掘進工作面探水注漿施工綜合方案一、工程概況本工程為煤礦井下1203運輸巷掘進工作面探水注漿工程，巷道設(shè)計長度860m，沿煤層走向布置，煤層平均厚度2.8m，傾角15°-20°。巷道采用錨網(wǎng)索+噴漿聯(lián)合支護，凈斷面規(guī)格4.2m×3.5m，設(shè)計掘進坡度+3°-+5°，預(yù)計日進度8-10m。根據(jù)前期地質(zhì)勘探資料，工作面北側(cè)300m范圍內(nèi)存在已封閉的老空區(qū)，歷史采空面積約12000㎡，初步估算積水量約2.4×10?m3，水壓預(yù)計1.2-1.8MPa。巷道掘進將穿越F3斷層（落差5-8m），該斷層可能與太原組灰?guī)r含水層存在水力聯(lián)系，含水層富水性中等，單位涌水量0.8-1.5L/(s·m)。二、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件2.1地質(zhì)概況工程區(qū)域位于石炭系太原群地層，主要巖性由10層灰?guī)r（三灰~十下灰）、黑~黑灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰~灰白色中砂巖、細(xì)砂巖及9層煤組成?？刹擅簩訛?2下煤、16煤、17煤，平均厚度2.8m?；?guī)r多含硅質(zhì)結(jié)核，致密堅硬；砂巖以鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)為主，節(jié)理發(fā)育段完整性較差；泥巖及砂質(zhì)泥巖松軟~半堅硬，遇水易軟化。巖層產(chǎn)狀為走向20°±10°，傾角15°-25°。2.2水文地質(zhì)特征2.2.1主要含水層老空水：北側(cè)老空區(qū)積水已形成穩(wěn)定水位，水壓隨埋藏深度遞增，存在突水風(fēng)險。積水區(qū)邊界距工作面最近距離300m，積水量約2.4×10?m3，水壓1.2-1.8MPa。斷層水：F3斷層破碎帶可能成為導(dǎo)水通道，太原組灰?guī)r水可能通過斷層突入工作面，該含水層富水性中等，單位涌水量0.8-1.5L/(s·m)。孔隙裂隙水：煤層頂?shù)装迳皫r含水層富水性較弱，但節(jié)理發(fā)育段可能出現(xiàn)淋涌水，預(yù)計正常涌水量5-10m3/h。2.2.2水害威脅程度根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》分類標(biāo)準(zhǔn)，本工作面水害威脅等級為Ⅱ級（中等），主要風(fēng)險來自老空水和斷層水。其中老空水具有突發(fā)性強、水量大的特點，斷層水可能伴隨瓦斯等有害氣體涌出，需重點防范。三、施工總體設(shè)計3.1設(shè)計依據(jù)與原則3.1.1主要設(shè)計依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》（2022版）第259-265條《煤礦防治水細(xì)則》（2018版）第四章《井下探放水技術(shù)規(guī)范》（KA/T1-2023）礦井地質(zhì)報告及水文地質(zhì)補充勘探成果相鄰工作面探放水工程實踐數(shù)據(jù)3.1.2探放水原則預(yù)測預(yù)報：采用物探先行、鉆探驗證綜合手段，每月提交水情分析報告有疑必探：距探水線50m時啟動超前探放，遇異常出水征兆立即停掘先探后掘：堅持探三掘一循環(huán)作業(yè)，超前距不小于20m，幫距不小于15m先治后采：探獲水體后必須徹底疏放，經(jīng)效果檢驗確認(rèn)安全后方可掘進綜合治理：建立探、防、堵、截、排"五位一體"防治水體系3.2探水線與警戒線圈定積水線：以老空區(qū)實際調(diào)查邊界為基準(zhǔn)，坐標(biāo)范圍（X：38520.0-38750.0，Y：16420.0-16680.0）探水線：沿積水線外推80m，考慮斷層影響額外增加20m安全距離警戒線：探水線外推50