煤层底板多层含水层注浆改造工艺
煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用三
煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用三5煤层底板注浆改造技术在焦作矿区应用的效果5．1九里山矿14041等工作面九里山矿西翼采区水文地质条件极为复杂，一四采区首采面14021在开采中曾发生两次突水，水量分别为840m3／h和360m3／h，造成工作面停产。
通过实施该技术，不仅没有发生突水而且由于浆液大范围扩散充填了水源补给通道，封堵了14021工作面老突水点水量360m3／h，一二采区涌水量也减少600m3／h，仅此一项每年就可节约排水费用320万元，取得了显著的经济效益，又相对增强了井底泵房的抗灾能力，对矿井安全生产起到了重要作用。
继14041工作面进行了煤层底板含水层注浆改造实现了开采不突水后，为了推进高产高效矿井的建设，2001年集团公司决定在14061工作面进行首个综采试验。
通过应用该技术保证了第一个综采工作面的顺利回采，并安全采出煤炭53万t。
而14051综采工作面实施了煤层底板含水层注浆改造，也安全采出煤炭38万t，该矿2003年矿井产量首次达产，突破100万t。
5，2演马庄矿25081工作面演马庄矿25081工作面下风道位于一条H＝5m的断层附近，通过物探手段探测显示为低阻带，极有底板突水可能。
因此对25081工作面也实施了该技术，重点对下风道和断层之间的破碎带进行加固。
回采期间也未发生大的突水，安全采出煤炭20万t。
该技术在九里山矿和演马庄矿成功应用后，又相继在朱村矿、韩王矿和古汉山矿等三对矿井进行了推广应用；截至目前已安全采出煤炭240余万t，不仅避免了大的突水事故的发生，并且实现了综采，为集团公司高产高效矿井的建设打下了良好的基础。
与此同时，九里山矿等五对矿井利用底板含水层注浆改造系统封堵了井下多处突水点，减少矿井涌水量3000m3／h，年节约排水费用l275万元，取得了显著的经济效益和社会效益，对大水矿区的水害治理具有重要的技术指导作用。
6结论通过煤层底板含水层改造技术在焦作矿区的成功应用，我们认为该技术是解决底板突水威胁的有效途径之一，能够消除重大突水隐患，实现矿井安全生产；有利于提高煤炭资源回收率；缓解矿井水平接替紧张局面；增加产量，降低成本；为集团公司高产高效矿井的建设创造良好条件，具有明显的经济效益和社会效益，可在河南省及华北地区大水矿区推广应用。
松软底板煤层突水注浆改造技术研究
序次施工查 １ ０孔 ， 单孔水量 ２ ｍ。 ／ ｈ ， 注水泥 １ ． ３ ｔ ， 干
层， 五灰含水层上距 １ ０ ２ 煤层底板约 ２ １ ｍ， 下 距奥
灰约 １ ２ ． ０ ８ ｍ， 在井 田 ． １ ０ ０ ｍ 以上 水 平 ， 溶 洞 裂 隙 发 育 较强 ， 含 水丰 富 。 由 于矿 井 内断 裂构 造 的存 在
灰 水 力联 系极 为密 切 。随着 开 采深 度 的增 加 ， 注 浆 压力 与 开采 深 度 之 间 的矛盾 开 始呈 现 出来 ［ ６ ］ 。开 采
板 煤 层 突 水 注
浆
深度越大 ， 煤层受水压越大 ， 为保证 注浆效果 ， 相对
量２ ～３ ｍ ／ ｈ ， 总水量 ８ ｍ ／ ｈ ， 平均水量 ２ ． ７ ｍ ／ ｈ 。第一
量 １ ． ６ ｍ３ ／ ｈ ， 注水泥 ３ ． ７ １ ｔ ， 干料与水量 比为 １ ． ２： １ 。
０ ． ９ ｍ， 均 无 导水 迹象 。Ｉ Ｉ Ｉ 块段 位 于 ＹＦ Ｎ。 ９ 、 Ｙ Ｆ Ｎ
一
ｌ ０ 断层之间 ， 具备 自然泄水条件 ， 面内共揭露 ４ 条
Ⅳ块段共注水泥 ６ ． ５ １ ｔ ， 干料与水量比为 １ ． ９： １ 。
一
水量 比为 １ ． ５： １ 。 Ｉ Ｉ Ｉ 块段施工查 ７ 、 查８ ’ 、 查９ 孔， 单孔水量 ０ ． １ ～ １ ０ ｍ ／ ｈ ， 总水量 １ ４ ． １ ｍ ３ ／ ｈ ， 平均水量 ４ ． ７ ｍ ３ ／ ｈ ， 注水 泥
