摘 要：本文主要介绍了焦作市方庄煤矿23071工作面煤层隔水底板注浆增厚加固技术。通过对煤层隔水底板实施注浆，不但加固了底板，也保证了工作面的安全生产，经过钻孔压力试验及工作面回采检验，证明了煤层隔水底板注浆增厚加固技术的合理性和实用性。目前改技术一已在方庄矿得到广泛应用。

          关键词：矿井水；隔水底板；注浆；增厚加固

 矿井水害是煤矿生产过程中主要的地质灾害之一。煤矿企业在治理矿井水害方面主要采取的措施有：打疏水降压钻孔、掘泄水巷、增加排水设施、增大排水能力等，通过这些治水措施的实施，矿区地下水位大幅下降，大量的地下淡水变成矿井污水排出地面，排水费用明显增加。如焦作市方庄矿区，地下潜水水位由原来的+80m下降至目前的+60m，位于二1 煤 层 地 板 的 L8灰 岩含水层水 位 由 原 来 的+80m下降至目前的-91m，每年排出矿井污水1970万m3，每年用于排水的费用高达950万元。由于地下水资源是影响我国经济发展的重要资源之一，据统计，我国淡水人均占有量只相当于世界人均的1/4，居世界第100位，被列为严重缺水国家之一。因此，研究在治理矿井水害的同时保护地下水资源，尽可能地减少地下水资源的排放量，降低排水费用是煤矿安全生产技术管理的新课题。焦作市方庄煤矿通过在23071工作面对二1煤层隔水底板实施注浆增厚加固技术，既保证了矿井安全生产，又减少了地下水资源的排放量，同时降低了排水费用，取得了显著的经济效益和社会效益。

1 矿井概况

 焦作市方庄煤矿始建于1958年，设计生产能力60万t/年，核定生产能力82.2万t/年。开拓方式为立井暗斜井开拓，采煤方法为走向长避采煤法。井田内地质构造极为复杂，构造主要以高角度的正断层为主，局部存在褶曲构造，井田内煤系地层自西北向东南呈现一单斜构造。矿井开采深度100m~740m，开采煤层为二叠系山西组二1煤，煤层 厚 度 1.5m~7.5m，平均厚度5.5m，煤层倾角5°~22°，全区分布稳定。煤层顶板为灰黑色砂质泥岩、泥岩，厚2.80~18.55m，平均厚度5.30m，煤层地板为灰黑色砂质泥岩、砂岩，厚0.50~7.30m，平均厚度1.80m。历史上，曾多次发生突水事故，其中突水量大于60.0m3/h的有30次，最大突水量4200.0m3/h。矿井正常涌水量2280m3/h，涌水水源主要来自二1煤层地板的L8灰岩含水层。

2 23071工作面水文地质条件

 23071工作面位于23采区的底部，标高在-418.5~-474.5之间，走向长640m，倾向长126m，倾角20°,煤层厚度4.4~5.2m，平均厚度4.5m，运煤巷和回风巷均沿煤层顶板布置。在二1煤层地板的L8灰岩含水层厚度6~8m，水位-90m，煤层底板隔水层厚度38m~44m。在其上部的23051工作面回采过程中涌水量达450m3/h，右上部的20071工作面回采过程中涌水量达780m3/h。煤层隔水底板是煤层与L8含水层之间的隔水地层，其稳定性受古构运动和采动地应力制约，受古构运动的影响，在23采区和20采区中间分布一条构造破碎带，破碎带走向130~160°，宽600m。23071工作面位于此构造破碎的边沿，二1煤层隔水底板的稳定性减弱，抗压强度小于4Mpa，属极易突水危险区域。