m，進入該區(qū)域后加密水文觀測頻次至每班2次3.3排水系統(tǒng)設(shè)計建立三級排水體系，總排水能力150m3/h：一級排水：工作面設(shè)置臨時水倉（容積50m3），安裝2臺200D-43×3型離心式水泵（一用一備），揚程129m，流量150m3/h二級排水：采區(qū)水倉（容量500m3），配備3臺MD250-65×4型水泵三級排水：中央水倉（容量3000m3），安裝4臺MD450-60×6型水泵排水管路采用Φ200mm無縫鋼管，法蘭連接，每100m設(shè)置伸縮節(jié)，耐壓等級2.5MPa。四、探水鉆孔設(shè)計4.1鉆孔布置參數(shù)采用三花眼扇形布置，每組設(shè)計5個鉆孔，具體參數(shù)如下：孔號方位角傾角孔深(m)終孔直徑(mm)控制范圍1#（中心孔）0°-3°6075控制正前方及底板2#（左上孔）-15°+2°5575控制左上方及頂板3#（右上孔）+15°+2°5575控制右上方及頂板4#（左下孔）-10°-8°5075控制左下方及底板5#（右下孔）+10°-8°5075控制右下方及底板4.2安全距離參數(shù)超前距：20m（按水壓1.8MPa計算：L=10√(P/K)=10√(1.8/0.9)=14.14m，取20m安全值）幫距：15m（按巷道跨度4.2m計算：B=0.5×巷寬+5=0.5×4.2+5=7.1m，取15m安全值）孔間距：3m（控制煤層全厚度及頂?shù)装?m范圍）允許掘進距離：每次探水后允許掘進30m（鉆孔深度50m-超前距20m）4.3孔口安全裝置止水套管：采用Φ108×6mm無縫鋼管，下入深度12m，管周焊接6道扶正肋骨片（間距1.5m）注漿加固：套管外壁采用水泥-水玻璃雙液漿注漿，水灰比1:1，注漿壓力2.5MPa耐壓試驗：注漿完成后進行30min耐壓試驗，試驗壓力2.0MPa，壓降≤0.1MPa為合格防噴裝置：安裝ZFS-Ⅱ型防噴器組（含閘板閥、逆止閥、壓力表），額定工作壓力3.0MPa控制閥門：配置DN50高壓閘閥2臺（工作閥+備用閥），壓力表量程0-4.0MPa五、注漿設(shè)計5.1注漿材料選擇水泥漿：采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比1:1~4:1，當(dāng)孔內(nèi)涌水量＜5m3/h時使用水泥-水玻璃雙液漿：水泥漿與水玻璃體積比1:0.5，水玻璃濃度35Be'，模數(shù)2.4-3.0，用于涌水量＞5m3/h或需要快速凝固的場合添加劑：水泥質(zhì)量0.5%的氯化鈉（早強劑）和0.05%的三乙醇胺（速凝劑）5.2注漿參數(shù)確定注漿壓力：終壓為靜水壓力的2-2.5倍，設(shè)計注漿終壓2.5-3.0MPa漿液擴散半徑：根據(jù)巖層裂隙發(fā)育程度，取3-5m注漿段高：原則上注漿起始深度應(yīng)超過含水層頂板隔水層10m，終孔位置應(yīng)深入底板泥巖隔水層10m，本次設(shè)計注漿段高3.5m注漿量計算：Q=πR2Hηβλ/m，其中：R為漿液擴散半徑（3m）H為含水層段高（3.5m）η為巖層裂隙率（取2%）β為有效充填系數(shù)（0.8）λ為漿液損失系數(shù)（1.5）m為結(jié)石率（0.8）計算得Q=15×1.5×3.14×32×3.5×0.02×0.8/0.8≈118m35.3注漿孔布置風(fēng)井周圈布置注漿孔14個，中間布置檢查孔1個，共計15個。鉆孔終孔圈徑17.27m，孔口距井筒凈徑距離0.4m，孔間距：頂部1.44m，底部3.2m，終孔間距＜4m（擴散半徑）。