劉　洲

(河南能源化工集團(tuán)永煤公司陳四樓煤礦)

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陳四樓煤礦煤層底板注漿分層擴(kuò)散規(guī)律

劉洲

(河南能源化工集團(tuán)永煤公司陳四樓煤礦)

摘要陳四樓煤礦礦井南翼深部采區(qū)水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，背斜、向斜、斷層等構(gòu)造發(fā)育，主要充水水源為太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層，該含水層富水性強(qiáng)、水壓高，且太原組上段L(11)、L(10)、L8灰?guī)r層位聯(lián)通性好，在構(gòu)造發(fā)育區(qū)域?qū)?、富水性?qiáng)，注漿鉆孔注漿量大。以煤層底板注漿鉆孔數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了工作面水文地質(zhì)條件、構(gòu)造與注漿量的關(guān)系，為煤層底板注漿孔改造設(shè)計(jì)和施工提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞煤層底板注漿分層擴(kuò)散注漿量注漿孔水害防治

陳四樓煤礦南翼深部采區(qū)二2煤層底板受褶皺、斷層、裂隙等構(gòu)造破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致與太原組上段灰?guī)r含水層產(chǎn)生水力聯(lián)系，在采動(dòng)影響下易造成工作面突水[1-3]。尤其是水壓大于4 MPa、標(biāo)高在-600 m 以下的深部區(qū)域，構(gòu)造發(fā)育，巖漿巖零散分布，含水層富水性強(qiáng)，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。該礦主要采取局部底板改造的方法防治工作面水害[4-5]。研究區(qū)工作面標(biāo)高-765～-696 m，太原組上段灰?guī)r水含水層靜水壓力5.80～6.49 MPa，主要充水水源為太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層(L11、L10、L8)，裂隙發(fā)育，單位涌水量0.113～0.361 L/(s·m)，富水性強(qiáng)，分布不均。研究區(qū)工作面由寬緩的向斜、背斜構(gòu)造組成，相間起伏，傾角1°～26°，近EW向，工作面內(nèi)斷層發(fā)育，共揭露50條斷層(落差0.5～7.0 m)。為指導(dǎo)該礦煤層底板水害防治工作，有必要對煤層底板注漿分層擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行研究。

1煤層底板注漿數(shù)據(jù)

工作面施工注漿孔175個(gè)，累計(jì)進(jìn)尺38 500 m，鉆孔揭露太原組上段灰?guī)r含水層347個(gè)出水點(diǎn)，累計(jì)消耗水泥量19 476.4 t。L8灰?guī)r單點(diǎn)最大涌水量95 m3/h，單點(diǎn)平均注水泥114.5 t；L10灰?guī)r溶隙含水層單點(diǎn)最大涌水量80 m3/h，單點(diǎn)平均注水泥124.7 t；L11灰?guī)r單點(diǎn)最大涌水量80 m3/h，單點(diǎn)平均注水泥79.6 t。各層灰?guī)r注漿孔的注漿量見表1。

基于Sufer軟件分析了3層灰?guī)r注漿量的分布情況，見圖1。由圖1可知：L11富水區(qū)主要集中于工

表1　3層灰?guī)r注漿孔的注漿量

作面中部的背斜區(qū)域，在實(shí)際施工過程中，鉆孔多次涌水，且涌水量較大，說明在該區(qū)域的L11、L10灰?guī)r含水層聯(lián)通性較好。L10、L8灰?guī)r富水區(qū)有6處重合，且在富水區(qū)域鉆孔出水次數(shù)大多在2次以上，說明L10、L8灰?guī)r含水層段聯(lián)通性較好，L8灰?guī)r是L10灰?guī)r層位的主要補(bǔ)給水源。在構(gòu)造發(fā)育塊段，3層灰?guī)r聯(lián)通性較好，因此作為底板加固的重點(diǎn)塊段，在布置鉆孔時(shí)應(yīng)進(jìn)行加密控制和效果驗(yàn)證。工作面外段向斜、中部背斜軸部及轉(zhuǎn)折端、斷層、裂隙發(fā)育區(qū)段鉆孔涌水量及注漿量較大，單鉆孔注漿量普遍較大。在該區(qū)域鉆孔涌水量和注漿量比值為0.8～10的鉆孔數(shù)量占鉆孔總數(shù)的56%，該塊段灰?guī)r含水層富水性強(qiáng)。

2各含水層單點(diǎn)出水裂隙注漿量

涌水量小于10 m3/h充水裂隙的平均單孔注漿量為15.9 t，僅L8灰?guī)r進(jìn)行了注漿，其余2層灰?guī)r未進(jìn)行地面注漿，如表2所示。

涌水量10～20 m3/h充水裂隙的平均單孔注漿量139.8 t，最大注漿層位為L8灰?guī)r，如表3所示。

涌水量20～30 m3/h充水裂隙的平均單孔注漿量239.6 t，該級別裂隙的最大注漿層位為L10灰?guī)r，單孔注漿量高達(dá)357 t，如表4所示。

圖1　注漿量分布(單位：m3/h)

含水層出水點(diǎn)/個(gè)總注漿量/t平均單孔注漿量/tL11000L10000L81012715.9

表3　涌水量10～20m3/h充水裂隙注漿量

表4　涌水量20～30 m3/h充水裂隙注漿量

涌水量30～40 m3/h充水裂隙的平均單孔注漿量157.7 t，該級別裂隙的最大注漿層位為L10灰?guī)r，最大單孔注漿量達(dá)191 t，如表5所示。

表5　涌水量30～40 m3/h充水裂隙注漿量

涌水量40～50 m3/h充水裂隙的平均單孔注漿量145.3 t，L8灰?guī)r在該級別裂隙的單孔注漿量高達(dá)258 t，如表6所示。

表6　涌水量40～50 m3/h充水裂隙注漿量

涌水量大于50 m3/h充水裂隙的單孔平均注漿量289.7 t，該級別裂隙的最大注漿層位為L10灰?guī)r，單孔注漿量達(dá)728 t，如表7所示。

表7　涌水量大于50 m3/h充水裂隙耗漿規(guī)律

由表2～表7可知：L10灰?guī)r占總注漿量的47.38%，平均單孔注漿量124.7 t；L8灰?guī)r注漿量8 816 t，占總注漿量的45.26%，平均單孔注漿量114.5 t。可見，L10灰?guī)r層位消耗水泥量最大，裂隙普遍發(fā)育，富水性強(qiáng)，L10灰?guī)r為底板注漿孔改造的關(guān)鍵層位，因此，在構(gòu)造復(fù)雜高承壓水區(qū)域進(jìn)行底板注漿孔改造時(shí)，將L8灰?guī)r作為注漿改造終孔層位的同時(shí)須兼顧L10灰?guī)r的注漿孔改造。

3結(jié)語

在分析陳四樓煤礦工作面煤層底板注漿數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用Sufer軟件繪制了L11、L10、L83層灰?guī)r注漿量分布圖，并對各含水層單點(diǎn)出水裂隙的注漿量進(jìn)行了詳細(xì)討論，對于該礦區(qū)煤層底板注漿孔的改造設(shè)計(jì)及井下水害防治有一定的參考價(jià)值。

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(收稿日期2015-12-01)

劉洲(1986—)，男，助理工程師，476600 河南省永城市陳四樓煤礦探防隊(duì)。