宏发11051工作面底板注浆加固钻探设计及施工安全技术措施.doc

宏发11051工作面底板注浆加固钻探设计及施工安全技术

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11051工作面物探异常区验证

设计及施工安全技术措施

编制单位:

科长:

总工程师:

时间:2011年10月29日

郑新宏发(新密)煤业有限公司

宏发矿11051工作面物探异常区验证

设计及施工安全技术措施

一、工作面概况

11051工作面位于11采区中部，其东北部为原采空区，西部为11022首采工作面，南部为我矿未开采的11071工作面，地面位置为农田。地面标高为272m,工作面煤层埋深292m。地表无水体。工作面上付巷走向长300米，下付巷走向长310米，倾斜长39米，工作面开采标高+5m,-30m。煤层厚度在1.5,4.7米之间，平均煤厚3.1米，煤层赋存基本稳定。

二、水文地质概况

1、11051工作面煤层直接顶板为泥岩，平均厚度4米，老顶为大占砂岩弱含水层，平均厚度10米，富水性差，易疏放;煤层直接底板为砂质泥岩、泥岩隔水层，平均厚度10.0米，直接充水含水层为L灰岩含水层，平均厚度10.0米，该含水层富水性不均一，下部L灰岩含水7-85-6层均厚11.5米，距二1煤底35.8米，L灰岩含水层距二1煤底68.5米，两层含水层富水性1-4

强均较强。

2、根据8月25日郑新第四分公司地测防治水站对工作面底板物探结果显示:

1)、从11051工作面上付巷底板测深探侧剖面图可以看出，在上付巷开口至120,143m处显示为阻值较低的低阻异常区，煤层底板与下部富水岩层水力联系较为通畅。

2)、从11051工作面下付巷底板测深探测剖面图可以看出，在下付巷开口以里70,90m区域显示相对低阻，煤层底板与下部富水岩层有水力联系。

3)、从11051工作面底板测深探测平面图可以看出，在36m、39m、42m、

45m、48m水平切面上呈现为低阻异常区，最低阻值达到30Ω。该工作面底板标高在-28.5,+4.5m之间，奥灰水位标高+75m左右，属带压开采。

三、工作面突水系数及底板加固深度计算

该工作面L灰岩距离煤层底板68.5米，其突水系数计算为: 1-4

P,==0.023MPa/m,0.04 MPa/m M

式中 ,--突水系数，MPa/m;

p--底板隔水层承受的水压，1.605MPa;

M--底板隔水层厚度，68.5m。

1

根据计算突水系数0.023 MPa/m小于突水临界值0.04 MPa/m(底板受构造破坏块段)，在正常情况下工作面回采时无突水可能。为保证工作面安全回采，经分析决定对工作面物探显示的低阻进行钻探验证，考虑工作面切巷宽度，验证层位选L 灰。 5-6

四、钻场布置及钻孔设计:

1、钻场布置

该工作面共布置1个钻场，钻场布置在该工作面下付巷下6点处下帮(开口以里66m)，设计1个钻孔，钻探总进尺54.2米(可根据实际钻探情况二次进行调整)。

单孔涌水量估算:按孔径Φ89mm，出水水源为L灰岩水，根据单孔涌水量计算公式:4

32ghQ=CW进行计算系数取0.4，综合分析后考虑单孔最大涌水量取60m/h。

、各钻孔布置原则 2

1)钻孔终孔层位为L灰岩; 1-4

2)本次布孔以物探低阻异常区作为验证目的层。

3、钻孔设计参数

1#钻场:

1#孔:方位:93?，坡度:-70?，孔深54.2米;

4、钻探设备

采用ZDY—550 型钻机，每根钻杆长800mm，钻杆直径为42mm。

5、钻孔结构

钻孔要求考虑下入三级套管。一级选用Φ146mm或Φ127mm，要求进入煤层底板6,8m;二级选用Φ127mm或Φ108mm，要求进入L灰岩2,3米;三级选用

Φ89mm;终孔Φ75mm裸孔。孔8

口管固定后均要进行耐压试验，一级耐压值不小于2.5MPa ，二级耐压值不小于5.5Mpa ，三级耐压值不小于6MPa，第三级套管作为备用，只有L出水明显异常时才继续向下施工。 5-6

5、下孔口管施工工序

钻孔先用Φ151mm或Φ133mm钻头扩孔，下入一级Φ146mm或Φ127mm套管;再向下使用Φ133mm或113mm钻头钻进至要求位置，下入二级Φ127mm或

Φ108mm套管;再使用Φ94mm钻头钻进下入三级Φ89mm套管，以上套管下入后均要进行耐压试验，耐压值符合规定要求，并持续30分钟以上，否则，重新加固孔口管。

五、工作面物探异常区验证设计附图

11051工作面底板低阻异常区验证设计设计平、剖面图及单孔结构图

1:1000/1:500

六、注浆工艺

2

1、注浆系统:由注浆泵、井下注浆管路、注浆池和井下注浆孔组成。注浆泵采用ZBY50/70型号高压泥浆泵，泵的流量为40,80L/min，额定工作压力为7,9MPa，共有5个档位，输入功率为11KW。

管路与注浆孔用25mm的高压胶管连接，长度6,10米。孔口要安设耐震压力表，读数不低于9MPa。注浆前要对注浆管路进行耐压试验，试验压力不得低于

9MPa，持续时间不得低于30min，发现漏水及时处理，直到试验合格为止。

2、注浆方式:若发现含水层含水丰富，就通过注浆进行改造，分孔分次序连续灌注，直至达到设计终压(孔口水压的2,3倍)为止，以最大注浆量，最大扩散范围，最大限度的充填岩溶裂隙为目的。为保证钻探验证的安全，孔口管全部注浆加固，每一级试压合格后，方可往下

3钻进。钻进过程中若遇到涌水量大于20 m/h时停钻注浆，采取分段注浆，穿透含水层最终达到

3注浆终孔标准。单孔注浆量达到2000m仍不起压时，或发现井下跑浆时可采取间歇注浆，间歇时间一般为4h，间歇期间必须将注浆管路冲洗干净。

1)注浆段高的确定:采用钻孔穿透薄层灰岩含水层或对厚含水层顶部块段分孔序连续灌注，直至达到终孔设计压力为止。发现井下跑浆时可间歇注浆;