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[摘 要]多年来，香山矿在己组煤层底板注浆加固技术积累了大量实际经验，特别是在急倾斜煤层进行底板注浆加固方面取得了较好的效果。本文对香山矿的己16-17-22100工作面技术进行分析，总结出了治理己组底板承压水防治措施方案和安全技术措施，对承压水有效控制，保证了工作面安全回采。
[关键词]急倾斜煤层 防治水措施 底板注浆加固
中图分类号：TD322+.1 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）25―0359―01
香山矿在2008年以前对己组煤层带压开采防治措施主要以疏水降压和可能突水回采工作面底板近距离做泄水巷为主，对水害防治不彻底、不安全。因此，采用新工艺、新方法才能从根本上解决己组煤层带压开采难题。从2008年矿研究决定：利用底板注浆加固先进技术来解决己组煤层带压开采难题。并将其应用到2009～2012年应用于己组底板承压水防治措施中，特别是在己16-17-22100工作面利用底板注浆加固技术起到了较好效果，确保了工作面的安全回采。
1.己16-17-22100回采工作面概况
己16-17-22100工作面位于二水平己二采区西翼，与二水平己16-17-22080工作面相邻。采面东西走向长570米，南北倾斜宽90米，储量21万吨，上限标高为-295米，下限标高为-401米。采面在走向上起伏变化较大。该工作面预计于2009年09月投产。
2.相邻工作面水文地质情况
己16-17-22100工作面处于二水平己16-17-22080工作面下部。己16-17-22080工作面于2006年投产，2007年底回采结束，该采面水文地质条件较复杂。根据回采揭露表明，其机巷机5、处揭露一逆断层，涌水量3～4m3/h。工作面回采时局部底板有不同程度的出水现象，最小出水量为5m3/h左右，最大涌水量为20m3/h。回采过程中沿机巷最底位置掘进一条泄水巷，涌水可自流至己组-410水仓。
3.采面底板底板突水机理分析
根据多年的回采和疏放水工程揭露含水构造带综合分析，己组煤层回采工作面底板突水直接水源不是L2灰岩，而是其深部的砂岩承压含水层，L5灰岩及其以下承压含水层为砂岩含水层的补给水源。砂岩承压含水层距己16-17煤层底板28～32米，距采面底板33～36米，L5灰岩含水层距己16-17煤层底板法线距52米左右。当采面采高达到2米时，其底板隔水层厚度减去已破坏的隔水层厚度后，已不能承受底板盛压水的高强静水压，从而导致工作面底板砂岩含水层水在高静水压作用下，沿底板破坏裂隙充入回采工作面。随着砂岩含水层静水位的降低，L5灰岩承压含水层水在高静水压作用下通过弱裂隙带对其补给，但补给量小于砂岩含水层泄出量。这也是为什么回采工作面初期出水时水量较大，而随着时间的推移而逐渐减少的原因。
4.己16-17-22100工作面底板承压水防治措施方案
根据上述己组煤层底板突水原理分析，结合己16-17-22100底板含水构造发育情况，将采取底板注浆加固和底板注浆帷幕的方法进行整体防治。
4.1 底板注浆加固有关参数的确定
4.1.1 底板加固厚度的确定
己161-7—22100回采工作面煤层底板破坏深度和突水系数计算：
根据公式h1=0.7007+0.1079L
计算出了己16-17-22100回采工作面（斜长90米）底板破坏深度为h1=0.7007+0.1079×90=10.4（米）
根据物探测得己16-17-22100工作面机、风巷巷道底距低阻可疑区顶界面21米，扣除破坏深度10.4米，剩余10.6米的有效隔水层，根据突水系数公式Ts=P/（M-Cp）（此时Cp取零）计算，其突水系数Ts=P/（M-Cp）=26/（10.6）=2.45kgf/cm2.m，远大于突水系数临界值1.0kgf/cm2.m，工作面底板突水可能性极大。因此要求，底板加固后，在底板遭受10.4米的破坏后，剩余的加固层厚度至少能够承受2.6Mpa的静水压（根据-300水平水文观测孔水压推测出己16-17-22100工作面机巷灰岩水压2.6Mpa）。
同样依据底板破坏深度M=10.4米、底板含水层静水P=2.6Mpa和底板突水系数临界值1.0kgf/cm2.m及底板突水系数公式Ts=P/（M-Cp）计算：
M=P÷T+Cp=26÷1+10.4=36.4（米）
即底板加固厚度至少达到36.4米时，才能保证采面在回采过程中不受底板水的影响或威胁。
4.1.2 注浆孔扩散半径的确定
