礦井水的防治第1頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)礦區(qū)地面防水

地面防水是指在地表修筑防排水工程或采取其它措施，限制大氣降水和地表水補(bǔ)給含水層或直接滲入井下，從而減少礦井涌水量防止水害事故的發(fā)生。它是保證煤礦安全生產(chǎn)的第一道防線，對(duì)露天礦和主要充水來(lái)源為大氣降水和地表水的礦井尤為重要1．截水溝、水庫(kù)與防洪堤2．河流改道3．整鋪河床4．堵塞通道第2頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、地面防水工程的類型

1．截水溝、水庫(kù)與防洪堤位于山麓或山前平原的礦區(qū)，雨季山洪或潛流侵襲，淹沒(méi)露天坑、井口和工業(yè)場(chǎng)地，或沿采空塌陷、含水層露頭大量滲漏造成礦井涌水。在礦區(qū)上方，嚴(yán)重滲漏地段，開(kāi)挖大致沿地形等高線布置的排(截)洪溝(圖10-1)，攔截洪水和淺部地下水，并利用自然坡度將水引出礦區(qū)。在某些情況下也采用防洪堤或水庫(kù)蓄洪，攔截洪水侵襲。圖10-1排(截)洪溝布置示意圖1-地形等高線；2-排洪溝第3頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．河流改道

圖10-2河流改道示意圖當(dāng)?shù)V區(qū)內(nèi)有河流通過(guò)，并嚴(yán)重威脅露天礦或礦井生產(chǎn)時(shí)，在河流流入礦區(qū)的上游地段筑壩攔水，修筑人工河床引水(圖10-2)。在山區(qū)，也采用排水平硐來(lái)代替人工河道。如四川南桐紅巖煤礦，就是通過(guò)排水平硐對(duì)叢林河進(jìn)行改道的。圖10-2河流改道示意圖1-攔河壩；2-礦區(qū)界限第4頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一河流改道一般工程量大，投資多，不宜輕易采用，應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后再行設(shè)計(jì)施工。應(yīng)考慮以下四點(diǎn)：1）經(jīng)濟(jì)合理，確保實(shí)效。壩址及人工河道應(yīng)選擇在隔水巖層上，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)局部河段進(jìn)行防滲處理。2）人工河道坡度合理，不宜過(guò)大或過(guò)小以免沖刷或淤塞；人工河道的斷面應(yīng)能保證通過(guò)最大洪水量。3）舊河道要妥善處理，如填塞或雨季設(shè)泵排水，以防積水滲入井下。4）要考慮礦區(qū)發(fā)展遠(yuǎn)景和工農(nóng)業(yè)布局，即要避免二次改道，又不要因改道而影響礦區(qū)的工農(nóng)業(yè)和生活用水。第5頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3．整鋪河床當(dāng)河流(或渠道，沖溝等)通過(guò)礦區(qū)，并沿河床或溝底的裂縫滲入礦井時(shí)，可在漏失地段用粘土料石或水泥鋪砌不透水的人工河床，以阻止或減少河水漏失。例如，北京門(mén)頭溝煤礦，一條長(zhǎng)約4.4km的主溝漏失嚴(yán)重，采用鋪底措施后基本上消除了溝渠水的下滲；四川某煤礦，河流在煤層頂板長(zhǎng)興灰?guī)r露頭處通過(guò)，河水沿巖溶裂隙滲入礦井。通過(guò)整鋪河床后(圖10-3)，雨季礦井涌水量減少了30%-50%。圖10-3整鋪河床示意圖1-灰?guī)r；2-頁(yè)巖；3-整鋪后的人工河床第6頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4．堵塞通道采礦活動(dòng)引起的塌陷坑和裂隙，基巖露頭區(qū)的裂隙和溶洞及巖溶塌陷坑.廢棄鉆孔及老空等，經(jīng)查明與井下構(gòu)成水力聯(lián)系時(shí)，可用粘土，塊石，水泥，鋼筋混凝土等將其填堵。大的塌陷坑和裂隙，下部充以礫石，上部覆以粘土，分層夯實(shí)，并使其略高于地表（圖10-4）。填堵巖溶塌陷時(shí)，混凝土蓋板應(yīng)澆注在洞口附近的基巖面上，安裝排氣孔(管)，以防潛蝕或真空負(fù)壓引起復(fù)塌圖10-4充填塌陷坑坑示意圖第7頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一地面防水，應(yīng)綜合運(yùn)用，方能取得實(shí)效。如徐州賈汪礦區(qū)，在充分調(diào)查和研究礦區(qū)自然條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦井生產(chǎn)和發(fā)展情況，總結(jié)出“井下著眼，井上著手，遠(yuǎn)近結(jié)合，以防為主，防、排、治相結(jié)合”的治水方針，按近山礦區(qū)和平原礦區(qū)的不同特點(diǎn)，制定了不同的綜合措施（圖10-5）。即山區(qū)以蓄為主，蓄防結(jié)合。修水庫(kù)、挖魚(yú)鱗坑、建山前順?biāo)疁?，以減少礦井雨季洪峰流量；礦區(qū)外圍以防為主，防排結(jié)合。即在可向井下漏水的煤系地層和太原組灰?guī)r露頭周圍修筑排洪道，排洪道水注入屯頭河，并在排洪道的出口處建閘設(shè)泵，以便河水倒灌時(shí)落閘向外排水；礦區(qū)內(nèi)部以導(dǎo)為主，導(dǎo)排結(jié)合。即在低平礦區(qū)內(nèi)挖中央排洪道，向礦區(qū)外圍導(dǎo)流排水，并在塌陷區(qū)設(shè)泵排除積水。上述工程的修建，使該礦區(qū)雨季各井涌水量都減少了20%-40%，1963年戰(zhàn)勝了50年一遇的特大洪水，保證了礦井安全生產(chǎn)。第8頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖10-5韓橋、青山泉礦區(qū)地面防治水工程圖1-等高線；2-河流或排水洪道；3-排洪道鋪底段；4-廢河道；5-水庫(kù)大壩；6-石拱渠；7-灌區(qū)；8-太原群灰?guī)r露頭；9-正斷層；10-逆斷層

第9頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、地面防水工程設(shè)計(jì)與計(jì)算

礦區(qū)地面水流多為面積小的坡面徑流、季節(jié)性沖溝或小溪，因缺少洪水觀測(cè)資料，常根據(jù)洪水痕跡調(diào)查或雨量資料推算洪水量，因此地面防水工程設(shè)計(jì)時(shí)，一般均需收集暴雨資料，按防水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)推算洪水量，從而根據(jù)暴雨徑流量來(lái)設(shè)計(jì)截水溝或改道河流的縱橫斷面、防洪堤的堤高、水庫(kù)的庫(kù)容、壩高及壩的斷面尺寸等。具體設(shè)計(jì)和計(jì)算可參考有關(guān)的“規(guī)程”、“規(guī)范”和“手冊(cè)”。第10頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)井下防水一、探放水

二、防隔水煤（巖）柱的留設(shè)三、水閘門(mén)和水閘墻第11頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、探放水

（一）探水起點(diǎn)的確定（二）老窯積水量的估算（三）探水鉆孔的布置原則和布置方式（四）放水孔孔口管的安裝（五）探水作業(yè)安全注意事項(xiàng)第12頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

