摘 要：本文主要介紹了焦作市方莊煤礦23071工作麵煤層隔水底板注漿增厚加固技術。通過對煤層隔水底板實施注漿，不但加固了底板，也保證了工作麵的安全生產
，經過鑽孔壓力試驗及工作麵回采檢驗，證明了煤層隔水底板注漿增厚加固技術的合理性和實用性。目前改技術一已在方莊礦得到廣泛應用。

          關鍵詞：礦井水；隔水底板；注漿；增厚加固

 礦井水害是煤礦生產過程中主要的地質災害之一。煤礦企業在治理礦井水害方麵主要采取的措施有：打疏水降壓鑽孔、掘泄水巷、增加排水設施、zengdapaishuinenglideng，tongguozhexiezhishuicuoshideshishi，kuangqudixiashuiweidafuxiajiang，daliangdedixiadanshuibianchengkuangjingwushuipaichudimian
，paishuifeiyongmingxianzengjia。rujiaozuoshifangzhuangkuangqu，dixiaqianshuishuiweiyouyuanlaide+80m下降至目前的+60m
，位於二1 煤 層 地 板 的 L8灰 岩含水層水 位 由 原 來 的+80m下降至目前的-91m，每年排出礦井汙水1970萬m3
，每年用於排水的費用高達950萬元。由於地下水資源是影響我國經濟發展的重要資源之一，據統計，我國淡水人均占有量隻相當於世界人均的1/4，居世界第100位(wei)，被(bei)列(lie)為(wei)嚴(yan)重(zhong)缺(que)水(shui)國(guo)家(jia)之(zhi)一(yi)。因(yin)此(ci)
，研(yan)究(jiu)在(zai)治(zhi)理(li)礦(kuang)井(jing)水(shui)害(hai)的(de)同(tong)時(shi)保(bao)護(hu)地(di)下(xia)水(shui)資(zi)源(yuan)，盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)減(jian)少(shao)地(di)下(xia)水(shui)資(zi)源(yuan)的(de)排(pai)放(fang)量(liang)
，降(jiang)低(di)排(pai)水(shui)費(fei)用(yong)是(shi)煤(mei)礦(kuang)安(an)全(quan)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)管(guan)理(li)的(de)新(xin)課(ke)題(ti)。焦(jiao)作(zuo)市(shi)方(fang)莊(zhuang)煤(mei)礦(kuang)通(tong)過(guo)在(zai)23071工作麵對二1煤層隔水底板實施注漿增厚加固技術，既保證了礦井安全生產，又減少了地下水資源的排放量，同時降低了排水費用，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

1 礦井概況

 焦作市方莊煤礦始建於1958年，設計生產能力60萬t/年，核定生產能力82.2萬t/年nian。開kai拓tuo方fang式shi為wei立li井jing暗an斜xie井jing開kai拓tuo，采cai煤mei方fang法fa為wei走zou向xiang長chang避bi采cai煤mei法fa。井jing田tian內nei地di質zhi構gou造zao極ji為wei複fu雜za，構gou造zao主zhu要yao以yi高gao角jiao度du的de正zheng斷duan層ceng為wei主zhu，局ju部bu存cun在zai褶zhe曲qu構gou造zao，井jing田tian內nei煤mei係xi地di層ceng自zi西xi北bei向xiang東dong南nan呈cheng現xian一yi單dan斜xie構gou造zao。礦kuang井jing開kai采cai深shen度du100m~740m
，開采煤層為二疊係山西組二1煤
，煤層 厚 度 1.5m~7.5m
，平均厚度5.5m
，煤層傾角5°~22°，全區分布穩定。煤層頂板為灰黑色砂質泥岩、泥岩
，厚2.80~18.55m，平均厚度5.30m，煤層地板為灰黑色砂質泥岩
、砂岩，厚0.50~7.30m，平均厚度1.80m。曆史上
，曾多次發生突水事故
，其中突水量大於60.0m3/h的有30次，最大突水量4200.0m3/h。礦井正常湧水量2280m3/h，湧水水源主要來自二1煤層地板的L8灰岩含水層。

2 23071工作麵水文地質條件

 23071工作麵位於23采區的底部，標高在-418.5~-474.5之間
，走向長640m，傾向長126m
，傾角20°,煤層厚度4.4~5.2m，平均厚度4.5m，運煤巷和回風巷均沿煤層頂板布置。在二1煤層地板的L8灰岩含水層厚度6~8m，水位-90m
，煤層底板隔水層厚度38m~44m。在其上部的23051工作麵回采過程中湧水量達450m3/h，右上部的20071工作麵回采過程中湧水量達780m3/h。煤層隔水底板是煤層與L8含水層之間的隔水地層，其穩定性受古構運動和采動地應力製約，受古構運動的影響，在23采區和20采區中間分布一條構造破碎帶
，破碎帶走向130~160°，寬600m。23071工作麵位於此構造破碎的邊沿，二1煤層隔水底板的穩定性減弱，抗壓強度小於4Mpa，屬極易突水危險區域。

