底板注浆加固施工设计

****煤矿有限公司

**第一勘探队

二〇一二年二月十五日

会审意见

**工作面是**矿兼并重组后第一个开采工作面。该工作面走向长350m左右，倾斜长65m

左右；开采5#煤层，煤层厚10.84-16.64m，平均15.16m。上距2#煤层51.52-88.94m，平均73.6m；下距奥灰含水层约55.79-82.78m（据井下探查孔1-3号），中间为石炭系本溪组隔水岩组，厚度22.60-24.70m，平均23.65m；底板具有承压特征，受到底板奥灰含水层突水威胁。

（一）物探结果分析

根据**物探研究所的物探结果（参照《**县**第二煤矿**工作面瞬变电磁探测报告》），通过探查，初步查明了该工作面底板70m范围内的隐伏水文异常区及富水异常区。

（1）根据**工作面两巷及切眼底板瞬变电磁探测结果，**工作面底板60m以下岩层富水性强于工作面底板下方40～60m的岩层段，相对而言，横向上工作面160～270m煤层底板富水性好于其它区段，切眼20～40m处煤层底板构造裂隙发育且富水。

（2）根据**工作面回风顺槽顶板探测结果，回风顺槽一侧煤层顶板含水性较为均一，富水性弱于煤层底板，未探测到明显的相对富水异常区；由于施工空间所限，运输顺槽顶板未实现有效探测，出水钻孔附近煤层顶板富水性及与上覆岩层水力联系不明。

（二）钻探验证情况分析

在物探结果的基础上结合井下施工条件分析，共在井下施工了三个水文探查孔。

（1）通过三个验证孔的施工，对该工作面的底板水文地质条件进行了进一步探查并验证，钻孔探查情况如下：

① 1#钻孔：终孔92m出水43m3/h，水压1.5Mpa。

② 2#钻孔：终孔63m时出水68m3/h，水压1.5Mpa。

③ 3#钻孔：终孔96m出水40m3/h，水压0.9Mpa。

（2）结合已经施工的工作面电法勘探和钻探，影响该面的水文地质因素主要为以下几方面：

①三个水文验证孔结果表明：垂向上，表现为底板35m以下层段岩石较为破碎，富水性较好；平面上，总体上与物探结果一致，但1#钻孔富水性略弱于2#钻孔及3#钻孔，底板富水性表现出不均一的规律性；

②从1#钻孔位于物探非异常区但仍有一定水量和水压判断，不排除非异常区也有较强富水的可能；

③ 2#钻孔相对其他两个钻孔在较浅处就有较大水量出现且岩石破碎严重，怀疑可能有断裂构造存在的可能，说明物探异常区内构造情况具有一定的复杂性；

④另据放水试验，1#钻孔放水过程中，其他两个观测孔水位响应不甚明显，说明该工作面底板奥灰含水层的水力联系较差。

根据上述分析，结合《**矿水文地质条件探查及防治水技术研究方案》，针对**工作面底板水文地质探查结果及水害威胁情况（见《**工作面探查及水文地质条件评价报告》），为确保该工作面的安全回采，需要对工作面富水异常区进行注浆加固，制定有效的注浆改造方案，改善5煤底板条件，使其有较强的抗采动能力，为工作面的安全回采提供保障。（一）注浆布孔设计

根据已经施工的物探及钻探验证结果，**矿**工作面存在较大富水异常区，考虑到该工作面底板35m 以下岩石较为破碎、工作面存在较大富水异常区且本矿没有前期注浆改造经验的实际情况，提出本注浆布孔方案，拟定通过注浆孔再不断进行富水异常区验证并实施注浆改造的方案。

（1）方案设计目的

采用一孔多用的原则，通过注浆改造底板太原组薄层灰岩富水异常区，封堵原有导水通道，加固煤层底板，增加有效隔水层厚度及煤层底板抗压强度；同时利用注浆孔前期施工再对物探结果进行进一步探查和验证。

（2）方案设计原则

首先利用注浆孔前期施工对物探结果再进行验证，然后进行底板有序注浆改造。设计的基本原则如下：

① 注浆层位确定

根据前期施工的三个孔水文验证探查孔结果表明，底板35m

深70m ），存在3～4为5煤底板下35～70m 层段灰岩破碎段。

② 注浆孔终孔间距

根据对注浆浆液扩散半径的一般经验，半径20～40m 不等，从偏安全的角度出发，本次设计暂时取较为保守的20m 计算。考虑到各注浆孔浆液扩散的相互影响，临近的3个注浆孔采用三角形布置将达到更好的效果以消除“盲区”，一般应不大于35m 的间距；富水异常区、构造发育处以及向斜轴部区域钻孔位置相对较密，正常地层块段处钻孔布置相对较稀；对于富水异常区必须打钻进行探查，

钻孔也应布置的相应密一些。

③ 钻孔布置要求

钻孔在平面上呈放射状展布，长短结合；钻孔尽量揭穿富水异常区，保证浆液尽可能把裂隙充填完全。考虑到浆液扩散影响，钻孔辐射终点与煤层底板的垂直距离应不小于60m 。

在具体施工过程中，可根据实际揭露的灰岩水原始导高及钻孔出水量、水压及注浆量情况对钻孔数量进行增减以及适当调整设计钻孔的方位、角度和落底深度等技术参数，以达到既加固好底板保证工作面安全回采，又降低防治水成本，增加经济效益的目的。

（3）注浆布孔方案

考虑到整个工作面回采进度及底板富水性规律差异性等因素的影响，本方案共设计施工注浆孔9组，其中异常区6组，非异常区3组，每组1～3个孔，合计19个钻孔。如果非异常区注浆孔施工过程中仍有明显出水，则进一步加密，进行注浆。

**工作面的底板注浆改造方案注浆孔布置图附后，施工钻场9个，布置注浆钻孔9组合计17个，预计进尺1147m ，各注浆孔主要参数如下。

以上钻孔施工结束后，可根据实际施工及验证效果决定是否再进行施工。布孔要求：

①前期注浆孔包含富水性探测孔；

②注浆控制深度要达到底板以下70m。根据前期物探结果，底板以下35m范围基本上不存在异常，因此，需要形成底板35m以下到控制深度间35m厚的连续稳定隔水段。

③注浆孔临近3孔要形成三角形关系，各孔间距不大于35m；

（二）钻探工程量预计

本工程共设计钻场9个（需要施工8个），编号依次为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#。每个钻场设计1-3个钻孔不等，预计总进尺1145m。根据注浆改造效果检查要求及相关规定，对于**工作面，需施工个检查验证钻孔，进尺约 m。（验证钻孔数根据实际施工情况确定。）

（三）注浆工程量

单孔平均注浆量为38m3，固料13t比拟计算，得到的注浆量： W＝N×d＝17×13＝221t （固料：包括粘土、水泥），折合浆液646m3（浆液）。

根据该处水文地质条件，综合分析**工作面底板注浆改造预计17个孔总注浆量预算为 646 m3，固料221t。

本工程在施工设备进场之前需要提前做好钻场、泵窝和进行注浆管路和水沟铺设，以