為保證安全生產(chǎn)，常按小窯的最深下山巷道劃定一條積水線，由積水線外推60m～150m作為探水線；由探水線再外推50m～150m作為警戒線，巷道進(jìn)入此線后應(yīng)警惕積水的威脅，注意掘進(jìn)巷道迎頭的變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有出水征兆時(shí)必須提前探水。探水線和警戒線的外推數(shù)值，取決于積水邊界的可靠程度、積水區(qū)的水頭壓力、積水量的大小、煤層厚度及其抗張強(qiáng)度等因素。一第13頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一劃定積水線后，可按下式初步估算老空積水量：二第14頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、探水鉆孔的布置原則：

探水鉆孔應(yīng)保證適當(dāng)?shù)某熬唷途嗪兔芏?。采用探水—掘進(jìn)—探水循環(huán)進(jìn)行。

２、探水鉆孔的布置方式：

一般傾斜煤層平巷和上山巷道探水鉆孔的布置方式、數(shù)量和夾角大小不同，可參見(jiàn)相關(guān)規(guī)程。三第15頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

圖10-7放水孔孔口裝置示意圖

防水孔孔口管裝置示意圖

1-含水層；2-相對(duì)隔水層；3-鉆桿；4-鉆孔；1-含水層；2-相對(duì)隔水層；3-鉆桿；4-鉆孔；

5-水泥；6-肋條；7-鋼管；8-鐵卡；9-水壓表；

10-木柱；11-水閘門(mén)

四第16頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、防隔水煤（巖）柱的留設(shè)留設(shè)情況：1．煤層露頭

2．含水或?qū)當(dāng)鄬?/p>

3．煤層與強(qiáng)含水或?qū)當(dāng)鄬咏佑|并局部被覆蓋時(shí)

4.煤層位于含水層上方且又導(dǎo)水情況下

5．在水淹區(qū)或老窯積水區(qū)下掘進(jìn)時(shí)

6．保護(hù)地表水體

7．保護(hù)導(dǎo)水鉆孔

8．相鄰礦（井）人為邊界

9．井田以斷層為邊界第17頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）煤層露頭無(wú)覆蓋或被粘土微透水松散層覆蓋時(shí)，按下式留設(shè)防砂煤（巖）柱：

H防=H冒+H煤2）煤層露頭被松散富含水層覆蓋時(shí)，按下式留防水煤（巖）柱：

H防=H裂+H保式中H防—防水煤（巖）柱高度

H冒—采后冒落帶高度

H裂—采后導(dǎo)水裂隙帶高度

H?！Ｗo(hù)層厚度1煤層露頭第18頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲褐牧粼O(shè)2第19頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）當(dāng)含水層頂面高于導(dǎo)水裂隙帶上限時(shí)防水煤柱可按圖（a）、（b）留設(shè)。

L=L1+L2+L3=H安cscθ+H裂cotθ+H裂cotγ(10-7)2)最高導(dǎo)水裂隙帶上限高于斷層上盤(pán)含水層時(shí)按圖（c）留設(shè)。L=L1+L2+L3=H安（sinγ-cosγcotθ）+H安cosγ+M)(cotθ+cotγ)

圖10-10煤層與強(qiáng)含水或?qū)當(dāng)鄬咏佑|并局部被覆蓋時(shí)防水煤柱的留設(shè)3第20頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

當(dāng)煤層位于含水層上方，且斷層又導(dǎo)水時(shí)，兩方向的壓力：一是煤層底板隔水層能否抗住下部含水層的壓力；二是斷層水順煤層方向上壓力。無(wú)論何種情況，最小不應(yīng)小于20m。底部壓力，應(yīng)使煤層底板至斷層面之間的最小垂直距離大于安全煤柱H安的計(jì)算值公式：L=H安/sina(10-10)式中a—斷層傾角，°。其它同上。順層水壓，應(yīng)按式10-4計(jì)算煤柱寬度。最后，取用較大值。如果斷層不導(dǎo)水，在留設(shè)防水煤柱時(shí)，應(yīng)使含水層頂面與斷層面交點(diǎn)至煤層底板間的最小距離要大于安全煤柱的高度H安圖10-11煤層位于含水層上方，且斷層又導(dǎo)水的情況4第21頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）巷道在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下掘進(jìn)時(shí)，巷道與水體之間的最小距離不得小于巷道高度的10倍。2）在水淹區(qū)或老窯積水區(qū)下同一煤層中進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，若老窯區(qū)或水淹區(qū)的界線已經(jīng)查明，隔水煤柱的尺寸應(yīng)按式10-4留設(shè)。3）在水淹區(qū)或老窯積水區(qū)下同一煤層中進(jìn)行回采時(shí)，隔水煤（巖）柱的尺寸不得小于導(dǎo)水裂隙帶最大高度與保護(hù)帶高度之和。5煤層位于含水層上方且又導(dǎo)水情況下

第22頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.水體下采煤的防隔水煤柱的留設(shè)1）水體下采煤的防隔水煤柱的留設(shè)，不允許導(dǎo)水裂隙帶波及水體。H垂≥H裂+H保（10-11）（a）緩傾斜煤層；（b）急傾斜煤層煤系地層無(wú)松散層覆蓋和采深較小，應(yīng)考慮地表裂隙深度H表裂

H垂≥H裂+H保+H表裂(10-12)如果松散含水層為強(qiáng)或中等含水層，且直接與基巖接觸，而基巖風(fēng)化帶亦含水，則應(yīng)考慮基巖風(fēng)化帶深度H風(fēng)

H垂≥H裂+H保+H風(fēng)（10-13）或者將水體底界面下移至基巖風(fēng)化帶底界面。第23頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.水體下采煤的防隔水煤柱的留設(shè)2）防砂安全煤柱的留設(shè)防砂安全煤柱允許導(dǎo)水裂隙帶波及松散弱含水層或已疏降的松散強(qiáng)含水層，但不允許冒落帶接近松散層底部。即：H垂≥H冒+H保（10-14）

3）防塌安全煤柱的留設(shè)防塌安全煤柱不僅允許導(dǎo)水裂隙帶波及松散弱含水層或已疏干的松散含水層，同時(shí)允許冒落帶接近松散層底部。H塌≈H冒（10-15）基巖風(fēng)化帶含水時(shí)防水煤柱留設(shè)第24頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一根據(jù)鉆孔測(cè)斜資料換算鉆孔見(jiàn)煤點(diǎn)坐標(biāo)，按式10-4方法留設(shè)。如無(wú)測(cè)斜資料，必須考慮鉆孔可能偏斜的誤差，然后計(jì)算保護(hù)導(dǎo)水鉆孔的防水煤柱寬度。圖10-4充填塌陷坑坑示意圖7保護(hù)導(dǎo)水鉆孔第25頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

⑴多采層開(kāi)采，當(dāng)上下兩層煤的層間距小于下層煤開(kāi)采后的導(dǎo)水裂隙帶高度時(shí)，下層煤的邊界防隔水煤柱應(yīng)根據(jù)最上一層煤的巖層移動(dòng)角和煤層間距向下推算。⑵當(dāng)上下兩層煤層之間的垂直距離大于煤層開(kāi)采后的導(dǎo)水裂隙帶高度時(shí)，上、下煤層的防隔水煤柱可分別留設(shè)。8井田以斷層為邊界第26頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖10-12以斷層為界的井田邊界防隔水煤柱的留設(shè)9第27頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、水閘門(mén)和水閘墻

1．水閘門(mén)