５ ． ４ ｔ ， 粘土 １ ４ ． Ｉ ｔ ， 干料 与水 量 比为 １ ． ４： １ 。 Ⅳ块 段分 二个 序次施 工 ４个 五灰钻 孔 ，单 孔水 量０ ． １ ￣３ ｍ３ ／ ｈ ， 总水 量 ３ ． ３ ｍ３ ／ ｈ ， 平均水量 ０ ． ８ ３ ｍ３ ／ ｈ 。
防治水补充——底板注浆加固
其中，L7~8灰岩水是开采二1煤的直接充水水 源，岩溶裂隙发育，含水丰富，如果没有其他水 源补二1 充，L7~8灰岩突水量一般在300m3/h左右。 L1~4灰岩中间夹有一1、一2、一3、一4四个薄煤层， 煤层和灰岩顶板直接接触。几层灰岩厚度相对较 大，岩溶裂隙发育，含水丰富，是开采二1 煤的 第一间接充水水源。如果与L7~8灰岩之间有水力 联系，可以直接补充L7~8水，突水量一般在 500~1000m3/h之间。奥陶系灰岩厚度大，溶隙、 溶槽、溶洞发育，富水性强，是开采二1煤的第 二间接充水水源。一旦遇到断裂构造，与L1~4灰 岩、L7~8灰岩及二1煤层之间发生水力联系，突水 量可高达1000~10000m3/h。
第十一章 煤层底板注浆加固技术
第一节 概 述
在我国华北及华东地区，二叠纪下统山西的 二1煤普遍发育，煤层赋存稳定，厚度大，储量 丰富，煤质好，经济价值高，开采条件好，是 许多矿区的主要开采煤层之一。但是煤下部地 层水文地质条件比较复杂，赋存有几个含水性 很强的灰岩岩溶含水层，主要是太原组8~10层 薄层灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层、寒武系 白云质灰岩含水层。太原组薄层灰岩分上、下 两段含水层，上段是L7~8灰岩，下段为L1~4灰岩。
影响。
13
2．加固区域是否有采区 注浆加固煤层底板施工时，注浆站是在地面
设置的，由于注浆站与受注地点高差比较大，浆 柱压力很高，一般属于高压注浆。如果加固区域 有采空区，浆液就有可能向采空区扩散。尽管消 耗了大量的注浆材料，仍然达不到注浆加固的预 期效果。近年来有些矿井在回采期间工作面发生 底板突水后，为了在不停产的条件下治理水患， 采用动水注浆技术，响层底板打钻注浆，水在高 压状态下，沿涌水通道向采空区流动，浆液如不 能及时凝固，也随着水流向采空区流动，浆液损 失大，很难有效地封堵突水。
工作面煤层隔水底板注浆增厚加固技术
工作面煤层隔水底板注浆增厚加固技术发布者：陈书平发布时间：2006-12-6 16:12:00摘要摘要：本文主要介绍了焦作市方庄煤矿23071工作面煤层隔水底板注浆增厚加固技术。
通过对煤层隔水底板实施注浆，不但加固了底板，也保证了工作面的安全生产，经过钻孔压力试验及工作面回采检验，证明了煤层隔水底板注浆增厚加固技术的合理性和实用性。
目前改技术一已在方庄矿得到广泛应用。
关键词：矿井水；隔水底板；注浆；增厚加固正文矿井水害是煤矿生产过程中主要的地质灾害之一。
煤矿企业在治理矿井水害方面主要采取的措施有：打疏水降压钻孔、掘泄水巷、增加排水设施、增大排水能力等，通过这些治水措施的实施，矿区地下水位大幅下降，大量的地下淡水变成矿井污水排出地面，排水费用明显增加。
如焦作市方庄矿区，地下潜水水位由原来的+80m下降至目前的+60m，位于二1 煤层地板的 L8灰岩含水层水位由原来的+80m下降至目前的-91m，每年排出矿井污水1970万m3，每年用于排水的费用高达950万元。
由于地下水资源是影响我国经济发展的重要资源之一，据统计，我国淡水人均占有量只相当于世界人均的1/4，居世界第100位，被列为严重缺水国家之一。
因此，研究在治理矿井水害的同时保护地下水资源，尽可能地减少地下水资源的排放量，降低排水费用是煤矿安全生产技术管理的新课题。
焦作市方庄煤矿通过在23071工作面对二1煤层隔水底板实施注浆增厚加固技术，既保证了矿井安全生产，又减少了地下水资源的排放量，同时降低了排水费用，取得了显著的经济效益和社会效益。
1 矿井概况焦作市方庄煤矿始建于1958年，设计生产能力60万t/年，核定生产能力82.2万t/年。
开拓方式为立井暗斜井开拓，采煤方法为走向长避采煤法。
井田内地质构造极为复杂，构造主要以高角度的正断层为主，局部存在褶曲构造，井田内煤系地层自西北向东南呈现一单斜构造。
