回风大巷DF3断层的探测及其水害防治技术
2014-08-11 17:20张平
科技创新与应用 2014年24期
张平
摘 要：断裂构造一般是良好的导水通道，断层突水也是矿井水害的主要类型。因此，加强断裂构造的探测，并制定针对性治理措施是矿井防治水工作的一项重要内容。
关键词：断层探测；帷幕注浆；水害防治
1 工程概述
安里煤矿为新建矿井，根据勘探报告，回风大巷距主井150m处将要揭露DF3正断层（见图1）。
图1 巷道布置与DF3断层探测施工平面图
2 地质、水文地质概况
安里煤矿回风大巷主要位于二叠系下石盒子（P1x）中粗砂岩中，岩性以中粗砂岩为主，厚度约19m，含水性中等，一般含水具可疏性，但受构造影响区域含水性、导水较好。其上下主要为中厚层砂质泥岩和薄层状泥岩，裂隙发育，局部较破碎。
DF3断层为一正断层，产状为：东西近东西、北倾，倾角75°，落差H=20～35m。预计DF3断层将与巷道围岩砂岩裂隙水导通，形成良好的导水通道，为巷道掘进的重要水害隐患。
3 DF3断层的探测
首先在距离DF3断层30m左右巷道工作面设置探水钻场，设计5个超前探测钻孔（见图2，1～5#孔），采用TXU-150型专用钻机进行超前探查，查明掘进前方80m、帮距20m、顶板上15m和底板下15m范围岩层内水文地质条件，查明DF3断层的大致走向、倾向和倾角及其含、导水性，为断层的治理提供可靠依据（见图2、图3、图4）。
4 巷道注浆
根据1～5#钻孔探测情况（见表1），钻孔均出水，水量5～34m3/h，水压2.0MPa，DF3断层导水性好，推测断距约10m。巷道掘进难以正常通过，特另外补充钻孔（6～10#）采用一台2TGZ-60/210型注浆泵进行帷幕注浆。
4.1 注浆孔数目与布置
根据DF3断层含、导性与巷道设计空间位置，为形成较好的注浆帷幕，采用沿巷道轮廓线均匀布孔方案（如图2、图3、图4所示），本次连探水钻孔共设计10个孔，包括1个效果检验孔。
4.2注浆方式采用压入式注浆
就是把浆液直接压入注浆孔充填裂隙，这种方式注浆速度快，压力高，浆液充填密实，结石体强度高，可注入细小裂隙。
另外施工时，采用分段前进式注浆，就是从工作面钻孔至断导水带开始，根据钻孔出水情况，钻一段孔，注一段浆，反复交替进行，直至通过导水断裂带至设计孔深。
4.3 注浆段长
本次注浆段长为80m，允许掘进60m。
4.4 浆液扩散半径的预计
注浆过程中浆液的扩散半径随着岩层构造条件，岩层渗透系数、裂隙率及裂隙宽度、注浆压力、注浆时间而增大，随着浆液浓度增加而减小。由于浆液在裂隙中的扩散实际上是不规则的，所以从理论上很难精确计算。根据DF3断层导水性，推测本次注浆段断裂构造发育，浆液扩散半径顺构造裂隙方向较大。
4.5 浆液性质及配比
工作面注浆一般采用单一水泥浆，固管采用水泥-水玻璃双液浆，浆液比例根据注浆吸浆量调整。
4.6 注浆终压
为确保注浆效果，本次注浆终压取静水压力的4倍，即8.0MPa。
注浆终压的判断依据：注浆压力达到8.0MPa，注浆量不大于10L/min，持续时间不少于20min。
4.7 效果检验
在其他注浆孔施工结束后，施工8#孔，作为效果检验孔进行注浆效果检验，在8#孔无水或水量小于1.0m3/h，即结束本次注浆，否则另补孔补注。
5 施工结果
本次DF3断层的探测与注浆施工共用时19天，施工结果见下表。
表1 回风大巷过DF3断层探水注浆施工统计表
本次施工区域主要为砂岩和砂质泥岩，施工钻孔均有出水，出水段深度在34～57m，水量最大涌水量38m3/h。下伏钻孔涌水量较小，最小1.0m3/h。推测总回风巷前方发育DF3断层，断层具良好导水性，水源以二叠系下石盒子组（P1x）砂岩裂隙水为主，与下伏太灰水的水力联系较差。
恢复掘进后，巷道掘进前方揭露的一正断层基本与勘探报告资料吻合，注浆后仅有局部顶板潮湿，基本无淋水，实现无水掘进，保证巷道工程质量，同时也为工人创造良好工作环境。
6 结论
断层导水性取决于诸多因素，首要是断层的性质、落差、断距大小、断层带的物质组成、破碎程度及胶结状态，其次是断层两盘的岩性，主要含水层的富水性，水头值大小，另外，采掘活动也能改变断层的导水性。
DF3断层为本矿首次遇到的主要断裂构造，对其的准确探测与针对性的注浆封堵措施，为以后其他断裂构造的探测与防治提供了很好具较高的借鉴价值和指导意义。
参考文献
[1]田道春.F36断层水的探测与防治[J].山东煤炭科技，2006（6）.