2．水閘墻第28頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1-混凝土門(mén)垛；2-門(mén)框；3-門(mén)扇；4-放水管；5-風(fēng)管；6-壓力表安裝孔；7-活動(dòng)鋼軌圖10-13水閘門(mén)結(jié)構(gòu)圖1設(shè)在有突水危險(xiǎn)的采區(qū)巷道出入口、井底車場(chǎng)兩端、井下重要設(shè)施巷道出入口等處。突水時(shí)即時(shí)關(guān)閉水閘門(mén)，以控制水害。第29頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一設(shè)在需要永久或長(zhǎng)期阻擋水的地方。分臨時(shí)性的（用木料和磚砌筑）和永久性（用混凝土或鋼筋混凝土澆注）水閘墻的形狀有平面、圓柱面或球面等三種。不論哪種水閘墻均應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，不發(fā)生變形、不透水和不位移。因此，修筑水閘墻的地點(diǎn)應(yīng)選擇在巖石堅(jiān)硬、沒(méi)有裂隙的地點(diǎn)，且應(yīng)在墻的四周圍掏槽砌筑。圓柱面或球面水閘墻的厚度，有些礦區(qū)用下式計(jì)算：a=r/Kp/p-1

式中a—水閘墻的厚度，m；

r—水閘墻的內(nèi)半徑，m；

Kp—水閘墻的臨界抗壓強(qiáng)度，MPa；

P—水閘墻承受的水壓力，MPa。

(10-11)式中2水閘墻第30頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)疏干降壓第十章礦井水的防治第31頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

一

條件、分類及選擇1、疏干降壓與礦井排水有著本質(zhì)的差別：前者是借助于專門(mén)的工程及相應(yīng)的排水設(shè)備，積極地、有計(jì)劃有步驟地使影響采掘安全的含水層降低水位（水壓）或造成不同規(guī)模的降落漏斗，使之局部或全部疏干；后者是消極被動(dòng)通過(guò)排水設(shè)備，將流入水倉(cāng)的水直接排至地表。疏干降壓在調(diào)節(jié)水量及水壓、改善井下作業(yè)條件，以及保證采掘安全乃至降低排水費(fèi)用等方面起著礦井排水所不能起的作用。第32頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2、疏干降壓條件:礦層及其頂、底板含水層的涌水，對(duì)礦井生產(chǎn)有著嚴(yán)重影響，不進(jìn)行疏干降壓無(wú)法保證采掘工作安全和正常進(jìn)行；礦床賦存于隔水或弱含水層中，但礦層頂、底板巖層中存在含水豐富或水頭很高的含水層，或雖含水不豐富但屬流砂層，采掘過(guò)程中有突然涌水、涌砂的危險(xiǎn)；露天開(kāi)采時(shí)，由于地下水的作用，降低了土石的物理力學(xué)強(qiáng)度，導(dǎo)致邊坡滑落.

3、疏干降壓分類：分為預(yù)先疏干和平行疏干。

4、疏干降壓的選擇：取決于礦區(qū)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件、礦床開(kāi)采方法以及采掘工程對(duì)疏干的要求等,通過(guò)綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。第33頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二

地表疏降

4明溝疏干

(1)明溝疏干主要用于疏干埋藏不深、厚度不大、透水性較強(qiáng)、底板有穩(wěn)定隔水層的疏松含水層。3水平疏干鉆孔

(1)水平疏干鉆孔主要用于疏干露天礦邊坡，鉆孔以接近水平的方向打穿邊坡，水靠重力自流排出。鉆孔深度應(yīng)穿透不穩(wěn)定邊坡的潛在滑動(dòng)面。1地表疏干鉆孔2吸水鉆孔

1)使用條件和優(yōu)缺點(diǎn)1)吸水鉆孔的含義2)地表疏降鉆孔的布置方式

2)吸水鉆孔的優(yōu)點(diǎn)3)疏降鉆孔的基本結(jié)構(gòu)3)吸水鉆孔需注意第34頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一使用條件：適用于疏降滲透性良好，含水豐富的含水層，一般滲透系數(shù)為5m/d～150m/d的含水層最為有效。

優(yōu)點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單，施工期較短；地表施工勞動(dòng)和安全條件好，疏降工程的布置可根據(jù)水位降低的要求，分期施工或靈活地移動(dòng)疏水設(shè)施。缺點(diǎn)是：因受疏降深度和含水層滲透性等條件的限制，使用上有較大的局限性。

布置方式：線形孔排適合于地下水為一側(cè)補(bǔ)給的礦區(qū)，疏降孔排垂直地下水流向布置于進(jìn)水一側(cè)；環(huán)形孔排適于地下水從各個(gè)方向補(bǔ)給的礦區(qū)；當(dāng)疏降地段的平面幾何形狀比較復(fù)雜時(shí)，常采用任意排列的孔群。

疏降鉆孔的基本結(jié)構(gòu)：根據(jù)含水層的性質(zhì)，疏降鉆孔可以不下過(guò)濾器，或下入骨架或其它帶過(guò)濾層的過(guò)濾器，鉆孔底部應(yīng)設(shè)置一定長(zhǎng)度的沉砂管。地表疏降鉆孔第35頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸水鉆孔：將煤層上部含水層中的水放（漏）入煤層下部吸（含）水層的鉆孔，也稱漏水孔。

優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便，一些位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上的煤礦，由于所處地勢(shì)較高，下伏厚層奧陶系灰?guī)r層中的地下水位低于上部煤系中各含水層的水位，灰?guī)r裂隙及古巖溶有著巨大的蓄水能力，為上部各含水層水的泄放創(chuàng)造了條件。必須注意：嚴(yán)重污染。當(dāng)下部含水層為當(dāng)?shù)氐娘嬘盟磳樱喜看杞档暮畬铀|(zhì)又不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不可采用吸水鉆孔疏降煤層上部含水層水，否則會(huì)造成飲用水源第36頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三地下疏降

1．疏干巷道1）疏干巷道類型

2）使用條件和優(yōu)缺點(diǎn)3）疏干巷道的布置

2．放水鉆孔1）頂板放水鉆孔

2）直通式放水鉆孔

3）底板放水鉆孔

第37頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一疏干巷道類型

（1）巷道布置在含水層中，直接疏降。一般在基巖含水層中采用。（2）巷道嵌入含水層與隔水層之間，含水層與隔水層分界線在疏干巷道腰線通過(guò)，巷道砌碹，并在碹的腰部和頂部留有濾水窗或泄水孔起疏水作用，用在底板隔水層緩傾斜的松散含水層中。

（3）巷道布置在隔水層或煤層中，施工專門(mén)的放水垌室，通過(guò)放水鉆孔、直接式過(guò)濾器等疏降含水層，疏放出的水匯集于巷道內(nèi)，流入水倉(cāng)，再排出地表。

使用條件和優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：使用范圍廣，各種地質(zhì)、水文地質(zhì)條件均適用。其疏放強(qiáng)度大、效果好，尤其將疏干巷中時(shí)效果更好。采用地下疏降，排水設(shè)備檢修和管理方便，效率較高。由于有水倉(cāng)的緩沖作用，短時(shí)停電影響不大。

