・３８・ 科技论坛 采煤工作面注浆加固断层技术及实践 周文韬董斌 （河南神火煤电有限公司泉店煤矿，河南许昌４６１０００） 摘 要：河南神火兴隆矿业有限责任公司二厂１３０１０综放工作面地质条件复杂，在工作面中部遇见ＤＦ。 断层。不但给煤炭资源的回 收带来困难，而且有可能造成突水，顶板冒落等事故，对安全生产构成一定的威胁。采取钻探、注浆对断层进行加固，顺利通过了断层破碎 带，实现了安全生产．． 关键词：工作面；断层；注浆 泉店煤矿是河南神火煤电股分有限公司新建矿井，位于禹卅Ｉ煤田 煤层底板（法向深度）１８ｍ，二级管 东南部，井田面积１６．６ｋｍ ，矿井设计生产能力１２０Ｍｔ／ａ，服务年限为 ４，￣ｏ８无缝钢管下至Ｌ７灰岩以下（二 ５０．６９ａ。主采煤层为山西组下部的二 煤层，煤层厚度１．１８～１０．３８ｍ，平 煤层底板法向深度４０ｍ），两级套管必 均厚５．８８ｍ，煤种为焦煤、瘦煤，二 和四 煤层为局部可采。 须试压合格后方可钻进。 二，煤层赋存于山西组下部，上距砂锅窑砂岩（Ｓｓ）４８．１ １－５７．１４。距 ３．２．２锵Ｌ施 赙。锵Ｌ舡的 ■３煤层４．０～１ １．６ｍ，平均８．３ｍ，太原组Ｌ９石灰岩２３ ２７ｍ，平均２５ｍ。 原则：同—个钻场内不能同时施工相 ：二，一１ ３０１０采面回采二。煤层，煤层走向３０４。，倾向２１４。，倾角２３。 邻两个钻孔；具体见钻孔设计参数 ～２７。，平均２５。 １工作面概况 （表）。 ３．２．３注浆顺序：一是同一个钻场 ■ 一１３０１０综放工作面，位于井田ｌ１采区西翼下部，东邻１１采区 内不能同时对相邻两个钻孔进行注 三条』 山，两邻ｌ３辅助采区三条上山，上邻ｌ１０４０工作面（未开采），下 浆；二是注浆期间必须Ｏｉ４－ｅ－人到相关 邻一５４０水平运输大巷，该工作面所处地面标高＋１ｌ２．２￣＋１ １３．４ｍ，上下 影响区域进行巡查，若出现底鼓、顶板 顺潜在井下的标高在…４６５ ５２１ｍ之间，地面无村庄。采面上０ ＿槽陡向 来压、片帮、跑浆等异常现象时，必须 长度７ １４ｍ，下顺槽走向长度为８６９ｍ。采面回采山西组下部的二 煤层， 立即停止注浆进行处理。 采面可采走向长６５０ｍ～７５０ｍ，采面倾斜宽约１５８ｍ，地质储量９１．２万 二 一１ ３０］０下顺槽６撑钻场断层补充加固技术参数 吨，二，一１３０１０工作面采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤采煤法， 孔号 ６－ＤＩ＃ ６－Ｄ２＃ ６－Ｄ３＃ ６－Ｄ４＃ 二 一１３０１０综采工作面切眼在地面的位置在玉皇阁北１５０ｍ左右，地面 无村庄。采面中部存在的ＤＦ。。断层在一定程度上影响了工作面的储量 和回采，给安全管理带来一定的困难。 ２断层参数、危害及治理方法 ２．１ ＤＦ 断层的参数 ２．２ ＤＦ 断层的影响及危害 ２．２．１断层将煤层断开，造成回采困难。 ２．２．２造成围岩破碎，影响顶板稳定，增大顶板管理难度。 ２＿２．３与含水层导通，有可能造成回采期间突水。 ２．２．４形成破碎带可能与导通瓦斯，造成瓦斯释放量增大。 ３．３改造层位 ２－３ ＤＦ１８断层危害治理方法 二叠系太原组底层Ｌ 灰岩，终孔深度要求距离ｂ灰岩底板法线 距离不低于５ｍ。 二 一１３０１０下Ｊｆ ｛｛曹６｝｝对断层进行补充注浆加固。 注浆工艺流程： ４注浆施工方案 ４．１注浆方式 采用地面注浆站注浆，采用纯水泥为材料，以最大注浆量、最大扩 散半径、最大限度的充填岩溶裂隙为目的，分孔、分次序连续注浆。主要 注浆采取渐进式注浆，一级套管要求过二 煤层底板１８ｍ，试验压 持续时间不低于３０分钟。二级套管下入后进行耐压试验， 流程为：地面制浆一注浆泵一地面输浆管路一主井—讲下输浆管路一 力为１０ＭＰａ，孔口＋含水层。 