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9、3.注漿堵水9 3、1.本條提出了對井筒進行預注漿的主要適用條件和要求、井筒預注漿是指在井筒施工之前、采用注漿方法。在井筒周圍形成封閉的隔水帷幕、將井筒涌水量減少至最低限度、使井筒安全順利地通過含水層、從而改善井筒施工作業(yè)環(huán)境,為建井工程安全和快速施工創(chuàng)造良好的條件 一般在厚度較大的裂隙含水層或雖然單層含水層厚度不大但單層涌水量大于10m3 h的含水層.且層數(shù)多。層段又較集中的情況下，選擇地面預注漿方法比較經(jīng)濟合理.當含水層距地表很深又是單一含水層時.或含水層富水性較弱時。或單層涌水量大于10m3。h，但含水層層數(shù)少。層段分散 選用工作面預注漿方法較為適宜,井筒預注漿應編制注漿方案,其主要依據(jù)是井筒檢查孔提供的井筒附近含水層的厚度,層數(shù)。水頭壓力。涌水量等資料、確定注漿起始深度和終止深度的原則是防止含水層通過裂隙進入未注漿段的井筒施工工作面.9。3 2，現(xiàn)行國家標準，煤礦井巷工程質量驗收規(guī)范。GB。50213對地面預注漿工程 工作面預注漿工程及壁后,壁間注漿工程的掘進漏水量及工程建成后的總漏水量及防水標準在防治水工程章節(jié)和附錄里都做出了相應的規(guī)定，9、3 3。注漿封堵突水點具有減輕礦井排水負擔?；謴捅谎偷V井、保護地下水資源。改善井下勞動條件的作用,是煤礦防治水的重要技術方法之一。為了正確選擇注漿堵水方案。判斷突水水源、分析突水點位置是首先需要開展的工作,一般確定突水水源采用水化學、水位動態(tài)變化分析和連通 示蹤，試驗等方法.為了確保注漿鉆孔能夠命中關鍵部位。分析突水點位置顯得尤為重要。通常采用直流電法,瞬變電磁法、三維地震等物探方法，結合定向鉆進技術、進行定點探查，驗證 9,3。4.帷幕注漿截流技術,是指沿地下水集中補給通道斷面布置注漿鉆孔，建造帷幕狀人工阻水體截斷地下水流的一種治水方法，帷幕截流構筑的基本條件，一是過水斷面狹窄 二是具有不透水邊界，三是受注層具有良好的可灌注性，四是帷幕截流工程實施后具有明顯的經(jīng)濟和社會效益,由于帷幕截流具有工程量大.工期長。造價高等特點,應該結合構筑帷幕的基本條件及礦井水文地質條件進行可行性論證 9,3 5,為了減少井巷工程施工后的涌水量 給掘進作業(yè)創(chuàng)造良好的工作環(huán)境,對于已經(jīng)穿越含水層的井巷，淋水較大時.應當進行壁后注漿 一般會收到良好的效果。9.3 6,注漿加固 注漿改造和留設防隔水煤。巖。柱是采掘工作面主要的防治水方法.防隔水煤.巖。柱留設與注漿加固,注漿改造往往配合使用。對于具有一定規(guī)模的充,導水斷層或陷落柱。通過計算留設一定寬度的防隔水煤。巖.柱通常是經(jīng)濟、合理的 對于小型斷層、裂隙帶等異常含.導，水體通過局部注漿加固消除突水隱患、不僅能夠保證正?；夭?而且可以增加工作面資源回收量和節(jié)省回收時間，但是。對于大型斷層和陷落柱往往需要留設幾十甚至上百米的防水煤柱。使大量的煤炭資源成為受水威脅的呆滯資源 為了解放這部分煤炭資源 通過注漿方法切斷其與富水性強的含水層或水體的水力聯(lián)系，則能達到提高煤炭資源回采率的目的 尤其對于面臨資源枯竭的老礦井較為適用，注漿改造作為改變巖體.