缺點(diǎn)：疏降工程在井下施工時(shí)勞動(dòng)和安全條件差，巷道在含水層中掘進(jìn)時(shí)施工更為困難；施工的準(zhǔn)備工作復(fù)雜，工期長(zhǎng)、投資大。垂直于地下水流向布置，巷道布置應(yīng)與采礦工程密切配合，并盡可能延長(zhǎng)其服務(wù)年限。開(kāi)采當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上的煤層時(shí)，應(yīng)使疏放的水全部或部分自流排出地表。疏干巷道的布置

第38頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一頂板放水鉆孔用于疏放煤層或巷道上方的含水層。其方法是在巷道內(nèi)向頂板含水層打仰孔、直孔或水平孔進(jìn)行放水。我國(guó)的許多煤礦，煤層頂板上多賦存有砂巖裂隙含水層。且以儲(chǔ)存量為主，突水開(kāi)始時(shí)水量較大，隨之很快減少，以致消失。頂板放水孔應(yīng)布置在裂隙發(fā)育、位置較低處，間距一般為30m-50m，孔深取決于煤層開(kāi)采裂高，一般為40m-50m，鉆孔方向最好垂直頂板含水層，施工時(shí)間應(yīng)與回采工作面工作相銜接，一般超前于回采1～2個(gè)月。直通式放水鉆孔當(dāng)煤層頂板以上有較平緩并距地表較近的多個(gè)含水層，且巷道頂板隔水層相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可從地表穿過(guò)含水層向巷道打鉆孔，使含水層水通過(guò)鉆孔流入巷道，達(dá)到疏放多個(gè)含水層的目的。當(dāng)鉆孔穿過(guò)疏松含水層時(shí)，需安裝過(guò)濾器。底板放水鉆孔它的作用在于降低底板下承壓含水層的水壓，以降低突水系數(shù)或增加底板的相對(duì)抗水壓能力，防止底板突水。底板放水鉆孔是從巷道內(nèi)向下施工，它即可比地面施工節(jié)省進(jìn)尺，又可利用承壓水的自流特征直接由鉆孔流出，不需要安裝專門(mén)的抽水設(shè)備，同時(shí)可借助孔口裝置控制水量、測(cè)量水壓。但鉆孔施工比較困難，需要采取必要的安全措施。第39頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

為了改善井下施工底板放水孔的勞動(dòng)條件，提高鉆進(jìn)效率，徐州礦業(yè)集團(tuán)創(chuàng)造了一種地面施工的井下疏水降壓鉆孔，稱為地面穿透式放水孔。為了安裝好孔口的安全裝置，需要在下套管前將1~1.5m長(zhǎng)的活節(jié)短管準(zhǔn)確地下到設(shè)計(jì)位置，為此嚴(yán)格要求打直孔。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，從井下放水石門(mén)開(kāi)短巷找出活節(jié)短管，然后加強(qiáng)巷道支護(hù)，卸下活節(jié)短管，換上三通管和孔口安全裝置。第40頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四聯(lián)合疏降

聯(lián)合疏降是指兩種以上疏降方法的聯(lián)合使用。在一些水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦區(qū)，采用單一的疏降方法或單一礦井的疏降不能滿足要求或不經(jīng)濟(jì)，需要采用井上下相結(jié)合或多井的聯(lián)合疏降方式。第41頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一五

疏降設(shè)計(jì)及疏降水文地質(zhì)計(jì)算

疏降工程的布置、數(shù)量、規(guī)格、深度及間距等；疏降工程的涌水量；疏降時(shí)間；過(guò)濾器的類型；水泵的選擇；疏降所需的動(dòng)力設(shè)備及電源等。需要借助于水文地質(zhì)計(jì)算，以保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用最少的疏降工程達(dá)到最好的疏降效果。疏降設(shè)計(jì)內(nèi)容有：第42頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第十章

第四節(jié)礦井排水一、礦井排水 是煤礦生產(chǎn)的基本環(huán)節(jié)。一些開(kāi)采當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上煤層的礦井，可借助平硐內(nèi)的排水溝或?qū)ｉT(mén)開(kāi)掘的泄水平硐自流排水；開(kāi)采當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下煤層的礦井，是將井下涌水或通過(guò)井下疏降設(shè)備疏放出的水，經(jīng)過(guò)排水溝或管道系統(tǒng)匯集于水倉(cāng)，然后用井下主水泵排至地表。第43頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1排水方式有：直接、分段和混合排水三種。選擇：應(yīng)視礦井涌水量大小、井型、開(kāi)采水平的數(shù)量和深度、排水設(shè)備的能力、礦井水腐蝕性等具體條件而定。1）直接排水由各水平水倉(cāng)直接將水排至地表。2）分段排水由下部水平依次排至上一水平，最后由最上部水平集中排至地表。如果上部水平的涌水量很小或下部水平的排水能力負(fù)荷不足，也可將上水平水排至下水平，再集中排至地表。3）混合排水當(dāng)某一水平具腐蝕性的酸性水時(shí)，可將該水平的水直接排至地表，以避免腐蝕其它水平的排水設(shè)備和排水管路，而其它水平的水第44頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2排水系統(tǒng)不論何種排水方式，排水系統(tǒng)都是由排水溝、水倉(cāng)、泵房和排水管路構(gòu)成。1）排水溝一般在運(yùn)輸巷道一側(cè)挖排水溝排水2）水倉(cāng)有主水倉(cāng)和副水倉(cāng)。其容積視涌水量大小而定，一般應(yīng)能容納8h的正常涌水量。3）泵房要設(shè)置工作、備用、檢修三套水泵。設(shè)備有離心泵、潛水泵、深井泵、氣壓泵和射流泵等，其中經(jīng)常使用的為離心泵和潛水泵。潛水泵優(yōu)點(diǎn)：基建投資少，不用專門(mén)的泵房和基礎(chǔ)，不怕水淹，具有自吸能力，可以防爆，能大大減少操作人員等。4）管路它是將水由井下排至地表的咽喉，應(yīng)注意管道的防腐和防止中途漏水，以保證礦井水能順利地至地表。第45頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、露天礦排水1．露天礦排水方案的分類露天礦排水方案的分類、使用條件及主要優(yōu)缺點(diǎn)，見(jiàn)表10-4。表10-4不同排水方案的使用條件及主要優(yōu)缺點(diǎn)第46頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

排水方案

使用條件

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)

自流排水方式

山坡型露天礦、利用排水平硐安全可靠，基建投資少，排水經(jīng)營(yíng)費(fèi)低，管理簡(jiǎn)單

受地形限制

露天采場(chǎng)底部集中排水方式；半固定式泵站；移動(dòng)式泵站

匯水面積小及水量小的中、小型露天；采深淺，降速慢或干旱區(qū)的大露天基建工程量小、投資少，移動(dòng)式泵站不受淹沒(méi)高度限制

泵站移動(dòng)頻繁，作業(yè)條件差、開(kāi)拓延伸工程受影響；經(jīng)費(fèi)高，受淹沒(méi)高度限制

露天采場(chǎng)分段截流永久泵站排水方式匯水面積大、水量大的中露天；采深大，下降速度快的露天露天坑積水較少，作業(yè)和開(kāi)拓延深條件較好，排水經(jīng)營(yíng)費(fèi)低泵站多，分散，需臨時(shí)泵站。需挖大儲(chǔ)水池及水溝等，基建量大井巷排水方式

水量大；深部有巷道可用；需預(yù)疏干的露天，深部用地下開(kāi)采。排水巷可供開(kāi)采用采場(chǎng)無(wú)水，作業(yè)條件好，為穿爆、采、裝、運(yùn)等作業(yè)創(chuàng)良好條件，不受淹沒(méi)高度限制，泵站固定

