淄矿集团埠村煤矿西区10101面底板注浆改造评价报告(终).doc

淄矿集团埠村煤矿西区淄矿集团埠村煤矿西区 101101 试采区试采区 1010110101 工作面工作面 底板预注浆改造工程与注浆效果评价报告底板预注浆改造工程与注浆效果评价报告 淄矿集团埠村煤矿 二○一○年五月 工程施工单位与报告编审人员 工程施工单位淄矿集团埠村煤矿 编制单位淄博矿业集团埠村煤矿地测科 编 制 人司继俊 王玉 王清振 李少伟 钟子滨 审 核 人杨 平 于 轲 徐春生 负 责 人张友明 杨 平 目目 录录 1 1 矿矿井概况井概况..............................................................1 1.1 井田位置及范围 .............................................1 1.2 矿井生产建设情况 ...........................................1 1.3 矿井排水系统及防水隔离工程 .................................3 2 2 井田地井田地质质及水文地及水文地质质条件条件..............................................3 2.1 地层及煤层 .................................................3 2.1.1 地层....................................................3 2.1.2 可采煤层................................................5 2.2 地质构造 ...................................................5 2.2.1 断层....................................................6 2.2.2 褶曲....................................................6 2.3 岩浆岩 .....................................................6 2.4 水文地质条件 ...............................................8 2.4.1 水文地质边界条件........................................8 2.4.2 含水层..................................................8 3 3 1010-1 -1煤底板注 煤底板注浆浆改造的背景及目的改造的背景及目的...................................11 4 4 注注浆浆系系统统............................................................12 4.1 地面注浆站................................................12 4.2 井上、下输浆系统..........................................12 4.3 101 采区注浆系统 ..........................................13 5 5 101101 试试采区采区 1010110101 工作面注工作面注浆浆改造工程改造工程...............................13 5.1 101 试采区 10101 工作面概况 ................................13 5.2 101 试采区 10101 工作面注浆改造工程设计 ....................13 5.2.1 注浆孔设计布孔原则.....................................13 5.2.2 注浆钻孔设计 ..........................................14 5.3 101 试采区首采工作面 10101 面注浆改造工程实施情况 ..........14 5.3.1 钻探工程实施情况 ......................................15 5.3.2 钻探工程揭露 10101 工作面水文地质情况....................15 5.3.3 10101 工作面注浆前放水试验情况.........................16 5.3.4 注浆情况...............................................16 6 6 注注浆浆效果效果评评价价........................................................19 6.3 注浆改造后突水系数计算 ...................................20 6.4 注浆效果的综合评价 .......................................21 7 7 1010110101 工作面工作面经济经济效益分析效益分析..........................................22 7.1 工程费用..................................................22 7.2 效益分析..................................................23 8 8 结论结论.................................................................23 附 表 ⒈ 101 试采区 10101 面钻孔施工情况一栏表 ⒉ 10101 工作面第一序次钻孔注浆情况表 ⒊ 10101 工作面二序次钻孔注浆情况表 ⒋ 10101 工作面检查钻孔注浆情况表 附 图 ⒈ 埠村煤矿地形地质图（110000） ⒉ 埠村煤矿西区综合水文地质图（15000） ⒊ 埠村煤矿西区综合水文地质柱状图（1500） ⒋ 埠村煤矿西区 10-1煤采掘工程平面图（12000） ⒌ 101 试采区 10101 面注浆改造工程设计平面图（11000） ⒍ 101 试采区 10101 面底板注浆工程平面布置图（11000） ⒎ 101 试采区徐灰等厚线图（12000） ⒏ 101 试采区 10-1煤至徐灰间距等值线图（12000） 1 淄矿集团埠村煤矿西区淄矿集团埠村煤矿西区 101101 试采区试采区 1010110101 工作面底板预注浆改造工程与注浆效果评价报告工作面底板预注浆改造工程与注浆效果评价报告 1 1 矿井概况矿井概况 1.11.1 井田位置及范围井田位置及范围 埠村煤矿位于济东煤田（章丘煤田）中南部，行政区划属山东省济南 市章丘市管辖。地理坐标为东经 11724′27″～11731′03″、北纬 3634′54″～3642′23″。井田范围东以文祖断层（F13）为界，西以 亭山断层（F1）为界，南部以各煤层露头，北（深部）以采矿许可证批准 的范围为界，中部以 F29断层为界划分为一、三两个井田。矿区面积为 59.69km2，其中一井田 9.13km2、三井田 50.56km2。 （见图 1埠村煤矿交通 位置图） 1.21.2 矿井生产建设情况矿井生产建设情况 一号井 1965 年 3 月正式投产，设计生产能力 30 万 t/年，由于资源枯 竭，已于 2003 年 12 月 31 日闭坑。三号井 1958 年 10 月开始建设（期间 1960～1966 年停建） ，1970 年 7 月简易投产，设计生产能力 45 万 t/年。 1987 年～1994 年对三井进行改扩建后，分为东、西两区生产，设计生产能 力提高到 90 万 t/年。2007 年核定生产能力 120 万 t/年，2009 年实际产量 106.3 万吨。 矿井开拓方式为立井、斜井多水平开拓，暗斜井延深、上下山采区布 置。矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式。