根据平煤勘探工程处注浆经验表明，在静水压2.6Mpa的区域采用2TGZ-90/140注浆泵（12Mpa）进行注浆，其钻孔扩散半径最大可达20米，最小达8米，一般15米左右。因此，在无底板注浆加固钻孔扩散半径试验值的情况下，采用15米扩散半径进行钻孔设计。
4.2 钻孔布置
根据邻矿多年来注浆经验，浆液扩散半径15m左右，本次底板注浆加固工程设计三个钻场，8个钻孔，终孔层位均为铝土泥岩。加固厚度超过底板破坏深度与剩余最小隔水层厚度总和，即H≥M=P/T+ Cp=36.4米（该区域底板含水层最大静水压按2.6MPa计算）。
4.3 底板加固后预计效果分析及存在的不足
底板注浆工程实施后，整个工作面煤层底板向下36.4米范围内被水泥浆充填固结，当采面采动后，煤层底板破坏深度预计在10.4米左右，剩余加固厚度36.4米，足能抵抗2.6Pma的底板最大静水压。基本能保证采面底板不突水或渗水量很小，同时，对下一阶段工作面已形成帷幕。不足之处是钻探及注浆工程量较大。
5.注浆技术要求
5.1 注浆期间各工种作业人员要坚守岗位，各负其责，保证注浆各个环节正常运转。对含水层水位和涌水量要派专人加密观测，观测结果要及时汇报矿方。
5.2 注浆前，首先要对注浆管路进行检查实验、冲洗，确保管路畅通，然后对注浆管路进行耐压试验，试验压力不低于7MPa，持续时间不得低于30分钟，合格后方准注浆。
5.3 每孔注浆前合上注浆管路后先向孔内压水，其目的是扩张裂隙，确定钻孔的吸水量，以便调整注浆参数，提高注浆效果，压入孔内的水量不少于管路总体积的2倍，无异常变化时方可开始注浆。
5.4 注浆过程中，化验记录员要严格浆液配比标准，并根据现场情况及技术人员的要求及时调整浆液的比重等参数，并认真做好记录。
5.5 要严格按注浆顺序、注浆方式、注浆结束标准，不经批准，注浆过程中不得擅自改变或随意停止注浆。
5.6 注浆过程中如发现钻孔串浆、堵塞或钻孔进浆量明显减少时，要重新扫孔或补打检查孔注浆。
5.7 注浆过程中要有专人巡视管路，当注浆管路发生故障时，要快速处理，若需较长时间要及时将管路冲洗干净，防止管路堵塞。
5.8 当达到注浆结束标准，关闭孔口阀门卸下孔口高压胶管，及时为注下一个孔做好准备，注浆结束的钻孔24小时内不得打开阀门。注浆结束后，要及时将管路冲洗干净，以免沉淀堵塞管路。
5.9 注浆孔口附近必须设专用直通电话，不得与其他电话串用，以便能及时与地面调度室及注浆站联系。
结语
通过对采面工作面煤层底板打钻注浆，对底板进行加固，增强底板的抗压强度，加大隔水层厚度，确保底板抗压强度大于含水层静水压力，保证工作面回采时安全生产。
[关键词]急倾斜煤层 防治水措施 底板注浆加固
中图分类号：TD322+.1 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）25―0359―01
香山矿在2008年以前对己组煤层带压开采防治措施主要以疏水降压和可能突水回采工作面底板近距离做泄水巷为主，对水害防治不彻底、不安全。因此，采用新工艺、新方法才能从根本上解决己组煤层带压开采难题。从2008年矿研究决定：利用底板注浆加固先进技术来解决己组煤层带压开采难题。并将其应用到2009～2012年应用于己组底板承压水防治措施中，特别是在己16-17-22100工作面利用底板注浆加固技术起到了较好效果，确保了工作面的安全回采。
1.己16-17-22100回采工作面概况
己16-17-22100工作面位于二水平己二采区西翼，与二水平己16-17-22080工作面相邻。采面东西走向长570米，南北倾斜宽90米，储量21万吨，上限标高为-295米，下限标高为-401米。采面在走向上起伏变化较大。该工作面预计于2009年09月投产。
2.相邻工作面水文地质情况
己16-17-22100工作面处于二水平己16-17-22080工作面下部。己16-17-22080工作面于2006年投产，2007年底回采结束，该采面水文地质条件较复杂。根据回采揭露表明，其机巷机5、处揭露一逆断层，涌水量3～4m3/h。工作面回采时局部底板有不同程度的出水现象，最小出水量为5m3/h左右，最大涌水量为20m3/h。回采过程中沿机巷最底位置掘进一条泄水巷，涌水可自流至己组-410水仓。
3.采面底板底板突水机理分析
根据多年的回采和疏放水工程揭露含水构造带综合分析，己组煤层回采工作面底板突水直接水源不是L2灰岩，而是其深部的砂岩承压含水层，L5灰岩及其以下承压含水层为砂岩含水层的补给水源。砂岩承压含水层距己16-17煤层底板28～32米，距采面底板33～36米，L5灰岩含水层距己16-17煤层底板法线距52米左右。当采面采高达到2米时，其底板隔水层厚度减去已破坏的隔水层厚度后，已不能承受底板盛压水的高强静水压，从而导致工作面底板砂岩含水层水在高静水压作用下，沿底板破坏裂隙充入回采工作面。随着砂岩含水层静水位的降低，L5灰岩承压含水层水在高静水压作用下通过弱裂隙带对其补给，但补给量小于砂岩含水层泄出量。这也是为什么回采工作面初期出水时水量较大，而随着时间的推移而逐渐减少的原因。