井巷工程量多，基建投資多，基建時(shí)間長(zhǎng)，前期排水經(jīng)費(fèi)高

第47頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3露天礦排水露天礦排水方案的選擇原則自流排水方式具有獨(dú)特的優(yōu)越性，一切有條件的露天礦都應(yīng)盡量采用。排水系統(tǒng)也是合理的.有時(shí)，即使開(kāi)鑿專門(mén)的排水平硐，以形成自流其它排水方式的選擇，除應(yīng)根據(jù)自然地理、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較外，還應(yīng)考慮不同排水方式對(duì)采礦各工藝過(guò)程效率的影響。一般來(lái)說(shuō)，井巷排水方式由于基建投資高、時(shí)間長(zhǎng)，因此在確定排水方式時(shí)需要慎重考慮。第48頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

第十章礦井水的防治第五節(jié)注漿堵水一、常用注漿材料、注漿設(shè)備及注漿工藝（一）注漿材料（二）注漿設(shè)備（三）注漿工藝第49頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（一）注漿材料注漿材料是注漿堵水及加固工程成敗的關(guān)鍵和影響注漿經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。注漿材料的選擇，主要取決于堵水加固地段的水文地質(zhì)條件、巖層的裂隙、巖溶發(fā)育程度、地下水的流速及化學(xué)成分等因素。注漿材料的選擇一般要求為漿液可注性好；漿液穩(wěn)定性好。第50頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一常用注漿材料

1．水泥漿液1）水泥漿液的配制

2）純水泥漿的性能的提高2．水泥-水玻璃漿液3．粘土漿液4．化學(xué)漿液第51頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖10-17幾種注漿漿液適用范圍示意圖第52頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）水泥漿液的配制水泥漿的濃度一般用水灰比來(lái)表示。水灰比是指水泥漿液中水和水泥重量之比。可用下式10—12表示

(10-12)

p—水灰比；WW—水的重量，kg；Wc—水泥的重量，kg。計(jì)算任意水灰比條件下，配制一定體積水泥漿所需水泥和水的重量公式為

(10-13)

(10-14)式中Vg—水的重量，kg；ρc—水泥的重量，kg。其余符號(hào)同前現(xiàn)場(chǎng)配制純水泥漿可參照表10-5進(jìn)行。第53頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水泥漿液的配制

表10-5水泥漿現(xiàn)場(chǎng)配制表水灰比 水泥/kg 水/L 制成漿量/m3 0.5：1 1200 600 1.000 0.6：1 1100 660 1.026 0.75：1 950 712 1.029 1.：1 750 750 1.000 1.25：1 650 812 1.029 1.50：1 550 825 1.008 2：1 450 900 1.050 第54頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）純水泥漿的性能的提高為了縮短水泥漿液的終凝時(shí)間，可在水泥漿液中添加氯化鈣，水玻璃、蘇打，石膏等水泥漿凝劑。如加入氯化鈣（速凝劑）的水泥漿液的配制方法可參照表10-6進(jìn)行。加入水泥速凝早強(qiáng)劑，如三已醇胺與氯化鈉復(fù)合加劑等。它們對(duì)水泥不僅有顯著的速凝作用，并能提高結(jié)石的強(qiáng)度，特別是具有早強(qiáng)性質(zhì)，因而便于達(dá)到控制水泥漿擴(kuò)散范圍，縮短注漿工期和提高堵水效果的目的。加入表面活性物質(zhì)，如亞硫酸鹽紙漿廢液、食糖、硫化納等，使水泥漿起塑化作用，降低粘度，增加流動(dòng)性和可灌性加入膨潤(rùn)土或高塑性黏土等懸浮劑，可提高水泥漿液的結(jié)石率和流動(dòng)性，降低沉降速。度，增加可灌性。表10-6水泥漿現(xiàn)場(chǎng)配制表

水灰比 水泥

50%氯化鈣溶液/L 水/kg 制成漿液/立方米 0.5:1 1200 75 525 1.000 0.6:1 1100 67．5 593 1.026 0.75:1 950 60 625 1.029 1:1 750 45 705 1.000 1.25:1 650 37．5 774 1.029 1.5:1 550 30 795 1.008 2:1 450 30 870 1.050 第55頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．水泥-水玻璃漿液2．水泥-水玻璃漿液用水玻璃Na2O·nSiO2，又稱泡花堿，是一種膠狀無(wú)機(jī)聚合物，具有粘性及膠結(jié)性能。它既能溶于水，又能硬化，其性能一般用模數(shù)和濃度表示：水玻璃模數(shù)M

關(guān)系為：

(10-15)水玻璃出廠濃度一般為50Be-56Be，而注漿使用范圍為30Be-45Be。其濃度變換按下式計(jì)算：

式中V加—加入水的體積，L；V原—原來(lái)水玻璃體積，L；ρ加—加入水的相對(duì)密度，kg/Lρ原—原來(lái)水玻璃相對(duì)密度，kg/L;ρ配—欲配水玻璃相對(duì)密度，kg/L第56頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水泥—水玻璃漿液亦稱CS漿液，它是將水泥、水玻璃分別制成漿液，按照一定的比例，用2臺(tái)泵或1臺(tái)雙缸獨(dú)立分開(kāi)的泵同時(shí)注入。其組成及配方見(jiàn)表。原料規(guī)格要求

作用用量主要性能水泥325號(hào)或425號(hào)普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥主劑1凝膠時(shí)間可控制在幾秒至幾十分鐘范圍內(nèi)；抗壓強(qiáng)度在5～20MPa范圍內(nèi)水玻璃模數(shù)2.4～3.4，濃度30Be～45Be