六、施工組織設(shè)計6.1施工準(zhǔn)備6.1.1巷道預(yù)處理工作面10m范圍內(nèi)采用一梁三柱加強支護，迎頭架設(shè)2道攔水墻（厚500mm）清理巷道雜物，開挖臨時排水溝（斷面300mm×400mm），鋪設(shè)Φ200mm排水管路在巷道低洼處設(shè)置臨時水倉（容積50m3），安裝2臺200D-43×3型離心式水泵6.1.2設(shè)備配置設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)探水鉆機ZLJ-4000D1臺額定扭矩4000Nm，鉆進深度150m注漿泵2JGZ-60/2102臺流量60m3/h，工作壓力21MPa鉆桿Φ73×6m30根高強度地質(zhì)鉆桿，接頭強度120MPa鉆頭Φ94/75mm各5個金剛石復(fù)合片鉆頭排水泵200D-43×32臺流量150m3/h，揚程129m瓦斯檢測儀CJG102臺測量范圍0-4%CH?防爆電話KTH151部本安型，防爆等級ExibI6.2施工工藝流程測量放線：使用全站儀標(biāo)定鉆孔位置，誤差控制在50mm內(nèi)鉆機安裝：采用地錨+壓梁固定鉆機，水平度偏差≤1°開孔作業(yè)：先用Φ94mm鉆頭開孔至12m，安裝止水套管并注漿耐壓試驗：按設(shè)計壓力進行套管試壓，合格后安裝防噴裝置正式鉆進：更換Φ75mm鉆頭，采用清水鉆進+巖芯取樣工藝，每5m測斜一次參數(shù)記錄：詳細(xì)記錄鉆速、返水量、巖性變化及出水征兆，繪制鉆孔柱狀圖終孔驗收：達(dá)到設(shè)計深度后進行孔斜測量，偏斜率不得超過1/100m6.3注漿工藝流程注漿準(zhǔn)備：檢查注漿泵、管路及儀表，進行管路耐壓試驗（壓力為設(shè)計終壓的1.2倍）漿液制備：按設(shè)計配比拌制水泥漿，水泥漿攪拌時間不少于3min注漿作業(yè)：先壓水試驗，再從稀漿開始注漿，逐步調(diào)整濃度，遵循"稀漿—濃漿—稀漿"原則壓力控制：注漿壓力從初始壓力緩慢升至終壓，升壓速率控制在0.1MPa/min結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：達(dá)到設(shè)計終壓后，維持最小吸漿量（50-60L/min）穩(wěn)定20-30min管路清洗：注漿結(jié)束后立即用清水沖洗注漿泵及管路，防止?jié){液凝固堵塞效果檢查：采用鉆檢查孔和物探方法檢驗注漿效果，檢查孔涌水量＜1m3/h為合格七、施工質(zhì)量控制7.1鉆孔施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)開孔位置偏差：平面≤100mm，高程≤50mm鉆孔傾角偏差：≤0.5°/100m孔深誤差：≤0.5m（終孔驗收時測量）巖芯采取率：完整巖層≥85%，破碎帶≥60%孔斜要求：每50m測斜一次，偏斜率≤1°/100m7.2注漿質(zhì)量控制漿液配比：嚴(yán)格控制水灰比，誤差范圍±5%，雙液漿凝膠時間控制在30-60s注漿壓力：實時監(jiān)測注漿壓力，波動范圍控制在±0.2MPa內(nèi)注漿量：單孔注漿量與設(shè)計值偏差不超過10%結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：同時滿足三個條件：①達(dá)到設(shè)計終壓；②吸漿量≤50L/min；③穩(wěn)定時間≥20min效果檢查：注漿后施工檢查孔，單孔涌水量＜1m3/h，總涌水量＜5m3/h為合格7.3過程控制措施技術(shù)交底：施工前組織專項交底，簽署技術(shù)交底卡（留存?zhèn)洳椋└嘀贫龋杭夹g(shù)員全程跟班指導(dǎo)，及時處理施工異常情況質(zhì)量檢查：每道工序?qū)嵭?三檢制"（自檢、互檢、專檢），合格后方可進入下道工序資料管理：詳細(xì)記錄鉆孔參數(shù)、注漿數(shù)據(jù)、巖芯特征等，每小班提交施工報表八、安全技術(shù)措施8.1防突水安全措施超前探測：每循環(huán)施工前采用YCS400礦用本安型瞬變電磁儀進行超前探測，探測距離50m水壓監(jiān)測：孔口安裝智能壓力傳感器，實時傳輸數(shù)據(jù)至地面監(jiān)控中心，預(yù)警值設(shè)為1.5MPa放水控制：采用分級降壓放水法，初始放水量控制在30m3/h以內(nèi)，每小時記錄流量變化加固措施：斷層破碎帶采用Φ25mm注漿錨桿（長度6m）加固，間排距800×800mm突水應(yīng)急：當(dāng)鉆孔突水時，立即啟動"停鉆-關(guān)閥-匯報"程序，當(dāng)水量＞50m3/h時啟用備用排水系統(tǒng)8.2通風(fēng)與瓦斯管理工作面配風(fēng)量不低于250m3/min，采用雙風(fēng)筒供風(fēng)（Φ800mm阻燃風(fēng)筒）配備專職瓦斯檢查員，實行"一炮三檢"和"三人連鎖放炮"制度安裝KJ90X型瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，T?