4.己16-17-22100工作面底板承压水防治措施方案
根据上述己组煤层底板突水原理分析，结合己16-17-22100底板含水构造发育情况，将采取底板注浆加固和底板注浆帷幕的方法进行整体防治。
4.1 底板注浆加固有关参数的确定
4.1.1 底板加固厚度的确定
己161-7—22100回采工作面煤层底板破坏深度和突水系数计算：
根据公式h1=0.7007+0.1079L
计算出了己16-17-22100回采工作面（斜长90米）底板破坏深度为h1=0.7007+0.1079×90=10.4（米）
根据物探测得己16-17-22100工作面机、风巷巷道底距低阻可疑区顶界面21米，扣除破坏深度10.4米，剩余10.6米的有效隔水层，根据突水系数公式Ts=P/（M-Cp）（此时Cp取零）计算，其突水系数Ts=P/（M-Cp）=26/（10.6）=2.45kgf/cm2.m，远大于突水系数临界值1.0kgf/cm2.m，工作面底板突水可能性极大。因此要求，底板加固后，在底板遭受10.4米的破坏后，剩余的加固层厚度至少能够承受2.6Mpa的静水压（根据-300水平水文观测孔水压推测出己16-17-22100工作面机巷灰岩水压2.6Mpa）。
同样依据底板破坏深度M=10.4米、底板含水层静水P=2.6Mpa和底板突水系数临界值1.0kgf/cm2.m及底板突水系数公式Ts=P/（M-Cp）计算：
M=P÷T+Cp=26÷1+10.4=36.4（米）
即底板加固厚度至少达到36.4米时，才能保证采面在回采过程中不受底板水的影响或威胁。
4.1.2 注浆孔扩散半径的确定
根据平煤勘探工程处注浆经验表明，在静水压2.6Mpa的区域采用2TGZ-90/140注浆泵（12Mpa）进行注浆，其钻孔扩散半径最大可达20米，最小达8米，一般15米左右。因此，在无底板注浆加固钻孔扩散半径试验值的情况下，采用15米扩散半径进行钻孔设计。
4.2 钻孔布置
根据邻矿多年来注浆经验，浆液扩散半径15m左右，本次底板注浆加固工程设计三个钻场，8个钻孔，终孔层位均为铝土泥岩。加固厚度超过底板破坏深度与剩余最小隔水层厚度总和，即H≥M=P/T+ Cp=36.4米（该区域底板含水层最大静水压按2.6MPa计算）。
4.3 底板加固后预计效果分析及存在的不足
底板注浆工程实施后，整个工作面煤层底板向下36.4米范围内被水泥浆充填固结，当采面采动后，煤层底板破坏深度预计在10.4米左右，剩余加固厚度36.4米，足能抵抗2.6Pma的底板最大静水压。基本能保证采面底板不突水或渗水量很小，同时，对下一阶段工作面已形成帷幕。不足之处是钻探及注浆工程量较大。
5.注浆技术要求
5.1 注浆期间各工种作业人员要坚守岗位，各负其责，保证注浆各个环节正常运转。对含水层水位和涌水量要派专人加密观测，观测结果要及时汇报矿方。
5.2 注浆前，首先要对注浆管路进行检查实验、冲洗，确保管路畅通，然后对注浆管路进行耐压试验，试验压力不低于7MPa，持续时间不得低于30分钟，合格后方准注浆。
5.3 每孔注浆前合上注浆管路后先向孔内压水，其目的是扩张裂隙，确定钻孔的吸水量，以便调整注浆参数，提高注浆效果，压入孔内的水量不少于管路总体积的2倍，无异常变化时方可开始注浆。
5.4 注浆过程中，化验记录员要严格浆液配比标准，并根据现场情况及技术人员的要求及时调整浆液的比重等参数，并认真做好记录。
5.5 要严格按注浆顺序、注浆方式、注浆结束标准，不经批准，注浆过程中不得擅自改变或随意停止注浆。
5.6 注浆过程中如发现钻孔串浆、堵塞或钻孔进浆量明显减少时，要重新扫孔或补打检查孔注浆。
5.7 注浆过程中要有专人巡视管路，当注浆管路发生故障时，要快速处理，若需较长时间要及时将管路冲洗干净，防止管路堵塞。
5.8 当达到注浆结束标准，关闭孔口阀门卸下孔口高压胶管，及时为注下一个孔做好准备，注浆结束的钻孔24小时内不得打开阀门。注浆结束后，要及时将管路冲洗干净，以免沉淀堵塞管路。
5.9 注浆孔口附近必须设专用直通电话，不得与其他电话串用，以便能及时与地面调度室及注浆站联系。
结语
通过对采面工作面煤层底板打钻注浆，对底板进行加固，增强底板的抗压强度，加大隔水层厚度，确保底板抗压强度大于含水层静水压力，保证工作面回采时安全生产。