主劑0.5～1氫氧化鈣工業(yè)品速凝劑0.05～0.20磷酸氫二鈉工業(yè)品緩凝劑

0.01～0.03

注：水玻璃用量為與水泥漿的體積比數(shù)；速凝劑和緩凝劑的用量為占水泥重量的比數(shù)。第57頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3．粘土漿液粘土漿液和水泥漿液相比，其優(yōu)點(diǎn)是可就地取材，成本遠(yuǎn)較水泥漿液和化學(xué)漿液低。粘土顆粒粒徑大部分小于0.01mm,能注入更小的裂隙，施工工藝簡(jiǎn)單，不存在導(dǎo)管、注漿泵及軟管膠結(jié)的可能，注漿過(guò)程中停止或中斷一段時(shí)間（12h）不影響注漿質(zhì)量；可在含侵蝕性水的含水層中使用，注漿中的重復(fù)鉆進(jìn)和注漿后的掘進(jìn)工作較容易；由于粘土漿大量吸水膨脹，不易被地下水稀釋和沖跑。其缺點(diǎn)是材料消耗量大，注漿時(shí)間長(zhǎng)，充塞物力學(xué)強(qiáng)度低。為了改善粘土漿液的性能，常加入各種化學(xué)附加劑以促進(jìn)粘土顆粒凝聚，改變粘土漿的粘度和脫水性，提高沖塞物的堅(jiān)固性和強(qiáng)度。一般配制成粘土-水泥漿和粘土-水泥-砂漿液，以擴(kuò)大粘土漿液的使用范圍。第58頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4．化學(xué)漿液上述水泥漿液、水泥—水玻璃漿液和粘土漿液都屬于顆粒性漿液材料，對(duì)細(xì)小裂隙或粉砂、細(xì)砂層難以灌入，為此需要化學(xué)漿液?；瘜W(xué)漿液的品種很多，主要有丙烯酰胺類漿液、硌木素類漿液、脲醛樹(shù)脂類漿液、聚氨脂類漿液和糠醛樹(shù)脂類漿液。其中，較常用的是丙烯酰胺類漿液和聚氨脂類漿液。丙烯酰胺類漿液以有機(jī)化合物丙烯酰胺為主劑，配合其它藥劑，以水溶液狀態(tài)注入巖層中，發(fā)生聚合反應(yīng)，使之形成具有彈性的、不溶于水的聚合體。這種聚合體充填堵塞砂層中的孔隙或巖層中的裂隙，并把松散砂粒膠結(jié)起來(lái)，起到阻水和加固地基的作用。但這種漿液的凝膠體抗壓強(qiáng)度低，約0.4MPa～0.6MPa，而且配制復(fù)雜，成本高，因此實(shí)際應(yīng)用中常與其它廉價(jià)的注漿材料配合使用。聚氨脂類漿液分為非水溶性聚氨脂類漿液（PM）和水溶性聚氨脂類漿液（WPU），二者主要區(qū)別在于PM型漿液以丙酮等為溶劑，而WPU型溶液中含有水作為反應(yīng)劑兼溶劑。第59頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（二）注漿設(shè)備1）鉆機(jī)的選擇應(yīng)根據(jù)地層條件和注漿深度來(lái)確定。2）注漿機(jī)的選擇主要考慮的原則是；根據(jù)設(shè)計(jì)的注漿壓力及注漿量選型，應(yīng)盡量選用壓力、流量可調(diào)節(jié)的注漿泵；根據(jù)單液或雙液注漿系統(tǒng)及備用量確定臺(tái)數(shù)，根據(jù)注漿材料及灌注骨料與否選泵。3）攪拌機(jī)選擇的依據(jù)是其生產(chǎn)能力應(yīng)能保證供應(yīng)注漿泵有足夠的漿量。4）止?jié){塞是將注漿孔的任意兩個(gè)注漿段隔開(kāi)，只讓漿液注入到止?jié){塞以下的巖石空隙中去的工具。止?jié){塞的選取應(yīng)以能達(dá)到合理使用注漿壓力，有效控制漿液分布范圍，實(shí)現(xiàn)分段注漿，確保注漿質(zhì)量等為原則。常用的止?jié){塞類型有：孔內(nèi)雙管混合止?jié){塞、單管止?jié){塞及水力膨脹止?jié){塞等。此外，注漿設(shè)備還包括雙液注漿用的混合器，逆止閥等。第60頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（三）注漿工藝3．注漿段高和注漿方式4．注漿孔的鉆進(jìn)5．注漿參數(shù)的確定6.注漿效果檢查2.注漿方案設(shè)計(jì)1．注漿前的水文地質(zhì)調(diào)查第61頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1．注漿前的水文地質(zhì)調(diào)查注漿前的水文地質(zhì)調(diào)查是正確選擇注漿方案、注漿材料、確定注漿工藝和進(jìn)行注漿設(shè)計(jì)的依據(jù)。一般應(yīng)查明的情況是：巖層地質(zhì)條件，包括掘進(jìn)井筒所穿過(guò)的巖層的含水性、透水性，以及含水層的裂隙、巖溶發(fā)育程度等；含水層的埋藏條件、厚度、位置及其相互聯(lián)系；地下水的靜水壓力、流向、流速、化學(xué)成分，不同含水層、不同深度的涌水量及滲透系數(shù)；附近有無(wú)溶洞、斷層、河流、湖泊及其與含水層的聯(lián)系。第62頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．注漿方案設(shè)計(jì)

注漿方案的選擇，應(yīng)考慮巖層的水文地質(zhì)條件，設(shè)備能力，工期要求及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素。設(shè)計(jì)內(nèi)容一般包括：確定堵水范圍、注漿層段和部位以及注漿孔、觀測(cè)孔的數(shù)目及布置方式，注漿深度確定，注漿段劃分，注漿方式確定，注漿材料選擇和配方試驗(yàn)要求，注漿參數(shù)確定和檢查評(píng)價(jià)方法，注漿設(shè)備選擇及注漿站布置，材料消耗量估算，設(shè)備和資金概算，勞動(dòng)組織和工期安排，以及主要安全技術(shù)措施和操作規(guī)程等。第63頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3．注漿段高和注漿方式注漿段高指一次注漿的長(zhǎng)度。注漿工作可分為分段注漿和全段注漿兩種當(dāng)注漿深度較大，穿過(guò)較多含水層，且裂隙大小不同，在一定的注漿壓力下，漿液的流動(dòng)和擴(kuò)散在大裂隙內(nèi)遠(yuǎn)些，在小裂隙近些。同時(shí)，靜水壓力隨含水層埋藏深度增加而增加，在一定的注漿壓力下，上部巖層的裂隙進(jìn)漿多，擴(kuò)散遠(yuǎn)，下部巖層的進(jìn)漿少，擴(kuò)散近，或幾乎不擴(kuò)散。因此，為使?jié){液在各含水層擴(kuò)散均勻，提高注漿質(zhì)量，應(yīng)分段注漿。注漿段高與注漿目的與工程性質(zhì)有關(guān)，不同的工程其注漿段高不同。一般5～10m，如受注層厚度小于10m，則不分段。根據(jù)鉆進(jìn)與注漿的相互關(guān)系，分段注漿又分為下行式和上行式注漿兩種方式。下行式注漿是指從地表鉆進(jìn)含水層，鉆進(jìn)一段注一段，反復(fù)交替直至終孔。其優(yōu)點(diǎn)是上段注漿后下段高壓注漿時(shí)不致跑漿而引起地面破壞，同時(shí)上段可得到復(fù)注，注漿效果好。其缺點(diǎn)是鉆進(jìn)與注漿交替進(jìn)行，總鉆進(jìn)工作量大，工期長(zhǎng)。上行式注漿是指鉆進(jìn)一次到終孔，然后使用止?jié){塞自下而上逐段注漿。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須反復(fù)鉆進(jìn)，可加快注漿速度，缺點(diǎn)是需要性能良好、工作可靠的止?jié){塞。在煤礦堵水中，由于裂隙，巖溶發(fā)育，一般采用下行注漿。注漿是全段指注漿孔鉆進(jìn)至終深，一次注全段，其優(yōu)點(diǎn)是不需要反復(fù)交替鉆進(jìn)、注漿、減少安裝及起拔止?jié){塞的工作量，從而縮短施工工期。缺點(diǎn)是由于注漿段高且大，不易保證注漿質(zhì)量，巖層吸漿量大時(shí)要求注漿設(shè)備能力大，所以一般只在含水層距地表近且厚度不大，裂隙較發(fā)育的巖層中采用全段注漿方式。第64頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4．注漿孔的鉆進(jìn)1）漿孔深度一般要選在含水層以下3～5m的位置。2）注漿孔結(jié)構(gòu)要根據(jù)通過(guò)巖層的條件和注漿方法確定。應(yīng)力求簡(jiǎn)單，變徑次數(shù)少，孔斜小。對(duì)于地面預(yù)注漿。注漿孔段直徑不小于110mm為宜?？讖皆酱螅衣稁r石裂隙的機(jī)率越多，對(duì)注漿越有益，鉆孔通過(guò)第四系和采空區(qū)的地段，應(yīng)下套管，并保證固結(jié)質(zhì)量。3）注漿孔的鉆進(jìn)在注漿孔鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)取巖心進(jìn)行巖層裂隙及破碎程度的鑒定。鉆進(jìn)中所用的沖洗液，在沖積層中可用泥漿，基巖注漿段需要用清水鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)注意防斜與糾偏。4）注漿孔沖洗注漿孔鉆至設(shè)計(jì)深度以后要進(jìn)行鉆孔的沖洗，沖洗的目的是將殘留于孔底和粘滯與孔壁的巖粉沖出孔外。鉆孔的沖洗可以分為沖孔、抽水洗孔及壓水三個(gè)步驟進(jìn)行。第65頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5．注漿參數(shù)的確定1）擴(kuò)散半徑2）注漿壓力3）漿液濃度4）漿液注入量漿液注入量與巖層中孔隙、裂隙或巖溶的發(fā)育程度有關(guān)，可根據(jù)擴(kuò)散半徑及裂隙率進(jìn)行粗略計(jì)算，其公式為Q=πγ2Ηnβ（10-19）式中Q—漿液注入量，m3；

