镇城底矿综采工作面底板承压水注浆封堵工艺研究_王德志.pdf

镇城底矿综采工作面底板承压水注浆封堵工艺研究王德志（山西焦煤西山煤电集团镇城底矿，山西太原030053）摘要：镇城底矿针对 23113 工作面涌水量大问题，通过分析工作面的地质水文特征，提出采用注浆封堵工艺技术，通过设计注浆封堵方案，分析注浆封堵工艺。应用结果表明：采用注浆封堵工艺后，涌水量从 180 m3/h 减小到54 m3/h，降低了工作面奥灰水的出水风险。关键词：综采工作面；涌水量；注浆封堵；工艺技术中图分类号：P643.8文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0234-020引言镇城底矿 23113 工作面在推进过程中，推进进度越快，揭露断面越多，淋水量越大，开采扰动作用下，顶板裂隙发育程度增大，与上部砂岩含水层发生连通，岩层导水性增强，从而造成工作面涌水量增大。为了切断承压水与含水层的水力联系，减少奥灰水的水量补给及工作面的涌水量，对工作面进行注浆封堵改性。1地质水文概况镇城底矿位于山西省古交市西北处，矿井田占地面积约 16.63 km2，矿井西北走向 6.6 km，南北走向平均宽度约为 3.6 km，镇城底矿年设计生产能力为190 万 t。23113 工作面为 3 号煤层的三采区首采工作面，采用综放开采方法，底板标高为+525.2630.5 m，地面标高为+1 201+1 350 m，工作面走向长度为1 127.895 m，可采长度为 721 m，倾向宽度为 250 m，煤层平均厚度为 6.25 m，工作面的基本顶为砂质泥岩，具有隔水性，厚度为 7.30 m，直接顶为 K 砂岩，属承压裂隙含水层，厚度为 3.53 m，伪顶为砂质泥岩，厚度为 0.23 m，直接底为中砂岩，厚度为 0.45 m，基本底为细砂岩，厚度为 6.06 m。23113 工作面顶板上覆的主要含水层是砂岩含水层裂隙水，在掘进过程中，顶板裂隙水进入工作面上，顶板砂岩不均衡的导水性，出现不同的涌水地段，其中主要淋水通道是以锚索孔、裂隙为主。2注浆封堵方案2.1方案设计为了满足 23113 工作面底板隐伏通道注浆封堵要求，对地面注浆站配备 2 套黏土制浆系统，包括 2台高速涡流制浆机，6 台注浆泵，可以制取不同配比的黏土精浆、水泥浆、黏土水泥浆。从注浆站到工作面之间共铺设 3 趟注浆管路，23113 胶带巷、辅运巷各铺设两趟注浆管路，实现对 3 个钻孔的同时注浆，单台泵单趟注浆管路的设计注浆能力为 15 m3/h，为工作面隐伏通道注浆堵水提供有力保障。由于工作面采空区底板同时受矿压和水压的威胁，加大了破坏深度，在施工中，要根据实际情况合理调下管后，再对钻孔进行注浆和固管作业，为避免压裂底板，要逐渐提高注浆压力，初次注浆压力为实测水压值加 1 MPa，然后每次注浆压力提高 1 MPa，直至三次注浆结束为止。注浆过程中如果发现钻孔与采空区出水点连通，则采取加大浆液浓度、添加骨料、早强剂、间歇式注浆等工艺，封堵出水通道，如果未发现连通，按正常注浆工艺进行注浆。2.2钻孔布置对于钻孔结构，在实体煤侧区域内，钻孔采用二径套管结构，在采空区周边，钻孔采用三径套管结构。实施过程中，在矿区布置 1 个井场，设计 1 个主孔，1 个垂直探查孔，6 个水平分支孔，分支孔间距为4060 m，设计总进尺 6 120 m。其中，垂直探查孔进一步明奥灰峰组顶部 70 m 岩溶发育情况；水平分支孔从工作面上下端头起开始布置，主要担负对底板岩层的注浆改性工作，钻孔设计平面图如图 1 所示。3注浆封堵工艺3.1地面注浆站地面注浆站需配备黏土制浆系统 2 套，高速涡流制浆机 2 台，注浆泵 6 台，可以制取不同配比的黏土收稿日期：2022-04-22作者简介：王德志（1991），男，本科，毕业于太原理工大学采矿工程专业，从事煤矿地质防治水工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.089图 123113 工作面底板注浆改性钻孔设计平面图技术应用2023 年第 5 期精浆、水泥浆、黏土水泥浆。单台泵单趟注浆管路设计注浆能力 15 m3/h，最多可同时使用 3 台注浆泵注浆，最大注浆能力 45 m3/h。施工中如果发现奥灰含水层的吃浆量特别大，可采用多泵同时注浆或增加大流量注浆泵（泵量不小于 50 m3/h），以加快注浆工程进度。3.2注浆管路铺设自镇城底矿地面注浆站至井场要铺设 3 趟 2 寸注浆管路，低速注浆时 1 趟工作 2 趟备用，高速注浆时 2 趟工作 1 趟备用，铺设时考虑冬季气温较低造成冻裂的问题，自地面注浆站到井下管路不能出现低洼点，每次注浆结束冲洗完管路之后，注浆站及井场均要打开管路两端放水，管路中不得有残留水。3.3单孔注浆结束标准在注浆过程中，为了确保浆液的扩散范围，对注浆压力有很高的要求，压力过低会造成漏注，压力过高会使浆液扩散的太远，使原有裂隙通道变大，出现新的裂隙。一般情况下，注浆结束压力应小于受注含水层最大静水压力的 1.5 倍。奥灰含水层水位标高取值+1 150 m，治理区域 23113 工作面最大奥灰水压约为 8MPa，受注点注浆终压设计为 12 MPa。所注浆液比重一般1.2，由于地面与受注点高差约 850 m，因此，可将注浆结束时的孔口压力标准确定为 3 MPa。考虑到改性区域上方为采空区，且存在出水通道，为防止压力过大起到反作用，增大原有裂隙通道，反而使工作面涌水量增加，进入采空区范围内注浆时要逐步提高注浆压力，避免一次达到设计终压。当出水通道得到比较充分加固后，方可进行高压注浆，根据钻孔的实测水位和注浆情况，在实际施工时合理地调整注浆压力。