3 注浆增厚加固技术设计及技术参数

3.1 钻机峒室及设备技术参数

 (1)   钻机峒室技术参数

    ①位置：在运煤巷上邦，沿煤层顶板布置。

    ②方向：与运煤巷走向垂直。

    ③规格：长×宽×高=5×3×2.4m。

    ④峒室间距：60m；数量：8个。

 (2)钻机技术参数

    ①型号：SGZ-MA300。

②额定进尺：300m。

 (3)注浆泵技术参数

    ①型号：NBB-260

    ②额定注浆量：260L/min。

  ③压力：7Mpa。

3.2   注浆钻孔技术参数

 原则上每个钻机峒室布置3~4个注浆钻孔（见图1），如遇特殊情况，增加钻孔数量，各钻孔的方向、倾角、深度参数见（钻孔参数表），每个钻孔设计为二级孔口固定装置，个孔技术参数为：

(1)一级孔口固定装置

    ①孔径：φ=146mm。

    ②长度：8~10m。

    ③钢管型号：D40，δ=4.5mm。

    ④固定材料：用425#硅酸盐水泥浆，水:水泥=1:1.2。

    ⑤承受压力：大于4Mpa。

(2)二级孔口固定装置

    ①孔径：φ=108mm。

    ②长度：30m。

    ③钢管型号：D40，δ=4.5mm。

    ④固定材料：用425#硅酸盐水泥浆，水:水泥=1:1.2。

    ⑤承受压力：大于8Mpa。

(3)终孔孔径：φ=73mm。

(4)终孔层位：穿过L8灰岩含水层底板6~8m。

3.3注浆液技术参数

        (1)粘土注浆液技术参数

        ①粘度：17~25s。

        ②比重：1.10~1.3。

        (2)水泥注浆液技术参数

        ①粘度：25~60s。

        ②比重：1.20~1.3。

4 注浆工艺

  (1)造浆池、注浆泵站布置在地面。

  (2)注浆方式：为了减少浆液流失，降低材料消耗，提高注浆效果，采用全压间歇式注浆法。

 (3)各钻孔注浆前均作注水试验，确定钻孔吸水量，根据试验结果确定是否注入骨料。

 (4)注浆过程中根据情况加入适量水玻璃，以便缩短浆液凝固时间。

 (5)注浆压力达到设计要求时，用水清洗注浆管道，以免浆液堵塞。

 (6)注浆工艺流程见(注浆工艺流程图)。

5  注浆效果、经济效益及社会效益

(1)注浆效果

在对23071工作面煤层底板实施注浆增厚加固技术过程中,钻孔进尺累计3270m,注入水泥435t,注入粘土量2523t,各钻孔注浆量及终孔压力情况（见钻孔参数表）。经过对工作面煤层隔水底板打钻检验：①煤层隔水底板的含水裂隙和L8灰岩的含水溶洞已被凝固的粘土水泥浆充填。②煤层隔水底板的厚度比原来增加10m以上；③煤层隔水底板的抗压强度由原来的小于4Mpa增加到7.5Mpa以上；④为23071工作面煤层的开采提供了安全保障。

(2)经济效益

根据23051和20071两个工作面回采过程中的涌水量情况分析，对23071工作面实施煤层底板注浆增厚加固技术以后，减少矿井水涌出量450m3/h，当年节省排水费用247.5万元，去掉实施注浆增厚加固技术的投资费用102万元，当年可创经济效益145.5万元，以后每年节约排水费用247.5万元。

(3)社会效益

 在保护地下水资源方面，对23071工作面实施煤层底板注浆增厚加固技术以后，每年将减少地下水资源排放量达389万m3以上，在一定程度保护了日益匮乏的地下水资源。

6 结束语

在23071工作面实施煤层底板注浆增厚加固技术后，取得了显著的经济效益和社会效益。实践证明，“煤层底板注浆增厚加固技术”在技术上是可行的，经济上是合理的，具有一定的推广应用价值。

      (作者简介：陈书平(1963-)，男，河南扶沟县人，高级讲师，1988年毕业于焦作矿业学院地质系，一直从事煤矿地质及水文地质教学工作。通讯地址：河南省焦作煤业公司职工教育培训中心，邮编：454002 )