矿井开采深度100m~740m，开采煤层为二叠系山西组二1煤，煤层厚度 1.5m~7.5m，平均厚度5.5m，煤层倾角5°~22°，全区分布稳定。
底板注浆改造
煤层底板注浆改造施工工艺朱由军1高明清2王乃国2（1.山东煤矿安全监察局泰安办事处，山东泰安 271000；2.新汶矿业集团公司华丰煤矿，山东宁阳 271413）摘要：根据华北型煤田部分矿区奥陶系石灰岩含水层富水性强的特点，利用煤层底板注浆改造方式，可解放受水威胁煤层。
本文简要介绍了煤层底板注浆改造的施工工艺。
关键词：煤层；注浆；工艺华北石炭二叠系煤田，煤系基底为巨厚的奥陶系石灰岩含水层，煤层开采时，底板岩溶水往往以数倍以至数十倍于矿井排水能力的水量涌入矿井，严重危及着矿井安全生产及工人生命安全。
奥陶系灰岩一般富水性强且水头压力高，华北型煤田的大部分矿区赋存着较稳定的本溪群徐家庄薄层灰岩含水层。
部分矿区奥灰与徐灰的间距小（如肥城矿区10－16ｍ，井陉矿区15ｍ左右），或存在变薄带、构造破碎带、导水裂隙带，致使二者之间水力联系密切，宏观上实为一个含水体。
国外防治水均系大规模大排量疏降方法，主要着眼于水量与水位关系的认识和改造，这与他们的雄厚经济实力和能源条件分不开。
若采用疏水降压实现安全开采，则疏排水费用太高、浪费地下水资源且经济上不合理，经长期生产实践，采取的是积极预防为主的带压开采，主要着眼于对隔水层、水压、水量、构造等综合水文开采条件的认识，可通过对奥灰之上的薄层灰岩（如徐家庄灰岩）含水层注浆改造，改造其富水性，加固底板，封堵水源补给通道，截断水流，提高其阻水能力，形成一定厚度的有效隔水层，从而防止采中、采后突水，实现安全采煤。
如井陉矿区对三矿4733、3740、27215，一矿9606、4720、4761等工作面进行了注浆加固，共安全采出煤量42.3万吨；肥城矿业集团公司每年通过注浆改造安全采出受水威胁煤炭260多万吨，占总采出量的40%。
1 注浆施工工艺流程采用地面注浆站，通过注浆管路和井下工作面注浆孔对薄层灰岩预注浆，充分利用薄层灰岩的坚固性和岩溶裂隙的可注性，使浆液在注浆压力的作用下沿着岩层裂隙扩散、沉淀、结石，最后充填岩层裂隙，把薄层灰岩中的水置换出去，使薄层灰岩不含水或弱含水，从而形成完整的注浆系统工艺流程。
三阶段渐进式煤层底板岩体注浆改造施工工艺
２１ ０ ２年 ０ ７月
西 安
科
技 大 学 学
报
Ｖｏ ＿ Ｎｏ ４ ｌ３２ ．
Ｊ Ｒ Ｌ ＯＦ Ｘ ’ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｃ Ｅ Ｃ ＮＤ Ｅ ＨＮ Ｏ Ｙ ＯＵ ＮＡ Ｉ ＡＮ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴＹ ＯＦ Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ａ Ｔ Ｃ ＯＬ Ｇ
的范 围之 内。
ｌ 煤 层 底 板 岩体 注 浆 改 造 的 基 本 原 理
带压 开采技 术是 基 于煤 层 底板 至 承压 含 水 层 间 隔水 层 具
有 阻水性 能 ， 且其 阻水性 能具 有普 遍性 和稳 定性 而 发展 起来 并
的一 项 防治水 技术 。但 是 由于 矿 井 水 文地 质 和 构 造 地 质条 件 具有 复杂 多样性 的特 点 ， 层底 板 至承压 含 水层 间隔水 层 所具 煤
底等 问题 ， 在理 论分 析基 础上 ， 引用工程 案例提 出了均 匀布 孔 全 面注 浆 、 出重 点加 密注 浆 、 突 量化
检验 补 充注浆 的 三阶段 渐进 式注 浆技 术和动 态分 析 、 实时反 馈 、 断优化 的 工艺流程 。 不
关键 词 ： 下组煤 ；奥 陶 系灰岩 含 水层 ；注浆改 造
Ｊ １２ １ ｕ． ０ ２
文 章 编 号 ：１７ ６ ２—９ １ （ ０２ ０ ０ ２ ０ ３ ５ ２ １ ）４— ４ ７— ７
三 阶段 渐 进 式 煤 层 底 板 岩 体 注 浆 改 造 施 工 工 艺
丁 湘