層，水文地質條件的方法與手段。其基本原理是。漿液在一定壓力，一定時間內.受注層原來被水占據(jù)的空隙或通道內脫水，固結或膠凝，使結石體或膠凝體與圍巖巖體形成阻水整體、將富水性強的含水層與煤層之間的薄含水層。一般小于10m、改造成隔水層或相對隔水層.從而增加煤層底板隔水層厚度提高其阻水抗壓能力。無論選擇留設防隔水煤。巖、柱或注漿加固 注漿改造等方法中的哪一種、或其中多種方法的結合.在技術可行，經(jīng)濟合理,安全可靠的前提下,應該進行技術經(jīng)濟比較后確定、9,3.7，無論采用哪一種注漿方法.均需要通過物探.鉆探相互配合 以鉆探為主查明采掘工作面水文地質條件為前提、并驗證注漿效果。由于物探存在專家解釋的主觀性和對水文地質條件認識不足的客觀性等因素影響。因此。以鉆探驗證來提高安全性是必要的、9 3，8 注漿堵水系統(tǒng)的建設與礦井的分期應一致 9 3、9,本條是關于選擇注漿堵水系統(tǒng)及其能力的原則和要求，礦井的注漿量設計指標取決于礦井開拓布置.受水害威脅程度以及同時需要注漿的鉆孔數(shù)量,一般情況下，當?shù)V井水文地質條件復雜、構造發(fā)育。充水水源以動儲量為主.水量充沛,導水通道分布廣泛的情況下，選擇地面固定式注漿堵水系統(tǒng)比較經(jīng)濟合理，當?shù)V井水文地質條件簡單。構造不甚發(fā)育。充水水源以靜儲量為主,導水通道分布有限的情況下、選用井下移動式注漿堵水系統(tǒng)較為適宜。當影響礦井注漿堵水系統(tǒng)的關鍵因素存在一定差異時、在設計過程中應通過技術經(jīng)濟比較后，選擇適合礦井條件的注漿堵水系統(tǒng)、礦井堵水注漿量是影響注漿堵水系統(tǒng)選擇的重要因素、地面固定式注漿站、造漿方便 注漿系統(tǒng)連續(xù)性好.適用于較大流量的注漿、當?shù)V井堵水注漿量較大時，需要大量的注漿漿液 地面配置相對容易，還可以通過管路輸送、因此，采用地面固定式注漿系統(tǒng)較為合理、當?shù)V井堵水注漿量較小且注漿點分布范圍廣 可選用井下移動式注漿堵水系統(tǒng) 地面注漿站選址應滿足井下注漿能力、注漿壓力和漿液輸送能力等要求 根據(jù)調查。注漿管路的合理長度一般在1000m、4000m較為理想.管路過長會增加管路系統(tǒng)的輸漿阻力、容易造成管路堵塞事故.因此 當注漿管路長度超過4000m時,宜分區(qū)建站 以滿足礦井多個采區(qū)注漿需要，通常較大礦井按區(qū)域建設兩個或三個地面注漿站來解決井田多區(qū)域注漿的問題，9。3,10,注漿材料的品種很多。一般根據(jù)注漿效果和使用要求 可選用純水泥漿.純黏土漿、黏土水泥漿和粉煤灰水泥漿等組合材料.但必須滿足環(huán)境保護,注漿效果及施工等要求。預注漿 襯砌前堵水注漿。注漿情況比較復雜 裂隙孔隙有大有小 裂隙寬度大于0.2mm的巖層或砂子平均粒徑大于1，0mm的粗砂地層可采用水泥漿。水泥.水玻璃漿。裂隙寬度小于0，2mm的巖層或平均粒徑小于1.0mm的中細砂層，且堵水要求較高，可采用超細水泥漿，超細水泥、水玻璃漿,特殊情況下可采用化學漿液.也可將水泥漿和化學漿配合使用,根據(jù)調查和眾多的地面注漿工程證實、對于裂隙性注漿 只有當注漿材料的粒度是裂隙寬度的1.4以下時才能被擠入、黏土漿液中黏土膠體顆粒粒徑在5μm以下，而黏土漿液中的含有較多的砂粒,砂粒粒徑在0，2mm。