3 注漿增厚加固技術設計及技術參數

3.1 鑽機峒室及設備技術參數

 (1)   鑽機峒室技術參數

    ①位置：在運煤巷上邦，沿煤層頂板布置。

    ②方向：與運煤巷走向垂直。

    ③規格：長×寬×高=5×3×2.4m。

    ④峒室間距：60m；數量：8個。

 (2)鑽機技術參數

    ①型號：SGZ-MA300。

②額定進尺：300m。

 (3)注漿泵技術參數

    ①型號：NBB-260

    ②額定注漿量：260L/min。

  ③壓力：7Mpa。

3.2   注漿鑽孔技術參數

 原則上每個鑽機峒室布置3~4個注漿鑽孔（見圖1）
，如遇特殊情況，增加鑽孔數量，各鑽孔的方向、傾角、深度參數見（鑽孔參數表），每個鑽孔設計為二級孔口固定裝置，個孔技術參數為：

(1)一級孔口固定裝置

    ①孔徑：φ=146mm。

    ②長度：8~10m。

    ③鋼管型號：D40

，δ=4.5mm。

    ④固定材料：用425#矽酸鹽水泥漿，水:水泥=1:1.2。

    ⑤承受壓力：大於4Mpa。

(2)二級孔口固定裝置

    ①孔徑：φ=108mm。

    ②長度：30m。

    ③鋼管型號：D40，δ=4.5mm。

    ④固定材料：用425#矽酸鹽水泥漿

，水:水泥=1:1.2。

    ⑤承受壓力：大於8Mpa。

(3)終孔孔徑：φ=73mm。

(4)終孔層位：穿過L8灰岩含水層底板6~8m。

3.3注漿液技術參數

        (1)粘土注漿液技術參數

        ①粘度：17~25s。

        ②比重：1.10~1.3。

        (2)水泥注漿液技術參數

        ①粘度：25~60s。

        ②比重：1.20~1.3。

4 注漿工藝

  (1)造漿池、注漿泵站布置在地麵。

  (2)注漿方式：為了減少漿液流失，降低材料消耗，提高注漿效果

，采用全壓間歇式注漿法。

 (3)各鑽孔注漿前均作注水試驗，確定鑽孔吸水量，根據試驗結果確定是否注入骨料。

 (4)注漿過程中根據情況加入適量水玻璃，以便縮短漿液凝固時間。

 (5)注漿壓力達到設計要求時，用水清洗注漿管道，以免漿液堵塞。

 (6)注漿工藝流程見(注漿工藝流程圖)。

5  注漿效果
、經濟效益及社會效益

(1)注漿效果

在對23071工作麵煤層底板實施注漿增厚加固技術過程中,鑽孔進尺累計3270m,注入水泥435t,注入粘土量2523t,各鑽孔注漿量及終孔壓力情況（見鑽孔參數表）。經過對工作麵煤層隔水底板打鑽檢驗：①煤層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漿充填。②煤層隔水底板的厚度比原來增加10m以上；③煤層隔水底板的抗壓強度由原來的小於4Mpa增加到7.5Mpa以上
；④為23071工作麵煤層的開采提供了安全保障。

(2)經濟效益

根據23051和20071兩個工作麵回采過程中的湧水量情況分析，對23071工作麵實施煤層底板注漿增厚加固技術以後，減少礦井水湧出量450m3/h，當年節省排水費用247.5萬元
，去掉實施注漿增厚加固技術的投資費用102萬元，當年可創經濟效益145.5萬元，以後每年節約排水費用247.5萬元。

(3)社會效益

 在保護地下水資源方麵
，對23071工作麵實施煤層底板注漿增厚加固技術以後，每年將減少地下水資源排放量達389萬m3以上，在一定程度保護了日益匱乏的地下水資源。

6 結束語

在23071工作麵實施煤層底板注漿增厚加固技術後，取得了顯著的經濟效益和社會效益。實踐證明，“煤層底板注漿增厚加固技術”在技術上是可行的，經濟上是合理的，具有一定的推廣應用價值。

      (作者簡介：陳書平(1963-)，男
，河南扶溝縣人，高級講師，1988年畢業於焦作礦業學院地質係
，一直從事煤礦地質及水文地質教學工作。通訊地址：河南省焦作煤業公司職工教育培訓中心，郵編：454002 )

