底板注浆改造技术在赵楼煤矿619工作面的应用

郑允建

（淮北市烈山区赵楼煤矿，安徽 淮北 235058）

一、工程概况

赵楼煤矿619工作面回采到距离停采线90m左右位置，工作面底板出水。根据淮北矿区地质和水文地质特征分析，619工作面底板出水可能与煤层底板下部赋水太远群灰岩层有水力联系。为了确保剩余工作面煤层的安全回采，赵楼煤矿委托徐州中地物探科技新技术开发有限公司于2010年10月24日，采用瞬变电磁法在619工作面材料巷和运输巷内对工作面底板灰岩水进行探测，探测结果发现在工作面底板20m以下有一个异常区，这一异常区主要是砂岩、泥岩及太灰群灰岩，其形态为上小下大的椎体，水地质特征表现为初始阶段出水量较小，后期有可能发生较大的突水，严重时有可能造成淹井伤人事故。这一点在皖北矿区的界沟煤矿和五沟煤矿都发生过类似现象，所以绝不能忽视，应该引起高度重视。要想安全的回采619工作面的剩余煤量，根据《煤矿防治水规定》必须对工作面底板“异常区”进行综合治理，彻底消除619工作面底板灰岩水的安全隐患，保证矿井的安全正常生产。

二、治理方案的选择

根据其他矿区生产矿井对煤层底板“异常区”的治理方法和经验，对赵楼煤矿619工作面底板“异常区”的综合治理原则是“截源堵流”，也就是从“异常区”的下部、中部和上部分别施工注浆钻孔，对“异常区”中的裂隙、空隙等出水通道用水泥浆液全部注实，达到“截源堵流”的目的，首先根据徐州中地物探科技新技术开发有限公司瞬变电磁法探测的结果和建议，在619工作面的皮带机巷中布置两个钻场12各钻孔，注浆钻孔的布置必须保证在平面上和剖面上，在注浆时浆液能对“异常区”的水流进行有效的全面封堵，从而根本上杜绝“异常区”导致619工作面底板发生突水事故的安全隐患。

三、注浆钻孔的设计

首先确定注浆钻孔终压4MPa，浆液扩散半径为10～20m，再根据徐州中地物探科技新技术开发有限公司瞬变电磁法的探测结果－－异常区的总体形态为上小下大的椎体，其上部距离煤层底板20m，下部距离煤层底板50m，椎体中下部直径约40m，下部与太灰群灰岩层相连，这样注浆钻孔在剖面上要布置3组，在平面上平均每组要布置4个钻孔，注浆钻孔总数12个，总工程量月863m，上部4个孔为验证孔。注浆孔采用一路Ф108mm套管，如果不行在下第2路Ф98mm套管，第一组孔套管15m，第二组孔套管20m，第三组孔套管25m。

四、设备的选用

根据设计钻孔的实际情况和注浆的实际需要，本次选用的设备为：

1．杭钻SGZ－ⅢA型300m钻机2台；

2．衡阳BW250／6型泥浆泵2台；

3．葫芦岛注浆泵厂的2TGZ200／15型双液可调式注浆泵1台；4．0．3m3立式搅拌机1台。

五、钻孔结构及技术要求

首先选用 Ф113mm钻头开孔，钻进到15．5m，下入Ф108mm套管15m，15m到终孔为Ф75mm裸孔钻进。

钻孔均采用清水无岩心钻进，钻具应加导向，保证钻孔不发生弯曲、歪斜。

六、套管及固定的技术要求

套管选用普通地质套管，每根长1．5m，套管与套管用接箍连接时要满丝满扣拧紧，套管最上一根的孔口焊接高压法兰盘；固管用42．5级普通硅酸盐水泥制成0．6：1的纯水泥浆，水泥浆凝固时间为72小时，然后扫孔，扫孔超出套管0．5m后，对套管进行固管的耐压试验，试验压力达到5MPa，以套管外壁不渗漏水、套管不动为合格，否则要重新固管。

619工作面注浆钻孔参数一览表

七、钻孔的施工

先在皮带机巷施工两个钻机窝，钻机窝的尺寸按施工单位的要求进行施工，要保证支护安全可靠，没有安全隐患。

钻孔的施工顺序从“异常区”的下部开始向下施工，也就是先施工最下面的一组钻孔，然后施工中间一组钻孔，最后施工上面一组钻孔（检查孔）。

八、孔口装置

每一个钻孔均准备一个高压闸阀，闸阀通孔直径Ф100mm，耐压6MPa，在套管试压合格准备向赋水异常体钻进时安装好高压闸阀，另外准备一个和高压法兰盘螺丝眼相同的闷板，上面焊接1寸带丝扣的无缝钢管，上接1寸高压小球阀，留做套管耐压试压和钻孔出水时测量水压及水量，也留做向孔内注浆用。

九、注浆

注浆材料选用42．5级普通硅酸盐水泥制成的纯水泥浆液，每一个钻孔注浆均采用先稀后浓的方法，也就是随着注浆量的增加，浆液浓度从开始的1：1逐渐增加到0．7：1直至达到设计的注浆终压，设计终压4MPa。注浆孔的注浆顺序采用上行法注浆，也就是先从最下面的一组钻孔注起，然后注中间一组钻孔，最后注上面一组钻孔，直至把可能的出水通道全部堵实，达到预期的注浆效果。

十、结论

经采前探查认为619工作面水文地质条件比较复杂，局部海相泥岩隔水性能较差，存在导升现象。底板灰岩水对工作面安全回采造成较大威胁，单纯通过疏放水虽可降低含水层压，但非控制性的、过分的疏放会早造成排水费用高，浪费水资源等问题，开展工作面地板注浆加固和改造是必要的。

通过工作面注浆后二次电法探查、取芯验证及涌水量对比试验的验证得出：工作面赋水异常范围明显减少，并对注浆后的异常区进行了重点注浆加固，总体评价注浆效果好，达到了改造地板含水层为隔水层的目的，

619工作面可以进行安全回采剩余煤量。通过地板含水层注浆改造结合对灰岩水有控制的排放，节约了大量大治水费用，可以达到安全回采和经济效益最佳结合，为解放受下部岩溶高承压水威胁的煤炭开采探索出了一条有效的途径。

［1］王国际．注浆技术理论与实践［M］．徐州：中国矿业大学出版社，2000．

［2］国家安全生产监督管理总局．煤矿防治水规定［S］．北京：煤炭工业出版社，2009．