工作面探水、注浆措施

一、概述

沛城煤矿技改项目工程位于江苏省沛县朱寨镇境内，该矿井设计生产能力45万吨／年，为低瓦斯矿井。矿井采用立井开拓方式，主、副二个井筒在同一工业广场内。井口设计标高为+。井筒净直径，全深 m，基岩段深度373 m。现施工至井深542m,已进入二迭系砂岩含水层，目前涌水量逐步增大，现井筒涌水量h。经建设单位、监理单位、施工单位共同研究决定并根据《煤矿安全规程》中规定的“有疑必探、先探后掘”的原则和现涌水量，选择在现工作面（井深546m）进行探水、注浆工作。

二、水文、地质概况

沛城煤矿技改工程主井井筒检查孔揭露的主要含水层有第四系砂层，，二迭系砂层。

1、二迭系砂岩

根据钻探及抽水试验、流量测井情况分析，主井检查孔揭露的基岩含水，主要是二迭系砂岩。

含水层段

基岩含水层主要是二迭系砂岩，二迭系砂岩揭露厚度，含水层厚度，含水类型为裂隙承压水，静水位高出地表,根据设计对该含水层进行了抽水试验和流量测井。抽水试验做了三个降深，最大降深，单位涌水量为，渗透系数为d,涌水量为s。

隔水层段

二迭系砂岩于砂岩之间有厚度不一的泥岩、砂质泥岩等，可视为

相互之间的隔水层。

采用抽水试验及流量测井两种方法取得含水层的水文地质参数，利用承压转无压完整井裘布依公式，分别计算井筒涌水量，井筒涌水量采用计算结果较大值。主井井筒（～640.10m）涌水量38.09m3/h。

三、探水、注浆方案

主井井筒掘砌至井深546m时，先在工作面预埋两个孔口管，管口东南、西北方对称垂直开孔，孔管采用Φ108×5mm无缝钢管，下端埋入岩石4～6m,上端露出装上高压闸阀并灌水泥浆加固封堵。待水泥浆凝固后则进行探水钻进工作，钻进时若单孔涌水量＜2m3/h，继续钻进；若涌水量＞2m3/h，则提钻，关上高压闸阀，施工止浆垫进行注浆封水工作。根据公式计算出注浆孔数，施工时，在井筒周边均匀布置注浆孔，待止浆垫凝固、养护完成后，再对工作面进行预注浆施工。本次探水钻进36m（井深546-582m），穿透砂岩底板1m。

四、探水、注浆施工

1、探水注浆前的准备工作

排水系统形成

打钻前排水系统必须形成且完善，吊盘安装1台50DM-80×9型水泵，1台备用确保使用时能正常运转。如涌水量小于10m3/h时，利用风泵 QYW-25-70型号（流量25m3/h、扬程70m）将工作面的积水抽入吊桶，再将吊桶提升至地面排水；同时要做好井深513m的清理工作，不留淤泥与杂物。当涌水量较大时，利用风泵将水排至吊盘水箱内，正常启动大泵将水排至地面。

搅拌站设置

利用主井井口搅拌站，同时用5mm钢板加工两个浆池，分别存放配制的水泥浆液，化学浆液。池旁边布置注浆设备和搅拌罐。

输浆管路的安装

利用放炮电缆绳捆扎两路Φ25mm高压胶管，从地面输送浆液到工作面作为输浆管路，高压胶管的耐压强度不少于25MPa。

井下操作平台的搭设

利用井筒悬挂吊盘作为打钻工作平台。在井壁的四个方位打入四根铁道锲，将四层吊盘固定在铁道锲上。工作台固定要牢固稳定。

2、钻探施工

采用SGZ-Ⅲ型液压钻机，钻杆采用Φ50mm×6mm地质钻杆，钻头采用Φ70mm钻头。

钻孔施工顺序采取对称开孔。为防止钻孔偏斜，预埋孔口管时，钻孔的方位角、倾角要由专业技术人员进行操作，预埋过程中要及时准确校对。钻进时使用平顶钻头或PDC金刚石复合片钻头并带同径具长度不小于3m的扶正器。

禁止弯曲钻杆下井，提高对中度，过硬岩时，不应加压过量。带阀清水钻进，地面连续供水，一旦水量变小或中断应立即停钻或提钻，检查原因，恢复正常供水后，再继续钻进。

定时检查钻具，发现不符合要求应及时更换，钻具加工要规范，出刃一致，焊接牢固，加压、钻速适当。为防止掉物入孔，钻进时孔口钻杆套厚皮胶板。

每孔终孔停钻后，应加大水量冲孔，冲孔时间一般为30min左右，直到孔内岩粉基本排除为止。

要认真做好钻进记录与钻机维修工作。

3.注浆施工

注浆泵采用HFV-C型注浆泵，一台工作，一台备用。

工艺流量：单液水泥浆（化学浆）经二次搅拌—注浆泵—输浆管—控制阀—孔口管—岩层裂隙。

压水试验

每孔终孔测水后接通输浆管路进行压水试验，压力由小到大逐步升压到最大注浆终压，测定各不同压力参数时的吸水量并绘制吸水量曲线，压水时间可为20～30分钟。并根据压水结果，确定起始浆液配比。

压力调整：注浆压力变化有时渐变，有时呈波状，调整压力应与孔内情况、浆液浓度等密切配合，当浆液浓度确定后，用人为的方法控制泵量，使压力达到终压。

浆液调整：浆液在岩层裂隙充填阶段中，如压力和进浆量稳定不变时，应逐级加大浓度，如压力上升快，进浆量很快减小，应依次降低浆液浓度，每改变一次浆液浓度可持续20分钟。

注浆结束前，应压注清水，使管路大部分浆液注入岩层裂隙中去。但要防止清水压入地层，当压清水时需及时通知井下准备闭阀泄浆，然后清洗整个注浆系统。

养护、扫孔和复注：每孔首次注浆结束后，养护2～3小时，用钻机

扫孔到底，冲孔测水后进行复注。复注次数可为一至多次，复注时采用稀浆。

五、注浆参数

1、止浆垫铺设

止浆垫厚度计算

本次工作面预注浆选用平底型混凝土止浆垫。本次注浆，已预留10m 岩柱与止浆垫共同构成承压部分，止浆垫位于含水层上泥岩中，

止浆垫厚度利用公式计算如下：

D

C D P B γλ+⋅=41= B-止浆垫厚度（m ）；

D-井筒净径为5m ；

P 1-岩柱加固段注浆压力（Mpa ），取静水压力的倍；

λ-超载系数，一般为~，本次取；

γ-混凝土重度（t/m 3）取；

C-混凝土允许抗剪强度（Mpa ）取抗压强度的1/10。

说明：1、井筒荒半径为。

2、砼垫用C60混凝土砌旋，[a]=R/k=600×2/3÷

2=200kg/cm 2

3、具体浇筑止浆垫时，可适当将止浆垫厚度加大。（实际取值为）。

2.止浆垫浇筑施工

浇注混凝土前，严格按照设计孔位预埋Φ108×5mm 无缝钢管，