采煤方法为走向长 壁后退式，全部陷落法管理顶板，采煤工艺为综采、机采。埠村煤矿西区 现有 1 个生产水平，既-390m 水平，现有 6 个采区，其中生产采区有 4 个， 2 即 312 采区、921 采区、315 采区、313 采区；准备采区有 2 个，即 101 采 区、103 采区。 3 图 1 埠村煤矿交通位置图 1.31.3 矿井排水系统及防水隔离工程矿井排水系统及防水隔离工程 矿井采用集中排水方式，东、西区分别建有独立的排水系统。东、西 两区在-390m 水平各建有一个主排水泵房，另外，东区-85m、-800m 水平和 西区-260m 水平各建一个水平泵房，各下山采区均建有采区泵房。西区主排 水泵房（-390m 泵房） ，安设 D450A-609 水泵 9 台、MD450A-609 型水泵 1 台，Ф377mm 管路 5 排，综合排水能力 3270m3/h，水仓有效容量 8296m3。 东、西两区由-390m 大巷连通，在-390m 大巷建有一道双向水闸门，实 现了东、西区隔离。对开采受水害威胁煤层，各采区均建有水闸门，并按 规定计算留设水闸门保护煤柱、采区隔离煤柱及断层防隔水煤柱，实行分 区隔离开采。 2 2 井田地质及水文地质井田地质及水文地质条件条件 2.12.1 地层及煤层地层及煤层 2.1.12.1.1 地层地层 井田内地层为古生代华北型含煤沉积，主要地层为奥陶系、石炭系-二 叠系及第四系。 （见图 2埠村煤矿煤系地层综合柱状图） ⑴奥陶系（O）总厚 821.6m，为一套海相碳酸盐岩地层，下与寒武 系呈整合接触，上与石炭系呈假整合接触。分下统和中统，缺失上统。 ⑵石炭系-二叠系（C-P）假整合于奥陶系之上，为海陆交互沉积。 ⑶第四系（Q）不整合接触于基岩之上，厚度 0～76.99m，由南向北 逐渐加厚，由黄土、砂土、亚粘土、砾岩、砾石组成，砾石层成分复杂， 4 有岩浆岩、变质岩、砂岩、石灰岩组成，磨圆度较好。 mm - - 3 36 6. . 5 5 3 35 52 2. . 5 5 2 2. . 1 14 4 1 14 47 7. . 0 0 BB 1 1 0 0. . 5 53 3 2 27 7. . 5 5 3 3 1 1. . 0 01 1 1 19 9. . 0 0 1 1. . 0 01 1 4 45 5. . 4 4 0 0. . 8 84 4 2 23 3. . 0 0 1 1. . 4 48 8 1 15 5. . 0 0 1 1. . 4 49 9 9 9. . 0 0 2 2. . 4 43 3 0 0. . 7 70 0 9 9- -1 1 2 23 3. . 7 75 5 1 1. . 6 60 0 1 13 3. . 6 68 8 0 0. . 5 51 1 4 4. . 7 70 0 1 14 4. . 3 32 2 1 10 0. . 9 9 1 13 3. . 4 48 8 8 82 20 0 1 10 0- -1 1 1 10 0- -3 3 5 图 2埠村煤矿煤系地层综合柱状图 2.1.22.1.2 可采煤层可采煤层 西区共有可采煤层 5 层，即 1、3、9-1、10-1、10-3煤，煤种主要为贫 煤和瘦煤。各煤层情况如下 ⑴1 煤厚度 0～1.68m，平均 0.53m，含夹石 0～1 层，有岩浆侵入， 为不稳定型煤层。 ⑵3 煤厚度 0～1.60m，平均 0.68m，含夹石 0～2 层，为较稳定～不 稳定型煤层。上距 1 煤 21.47～33.82m，平均 27.41m；下距一灰 11.89～26.50m，平均 18.24m。 ⑶9-1煤厚度 0～2.39m，平均 0.70m，偶有岩浆侵入，含夹石 0～2 层，为较稳定～不稳定型煤层。五灰为直接顶，下距 10-1煤 16.53～31.32m，平均 22.56m。 ⑷10-1煤厚度 0.80～2.00m，平均 1.60m，含夹石 0～3 层。局部岩 浆侵入，为稳定～较稳定型煤层。下距 10-3 煤 9.57～27.86m，平均 13.68m。 ⑸10-3煤厚度 0～1.67m，平均 0.51m，仅局部可采，为不稳定型煤 层。下距徐灰 9.7～27.06m，平均 19.04m。 