工作麵煤層隔水底板注漿增厚加固技術摘 要：本文主要介紹了焦作市方莊煤礦23071工作麵煤層隔水底板注漿增厚加固技術。通過對煤層隔水底板實施注漿，不但加固了底板
，也保證了工作麵的安全生產
，經過鑽孔壓力試驗及工作麵回采檢驗，證明了煤層隔水底板注漿增厚加固技術的合理性和實用性。目前改技術一已在方莊礦得到廣泛應用。

          關鍵詞：礦井水；隔水底板；注漿
；增厚加固

 礦井水害是煤礦生產過程中主要的地質災害之一。煤礦企業在治理礦井水害方麵主要采取的措施有：打疏水降壓鑽孔
、掘泄水巷、增加排水設施、zengdapaishuinenglideng，tongguozhexiezhishuicuoshideshishi
，kuangqudixiashuiweidafuxiajiang
，daliangdedixiadanshuibianchengkuangjingwushuipaichudimian，paishuifeiyongmingxianzengjia。rujiaozuoshifangzhuangkuangqu，dixiaqianshuishuiweiyouyuanlaide+80m下降至目前的+60m，位於二1 煤 層 地 板 的 L8灰 岩含水層水 位 由 原 來 的+80m下降至目前的-91m
，每年排出礦井汙水1970萬m3，每年用於排水的費用高達950萬元。由於地下水資源是影響我國經濟發展的重要資源之一，據統計，我國淡水人均占有量隻相當於世界人均的1/4，居世界第100位(wei)
，被(bei)列(lie)為(wei)嚴(yan)重(zhong)缺(que)水(shui)國(guo)家(jia)之(zhi)一(yi)。因(yin)此(ci)
，研(yan)究(jiu)在(zai)治(zhi)理(li)礦(kuang)井(jing)水(shui)害(hai)的(de)同(tong)時(shi)保(bao)護(hu)地(di)下(xia)水(shui)資(zi)源(yuan)
，盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)減(jian)少(shao)地(di)下(xia)水(shui)資(zi)源(yuan)的(de)排(pai)放(fang)量(liang)，降(jiang)低(di)排(pai)水(shui)費(fei)用(yong)是(shi)煤(mei)礦(kuang)安(an)全(quan)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)管(guan)理(li)的(de)新(xin)課(ke)題(ti)。焦(jiao)作(zuo)市(shi)方(fang)莊(zhuang)煤(mei)礦(kuang)通(tong)過(guo)在(zai)23071工作麵對二1煤層隔水底板實施注漿增厚加固技術，既保證了礦井安全生產，又減少了地下水資源的排放量，同時降低了排水費用，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

1 礦井概況

 焦作市方莊煤礦始建於1958年，設計生產能力60萬t/年
，核定生產能力82.2萬t/年nian。開kai拓tuo方fang式shi為wei立li井jing暗an斜xie井jing開kai拓tuo，采cai煤mei方fang法fa為wei走zou向xiang長chang避bi采cai煤mei法fa。井jing田tian內nei地di質zhi構gou造zao極ji為wei複fu雜za，構gou造zao主zhu要yao以yi高gao角jiao度du的de正zheng斷duan層ceng為wei主zhu
，局ju部bu存cun在zai褶zhe曲qu構gou造zao，井jing田tian內nei煤mei係xi地di層ceng自zi西xi北bei向xiang東dong南nan呈cheng現xian一yi單dan斜xie構gou造zao。礦kuang井jing開kai采cai深shen度du100m~740m，開采煤層為二疊係山西組二1煤，煤層 厚 度 1.5m~7.5m
，平均厚度5.5m，煤層傾角5°~22°，全區分布穩定。煤層頂板為灰黑色砂質泥岩、泥岩，厚2.80~18.55m，平均厚度5.30m

，煤層地板為灰黑色砂質泥岩
、砂岩，厚0.50~7.30m
，平均厚度1.80m。曆史上
，曾多次發生突水事故，其中突水量大於60.0m3/h的有30次，最大突水量4200.0m3/h。礦井正常湧水量2280m3/h

，湧水水源主要來自二1煤層地板的L8灰岩含水層。

2 23071工作麵水文地質條件

 23071工作麵位於23采區的底部，標高在-418.5~-474.5之間，走向長640m，傾向長126m，傾角20°,煤層厚度4.4~5.2m，平均厚度4.5m，運煤巷和回風巷均沿煤層頂板布置。在二1煤層地板的L8灰岩含水層厚度6~8m，水位-90m，煤層底板隔水層厚度38m~44m。在其上部的23051工作麵回采過程中湧水量達450m3/h
，右上部的20071工作麵回采過程中湧水量達780m3/h。煤層隔水底板是煤層與L8含水層之間的隔水地層

