定性、凝结时间、细度及胶砂强度等。体积安定性指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。国家标准规定硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于6.5小时。

细度是指水泥颗粒的粗细程度，它是决定水泥性能的重要因素之一。国家标准规定，硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，应大于300m2／kg；普通硅酸盐水泥的细度用筛余量表示，其80µm方孔筛的筛余量不得超过10％。

强度及强度等级：水泥的强度是评定其质量的主要指标。根据国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO法)》(GB／T17671-1999)规定，水泥强度的测定方法是将水泥和中国ISO标准砂按照质量计以1：3混合，用0.5的水灰比，按规定的方法制成40mm×40mm×160mm的棱柱体试件，在20°±1°C的水中养护，分别测定其3天、28天的抗折强度和抗压强度。

国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GBl75—1999)规定，普通硅酸盐水泥的强的等级为：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R 六个强度等级，根据3天强度大小，水泥又可分为普通型和早强型两种类型。其中代号有R的为早强水泥。

（2）水玻璃

水玻璃(Na2O·nSiO2，又称泡化碱)。在酸性固化剂作用下可以产生凝胶，注浆常用的水玻璃是将石英砂与碳酸钠(或硫酸钠)等在高温炉内烧熔产生的。在烧熔过程中产生下列化学反应。使用碳酸钠时

Na2CO3+nSiO2一Na2O·nSiO2+CO2

使用硫酸钠时

2Na2SO4+C一2Na2SO3+CO2

Na2SO3+nSiO2一Na2nSiO2+SO3

由于石英砂与碳酸钠(或硫酸钠)的配比不同又分为中性水玻璃或碱性水玻璃。由于中性水玻璃较难溶解，因此注浆时常用碱性水玻璃。

描述水玻璃性能的主要指标有波美度(Be)、模数(M)和粘度等。水玻璃浓度，通常用“波美度”表示，它是比重的另一种表现形式。1波美度相当于1升水中含10g氯化钠的盐分。出厂时的水玻璃浓度，通常为50~56波美度，使用时需加水稀释，一般现场使用范围为35~45波美度之间。

实际应用中，要根据需要可以直接购买适合要求波美度的水玻璃。