浅谈煤层底板多层含水层注浆改造工艺

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1、浅谈煤层底板多层含水层注浆改造工艺承压开采矿井对煤层底板进行注浆改造，目前在国内已经是一项比较成熟的技术。但国内人多数地区进行底板注浆改造的含水层一般原离开釆煤层底板较远，即使有多层含水层，含水层间间距也比较大，含水层间无水力联系或联系很弱。因此，只需要加固紧接底板的一层含水层即可。龙门煤矿煤层底板则具冇多层含水层，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

2、构造区内，属嵩山背斜的北翼。矿区基木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寒武系上统窗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45m01.2.2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

3、距二1煤层一般40mo1.2.3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2.9-19.36m02、多含水层分层注浆工艺的研究1.1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

4、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，从而防止釆中、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

5、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①127mm、①108mm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lm,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

6、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I」灰岩），进行注浆封孔，封孔时再次对裂隙进行封堵。1.2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±岩中

7、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13667.55to现2405工作面已安全冋采完毕，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，回釆区域内增加水量约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

8、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