1 5mm之間。1mm的砂粒堆積后就會很快堵塞3mm以下的裂隙、形成孔塞、因此黏土漿液除砂效果是影響注漿效果的關鍵一環(huán),黏土精細漿液制漿系統(tǒng)可以很好地解決黏土除砂問題。水泥顆粒粒徑在30μm 50μm之間.正常情況下 這個粒度對于寬度200μm以下裂隙注漿時可以注進去的,但是不同的制漿方法 對注漿效果有很大的影響、如果是射流法制漿,漿液中水包灰或灰包水的這種灰包含量很多。灰包極易堵塞裂隙.如果是1mm的灰包就會因顆粒堆積很快堵塞3mm以下的裂隙.形成水泥塞、嚴重影響注漿量和注漿改造效果 而高速制漿是指制漿設備采用渦流原理 液流速度高、沖擊大、水流回轉速度1000轉.min以上.并且水流多次經(jīng)過了高速葉片 在高速葉片及強渦流的共同作用下 水泥被充分分散.并降低其表面活性 防止其重新凝聚。高速制漿技術制取的漿液材料分散均勻.無灰包,漿液流動性好、進漿量大 注漿效果好，高速制漿的核心設備是高速制漿機。選用黏土精細制漿和高速渦流制漿站制取的漿液細膩，流動性好 質量高、對含水層改造充填的效果好.能確保大流量制漿和大流量注漿，是提高注漿改造工程質量的基礎。防水混凝土襯砌一般孔隙小.裂縫細微、普通水泥漿顆粒大，難以注入、必須選用特種水泥漿或化學漿。特種水泥漿是除普通水泥漿之外的其他水泥漿 如超細水泥漿,自流平水泥漿，硫鋁酸鹽水泥漿等。在注漿材料選擇過程中,除要考慮漿液的注漿效果外,還需要對漿液的配制及施工難易程度，漿液本身對環(huán)境的影響程度進行評價,優(yōu)先選用注漿效果好.施工便利.環(huán)境影響小的注漿材料。9、3 11 根據(jù)現(xiàn)場調查，注漿終孔壓力一般為水壓的1。5倍.3倍,故要求注漿終孔壓力高于水壓的1 5倍。且不引起圍巖破裂,變形，設計最好要求注漿施工過程中逐步加壓、以觀察注漿效果、不應一次將注漿壓力升高到設計注漿壓力.9 3。12.礦井注漿堵水系統(tǒng)一般由注漿管路系統(tǒng).注漿泵。制漿設備和注漿站等組成 根據(jù)礦井注漿堵水需要。注漿堵水系統(tǒng)類型有井筒井巷預注漿 工作面底板含水層裂隙.溶隙的注漿加固和充填改造注漿,突出點封堵注漿.帷幕注漿，陷落柱 采空區(qū)或其他較為開放的空間注漿等幾種類型，各種注漿堵水系統(tǒng)要求的注漿量 注漿壓力不同，幾種注漿堵水類型有可能同時并存、另一方面堵水材料類別有注黏土漿、水泥漿、水泥和黏土或其他材料混合漿等,這樣要求選用各自相應注漿系統(tǒng)設備。礦井生產(chǎn)能力與注漿堵水系統(tǒng)的制漿量、注漿泵的數(shù)量、單臺注漿泵的壓注能力,輸漿管路的趟數(shù)和管路的輸送能力之間存在科學,合理的匹配和平衡關系,其中制漿能力、輸漿管路趟數(shù)的多少.管徑的合理性是注漿系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)，它如同礦井采煤量提高后運輸提升能力不足時的情況相似。必須高度重視.注漿泵的選擇應根據(jù)注漿量。輸漿管路趟數(shù)、輸漿管路系統(tǒng)阻力及注漿鉆孔終孔壓力要求計算確定.注漿泵應與注漿管路匹配,宜采用1泵1管 注漿泵宜選用耐磨性能好 壓力高的柱塞式泥漿注漿泵，可分多檔調節(jié)泵的流量和壓力，泵的最高工作壓力可滿足高壓注漿條件并留有足夠的裕量.