傳感器（迎頭）報警值1.0%，T?傳感器（回風(fēng)）報警值0.8%探水作業(yè)時必須攜帶便攜式瓦斯檢測儀，每20min檢測一次，CH?濃度≥1%時停止作業(yè)8.3鉆探作業(yè)安全措施開鉆前檢查鉆機固定情況，各部件連接必須牢固可靠，操作手柄靈活鉆進過程中認(rèn)真檢查每根鉆桿連接螺紋部分，凡不符合規(guī)格或磨損嚴(yán)重的鉆桿必須更換鉆進時發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)涌水量、水壓突然變化或出現(xiàn)頂鉆、吸鉆等現(xiàn)象，立即停鉆并關(guān)閉孔口閥處理卡鉆、埋鉆事故時，采用反轉(zhuǎn)解卡+注漿固結(jié)方法，嚴(yán)禁強力起拔孔內(nèi)鉆具長度必須丈量準(zhǔn)確，記錄清晰，杜絕錯記、漏記8.4注漿作業(yè)安全措施注漿人員必須佩戴防護眼鏡、乳膠手套，謹(jǐn)防漿液對人造成傷害注漿管路連接必須牢固，各螺絲扣的連接必須擰緊，采用標(biāo)準(zhǔn)"U"型卡固定放漿時人員避開放漿閥門，防止高壓漿液、水、砂等突然噴出傷人注漿期間設(shè)專人觀察注漿管、井壁周圍等處是否有跑漿現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時處理當(dāng)注漿泵壓力表發(fā)生突降、突升，不吸漿或吸漿量迅速減少、吐漿等情況時，立即停機檢查8.5避災(zāi)路線與應(yīng)急措施避災(zāi)路線：1203運輸巷→東翼大巷→副井→地面（全程設(shè)置反光標(biāo)識，間距50m）信號聯(lián)絡(luò)：工作面安設(shè)聲光信號裝置（間距100m），配備2套獨立通訊系統(tǒng)（有線+無線）應(yīng)急演練：每月組織1次水災(zāi)應(yīng)急演練，考核人員撤離速度（要求15min到達(dá)安全區(qū)域）物資儲備：在距工作面50m處設(shè)置應(yīng)急物資庫，儲備自救器（20臺）、防水服（10套）、急救箱等緊急撤離：當(dāng)出現(xiàn)以下情況時立即撤離人員：①孔內(nèi)突水且水量＞50m3/h；②CH?濃度≥1.5%；③井壁出現(xiàn)明顯變形或裂紋九、勞動組織及工期安排9.1勞動組織采用"三八"作業(yè)制，設(shè)立3個專業(yè)施工班組，每組配備：班組長1人（兼安全員）鉆工3人注漿工2人水泵工1人信號工1人記錄員1人另設(shè)專業(yè)技術(shù)人員2名（負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量監(jiān)督），機電維修工2名（負(fù)責(zé)設(shè)備維護）。9.2工期安排準(zhǔn)備階段：5天（含設(shè)備安裝、管路鋪設(shè)、安全設(shè)施完善）探水階段：3天/循環(huán)（5個鉆孔）注漿階段：5天/循環(huán)（含注漿、掃孔、效果檢查）掘進階段：3天/循環(huán)（掘進30m）總工期按巷道設(shè)計長度860m計算，預(yù)計總工期120天，其中探水注漿占65天，純掘進占55天。十、注漿效果檢驗10.1檢驗標(biāo)準(zhǔn)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：維持注漿終壓和最小吸漿量（≤50L/min）的時間為15-20分鐘質(zhì)量