γ—漿液擴(kuò)散半徑，m；

Η—注漿段長(zhǎng)度，m；

n—裂隙率（一般取n=1%-5%）；

β—漿液在裂隙內(nèi)的有效充填系數(shù)（一般取0.3-0.9，視巖性而定）5）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

第66頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）擴(kuò)散半徑

漿液在巖石裂隙中的擴(kuò)散范圍，稱為擴(kuò)散半徑。由于巖石裂隙發(fā)育的各向異性，漿液在巖石裂隙中的擴(kuò)散不規(guī)則。因此，注漿時(shí)常以充塞半徑表示有效擴(kuò)散范圍，在此范圍內(nèi)漿液充塞、水化后的結(jié)石體能有效地封堵涌水。由于巖石的滲透性和裂隙發(fā)育的不均勻，致使?jié){液的擴(kuò)散半徑和充塞半徑有時(shí)相差很大。所以在注漿前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，以取得布置注漿孔孔距的可靠依據(jù)。第67頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）注漿壓力

注漿壓力是給予漿液擴(kuò)散注漿壓2、充塞、壓實(shí)的能量。一般高壓注漿可使?jié){液保持足夠的流速，以阻止顆粒過(guò)早沉析，從而提高結(jié)石的密度和強(qiáng)度，增大漿液擴(kuò)散范圍，這樣不僅可增大孔距，減少孔數(shù)，而且能加速注漿施工進(jìn)度。但注漿壓力又是有一定的限度，超過(guò)了允許注漿壓力，冒漿次數(shù)會(huì)增多，裂隙也會(huì)擴(kuò)大，甚至引起巖層的移動(dòng)變形，或漿液擴(kuò)散到注漿區(qū)外，造成材料的浪費(fèi)；反之，注漿壓力過(guò)小，漿液不能充滿裂隙，達(dá)不到注漿的效果。由此可知，確定合理的注漿壓力非常重要。影響注漿壓力的因素很多，既有地質(zhì)條件方面的，又有注漿方法與漿液濃度方面的，目前還沒(méi)有一套完整準(zhǔn)確的方法計(jì)算注漿壓力的大小。比較合理的方法是通過(guò)注漿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定，也可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：P=(2-2.5)P1(10-17)式中P—

最大允許注漿壓力，Mpa；

P1—注漿段地下水靜水壓力，Mpa。第68頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）漿液濃度

注漿漿液的濃度直接影響到漿液的可注性和結(jié)石強(qiáng)度，因此注漿過(guò)程中必須對(duì)其準(zhǔn)確控制。采用水泥注漿時(shí)，所用的漿液濃度既取決于裂隙的大小，又取決于水泥漿及其附加劑的性質(zhì)及注漿壓力的高低。裂隙越大，采用的漿液越濃。由于在一個(gè)注漿段中含有多種不同寬度的裂隙，所以注漿過(guò)程中漿液的濃度有變化，原則是先稀后濃，用不同濃度的漿液分別去適應(yīng)各種不同寬度的裂隙。第69頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（1）起始濃度確定起始濃度通常是按巖層的吸水率q確定的。吸水率q為單位長(zhǎng)度的注漿段在單位壓力作用下單位時(shí)間的吸水量，可在注漿前通過(guò)鉆孔壓水試驗(yàn)求得。即

q=Q/Hh(10-18)式中Q—單位時(shí)間內(nèi)試驗(yàn)段在恒壓下的吸水量，L/（min.m.m）；

H—壓水試驗(yàn)段的水頭，m；

h—壓水試驗(yàn)段長(zhǎng)度，m。由式10-18計(jì)算出鉆孔吸水率后，再參考表10-8選擇漿液濃度。第70頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表10-8鉆孔吸水率和漿液濃度關(guān)系表吸水率qL/（min.m.m）水灰比漿液配比（重量）水砂水泥<0.18:18010.1～0.56:16010.5～1.04:14011～32:130.513～51:12115～100.5:11.521＞100.5:1231第71頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（2）漿液濃度的控制注漿開(kāi)始，首先使用起始濃度，然后由稀逐級(jí)加濃。濃度變更的原則為：①采用某一濃度漿液注漿時(shí)，注漿壓力保持不變，吸漿量隨注漿過(guò)程的延續(xù)而逐漸變?。换蛭鼭{量不變，壓力逐漸升高，表明注漿過(guò)程正常，不需改變漿液濃度。此外，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，若吸漿率相當(dāng)于吸水率的0.85倍時(shí)，說(shuō)明漿液的濃度合適。②采用某一濃度注漿持續(xù)了一定時(shí)間（一般20min～30min）或注入300L-600L漿液之后，注漿壓力和吸漿量均無(wú)變化，或變化很小時(shí)，漿液應(yīng)加濃一級(jí)。③改變漿液濃度后，若壓力突然升高或注漿量突然減少，說(shuō)明漿液濃度不合適，應(yīng)變回到原來(lái)的濃度。④遇冒漿、大裂隙或大溶洞時(shí)，可越級(jí)加濃漿液，或在漿液中加摻合劑、速凝劑及采取間歇注漿等措施。第72頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)一般是用最終吸漿量（即漿液注至最后的允許吸漿量）和達(dá)到設(shè)計(jì)壓力（即終壓）時(shí)的持續(xù)時(shí)間等兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。從理論上說(shuō)，最終吸漿量越小越好。最理想是注至完全不吸漿。但實(shí)際施工中很難做到，必要性也不大。此外，由于注漿工程的類別不同，以及地質(zhì)條件和技術(shù)的差異，所以質(zhì)量要求和結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。一般認(rèn)為，注漿終壓達(dá)到設(shè)計(jì)要求，吸漿量小于20L/min～60L/min，穩(wěn)定20min～30min，即可認(rèn)為達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。第73頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）施工情況及技術(shù)資料的分析2）鉆孔抽水檢查3）鉆孔取芯檢查4）注漿地段掘進(jìn)時(shí)的觀察

6.注漿效果檢查第74頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）施工情況及技術(shù)資料的分析

