专题：底板注浆加固(1)

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1、煤层底板注浆加固技术第一节概述在我国华北及华东地区，二叠纪下统山西组煤普遍发育，煤层赋存稳定，厚度大，储量丰富，煤质好，经济价值高，开采条件好，是许多矿区的主要开采煤层之一。但是煤层下部地层水文地质条件比较复杂，赋存有几个含水性很强的灰岩岩溶含水层，主要是太原组8~10层薄层灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层、寒武系白云质灰岩含水层。太原组薄层灰岩分上、下两段含水层，上段是L7~8灰岩，下段为L1~4灰岩。其中，L7~8灰岩水是开采21煤的直接充水水源，岩溶裂隙发育，含水丰富，如果没有其他水源补充，L7~8灰岩突水量一般在300m3/h左右。L1~

2、4灰岩中间夹有11、12、13、14四个薄煤层，煤层和灰岩顶板直接接触。几层灰岩厚度相对较大，岩溶裂隙发育，含水丰富，是开采21煤的第一间接充水水源。如果与L7~8灰岩之间有水力联系，可以直接补充L7~8水，突水量一般在500~1000m3/h之间。奥陶系灰岩厚度大，溶隙、溶槽、溶洞发育，富水性强，是开采21煤的第二间接充水水源。一旦遇到断裂构造，与L1~4灰岩、L7~8灰岩及21煤层之间发生水力联系，突水量可高达1000~10000m3/h。由于灰岩水的补给属侧向补给，补给范围很广，所以21煤底板水属于动储量，一旦发生突水，水量大、水压高，

3、难以疏排，轻者给煤矿造成经济损失，重者造成重大的人身伤亡事故。寒武系白云质灰岩含水层的含水性比奥陶系灰岩含水层的含水性相对较弱，岩溶发育极不均匀，以溶洞水为主。华北部分地区缺失奥陶系地层，寒武系白云质灰岩直接与本溪群、太原群地层呈不整合接触，开采过程中偶尔发生溶洞突水，突水量最高达30000m3/h。在21煤层与几个含水层之间有几个良好的隔水层，发挥了很好的隔水作用。其一是21煤底板至太原组灰岩之间的海相泥岩和砂质泥岩隔水层，岩性致密均匀，隔水性能好，在华北和华东地区普遍发育。其二是太原组中段的砂质泥岩隔水层，它起到了阻隔L1~4灰岩与L7~

4、8灰岩之间水力联系的作用。其三是本溪组地层，主要是铝土质泥岩、砂质泥岩、泥岩，夹有煤线和黄铁矿、赤铁矿薄层，如果本溪组地层较厚，可有效阻隔奥陶系与L1~4灰岩之间的水力联系。人们希望3个良好的隔水层能有效地阻隔二1煤底板突水，但这仅是个美好的愿望，在煤矿生产建设过程中，二1煤底板突水事故不断发生，尤其是采煤工作面底板突水及工作面后方采空区底板滞后突水，水量大、水压高，轻者淹没工作面，重者淹没整个采区，给矿井安全生产带来很大影响。近年来，采煤工作面底板突水事故呈上升趋势，究其原因有以下几点:①有些地区二1煤底板海相泥岩地层太薄，其强度不足以抵抗

5、含水层的突水压力。②采煤工作面前后方受矿山支承压力影响，煤层底板受矿山压力强烈扰动，破坏了底板隔水层的完整性，降低其强度，弱化其水性能。③煤层底板岩层中存在裂隙、溶隙、断层、陷落柱等，沟通了含水层与二1煤层之间的水力联系。④随着近几年煤矿开采强度不断增大，开采深度越来越大，开采过程中承担的水压越来越高，突水的概率增高，突水量也相对增大。⑤一些矿区开采二1煤的方法不正确，巷道布置不合理，回采工艺不对路，不利于底板水的防治。⑥水文地质工作不到位，防治水措施不得力,没有认真贯彻执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水方针。⑦防治水安全

6、投入不够，矿井排水能力不足，防治水工程不完善。针对二1煤采煤工作面及其后方采空区底板突水问题，煤炭企业、科研院所和大专院校科研人员进行了艰苦的探索。由于注浆加固底板技术充分体现了“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水方针，有效地控制了底板突水事故的发生，降低了矿井排水量，目前许多矿区已经把注浆加固煤层底板作为矿井防治水的必备措施之一，随着开采深度的增加，这一技术有着广泛的推广应用前景。第二节注浆加固层位的确定为了保证注浆加固煤层底板的防治水效果，必须首先确定需加固的层位。如果加固层位距离煤层太近，在注浆过程中可能会出现大量跑浆，浪

7、费注浆材料，达不到加固的目的;如果加固层位距离煤层太远，钻孔工程量大，技术经济不合理;如果加固层位太薄，加固后其强度仍然不足以抵抗水的压力;如果加固层位太厚，可能会消耗更多的注浆材料，费工费时，影响回采进度。合理的加固层位应该有如下规定:（1）岩层厚度应大于由于矿山压力向底板传播所形成的破碎带厚度。（2）加固地层可注性强，浆液可在地层中大面积扩散，在高压注浆条件下不跑浆，浆液利用率高。（3）加固以后可有效改变底板岩层的物理力学性质，提高其强度和隔水性能，有效防止突水。（4）在井下布置钻场方便，辅助工程量小，注浆钻孔钻进工程量小。一、回采引起底

8、板岩层形成破碎带厚度的确定目前采用的方法有理论计算法、巷道观测法、钻孔透视法、钻孔电视法等。(一)理论计算法利用矿山压力在底板中的传播理论，计算底板受回采影响带的厚