工作面煤层隔水底板注浆增厚加固技术摘 要：本文主要介绍了焦作市方庄煤矿23071工作面煤层隔水底板注浆增厚加固技术。通过对煤层隔水底板实施注浆，不但加固了底板，也保证了工作面的安全生产，经过钻孔压力试验及工作面回采检验，证明了煤层隔水底板注浆增厚加固技术的合理性和实用性。目前改技术一已在方庄矿得到广泛应用。

          关键词：矿井水；隔水底板；注浆；增厚加固

 矿井水害是煤矿生产过程中主要的地质灾害之一。煤矿企业在治理矿井水害方面主要采取的措施有：打疏水降压钻孔、掘泄水巷、增加排水设施、增大排水能力等，通过这些治水措施的实施，矿区地下水位大幅下降，大量的地下淡水变成矿井污水排出地面，排水费用明显增加。如焦作市方庄矿区，地下潜水水位由原来的+80m下降至目前的+60m，位于二1 煤 层 地 板 的 L8灰 岩含水层水 位 由 原 来 的+80m下降至目前的-91m，每年排出矿井污水1970万m3，每年用于排水的费用高达950万元。由于地下水资源是影响我国经济发展的重要资源之一，据统计，我国淡水人均占有量只相当于世界人均的1/4，居世界第100位，被列为严重缺水国家之一。因此，研究在治理矿井水害的同时保护地下水资源，尽可能地减少地下水资源的排放量，降低排水费用是煤矿安全生产技术管理的新课题。焦作市方庄煤矿通过在23071工作面对二1煤层隔水底板实施注浆增厚加固技术，既保证了矿井安全生产，又减少了地下水资源的排放量，同时降低了排水费用，取得了显著的经济效益和社会效益。

1 矿井概况

 焦作市方庄煤矿始建于1958年，设计生产能力60万t/年，核定生产能力82.2万t/年。开拓方式为立井暗斜井开拓，采煤方法为走向长避采煤法。井田内地质构造极为复杂，构造主要以高角度的正断层为主，局部存在褶曲构造，井田内煤系地层自西北向东南呈现一单斜构造。矿井开采深度100m~740m，开采煤层为二叠系山西组二1煤，煤层 厚 度 1.5m~7.5m，平均厚度5.5m，煤层倾角5°~22°，全区分布稳定。煤层顶板为灰黑色砂质泥岩、泥岩，厚2.80~18.55m，平均厚度5.30m，煤层地板为灰黑色砂质泥岩、砂岩，厚0.50~7.30m，平均厚度1.80m。历史上，曾多次发生突水事故，其中突水量大于60.0m3/h的有30次，最大突水量4200.0m3/h。矿井正常涌水量2280m3/h，涌水水源主要来自二1煤层地板的L8灰岩含水层。

2 23071工作面水文地质条件

 23071工作面位于23采区的底部，标高在-418.5~-474.5之间，走向长640m，倾向长126m，倾角20°,煤层厚度4.4~5.2m，平均厚度4.5m，运煤巷和回风巷均沿煤层顶板布置。在二1煤层地板的L8灰岩含水层厚度6~8m，水位-90m，煤层底板隔水层厚度38m~44m。在其上部的23051工作面回采过程中涌水量达450m3/h，右上部的20071工作面回采过程中涌水量达780m3/h。煤层隔水底板是煤层与L8含水层之间的隔水地层，其稳定性受古构运动和采动地应力制约，受古构运动的影响，在23采区和20采区中间分布一条构造破碎带，破碎带走向130~160°，宽600m。23071工作面位于此构造破碎的边沿，二1煤层隔水底板的稳定性减弱，抗压强度小于4Mpa，属极易突水危险区域。

