夏盆軍 靳衛(wèi)虎

1.中煤礦山集團公司技術(shù)開發(fā)工程處地質(zhì)科，安徽 宿州 234000；2.淮北礦業(yè)集團袁店一井煤礦地質(zhì)科，安徽 淮北 235100

1 工作面概況

淮北礦業(yè)（集團）袁店一井煤礦坐落在安徽省淮北市濉溪縣五溝鎮(zhèn)境內(nèi)，距淮北市52km東距宿州市50km，井田東西走向長6.9～13.6km，南北傾向?qū)?.2～3.4km，井田面積約34.85km2，共有7個可采煤層，其中32、71、81、82、10為主采煤層。

1023工作面為單斜構(gòu)造，傾向總體為NE方向，位于F4斷層下盤和F25斷層上盤，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。工作面回采過程中受15條斷層影響，其中5條斷層，在回采范圍之外。F25斷層落差5m～50m，1023F2斷層落差7m～10m，1023F4斷層落差4m，沿煤層傾向向工作面內(nèi)延伸，對回采影響很大，工作面內(nèi)無大的褶曲及火成巖侵入影響。

直接充水水源為10煤頂?shù)装迳皫r裂隙水。其富水性弱，該含水層以靜儲量為主，生產(chǎn)中表現(xiàn)為滴水、淋水，且出水量很快減弱的特點，對生產(chǎn)有影響較小。太灰水具高水壓，貧富水不均一的特點，對煤層開采有一定的安全威脅。

2 目的和任務(wù)

（1）對工作面物探存在的異常區(qū)施工鉆探進行驗證。

（2）對10煤底板異常區(qū)富水性少的鉆孔采取局部注漿。

3 工作面注漿改造設(shè)計與施工

3.1 鉆孔布置

1023工作面鉆孔布置在工作面的9個鉆場。機巷鉆場3個，由外向里依次為JZ1、JZ2、JZ4,共計鉆孔6個；風(fēng)巷鉆場6個，由外向里依次為FZ1、FZ2、FZ3、FD2、FD1、FZ4,共計鉆孔14個，其中4個位于巷道底板開孔施工，其余10個在鉆場內(nèi)施工。合計18個注漿鉆孔。鉆孔布置如圖1。

-470大巷水文孔鉆孔在回風(fēng)大巷和運輸大巷均布置1個鉆場，每個鉆場各2個鉆孔。如圖2。

圖1 1023 工作面鉆孔 布置平面圖

圖2 -470大巷水文孔布置平面圖

3.2 注漿施工

（1）注漿系統(tǒng)及設(shè)施

注漿采用井下造漿，漿液通過1寸高壓注漿軟管連接注漿悶頭入鉆孔的注漿方式為主。井下注漿泵的布置本著與注漿鉆孔距離近，設(shè)備排列緊湊、便于集中控制，輸漿管路盡量縮短，盡量減少注漿管路彎曲及有利于造漿防塵的原則。注漿系統(tǒng)主要包括注漿泵、高壓注漿軟管漿管、球閥、截止閥、高壓閘閥等。

使用人工一次造漿，造漿時按不同注漿時段所要求的漿液濃度及配比規(guī)定，先向攪拌罐內(nèi)注入需用的水量，再從水泥罐自動配比水泥，攪拌均勻后供注漿泵吸用。

（2）注漿材料

注漿材料及配比是固管和封孔質(zhì)量的關(guān)鍵，它直接影響到注漿效果。本次注漿選擇使用質(zhì)量合格的Po42.5R普通硅酸鹽水泥。

（3）漿液種類及配比

固管漿液采用單液水泥漿加速凝劑（三乙醇胺0.05%+食鹽0.5%），封孔漿液采用單液水泥漿。水灰比（重量）采用2:1、1.5:1、1.25:1和 1:1多個級配，前期注漿水灰比一般在2:1～1.5:1之間，中后期水灰比在1.5:1～1:1之間。水灰比依據(jù)注漿情況適時進行調(diào)整，漿液最濃時的水灰比不小于1:1。

（4）施工

注漿采用孔口壓蓋式注漿法，以單液水泥漿為主直接對含水層進行大量注漿，使?jié){液自含水裂隙中擴散，并沿斷層裂隙帶運移，加固含水層。其工藝流程：注水試驗→造漿→注漿（單液）→達到終壓標(biāo)準(zhǔn)→停止注漿沖洗注漿泵、輸漿管路→拆卸沖洗泵缸，并清洗攪拌桶，如圖3。

圖3 注漿工藝流程圖

（5）注漿前的準(zhǔn)備

①清水試壓：至少30min，試注水量及孔口壓力確定初始注漿濃度。

②造漿：按不同濃度的水灰重量比造漿，放入攪拌桶內(nèi)。在吸漿籠頭過篩，其篩孔網(wǎng)度不大于5mm，并及時清理篩內(nèi)臟物。

（6）注漿原則

①注漿過程中總體遵循先稀后濃，最后再稀的原則。

首先注入水灰比（重量）為2:1水泥漿，注漿泵量分16L/min、36 L/min、60L/min、118 L/min和230 L/min多個檔量，每次變換漿液濃度，都必須由低檔量逐步向高檔量轉(zhuǎn)換。

②如果孔口壓力為水壓1.5倍，則向下一個檔量轉(zhuǎn)換。在最低檔量仍超過水壓2倍穩(wěn)定30min，封孔、停止注漿。

③如果最高檔量泵壓不超過1.5倍水壓時，則按上述方法依次轉(zhuǎn)換水灰比為1.5:1、1.25:1和1:1的水泥漿，并以水灰比1:1的水泥漿為主大量注入。

（7）注漿泵量

注漿過程中，注漿泵量根據(jù)漿液水灰比、注漿時的壓力、鉆孔水量、受注層的進漿量等實際情況適時調(diào)整。注漿泵量一般先小后大，然后視泵壓再由大到小，終注泵量小于25L/min，穩(wěn)壓30min后注漿結(jié)束。

（8）控制壓力

試壓壓力不小于6Mpa，水文觀測孔的封孔壓力不小于6Mpa。

3.3 注漿效果

注漿后1023工作面機巷鉆孔水量變化（如圖4），可以看出，通過注漿有效的防治了礦井突水的威脅。

圖4 1023機巷鉆孔水量變化曲線圖

4 結(jié)語

（1）1023工作面機巷物探存在的異常區(qū)施工的6個水文孔均在成孔過程中出水，對物探結(jié)果進行有力的驗證。在風(fēng)巷FZ4-1孔打進目的層位但在物探異常區(qū)未出水。

（2）從1023機巷6個水文孔持續(xù)觀測的水量變化數(shù)據(jù)顯示，在放水期間，各孔水量均有所減少，JZ4-1變化最為明顯，從成孔時的18 m3/h，6天后變?yōu)?。有效地降低了太灰水對1023工作面回采的威脅。

[1]郝哲,王來貴,劉斌.巖體注漿理論與應(yīng)用[M].北京：地質(zhì)出版社，2006.12.