以上五个可采煤层，3 煤沉积较稳定，厚度较大，是西区的主采煤层。 1 煤沉积不稳定且被岩浆侵蚀基本失去可采价值。9-1和 10-1煤，沉积稳定， 厚度大，但因受底板高承压水威胁，无可采储量，全部为资源量。10-3煤 沉积不稳定，厚度较薄，仅局部可采，且距底板含水层更近，水害威胁更 大，难以开采。 6 2.22.2 地质构造地质构造 西区位于埠村向斜以西，地层为走向 SE，倾向 NE 的单斜构造。地层倾 角一般 6～9，浅部较缓，一般在 3～6之间，深部变陡，一般在 9～14之间，局部由于断层牵引最大倾角达 30以上。井田内地质构造较 发育，以高角度正断层为主，倾角在 60～75之间。 见图 3埠村煤矿构造纲要图 2.2.12.2.1 断层断层 埠村煤矿西区已查明和初步控制落差大于 10m 的断层 15 条，其中落差 大于 30m 的 5 条，10～30m 的 10 条。根据断层走向，大致分为两组一是 近南北向，该组断层最发育（12 条） ，落差大，控制着本井田的构造格局； 二是东西向有 3 条。 2.2.22.2.2 褶曲褶曲 褶曲构造主要有控制井田形态的埠村向斜。该向斜主轴向 NE20～25, 在井田延展长度 10km，西区位于埠村向斜西翼。另外还有危山向斜，在西 6 勘探线附近，轴向 NNE,在 3 煤-200m 水平消失，井田内延展长度 1km。 2.32.3 岩浆岩岩浆岩 井田内岩浆活动比较剧烈，对煤层破坏也比较严重，除 3、10-3煤未受 岩浆大面积侵蚀外，其它各煤层均不同程度受到侵蚀破坏。岩浆主要是顺 层以岩床形式侵入，而岩墙较少。岩浆沿煤层顶板侵入时，因煤层中有夹 石相隔，夹石以上煤变为天然焦，夹石以下煤未变质，个别变质轻微，当 岩浆沿煤底板或中部侵入时，煤层大部分变质为天然焦，个别块段变质严 7 重为无开采价值的天然焦。岩浆岩岩性主要是闪长玢岩、微晶闪长岩，辉 绿岩。从岩浆侵入的范围看，10-1煤侵入范围最大，占井田面积的 41.1，1 煤、9-1煤层次之。 8 图 3 埠村煤矿构造纲要图 9 2.42.4 水文地质水文地质条件条件 2.4.12.4.1 水文地质边界条件水文地质边界条件 井田东部为文祖断裂构造带，这个构造带以张扭性断层为主，由落差 数十米至百米的断层组成，呈阶梯状，构造带以东为地表裸露的奥灰；以 西为本井田，该构造带是本井田东部的隔水边界。西部为亭山断层（F1） 落差近百米（井田处于上升盘） ，北部为矿井深部区，属隔水和弱泄水边 界。南部为各含水层露头，是各含水层的自然补给边界。本井田为一独立 的水文地质单元。 西区由于区内存在几条规模较大的张性正断层（F1、F3、F7、F8） ，地 层也有一定的起伏，构造裂隙比较发育，构造作用使井田内部各主要含水 层存在侧向水力联系。 2.4.22.4.2 含水层含水层 影响 10-1煤开采的含水层主要有石炭系上统太原组薄层灰岩，中统 本溪组徐上砂岩、徐家庄石灰岩和奥陶系石灰岩。 ⑴石炭系上统太原组薄层灰岩含水层主要是四灰、五灰两层灰岩。 四灰全区稳定，厚 0.98～4.48m，平均 2.14m，下距五灰 6.45～13.62m， 平均 10.15m。五灰厚 0～3.74m，平均 2.43m，局部相变为砂页岩，为 9-1 煤的直接顶板，下距 10-1煤 18.78～35.7m，平均 23.75。四、五灰含水层 间距较近，为细砂岩和砂质页岩所隔，在构造和采矿活动的影响下极易发 生水力联系，故视为一个含水层组。四、五灰含水层裂隙较发育，富水性 以静储量为主。四、五灰主要接受大气降水及第四系潜水补给，一般可进 行疏干。2009 年埠村煤矿西区 911 采区已回采结束，目前四、五灰水已疏 放至-390m 水平以下。 10 ⑵石炭系中统本溪组徐上砂岩含水层该层砂岩在井田普遍发育，厚 0～28.93m，平均 14.32m，岩性以细砂岩为主，局部为中砂岩，一般与徐 灰直接接触，局部隔砂质页岩或砂页岩，上距 10-1煤 6.16～38.26m，平均 19.61m。徐上砂岩虽整体富水性较弱，但局部裂隙发育，并与徐灰导通， 其补给水源为徐灰。由于该层砂岩与徐灰发生水力联系，减少了隔水层的 有效厚度，与徐灰一并对 10-1煤的开采构成威胁。 ⑶本溪组徐家庄石灰岩含水层徐灰在井田内多发育两层，上层较薄， 厚度在 0～2.13m。下层厚度 7.53～14.66m，平均 10.19m，两层间夹层厚度 0～5.28m，夹层岩性多为粘土页岩和砂质页岩。上分层一般无水，富水主 要在下分层。徐灰上距 10-1煤 20.67～43.1m、平均 32.6m ，下距奥灰 8.05～28.43m，平均 13.84m，一般以页岩和铝土类粘土岩相隔。徐灰富水 性受构造的控制，并具明显的分区性。根据 2003 年水文补勘资料，井田划 分为三个水文地质块段（F7 断层以西、F7～F8 断层之间和 F8 断层以东） ， 4 个水文地质分区（F7 断层西南Ⅰ区、F7 断层西北Ⅱ区、F7～F8 断层之间 Ⅲ区、F8 断层以东Ⅳ区） ，Ⅰ区内又划分 2 个亚区（第一放水孔组至 F7 断 层间为Ⅰ-1 亚区，该区以南为Ⅰ-2 亚区） （见图 4徐灰水文地质特征分区 图） 。 Ⅰ区水位高，渗透性好，径流条件好，富水性极强，有极强的奥灰 越流补给和浅层侧向补给。本区可划分为Ⅰ-1、Ⅰ-2 两个亚区，Ⅰ-1 亚 区与下伏奥陶系灰岩水联系密切，接受奥灰水补给，Ⅰ-2 亚区虽然裂隙发 育、透水性好，但没有强补给水源，101 试采区即位于该区。 Ⅱ区该区与Ⅰ区有一组岩浆岩墙相隔，地下径流较迟缓，补给来源 有限，存在一定量的奥灰越流补给。 Ⅲ区该区位于落差 0～40m 的 F7 和落差 17～40m 的 F8 号断层之间 11 的狭长地垒块段，是水位相对较低块段，为独立的水文地质块段，地下水 径流较迟缓，补给来源有限。 12 图 4 徐灰水文地质特征分区图 Ⅳ区本区只有 Lxg15 号孔参与水文补勘，初步分析该区与奥灰有良 好沟通，是径流、富水条件较好的块段。 总之，西区徐灰含水层沉积稳定，富水性受构造的控制，块段性较强， 其主要补给水源为底部奥灰含水层，水质、水位与奥灰近似，对 10-1煤的 开采构成威胁，是矿井安全开采的重点预防和防治对象。 ⑷中奥陶系石灰岩含水层组奥陶系石灰岩为煤系的基底，总厚约 821.6m，在井田南部广泛出露于地表，出露面积约 84km2，年降水入渗补 给量 2594.5 万 m371082 m3/d，是本区工农业用水的主要水源。上部厚约 130m 的八陡组距煤系最近，对矿井的开采影响最大，埠村煤矿西区地面有 19 孔（其中供水孔 2 个） 、井下 3 孔、揭露该层。根据现有资料分析，八 陡组岩溶发育大致可分为两个带 第一带岩溶裂隙充填半充填带。该带位于奥灰顶面 20～50m 内，富 水性相对较差，地面 4 个钻孔揭露该带抽水试验 q0.0215～0.1173L/sm, 井下 2 个钻孔揭露该带，单孔涌水量 30～60m3/h。 第二带岩溶裂隙带。该带位于奥灰层面 20～50m 以下，岩溶裂隙发 育，含水丰富，本区水源井主要取自该带。井田内 2 个水源孔抽水试验 q6.0659～13.4093L/sm，井下钻孔（Ox3）揭露该带单孔涌水量 156m3/h。 本区奥灰水处于补给～径流区内，富水性强，补给条件好。根据东区 埠观 2 号孔观测资料，最高水位 96.55m（1996 年 9 月 20 日） ，最低水位 30.73m（2003 年 6 月 5 日） ，目前水位 52.55m（2010 年 4 月 30 日） 。 3 3 1010-1 -1煤底板注浆改造的背景及目的 煤底板注浆改造的背景及目的 目前，埠矿西区正在开采 1、3 煤和 9-1煤，截至 2007 年底，矿井储 13 量（111b ）176.2 万吨，可采储量（111） 72.5 万吨全部为 1、3 煤，资 源量（331、332、333）3535.6 万吨，其中 9 煤 702.6 万吨，10-1煤 2244.9 万吨，9、10 煤资源量占矿井资源量的 80，突水系数大于 0.1MPa/m，受水威胁严重。如何安全有效的开采受水威胁的 9、10 煤，是 埠村煤矿安全生产的一大技术难题。2008 年经外出调研学习和可行性论证， 决定采用对 10-1煤底板徐灰含水层进行预注浆改造加固方法，以解放受水 威胁的 9、10 煤层，实现安全开采，确保企业的可持续发展。 