（ 中煤科工集 团 西安研究 院， 陕西 西安 ７ ０ ５ ） １０ ４
摘
要 ： 对煤 层底板 岩 体 注浆 改造 工程 施 工过程 中浆 液对 导 水构 造封 堵 不充 分 、 针 改造 效 果 不彻
煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用(新版)
( 安全论文 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用(新版)Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用(新版)1概况1.1矿区概况焦作矿区位于河南省西北部太行山南麓，为掩盖式石炭二叠纪煤田，北依太行山，东至修武、辉县，南抵武陟县，西达博爱县。
东西走向长65km，南北倾斜宽20km，矿区总面积约1300km2 。
矿区主采煤层为山西组二1煤，煤层总厚6～9m，埋深100～1000m，为优质无烟煤，地质储量28.5亿t。
矿区现有8处生产矿井，生产能力350万t/a。
1.2矿区地质构造焦作煤田位于太行山复背斜东南翼，处于东西向构造段新华夏系构造的复合部位，区内广泛分布着燕山期以来新生成的各种构造形迹，以多期活动的高角度正断层为主，褶皱构造表现微弱，断裂构造按其展布方向可分为NW向、NE向和近EW向三组，近EW向张性断层和NE向压扭性断层控制着地下水的补给、径流和排泄。
1.3矿区主要含水层情况矿区发育有四个含水层（组），自上而下分别是第四系（Q）砂砾石含水层；二叠系（P1）砂岩裂隙含水层；石炭系（C3）薄层灰岩岩溶含水层；奥陶系（O2）巨厚层灰岩岩溶含水层，其中后两个含水层（组）对矿井安全生产威胁最大。
石炭系（C3）薄层灰岩岩溶含水层主要有八层灰岩含水层（L8）和二层灰岩含水层（L2）。
八层石灰岩层厚6～10m，上距二1煤层18～40m，一般20m，该含水层水性较强，是二1煤层的直接充水水源，矿区曾经发生近千次八层灰岩突水，最大突水量达6300m3/h。
煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用参考文本
煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用参考文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。
1概况1.1矿区概况焦作矿区位于河南省西北部太行山南麓，为掩盖式石炭二叠纪煤田，北依太行山，东至修武、辉县，南抵武陟县，西达博爱县。
东西走向长65km，南北倾斜宽20km，矿区总面积约1300km ²。
矿区主采煤层为山西组二₁煤，煤层总厚6～9m，埋深100～1000m，为优质无烟煤，地质储量28.5亿t。
矿区现有8处生产矿井，生产能力350万t/a。
1.2矿区地质构造焦作煤田位于太行山复背斜东南翼，处于东西向构造段新华夏系构造的复合部位，区内广泛分布着燕山期以来新生成的各种构造形迹，以多期活动的高角度正断层为主，褶皱构造表现微弱，断裂构造按其展布方向可分为NW向、NE向和近EW向三组，近EW向张性断层和NE 向压扭性断层控制着地下水的补给、径流和排泄。
1.3矿区主要含水层情况矿区发育有四个含水层（组），自上而下分别是第四系（Q）砂砾石含水层；二叠系（P ₁）砂岩裂隙含水层；石炭系（C₃）薄层灰岩岩溶含水层；奥陶系（O2）巨厚层灰岩岩溶含水层，其中后两个含水层（组）对矿井安全生产威胁最大。
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浅谈煤层底板多层含水层注浆改造工艺
龙门煤矿煤层底板则具有多层含水层，而如何成功对多个含水层进行底板注浆改造，是龙门矿必须解决的技术难题。
否则，极易造成注浆事故，导致注浆失败或影响底板改造效果，从而造成突水威胁。
1、龙门煤矿矿井水文地质条件概况
1.1龙门煤矿矿井地质条件概况
龙门矿位于华北聚煤盆地南部的嵩箕构造区内，属嵩山背斜的北翼。