摘 要：断裂构造一般是良好的导水通道，断层突水也是矿井水害的主要类型。因此，加强断裂构造的探测，并制定针对性治理措施是矿井防治水工作的一项重要内容。
关键词：断层探测；帷幕注浆；水害防治
1 工程概述
安里煤矿为新建矿井，根据勘探报告，回风大巷距主井150m处将要揭露DF3正断层（见图1）。
图1 巷道布置与DF3断层探测施工平面图
2 地质、水文地质概况
安里煤矿回风大巷主要位于二叠系下石盒子（P1x）中粗砂岩中，岩性以中粗砂岩为主，厚度约19m，含水性中等，一般含水具可疏性，但受构造影响区域含水性、导水较好。其上下主要为中厚层砂质泥岩和薄层状泥岩，裂隙发育，局部较破碎。
DF3断层为一正断层，产状为：东西近东西、北倾，倾角75°，落差H=20～35m。预计DF3断层将与巷道围岩砂岩裂隙水导通，形成良好的导水通道，为巷道掘进的重要水害隐患。
3 DF3断层的探测
首先在距离DF3断层30m左右巷道工作面设置探水钻场，设计5个超前探测钻孔（见图2，1～5#孔），采用TXU-150型专用钻机进行超前探查，查明掘进前方80m、帮距20m、顶板上15m和底板下15m范围岩层内水文地质条件，查明DF3断层的大致走向、倾向和倾角及其含、导水性，为断层的治理提供可靠依据（见图2、图3、图4）。
4 巷道注浆
根据1～5#钻孔探测情况（见表1），钻孔均出水，水量5～34m3/h，水压2.0MPa，DF3断层导水性好，推测断距约10m。巷道掘进难以正常通过，特另外补充钻孔（6～10#）采用一台2TGZ-60/210型注浆泵进行帷幕注浆。
4.1 注浆孔数目与布置
根据DF3断层含、导性与巷道设计空间位置，为形成较好的注浆帷幕，采用沿巷道轮廓线均匀布孔方案（如图2、图3、图4所示），本次连探水钻孔共设计10个孔，包括1个效果检验孔。
4.2注浆方式采用压入式注浆
就是把浆液直接压入注浆孔充填裂隙，这种方式注浆速度快，压力高，浆液充填密实，结石体强度高，可注入细小裂隙。
另外施工时，采用分段前进式注浆，就是从工作面钻孔至断导水带开始，根据钻孔出水情况，钻一段孔，注一段浆，反复交替进行，直至通过导水断裂带至设计孔深。
4.3 注浆段长
本次注浆段长为80m，允许掘进60m。
4.4 浆液扩散半径的预计
注浆过程中浆液的扩散半径随着岩层构造条件，岩层渗透系数、裂隙率及裂隙宽度、注浆压力、注浆时间而增大，随着浆液浓度增加而减小。由于浆液在裂隙中的扩散实际上是不规则的，所以从理论上很难精确计算。根据DF3断层导水性，推测本次注浆段断裂构造发育，浆液扩散半径顺构造裂隙方向较大。
4.5 浆液性质及配比
工作面注浆一般采用单一水泥浆，固管采用水泥-水玻璃双液浆，浆液比例根据注浆吸浆量调整。
4.6 注浆终压
为确保注浆效果，本次注浆终压取静水压力的4倍，即8.0MPa。
注浆终压的判断依据：注浆压力达到8.0MPa，注浆量不大于10L/min，持续时间不少于20min。
4.7 效果检验
在其他注浆孔施工结束后，施工8#孔，作为效果检验孔进行注浆效果检验，在8#孔无水或水量小于1.0m3/h，即结束本次注浆，否则另补孔补注。
5 施工结果
本次DF3断层的探测与注浆施工共用时19天，施工结果见下表。
表1 回风大巷过DF3断层探水注浆施工统计表
本次施工区域主要为砂岩和砂质泥岩，施工钻孔均有出水，出水段深度在34～57m，水量最大涌水量38m3/h。下伏钻孔涌水量较小，最小1.0m3/h。推测总回风巷前方发育DF3断层，断层具良好导水性，水源以二叠系下石盒子组（P1x）砂岩裂隙水为主，与下伏太灰水的水力联系较差。
恢复掘进后，巷道掘进前方揭露的一正断层基本与勘探报告资料吻合，注浆后仅有局部顶板潮湿，基本无淋水，实现无水掘进，保证巷道工程质量，同时也为工人创造良好工作环境。
6 结论
断层导水性取决于诸多因素，首要是断层的性质、落差、断距大小、断层带的物质组成、破碎程度及胶结状态，其次是断层两盘的岩性，主要含水层的富水性，水头值大小，另外，采掘活动也能改变断层的导水性。
DF3断层为本矿首次遇到的主要断裂构造，对其的准确探测与针对性的注浆封堵措施，为以后其他断裂构造的探测与防治提供了很好具较高的借鉴价值和指导意义。
参考文献
[1]田道春.F36断层水的探测与防治[J].山东煤炭科技，2006（6）.