4 4 注浆系统注浆系统 淄矿集团埠村煤矿西区注浆改造工程设计委托肥城矿业集团有限 责任公司设计院编制，经淄博矿业集团有限责任公司审查通过后实施。注 浆系统主要包括地面注浆站、井上、下输浆系统及 101 试采区注浆系统三 大部分。 4.14.1 地面注浆站地面注浆站 地面注浆站位于西区工业广场内，主要包括土建工程和供电、供（排） 水、粘土造浆、射流造浆、注浆、控制、通讯七大系统。 4.24.2 井上、下输浆系统井上、下输浆系统 地面输浆钻孔由山东省地矿工程勘察院施工，孔深 487.40m，表管 φ2738mm/49m 螺旋钢管、井管 φ8910mm/484m 无缝钢管和 φ1086mm/1.4m 无缝钢管。 井下输浆管路自地面输浆孔孔底 --- -390 东大巷副巷 --- -390 西 大巷 --- 9、10 行大巷 --- 911 底车场 --- 101 皮带上山 --- 101 石门 14 --- 101 试采区 10101 面各注浆钻孔，分别在输浆孔绕道、101 皮带道上山 底盘、101 联络巷施工三个泄浆池。输浆管路采用 φ607mm 无缝钢管作为 输浆管，选用 φ64mm 的沟槽式管接头及高压柔性管卡作为输浆管路配套连 接件。 4.34.3 101101 采区注浆系统采区注浆系统 工作面注浆泵注浆结束时采用小泵量（60～35L／min）高压力注浆。 工作面移动注浆管路注浆管路采用 φ607mm 无缝钢管，选用 φ64mm 的沟槽式管接头及高压柔性管卡作为注浆管路配套连接件。 注浆管与注浆钻孔孔口采用多功能快速接头连接，并安装测压表。 101 采区备用注浆站在 101 皮带上山联络巷建立采区备用注浆站，设 注浆泵一台、储浆池及搅拌池各一个。当注浆系统发生故障时，将输浆管 路的浆液泄入采区备用注浆站储浆池，利用备用注浆站对注浆钻孔继续进 行注浆。 5 5 101101 试采区试采区 1010110101 工作面注浆改造工程工作面注浆改造工程 5.15.1 101101 试采区试采区 1010110101 工作面概况工作面概况 101 试采区为西区 10 煤层的首采区，位于 911 采区上部，处于水文地 质条件复杂的Ⅰ-2 亚区水文地质块段。10101 工作面为 101 试采区的首采 工作面，地面位于潘王公路以东 80m、危山大庙以北 700m 处，井下位于 101 轨道集中巷西部。工作面设计为倾斜长壁工作面，倾斜长 250m、走向 宽 60m。工作面上限标高-281.8m、下限标高-301.1m，煤层厚度 1.8m，煤 15 层倾角 3～８、平均 5.5，可采储量 3.24 万 t。 5.25.2 101101 试采区试采区 1010110101 工作面注浆改造工程设计工作面注浆改造工程设计 5.2.15.2.1 注浆孔设计布孔原则注浆孔设计布孔原则 底板预注浆改造的主要含水层为徐灰含水层。 ⑴按浆液扩散半径布设，力求使浆液在整个工作面的覆盖率达到 80以 上。一般钻孔注浆扩散半径为 15～25m。在工作面轨道运输巷每隔 60～80m 施工一钻机房，以不同的倾角、方向均匀布置在工作面内。 ⑵以斜孔为主，使钻孔揭露徐灰含水层段尽量长。 ⑶钻孔设计方向尽量和断裂构造的发育方向垂交或斜交，以尽可能多 穿过裂隙。 ⑷在构造薄弱带太原组或奥陶系石灰岩含水层可能突水位置作为改造 重点。如断层带上盘、收敛部位、交叉处、尖灭点、断层弯曲剧烈部位及 工作面初压显现地段、褶曲构造的轴部等。 ⑸一般分二个序次施工，第一序次孔距 60m 左右，主要作条件探查， 通过取芯、水量、水压观测和放水试验等手段，查明工作面内徐灰岩溶发 育程度、水动态特征和底板岩性组合、厚度等，据此确定注浆参数。第一 序次孔注浆完毕，按 30m 左右孔距布置第二序次注浆钻孔并实施注浆。如 达不到注浆改造效果，对局部地段仍需加密施工。 5.2.25.2.2 注浆钻孔设计注浆钻孔设计 101 试采区首采工作面 10101 面注浆改造工程，设计施工徐灰放水孔 3 个、徐灰观测孔 2 个、奥灰观测孔 2 个、注浆孔 18 个（其中第一序次 10 孔、第二序次 8 孔） ，共计 25 孔。 