，其穩定性受古構運動和采動地應力製約
，受古構運動的影響
，在23采區和20采區中間分布一條構造破碎帶，破碎帶走向130~160°，寬600m。23071工作麵位於此構造破碎的邊沿，二1煤層隔水底板的穩定性減弱，抗壓強度小於4Mpa，屬極易突水危險區域。

3 注漿增厚加固技術設計及技術參數

3.1 鑽機峒室及設備技術參數

 (1)   鑽機峒室技術參數

    ①位置：在運煤巷上邦
，沿煤層頂板布置。

    ②方向：與運煤巷走向垂直。

    ③規格：長×寬×高=5×3×2.4m。

    ④峒室間距：60m；數量：8個。

 (2)鑽機技術參數

    ①型號：SGZ-MA300。

②額定進尺：300m。

 (3)注漿泵技術參數

    ①型號：NBB-260

    ②額定注漿量：260L/min。

  ③壓力：7Mpa。

3.2   注漿鑽孔技術參數

 原則上每個鑽機峒室布置3~4個注漿鑽孔（見圖1），如遇特殊情況
，增加鑽孔數量，各鑽孔的方向、傾角、深度參數見（鑽孔參數表），每個鑽孔設計為二級孔口固定裝置，個孔技術參數為：

(1)一級孔口固定裝置

    ①孔徑：φ=146mm。

    ②長度：8~10m。

    ③鋼管型號：D40
，δ=4.5mm。

    ④固定材料：用425#矽酸鹽水泥漿
，水:水泥=1:1.2。

    ⑤承受壓力：大於4Mpa。

(2)二級孔口固定裝置

    ①孔徑：φ=108mm。

    ②長度：30m。

    ③鋼管型號：D40，δ=4.5mm。

    ④固定材料：用425#矽酸鹽水泥漿
，水:水泥=1:1.2。

    ⑤承受壓力：大於8Mpa。

(3)終孔孔徑：φ=73mm。

(4)終孔層位：穿過L8灰岩含水層底板6~8m。

3.3注漿液技術參數

        (1)粘土注漿液技術參數

        ①粘度：17~25s。

        ②比重：1.10~1.3。

        (2)水泥注漿液技術參數

        ①粘度：25~60s。

        ②比重：1.20~1.3。

4 注漿工藝

  (1)造漿池、注漿泵站布置在地麵。

  (2)注漿方式：為了減少漿液流失，降低材料消耗，提高注漿效果
，采用全壓間歇式注漿法。

 (3)各鑽孔注漿前均作注水試驗，確定鑽孔吸水量，根據試驗結果確定是否注入骨料。

 (4)注漿過程中根據情況加入適量水玻璃
，以便縮短漿液凝固時間。

 (5)注漿壓力達到設計要求時
，用水清洗注漿管道，以免漿液堵塞。

 (6)注漿工藝流程見(注漿工藝流程圖)。

5  注漿效果、經濟效益及社會效益

(1)注漿效果

在對23071工作麵煤層底板實施注漿增厚加固技術過程中,鑽孔進尺累計3270m,注入水泥435t,注入粘土量2523t,各鑽孔注漿量及終孔壓力情況（見鑽孔參數表）。經過對工作麵煤層隔水底板打鑽檢驗：①煤層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漿充填。②煤層隔水底板的厚度比原來增加10m以上；③煤層隔水底板的抗壓強度由原來的小於4Mpa增加到7.5Mpa以上；④為23071工作麵煤層的開采提供了安全保障。

(2)經濟效益

根據23051和20071兩個工作麵回采過程中的湧水量情況分析，對23071工作麵實施煤層底板注漿增厚加固技術以後，減少礦井水湧出量450m3/h，當年節省排水費用247.5萬元，去掉實施注漿增厚加固技術的投資費用102萬元
，當年可創經濟效益145.5萬元，以後每年節約排水費用247.5萬元。

(3)社會效益

 在保護地下水資源方麵，對23071工作麵實施煤層底板注漿增厚加固技術以後

，每年將減少地下水資源排放量達389萬m3以上，在一定程度保護了日益匱乏的地下水資源。

6 結束語

在23071工作麵實施煤層底板注漿增厚加固技術後
，取得了顯著的經濟效益和社會效益。實踐證明，“煤層底板注漿增厚加固技術”在技術上是可行的，經濟上是合理的，具有一定的推廣應用價值。

      (作者簡介：陳書平(1963-)，男
，河南扶溝縣人，高級講師
，1988年畢業於焦作礦業學院地質係，一直從事煤礦地質及水文地質教學工作。通訊地址：河南省焦作煤業公司職工教育培訓中心，郵編：454002 )