摘 要：断裂构造一般是良好的导水通道，断层突水也是矿井水害的主要类型。因此，加强断裂构造的探测，并制定针对性治理措施是矿井防治水工作的一项重要内容。
关键词：断层探测；帷幕注浆；水害防治
1 工程概述
安里煤矿为新建矿井，根据勘探报告，回风大巷距主井150m处将要揭露DF3正断层（见图1）。
图1 巷道布置与DF3断层探测施工平面图
2 地质、水文地质概况
安里煤矿回风大巷主要位于二叠系下石盒子（P1x）中粗砂岩中，岩性以中粗砂岩为主，厚度约19m，含水性中等，一般含水具可疏性，但受构造影响区域含水性、导水较好。其上下主要为中厚层砂质泥岩和薄层状泥岩，裂隙发育，局部较破碎。
DF3断层为一正断层，产状为：东西近东西、北倾，倾角75°，落差H=20～35m。预计DF3断层将与巷道围岩砂岩裂隙水导通，形成良好的导水通道，为巷道掘进的重要水害隐患。
3 DF3断层的探测
首先在距离DF3断层30m左右巷道工作面设置探水钻场，设计5个超前探测钻孔（见图2，1～5#孔），采用TXU-150型专用钻机进行超前探查，查明掘进前方80m、帮距20m、顶板上15m和底板下15m范围岩层内水文地质条件，查明DF3断层的大致走向、倾向和倾角及其含、导水性，为断层的治理提供可靠依据（见图2、图3、图4）。
4 巷道注浆
根据1～5#钻孔探测情况（见表1），钻孔均出水，水量5～34m3/h，水压2.0MPa，DF3断层导水性好，推测断距约10m。巷道掘进难以正常通过，特另外补充钻孔（6～10#）采用一台2TGZ-60/210型注浆泵进行帷幕注浆。
4.1 注浆孔数目与布置
根据DF3断层含、导性与巷道设计空间位置，为形成较好的注浆帷幕，采用沿巷道轮廓线均匀布孔方案（如图2、图3、图4所示），本次连探水钻孔共设计10个孔，包括1个效果检验孔。
4.2注浆方式采用压入式注浆
就是把浆液直接压入注浆孔充填裂隙，这种方式注浆速度快，压力高，浆液充填密实，结石体强度高，可注入细小裂隙。
另外施工时，采用分段前进式注浆，就是从工作面钻孔至断导水带开始，根据钻孔出水情况，钻一段孔，注一段浆，反复交替进行，直至通过导水断裂带至设计孔深。
4.3 注浆段长
本次注浆段长为80m，允许掘进60m。
4.4 浆液扩散半径的预计
注浆过程中浆液的扩散半径随着岩层构造条件，岩层渗透系数、裂隙率及裂隙宽度、注浆压力、注浆时间而增大，随着浆液浓度增加而减小。由于浆液在裂隙中的扩散实际上是不规则的，所以从理论上很难精确计算。根据DF3断层导水性，推测本次注浆段断裂构造发育，浆液扩散半径顺构造裂隙方向较大。
4.5 浆液性质及配比
工作面注浆一般采用单一水泥浆，固管采用水泥-水玻璃双液浆，浆液比例根据注浆吸浆量调整。
4.6 注浆终压
为确保注浆效果，本次注浆终压取静水压力的4倍，即8.0MPa。
注浆终压的判断依据：注浆压力达到8.0MPa，注浆量不大于10L/min，持续时间不少于20min。
4.7 效果检验
在其他注浆孔施工结束后，施工8#孔，作为效果检验孔进行注浆效果检验，在8#孔无水或水量小于1.0m3/h，即结束本次注浆，否则另补孔补注。
5 施工结果
本次DF3断层的探测与注浆施工共用时19天，施工结果见下表。
表1 回风大巷过DF3断层探水注浆施工统计表
本次施工区域主要为砂岩和砂质泥岩，施工钻孔均有出水，出水段深度在34～57m，水量最大涌水量38m3/h。下伏钻孔涌水量较小，最小1.0m3/h。推测总回风巷前方发育DF3断层，断层具良好导水性，水源以二叠系下石盒子组（P1x）砂岩裂隙水为主，与下伏太灰水的水力联系较差。
恢复掘进后，巷道掘进前方揭露的一正断层基本与勘探报告资料吻合，注浆后仅有局部顶板潮湿，基本无淋水，实现无水掘进，保证巷道工程质量，同时也为工人创造良好工作环境。
6 结论
断层导水性取决于诸多因素，首要是断层的性质、落差、断距大小、断层带的物质组成、破碎程度及胶结状态，其次是断层两盘的岩性，主要含水层的富水性，水头值大小，另外，采掘活动也能改变断层的导水性。
DF3断层为本矿首次遇到的主要断裂构造，对其的准确探测与针对性的注浆封堵措施，为以后其他断裂构造的探测与防治提供了很好具较高的借鉴价值和指导意义。
参考文献
[1]田道春.F36断层水的探测与防治[J].山东煤炭科技，2006（6）.