16 钻孔布置详见 101 试采区 10101 面注浆工程钻孔布置平面图（设计） 5.35.3 101101 试采区首采工作面试采区首采工作面 1010110101 面注浆改造工程实施情况面注浆改造工程实施情况 10101 工作面注浆改造工程，自 2009 年 2 月开始施工水文孔，至 2010 年 3 月结束检查孔注浆工作，整个工程共施工钻孔 37 孔/2558.7m钻孔情 况详见附表一，共注入水泥 1601.44t。 5.3.15.3.1 钻探工程实施情况钻探工程实施情况 ⑴水文钻孔施工情况按照设计要求，注浆前需对徐灰进行一次放水 试验，以进一步查清 10101 工作面水文地质条件。为此，施工水文钻孔 7 孔/471.5m，其中徐灰放水孔 3 孔/204.5m、徐灰观测孔 2 孔/105.6m、奥灰 观测孔 2 孔/161.6m。 ⑵注浆钻孔施工情况按照设计要求，10101 工作面注浆改造工程，共 施工注浆钻孔 18 孔/1256.8m，其中第一序次 10 孔/715.8m、第二序次 8 孔 /541.0m。 ⑶检查钻孔施工情况设计 4 个检查孔，实际施工检查孔 12 孔 /830.4m。 （见附图101 试采区 10101 面注浆工程钻孔施工平面图） 5.3.25.3.2 钻探工程揭露钻探工程揭露 1010110101 工作面水文地质情况工作面水文地质情况 根据 101 试采区 10101 面底板注浆改造工程施工的钻孔资料，该区域 徐上砂岩局部发育，厚度 1.24～5.87ｍ、平均 3.7m，上距 10-1煤 24.0～32.6m，平均 28.9m，水量在 15m3/h～60m3/h，水位- 42.6～48.6m。10-1煤与徐上砂岩之间，其岩性组合主要为粘土页岩、薄 层砂岩、10-2煤、砂质页岩、10-3煤等，钻孔揭露大多不含水，阻隔水性较 17 好。徐灰发育 1 层，厚度 5.93～18.3ｍ、平均 11.89m，上距 10-1煤 23.0～37.8m，平均 31.3m，单孔最大水量为 240m3/h（Z9） ，有 13 孔单孔 水量在 90m3/h 以上，水位-30.6～46.8m。徐灰含水层总体富水性较强， 主要接受奥灰含水层补给。根据危山地面徐灰观测孔观测资料，最高水位 88.65m2005 年 11 月 10 日，最低水位 28.74m2003 年 6 月 29 日，目前 水位 47.46m2010 年 4 月 30 日。 根据 101 试采区施工 2 个奥灰钻孔资料，奥灰上距 10-1煤 54.8～55.3m，平均 55.1m。奥 1号孔揭露奥灰 2.82m，单孔涌水量 64.8m3/h，水位 55.3m；奥 2号孔揭露奥灰 22.7 m，单孔涌水量 22.2m3/h，水位 48.84m。 徐灰至奥灰间距 8.7～8.85m，平均 8.78m，岩性为杂色页岩、粘土页岩和 砂质页岩，以杂色页岩为主，隔水性良好，但强度较低，在高承压水和构 造影响下，易产生导水通道。 5.3.35.3.3 1010110101 工作面注浆前放水试验情况工作面注浆前放水试验情况 10101 工作面在水文孔及第一序次注浆孔施工结束后，对徐灰含水层进 行了放水试验。放水试验历时 104h，其中放水 48 h，单孔最大放水量 296.42m3/h，验累计放水量为 12470.2m3，放水孔水位最大降深 32.64m，影 响半径 1350m。停止放水后，放水孔恢复到原始水位仅用 18h。 通过放水试说明该区域徐灰裂隙发育、富水性强、连通性好、并存在 强补给水源，径流条件好，与三号井（西区）9、10 煤水文地质条件补充 勘探成果报告结论吻合。 5.3.45.3.4 注浆情况注浆情况 10101 工作面共施工注浆钻孔 18 个、检查孔 12 个，采用单液水泥浆 18 注浆，自 2009 年 7 月 29 日开始，至 2010 年 1 月 21 日结束，共注入水 泥 1601.44t。 ⑴注浆工艺 ①工艺流程 采用地面注浆站，通过注浆钻孔以及注浆管路，和井下工作面注浆 孔对徐灰含水层预注浆，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，把徐灰含水层中的水置换出去，使徐 灰不含水或弱含水，从而形成完整的注浆系统工艺流程。 放水试验情况表 表 1 ②注浆方法 利用地面注浆站对注浆孔直接进行注浆。