二级套管试验压力为１０ＭＰａ，持续时间不低于３０分钟，耐压试验合格 后换用＋７５ｒａｍ钻头钻进。二级管试压合格后必须带闸阀钻进，且钻场 ｝）＿井下使用注浆泵注浆时的主要流程为： 井下注浆泵－－－￣２５ｍｍ注浆管一十孑Ｌ口—啥水层。 必须备有测压装置，待钻孔出水ｎ－Ｎ０压用。 ３钻探施工方案 在钻孔注浆过程中，一般要遵循连续注浆原则，若单孔注浆量超过 ３．１钻场布置及参数 １５０吨干料时，可考虑间歇注浆，间歇注浆期间必须及时将注浆管路冲 ３．１．１钻场布置选择在二．一１３０１０综采工作面距离ＤＦ１８断层较近 洗干净。 的 钻场（图１：钻场平面布置图）。 ４．２注浆条件 ３．１．２钻场参数为长（４ｍ） 宽（４ｍ） 高（４ｍ）。 注浆采取渐进式注浆，钻孔出水５ｍ￣／ｈ开始地面注浆，若钻孔出水 ３．１．３钻场外施工沉淀池和泵窝，沉淀池规格为长 宽 深 小于５ｍ３／ｈ，经压水后出水量大于１０ｍ３／ｈ进行地面注浆，若压水后水量 ５０００ｍｍ＊１５００ｒａｍ＊１５００ｍｍ，泵窝规格为长 宽｝深 小于１０ｍ３／ｈ，井下用注浆泵进行注浆，达到终压停注，凝固２４小时扫孔 ３０００ｍｒｎ １５００ｒａｍ １５００ｍｍ，现场根据水流的趋势在钻场外做一条宽 钻进，如此循环，直至达到设汁深度。 深＝２００ｒａｍ ３００ｒａｍ的水沟把钻场内钻孔水引至沉淀池内，并通过水 ４．３注浆终孔标准 泵、排水管排至水仓。 注浆终孔标准：＆结束时要求２档且泵量不大于６０ＩＪｍｉｎ；ｂ＿孑Ｌ口压 ３－２钻孔布置及参数 力不低于孔内水压的３．０倍，根据矿井实际水文地质条件注浆终孔标准 ３．２．１钻孔结构。每孔均下双层套管，一级管中１４６ｒａｍ无缝钢管过 要求为２档１０ＭＰａ；ｅ．持续时间不低于３０ｍｉｎ。 ＝＝科技论坛 ・３９・ ４４注浆工艺流程 方位角度误差不得超过＋１度，倾角误差不得超过＋０－５度。 ４．４．１采用地面注浆站注浆，采用纯水泥为材料，以最大注浆量、最 ５．２注浆技术要求 大扩散半径、最大限度的充填岩溶裂隙为目的，分孔、分次序连续注浆。 ５．２．１在钻探地点放置注浆机械，使用人工按照设计，现场配置新鲜 主要流程为： 的３２５＃普通硅酸盐水泥浆液进行固孔注浆。 地面制浆一注浆泵一地面输浆管路一主井一井下输浆管路一孔 ５．２．２注浆前，首先要对管路进行冲洗和检查试验，然后对注浆管路 口—啥水层。 进行耐压试验，试验合格后方可进行注浆，试验压力不得低于１０ＭＰａ， ４４＿２井下使用注浆泵注浆时的主要流程为：井下注浆泵— ２５ｍｍ 持续时间不得低于３０ｍｉｎ。 注浆管—呼Ｌ口—含水层。 ５．２．３地面注浆选用３ＮＢＢ２６０～３５／１０—７—４５型和 ４．５注浆施工参数 ３ＮＢＢ一５４～２６０／７ ２．５—１８．５型注浆泵，井下注浆选用２ＴＧＺ一６０／２１０型双 ４．５．１纯水泥浆液参数。视各个钻孔情况确定浆液配比，浆液比重保 液压调速高压注浆泵。 持在１．１６～１．５０之间，浆液配比按照先小后大的原则，在注浆过程中刚 ５．２．４注浆前必须向孔内压水，压水时孔口设施必须齐全（压力表、 开始采用浆液比重为１．１僦续注浆２４小时不上压或上压不明显，逐 泄压阀、高压闸阀），施工人员要详细记录孔口压力变化和注入水量等 渐调至１．２１、１．２６、１．３０等不同比重浆液。 数据，以便分析后确定注浆压力和注浆量。 ４．５．２注浆参数。注浆量根据含水层裂隙发育情况确定，泵压在 ５．２．５注浆期间各工种作业人员要坚守岗位、各负其责，保证各个注 ２．０ＭＰａ以下时采用全泵量（高档位）大量灌注（泵量为２６０Ｌ／ｍｉｎ）；当孔 浆环节正常进行，注浆台帐要认真填写，注浆结束后及时将台帐资料送 内裂隙发育较差泵压在２．