注浆结束泵量。注浆结束泵量规定为60 L/min 时达到上述注浆结束压力。4应用分析根据镇城底矿的地质情况，现施工注 1-4，注1-4 分支孔结束后，继续施工注 1-2 孔，目标层位为奥灰顶面以下 510 m，若注 1-2 探查到出水通道，取得较好的注浆效果，则自注 1-2 孔重新开两个短分支孔，因 1-2 孔北侧已有注 1-1 和注 1-4 孔，因此在注1-2 孔南侧再布置注 1-2-1、1-2-2 两个短分支孔，设计总进尺 1 402 m。平面布置图如图 2 所示。利用定向钻进技术，定向钻进 60 次，对注 2 孔施工了 6 个分支孔。根据煤层的裂隙发育程度以及注浆的情况，采用 11.2111.51 的水灰比，各钻孔注浆完毕后均进行封闭。23113 工作面地面注浆工程共完成工作量见表 1。23113 工作面使用注浆封堵工艺后，涌水量从180 m3/h 减小至 54 m3/h，降低了工作面奥灰水的出水风险，实现安全高效开采。5结论镇城底矿针对 23113 工作面涌水量大问题，通过分析工作面的地质水文特征，提出采用注浆封堵工艺技术，结果如下：1）通过设计注浆封堵方案，分析注浆封堵工艺，布设地面注浆站，铺设注浆管路，确定单孔注浆结束标准，工作面最大奥灰水压约为 8 MPa，受注点注浆终压设计为 12 MPa；2）采用注浆封堵工艺后，涌水量从 180 m3/h 减小至 54 m3/h，降低了工作面奥灰水的出水风险。参考文献1冉德立.矿井深部高承压水工作面底板注浆改造效果评价方法研究J.现代矿业，2020，36（8）：3.2王兆欣.梧桐庄矿大采深高承压水工作面注浆方案研究J.煤炭与化工，2019，42（11）：4.3王栋任.高承压水条件下工作面底板注浆堵水技术应用研究J.江苏科技信息，2022，39（2）：3.4马德春.工作面底板承压水注浆施工方法新探J.煤炭科学技术，2003，31（5）：30-31.5刘松，费松坡，张秋成.注浆堵水技术在封堵采煤工作面底板滞后突水中的应用J.河北煤炭，2010（10）：90-91.（编辑：赵婧）（下转第 250 页）图 2注 1-2 孔钻孔平面布置图表 1完成工作量统计表钻孔进尺/m注浆/t扫孔/m注 2-11 2605 4351 923.35注 2-2404390741.82注 2-3335470181.15注 2-4772210222.45注 2-5404430255.80注 2-6335240515.48合计3 5107 1753 840.05王德志：镇城底矿综采工作面底板承压水注浆封堵工艺研究235山西冶金E-mail:第 46 卷Analysis and Treatment of TRT Turbine Problems in 3 200 m3Blast Furnace in East Districtof HansteelSu Zhenhua（Energy Center of HBIS Group Hansteel Company,Handan Hebei 056015）Abstract:In response to the abnormal vibration,displacement growth,and high temperature rise of thrust pads during the operation of the3200m3 blast furnace TRT unit at Hansteel,corresponding solutions are proposed.The equipment is inspected to eliminate hidden dangers,ensure efficient and stable operation of the unit,reduce fault rates,and extend the operating cycle of the equipment.This can providereference for relevant personnel in the same industry.Key words:TRT;vibration;displacement;oil film;dustAnalysis and Improvement of the Causes of Fluctuation in the Overall Length of Steel RailsGuo Yunfeng（Large Rolling Mill,HBIS Group Hansteel Company,Handan Hebei 050600）Abstract:In the early stages of production,there was a problem of fluctuation in the overall length of steel rail specifications in the largefactory of Handan Iron and Steel,which seriously restricted the improvement of production line output and quality.With the accumulation ofproduction experience and understanding of production line equipment,through analysis and research on the bite status of rolled