3 注浆增厚加固技术设计及技术参数

3.1 钻机峒室及设备技术参数

 (1)   钻机峒室技术参数

    ①位置：在运煤巷上邦，沿煤层顶板布置。

    ②方向：与运煤巷走向垂直。

    ③规格：长×宽×高=5×3×2.4m。

    ④峒室间距：60m；数量：8个。

 (2)钻机技术参数

    ①型号：SGZ-MA300。

②额定进尺：300m。

 (3)注浆泵技术参数

    ①型号：NBB-260

    ②额定注浆量：260L/min。

  ③压力：7Mpa。

3.2   注浆钻孔技术参数

 原则上每个钻机峒室布置3~4个注浆钻孔（见图1），如遇特殊情况，增加钻孔数量，各钻孔的方向、倾角、深度参数见（钻孔参数表），每个钻孔设计为二级孔口固定装置，个孔技术参数为：

(1)一级孔口固定装置

    ①孔径：φ=146mm。

    ②长度：8~10m。

    ③钢管型号：D40，δ=4.5mm。

    ④固定材料：用425#硅酸盐水泥浆，水:水泥=1:1.2。

    ⑤承受压力：大于4Mpa。

(2)二级孔口固定装置

    ①孔径：φ=108mm。

    ②长度：30m。

    ③钢管型号：D40，δ=4.5mm。

    ④固定材料：用425#硅酸盐水泥浆，水:水泥=1:1.2。

    ⑤承受压力：大于8Mpa。

(3)终孔孔径：φ=73mm。

(4)终孔层位：穿过L8灰岩含水层底板6~8m。

3.3注浆液技术参数

        (1)粘土注浆液技术参数

        ①粘度：17~25s。

        ②比重：1.10~1.3。

        (2)水泥注浆液技术参数

        ①粘度：25~60s。

        ②比重：1.20~1.3。

4 注浆工艺

  (1)造浆池、注浆泵站布置在地面。

  (2)注浆方式：为了减少浆液流失，降低材料消耗，提高注浆效果，采用全压间歇式注浆法。

 (3)各钻孔注浆前均作注水试验，确定钻孔吸水量，根据试验结果确定是否注入骨料。

 (4)注浆过程中根据情况加入适量水玻璃，以便缩短浆液凝固时间。

 (5)注浆压力达到设计要求时，用水清洗注浆管道，以免浆液堵塞。

 (6)注浆工艺流程见(注浆工艺流程图)。

5  注浆效果、经济效益及社会效益

(1)注浆效果

在对23071工作面煤层底板实施注浆增厚加固技术过程中,钻孔进尺累计3270m,注入水泥435t,注入粘土量2523t,各钻孔注浆量及终孔压力情况（见钻孔参数表）。经过对工作面煤层隔水底板打钻检验：①煤层隔水底板的含水裂隙和L8灰岩的含水溶洞已被凝固的粘土水泥浆充填。②煤层隔水底板的厚度比原来增加10m以上；③煤层隔水底板的抗压强度由原来的小于4Mpa增加到7.5Mpa以上；④为23071工作面煤层的开采提供了安全保障。

(2)经济效益

根据23051和20071两个工作面回采过程中的涌水量情况分析，对23071工作面实施煤层底板注浆增厚加固技术以后，减少矿井水涌出量450m3/h，当年节省排水费用247.5万元，去掉实施注浆增厚加固技术的投资费用102万元，当年可创经济效益145.5万元，以后每年节约排水费用247.5万元。

(3)社会效益

 在保护地下水资源方面，对23071工作面实施煤层底板注浆增厚加固技术以后，每年将减少地下水资源排放量达389万m3以上，在一定程度保护了日益匮乏的地下水资源。

6 结束语

在23071工作面实施煤层底板注浆增厚加固技术后，取得了显著的经济效益和社会效益。实践证明，“煤层底板注浆增厚加固技术”在技术上是可行的，经济上是合理的，具有一定的推广应用价值。

      (作者简介：陈书平(1963-)，男，河南扶沟县人，高级讲师，1988年毕业于焦作矿业学院地质系，一直从事煤矿地质及水文地质教学工作。通讯地址：河南省焦作煤业公司职工教育培训中心，邮编：454002 )