對(duì)注漿過(guò)程的施工情況及有關(guān)施工記錄等技術(shù)資料應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)分析。如鉆孔偏斜是否造成漏洞、缺口的可能；分析注漿過(guò)程中的壓力、漿液濃度、吸漿量的變化，判斷注漿工作是否正常。此外，對(duì)每個(gè)鉆孔分段注漿的注入量、注漿事故、跑漿情況和范圍、處理措施及效果等，也應(yīng)進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)。第75頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）鉆孔抽水檢查

一般采用檢查孔與注漿孔合一的方式，既檢查孔與注漿孔兼用。當(dāng)?shù)谝唤M孔注漿結(jié)束后，于第二組孔或其中的1～2個(gè)鉆孔進(jìn)行抽水試驗(yàn)，以檢查第一組孔的注漿效果。以后，待第二組孔注漿結(jié)束后，從第三組孔或其中的1-2個(gè)鉆孔中抽水，以檢查前兩組孔的注漿質(zhì)量。有時(shí)在注完漿后，于注漿地段內(nèi)水流上方或注漿效果較差的鉆孔附近，布置1～2個(gè)檢查孔進(jìn)行抽水（或壓水）檢查。當(dāng)質(zhì)量不合乎要求時(shí)，可將檢查孔作注漿孔繼續(xù)注漿，以確保注漿效果。第76頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）鉆孔取芯檢查

根據(jù)注漿鉆孔施工的先后不同，即先期施工鉆孔的注漿效果，可通過(guò)后期施工鉆孔取芯，檢查裂隙被漿液充填的情況。通過(guò)取芯和裂隙充填情況的分析，找出注漿地段的薄弱環(huán)節(jié)，從而通過(guò)后期施工的鉆孔加以彌補(bǔ)。少數(shù)情況下，也可在注漿結(jié)束后，在注漿地段專門(mén)布置鉆孔取芯，以了解注漿效果和漿液擴(kuò)散范圍。第77頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

（一）井筒巷道預(yù)注漿（二）井筒壁后注漿及巷道淋（涌）水的封堵（三）注漿恢復(fù)被淹礦井或采區(qū)（四）注漿帷幕截流（五）注漿改造薄層灰?guī)r含水層，確保工作面安全（六）防滲墻堵水技術(shù)二、注漿堵水技術(shù)在煤礦防治水工作中的應(yīng)用第78頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

1．井筒預(yù)注漿通常，對(duì)于復(fù)雜條件下的基巖井筒，當(dāng)其通過(guò)含水層或?qū)畼?gòu)造帶前，常采用預(yù)注漿對(duì)含水層或?qū)畼?gòu)造進(jìn)行封堵，以避免水害事故，改善作業(yè)條件，簡(jiǎn)化施工工序，加快建井速度，降低施工成本。井筒預(yù)注漿分為地面預(yù)注漿與工作面預(yù)注漿。前者是指在井筒開(kāi)鑿前，從地面施工鉆孔，對(duì)含水層進(jìn)行預(yù)先注漿；后者是當(dāng)井筒掘進(jìn)工作面接近含水層時(shí)，預(yù)留隔水巖柱（也可以在出水后打止水墊），向含水層施工鉆孔，進(jìn)行預(yù)注漿。井筒工作面預(yù)注漿與井筒地面預(yù)注漿相比較，優(yōu)點(diǎn)在于前者鉆探工程量少，節(jié)省管材，而且可使用輕便鉆機(jī)。由于鉆孔淺，易控制方向；孔徑小、孔數(shù)多，易與裂隙溝通，漿液易于控制，堵水效果好。缺點(diǎn)是工作面狹小，施工不便，且影響建井工期。地面預(yù)注漿的優(yōu)點(diǎn)是既可在井筒開(kāi)工前進(jìn)行，也可與井筒掘進(jìn)平行作業(yè)，不占用建井工期。（一）井筒巷道預(yù)注漿第79頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一井筒淋水或巷道淋水都采用壁后注漿，即用風(fēng)錘打透井（巷）壁，下好注漿管，待其與井壁固定固牢后，接管向壁后壓注漿液封水。若井筒、巷道有較大涌水時(shí)，宜用水泥、水玻璃雙液漿臨時(shí)止水，待水止住后再延伸注漿鉆孔，進(jìn)入含水層內(nèi)一定深度，壓入單液水泥漿，以保證長(zhǎng)期使用中不致再度淋水。如為個(gè)別較大的裂隙通道涌水，應(yīng)向裂隙深部打鉆，進(jìn)行專門(mén)封堵。具體做法是用較深鉆孔打透大的裂隙，插入注漿管進(jìn)行引流疏水，用淺孔封好大裂隙口，并使注漿管固定，然后對(duì)引流孔加壓注漿封堵。二）井筒壁后注漿及巷道淋（涌）水的封堵第80頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1).當(dāng)?shù)V井或采區(qū)被淹后，注漿封閉突水點(diǎn)常是處理這類問(wèn)題的有效措施。例如，淹沒(méi)了40多年的山東淄博北大井，通過(guò)從地面施工鉆孔，注漿封閉了原先的突水點(diǎn)，后排水恢復(fù)，使礦井又獲得了新生；河南焦作馮營(yíng)主井，當(dāng)井筒掘至-120m時(shí)發(fā)生突然漏水，水量達(dá)210m3/h,井筒被淹后用注漿方法封閉了突水點(diǎn)，保證了井筒的順利施工。2).礦井因突水被淹后，礦井水位與突水源天然水位相當(dāng)時(shí)的注漿，稱為靜水注漿，如前述淄博北大井和焦作馮營(yíng)主井的注漿。若突水后礦井局部淹沒(méi)，突水口處地下水位低于突水水源的天然水位時(shí)的注漿，稱為動(dòng)水注漿，如開(kāi)灤范各莊特大型突水災(zāi)害的注堵工程。動(dòng)水注漿時(shí)，為增加水的流動(dòng)阻力，減緩地下水流速，需先投入骨料（砂、礫石、壓縮木或其它特制品），然后注入速凝漿液，使之快速凝固，以避免漿流被高速水流稀釋或沖跑，達(dá)不到堵水效果。現(xiàn)結(jié)合開(kāi)灤范各莊礦注漿搶險(xiǎn)實(shí)例加以說(shuō)明。（三）注漿恢復(fù)被淹礦井或采區(qū)第81頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1984年6月2日河北開(kāi)灤范各莊煤礦2171工作面奧陶系灰?guī)r水通過(guò)陷落柱突入井巷，使年產(chǎn)300萬(wàn)t的礦井被淹。最大突水量2053m3/min，為國(guó)外最大突水量（南非德律芳金礦達(dá)340m3/min）的6倍以上。當(dāng)范各莊礦淹沒(méi)水位上升到-156.17m時(shí)，從標(biāo)高-232m的7煤層盲巷突破與鄰礦之間的殘余邊界煤柱，使呂家坨礦隨之淹沒(méi)。當(dāng)呂家坨礦淹沒(méi)水位上升到-334.72m時(shí)，與其相鄰的林西礦之間的隔水煤柱開(kāi)始滲水，水位上升到-197.95m時(shí)滲水量已達(dá)16m3/min，使林西礦被迫停產(chǎn)1.范各莊礦特大突水概況第82頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2.治水方案及其實(shí)施由于這次水害水量大，秧及面廣，治理的難度很大。治理時(shí)既要迅速控制災(zāi)情的發(fā)展，又要準(zhǔn)確查明陷落柱的位置，從根本上堵住突水通道，封住突水水源。第83頁(yè)，共94頁(yè)，2023年，2月20