矿区基本构造形态为一缓倾斜的单斜构造，煤系地层受东西向构造控制，地层走向68°～85°，倾向338°～355°，倾角14°～22°，一般20°左右。
区内构造以断裂为主，宽缓的起伏次之。
矿井水文地质类型为复杂型。
1.2龙门煤矿矿井内主要含水层
龙门煤矿煤层底板共有三层含水层，从下至上依次为：
1.2.1寒武系上统崮山组碳酸盐岩岩溶裂隙含水层，为二1煤层的间接充水含水层，上距二1煤底24.61～71.27m，一般间距约45m。
1.2.2石炭系上统太原组下段石灰岩岩溶裂隙含水层（l1～l4石灰岩），为二1煤层底板间接充水含水层，上距二1煤层一般40m 。
1.2.3石炭系上统太原组上段石灰岩岩溶裂隙含水层（l7～l8石灰岩），为二1煤层底板直接充水含水层，上距二1煤层2.9～19.36m。
2、多含水层分层注浆工艺的研究
2.1了解综合水文开采条件，研究可行方案
由于龙门煤矿地质条件复杂，所以含水层间可能存在变薄带、构造破碎带、导水裂隙带，致使含水层之间水力联系密切，宏观上实为一个含水体。
若采用疏水降压实现安全开采，则疏排水费用太高，浪费地下水资源且经济上不合理，经长期生产实践，我矿采取积极预防为主的带压开采，主要着眼于对隔水层、水压、水量、构造等综合水文开采条件的认识，通过对各个含水层注浆，改造其富水性，加固底板，封堵水源补给通道，提高其阻水能力，形成一定厚度的有效隔水层，从而防止采中、采后突水，实现安全回采。
2.2钻场及钻孔的布置方案
在工作面上、下岩中巷，按底板注浆加固工程按浆液扩散半径不大于30m均匀布设钻孔（根据龙门矿多年实践，注浆扩散半径确定为30m，每个矿井地质条件不相同，注浆扩散半径因地而异），终孔层位经突水系数计算选为l1灰岩含水层，对于断层裂隙发育区、顶板淋水较大区域及富水异常区重点加固，加密布孔。
钻孔布置在平面上呈放射状展布，以斜孔为主，在剖面上长短结合，使钻孔揭露的含水层段尽可能长，尽量与断层、裂隙垂直或斜交；钻场之间的钻孔尽量进行交叉布孔，以揭露最多的岩溶裂隙，避免出现注浆盲区。
3、多含水层分层注浆工艺的关键技术
3.1根据各个含水层位置，进行分层注浆
钻孔施工后在钻进至16米～20米时下入φ127mm、φ108mm止水
套管，用双液注浆加固孔口管，并进行第一次试压，对钻孔上部含水层裂隙进行封堵。
待水泥浆液初凝12小时后方可进行扫孔，扫孔超过孔口管长度1m，进行耐压试验，压力达到8mpa，稳压30min以上，并且管壁周围无跑浆、漏浆现象时方可继续施工，若未达到上述要求则重新进行埋管；待钻孔钻进至出第一个含水层后（一般为l7灰岩）进行第二次试压，对第一个含水层裂隙进行注浆封堵，并再次对上部裂隙封堵。
试压不合格严禁钻进
待试压合格后继续钻进，在钻进期间钻孔揭露含水层时，若水量小于10m3/h，则继续钻进；若水量大于10m3/h则必须采用地面注浆站进行注浆，对所揭露含水层裂隙进行封堵，且钻孔注浆结束初凝16h后方可进行扫孔，钻进。
待钻孔施工至设计层位（一般为l1灰岩），进行注浆封孔，封孔时再次对裂隙进行封堵。
3.2施工工艺流程图
4、多含水层分层注浆改造在实际应用中取得的成果
龙门煤矿2405工作面底板多个含水层加固为对象进行实际操作验证实验，2405工作面底板改造工程共布设有14个钻场，其中2405上岩中巷有6个钻场，下岩中巷有8个钻场，共施工钻孔159个，钻孔密度22.78个/万m2，平均孔深116.42m，累计钻探进尺18510m，累计注浆量13667.55t。
现2405工作面已安全回采完毕，通过2405工作面分层注浆改造底板改造前后物探情况及工作面回采情况分析：2405工作面底板注
浆改造效果明显，低阻异常区基本得到有效加固，对回采影响较小，目前工作面已经完毕，除原采空区水量外，回采区域内增加水量约5m3/h ，底板注浆改造取得很大成功。
5、总结
由于工作面底板有多个含水层，所以注浆改造极具复杂性，需要同时对多层含水层进行注浆改造，否则极易造成注浆事故，导致注浆失败。
所以，龙门煤矿的煤层底板多层含水层分层注浆改造工艺的研究成功，解决了煤层底板具有多层含水层时为保证采煤工作面的回采安全如何成功进行底板注浆改造的问题，同时减小矿井排水量，达到节能减排的效果。