０ＭＰａ以上时采用中低档灌注（泵量为 交队部保存。 ６０～１６７Ｌ／ａｒｉｎ），直至达到泵量不大于６０Ｌ／ｍｉｎ，孑Ｌ口压力不低于ＩＯＭＰａ ５．２．６注浆过程中要严格按照规定的注剿顷序、方式、结束标准等进 且持续时间不低于３０ｍｉｎ的注浆终止标准。终孔钻孔要求滴水不成线 行操作，不经批准，不得擅自改变注浆参数或随意停止注浆。 或无水。 ５．２．７注浆过程中要由专人巡视管路，当注浆管路发生故障时要及 ５技术要求 时处理，防止管路堵塞。如发现钻孑Ｌ串浆、堵塞或进浆量明显减少时要 ５．１钻探技术要求 立即停止注浆。 ５．１．１一级管ｑｂ１４６ｍｍ无缝钢管，二级管ｑｂｌ０８ｍｍ无缝钢管。 ５．２．８注浆过程中必须明确专人负责观测地面注浆泵和井下孔口压 ５．１．２钻进中全孔（每回次）做好水文观测（水量、水温、水压），并取 力表，并做好现场记录；注浆孔附近必须设有电话，以便发现异 水样作水质化验，要做好岩『生编录。 ６结论 ５．１．３钻探设备：钻孔选用ＺＤＹ１９００Ｓ（ＭＫＤ一５ｓ）型煤矿用全液压坑 ６．１通道钻探、注浆对断层进行加固，避免了工作回采过程中突水 道钻机。 事故的发生。 ５．１．４钻孑Ｌ施工结束后及时做好钻孔编号管理，按照规定报施工总 ６．２由于对断层进行了加固，避免了顶板事故。 结交地测科。 ６．３由于底板改造到达预期效果，顺利快速通过断层，实现正常生 ５．１．５根据施工设计参数的要求严格按照钻孔设计参数进行施工， 产。 （上接２８７页）以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌； ３．３．５相邻桩的施工间隔时间不能超过２４小时，否则喷浆时要适当 多喷一些水泥浆，以保证桩间搭接强度； ３．３．６预搅时，软土应完全搅拌切碎，以利于与水泥浆的均匀搅拌。 ３．４桩长控制标记 ３．４．１为控制钻孔深度达标，利用钻管和桩架相对错位原理，在钻管 上划出钻孔深度标尺线，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，桩长变化 撩去旧枥 己，估 吁 刊示记。 ３．４．２桩架水平标高由场内水准 引测，并按深度换算其桩长。 ３．５搅拌桩施工冷缝的发现与处理 水泥土搅拌桩为基坑内外止水帷幕，施工时须连续进行，不容许出 通过本工程三轴搅拌桩的施工过程可知，三轴搅拌桩的施工工艺 现施工中断形成施工冷缝。在下述睛况下容易出现施工冷缝： 可操作性强，质量控制减便、可行。经开挖检验，在桩身质量及Ｉ 水等方 ３．５．１地下管线或地下障碍物的影响：对无法迁移的地下管线或无 面均达到了预期的效果。通过对坑外土体位移、水位观测、沉降观测等 法发现的地下障碍物，深搅桩施工时无法进行形成冷缝； 成果来看，也达到了理想的效果，具有较高的推广价值。 ３．５．２施工不连续、机械设备损坏或突然停电的影响：深搅桩施工过 附图： 程中，难免不会造成施工不连续、机械损坏或突然停电，上述情况发生 匡亘圈 后必须在２０分钟内处理完毕，否则水泥浆会发生初凝，相邻桩进行搅 』 拌时无法进行，必须离开一定距离进行施工从而形成冷缝； ３．５．３搅拌桩施工时搅拌桩机械不垂直或桩位发生偏差，使搅拌桩 Ｉ 上下、左右桩体不咬合形成桩冷缝； 上述隋况发生后，应立即上报给项目部与监理、甲方，研究冷缝处 匝匝穹豳 理方案，并对冷缝位置做好准确标识。冷缝处理方案有以下几种： Ｉ 深度同深搅桩 ｌ 桩 茎： 堡显至塑盐壁堕堡 Ｉ 匡垂夏 豆三囹 三轴搅拌桩施工工艺流程图 地下管线或地下障碍物的影响冷缝的处理方案 作者简介：周龙伟（１９８１～），男，江苏句容人，大专学历，助理工程 ４结论 师。