pieces,functional accuracy of rolling mill equipment,roll box assembly,rolling mill gap bounce,the impact of stacking and pulling relationshipbetween universal rolling mills,and pass design in the universal rolling method,as well as process optimization and improvement,theuniversal rolling process has been successfully achieved.Key words:size;universal rolling mill;improvement用，2016（15）.57-602刘永杰.锅炉受热面管失效原因及防治措施J.科学技术创新，2020（18）：161-1623胡杰.锅炉受热面爆管原因分析及防范措施J.通讯世界，2019，26（3）：285-2864陈浩，张涛，田峰，等.火电厂锅炉受热面失效形式分析及预防措施J.内蒙古电力技术，2018，36（1）：71-755戴晨，纪冬梅，郭恒超，等.锅炉炉管氧化皮的生成及剥落研究综述J.上海电力学院学报，2018，34（1）：24-32；656冯珑.火电厂锅炉金属氧化皮剥落问题研究及防范措施J.世界有色金属，2016（13）：67-687桑立彪.工业锅炉受热面管失效分析及其预防措施J.化工管理，2019（35）：158-159.（编辑：武倩倩）Discussion on Failure Forms and Preventive Measures of Heating Surface in Power PlantBoilersZhu Zihao（CHN Energy Group Taizhou Power Generation Co.,Ltd.,Taizhou Jiangsu 225300）Abstract:In response to the serious impact of various forms of boiler heating surface failure on the normal operation of power plant boilers,based on the analysis of boiler heating surface failure,combined with failure case analysis,different failure modes are studied,and the failurecharacteristics of heating surfaces under different failure modes are summarized.Targeted preventive measures are proposed to systematicallysolve the problem of boiler heating surface failure,which has laid the foundation for improving the stability of boiler use.Key words:boiler;heating surface;reason for failure;preventive measureResearch on Grouting and Sealing Technology of Bottom Plate Pressurized Water inZhenchengdi Comprehensive Mining FaceWang Dezhi（Shanxi Coking Coal Xishan Coal Electricity Group Zhenchengdi Mine,Taiyuan Shanxi 030053）Abstract:In response to the problem of large water inflow in the 23113 working face,Zhenchengdi Mine proposed the use of groutingsealing technology by analyzing the geological and hydrological characteristics of the working face.Through designing grouting sealingschemes,the application of grouting sealing technology was analyzed.The results showed that the water inflow was reduced from 180 m3/h to54 m3/h after using the grouting sealing technology,reducing the risk of water outflow from the Ordovician limestone water in the workingface.Key words:fully mechanized mining face;water inflow;grouting sealing;process technology（上接第 235 页）（上接第 240 页）（上接第 242 页）250