设计采用粘土水泥浆，考虑 孔号 至放水孔徐 2 的距离（m） 至放水孔徐 4 的距离（m） 原始水位 （m） 传导时间 （min） 放水结束后降 深（m） 恢复到原始水 位时间（h） XL165774150.4821012.38519.5 LXf21262125734.4201027.94816.5 OX11042100037.502 基本不变 0 911 Lxg2 13461256-16.7061400.40824 探 18 1060986-12.468351.22496 奥 1 22616650.1441100.30672 徐 5 1031.237.406136.41416.5 Z11037736.202236.41416.5 Z813413037.336333.6616 Z1219920837.434336.51616.5 Z1624926636.732333.08416.5 奥 2 2.710649.542950.20416 徐 3 110737.484236.31216 徐 1 1309337.290235.80216.5 19 到 10101 工作面的水文地质条件及本矿井尚无徐灰含水层注浆改造的实践 经验等因素，经研究决定采用了单液水泥浆对徐灰含水层进行预注浆改造。 ③浆液参数 采用密度 1.14～1.28t/m3的水泥浆浆液，在注浆过程中根据徐灰含水 层裂隙发育程度及钻孔进浆量进行适当调节。 浆液配比原则采用稀浆---浓浆---稀浆，即一开始时注稀浆，压力 稳定后根据进浆量可适当提高浆液密度，临近终孔时改注稀浆至终孔结束。 ④单孔注浆结束的标准 水泥浆液注浆压力越大，扩散的范围越大，对裂隙充填的越饱满，形 成的结实体强度越高，但压力过大，由于煤层底板厚度较小，容易破坏煤 层底板。所以单孔注浆结束的标准定为泵量 35L／min，孔口压力达到 8.5MPa，并稳压 30min。 ⑵第一序次注浆情况 第一序次共施工注浆钻孔 10 个，单孔最大涌水量 210m3/h（Z8） 。 2009 年 7 月 29 日～8 月 25 日，采用单液水泥浆对 10 个注浆钻孔进行注浆， 本序次累计注入水泥 601.85t。其中，水量为 90m3/h 的 Z10孔注浆量最大， 共注入水泥 121.01t；水量最大 Z8孔共注入水泥 35.95t； Z3孔注浆量最 小，仅注入水泥 1.03t。Z3孔是本序次水量最小的钻孔，水量为 12m3/h。 （详见附表二） 。 ⑶第二序次注浆情况 第二序共施工注浆钻孔 8 个，单孔最大涌水量 240m3/h（Z9） 。2009 年 10 月 15 日～11 月 6 日，采用单液水泥浆对 8 个注浆钻孔进行注浆，本 序次累计注入水泥 547.74t。其中，水量最大的 Z9孔注浆量最大，共注入 20 水泥 306.83t；Z7孔水量为 30m3/h，注浆量最小，共注入水泥 11.58t；本 序次水量最小的钻孔 Z17，水量为 12m3/h，注入水泥 22.26t。 （详见附表 三） 。 ⑷检查孔注浆情况 根据注浆后电法物探资料，结合按浆液扩散半径 25m 圈定注浆效果影 响范围，综合分析后，分别在构造底鼓、水量大、注浆量大及浆液扩散薄 弱区域及工作面外围设计施工 12 个检查孔，Jc6、Jc7 、Jc8、Jc9终孔 位置在工作面以外水量较大，Jc6单孔水量为 60m3/h、水压 2.6MPa；Jc7 单孔水量为 61.2m3/h、水压 3.1MPa；Jc8单孔水量为 123.1m3/h、水压 3.2MPa；Jc9单孔水量为 115.4m3/h、水压 3.1MPa；2009 年 12 月 5 日～2010 年 3 月 5 日，采用单液水泥浆分别对检查孔 Jc1、Jc3、Jc4、Jc7、Jc8、 Jc9、Jc10、Jc11、 Jc12进行注浆， 12 孔共注入水泥 464.62t（详见附表四） 。 6 6 注浆效果评价注浆效果评价 6.16.1 物探结果评价物探结果评价 ⑴注浆前电法物探情况 09 年 3 月 2 日～5 日，对 10101 面进行直流电法物探，共设测点 26 个、 计 480m，生成 10101 工作面上出口电法视电阻率低阻异常剖面图及工作面