選擇單臺注漿泵的流量主要取決于受注對象,如果是底板改造或注漿堵水則需要加壓注漿 流量15m3，h、5個檔位注漿泵較好 礦井可配1套或幾套高速制漿系統(tǒng) 1臺或幾臺流量15m3.h注漿泵的組合.如果是對溶洞 陷落柱或采空區(qū)的充填式注漿 30m3。h大流量注漿泵比較好用.一般情況下選擇1套高速制漿系統(tǒng),1臺流量30m3.h注漿泵的組合比較理想，在相同的體積灌注時。大流量注漿泵可以顯著縮短注漿時間，對陷落柱多的礦井尤其需要大流量注漿泵，注漿泵按其結構分為柱塞式和活塞式2類.柱塞類似于液壓支柱的內柱,活塞類似于打氣筒內的皮塞。柱塞泵耐磨性能好、高壓力狀態(tài)工作穩(wěn)定，更適合磨蝕性強的水泥，粉煤灰等混合料漿的輸送.與柱塞比較?；钊眠m合于輸送低密度的潤滑性能好的漿液、如泥漿，鉆探?jīng)_洗液。水煤漿等,如果用活塞泵輸送磨蝕性強的水泥，粉煤灰漿液，活塞磨蝕較快，維修工作量較大,9,3，13，考慮到井下移動式注漿站 一般配有防爆注漿泵,油壓系統(tǒng)等電氣設備,要求通風良好，另一方面又要求管路系統(tǒng)阻力小,運送注漿材料方便.故井下移動式注漿站應設置在注漿地點附近的全風壓通風新鮮風流中.并應滿足注漿設備運輸 安裝及檢修的要求,9,3,14。本條對注漿堵水管路系統(tǒng)設計提出了相關要求 設計應根據(jù)礦井開拓，開采部署，注漿地點分布、注漿站位置等綜合考慮注漿管路的路經(jīng)走向。避免和減小中凹布置，盡量使管路布置合理，在管路最低點設置排空閥，當注漿管路距離較長時 經(jīng)方案比較可采用鉆孔固管下井以減小管路長度。從而減小管路系統(tǒng)的輸漿阻力.另一方面又要求設計管道內漿液的流速大于臨界流速,以免造成管路堵塞事故。一般情況下。礦井內同時注漿的各個注漿地點、宜分別設置注漿管路，一個注漿點的注漿量取決于注漿鉆孔的吸漿量 因此,單趟注漿管路的直徑應根據(jù)注漿鉆孔在受注層的孔徑大小和受注層的裂隙發(fā)育情況,吸漿量.按照漿液流速大于臨界流速計算確定,用于底板含水層裂隙 溶隙的注漿加固和充填改造注漿的管路直徑可根據(jù)單個鉆孔吸漿量.按漿液流速大于臨界流速計算選取，對于加壓注漿的管路直徑的選擇，其管路流量取決于受注對象或受注層的裂隙、溶隙。溶洞發(fā)育情況和注漿鉆孔在注漿段的凈直徑,據(jù)調查 1985年開始煤礦底板注漿改造，目前煤礦已施工的加壓注漿鉆孔在受注層的直徑一般在50mm，73mm,最大的也沒有超過80mm、注漿鉆孔在單位時間的吸漿量一般在9m3。h，15m3.h 如果鉆孔直徑加大可以增加注漿流量.但直徑過大的鉆孔,則其施工工期長.設備能力及施工成本均要增加.其合理性 可行性，安全性需要進一步研究證實.對于大流量注漿.能滿足向陷落柱內注漿,又能滿足向采空區(qū)或其他較為開放的空間注漿。注漿管路的選型可以考慮按30m3、h、50m3,h的流量選擇管路直徑,結合目前的設備制造水平和礦井的實際應用及施工能力 陷落柱注漿選擇DN100的管路即可,當管徑大于DN100時，可選用多趟管路,注漿管路趟數(shù)的選擇應根據(jù)礦井水文地質條件和注漿堵水同時需要注漿的鉆孔數(shù)量確定,并留1趟 2趟備用管路,礦井需要鋪設幾趟管路才能滿足注漿工程的需要，這取決于同時注漿的鉆孔數(shù)量.建設初期必須考慮周全,并留有擴展的空間，