注浆的目的
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发布时间：2022-04-22 08:45
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时间：2023-06-24 02:44
澄合矿区属华北型煤田，其水文地质结构是:煤层底板之下发育有数层太原组灰岩薄含水层，在该组含水层之下又有巨厚的奥灰岩含水层。尽管薄层灰岩水不会对矿井生产带来灾害性水患威胁，但它破坏了煤层底板隔水层的连续性，奥灰岩含水层距离煤层相对较远，但其高压水可通过薄层灰岩逐级导入矿井。为了防治奥灰水突入矿井，需要在采区对薄层灰岩实施注浆改造，变薄层灰岩含水层为隔水层或提高隔水层的阻水性。
7.3.1.1改造含水层为隔水层
由于区内可采煤层与下伏强含水层之间的隔水层厚度小于带水压安全开采的隔水层厚度，采用含水层改造技术可有效地加厚、加固煤层底板隔水层或构造断裂等，为安全开采创造有利条件(图7.2)。由于底板含水层改造工程都具有面状注浆的性质，工程量一般较大，为了减少钻探工程量，应采用井上下联合注浆系统，即在地面建立造浆系统，在井下施工注浆孔。
图7.2 底板含水层注浆改造技术示意图
为了选择合理必要的含水层改造区段，应在运输巷和轨道巷形成以后采用井下直流电法探测采煤工作面底板下50m范围内潜在的含水、导水构造，对含水层富水性分布规律进行预测，圈定需要注浆改造的靶区，再合理布置注浆钻孔，实施注浆改造含水层。
7.3.1.2提高隔水层的阻水性
在矿井水文地质结构中，由于构造原因，煤层与含水层之间的隔水层常存在区域性或局部性裂隙破碎带，减弱了隔水层的阻水性能或抗水压能力。当巷道掘进或工作面回采遭遇这些薄弱区段时，常常会发生突水事故。为此在工作面回采之前，应对已经探知或分析预测的隔水层破碎带进行注浆改造，以充填和加固隔水层整体完整性，提高其防突水能力和阻抗水压的能力，避免工作面在回采过程中发生突水事故。图7.3所示为井下隔水层破碎带注浆加固原理示意图。
图7.3 井下隔水层破碎带注浆加固原理示意图
注浆改造作为改变岩体水文地质条件的方法和手段，其基本原理是:在一定压力作用下，使浆液在注浆目的层原来被水占据的空隙或通道内脱水、固结或胶凝，并使结石体或胶凝体与围岩岩体形成联合阻水体，从而改变不利于采矿的水文地质条件。注浆改造的作用表现为以下3个方面:
1)在注浆压力作用下，浆液在薄层灰岩岩溶裂隙含水层中沿溶隙、溶孔、溶洞、裂隙扩散，将赋存于岩溶裂隙含水层之中的水“推挤开来”，并结石、充填含水层的储水空间，从而使其不含水或弱含水，并具有一定的阻水能力;
2)在注浆压力作用下，浆液通过薄层灰岩岩溶裂隙，在将含水层之中的水“推挤开来”的同时，跟随被排挤出来的水向其补给通道运移，并结石、胶凝、充填或部分充填补给通道，从而封堵或缩小导水通道，减少薄层灰岩岩溶裂隙含水层的补给量;
3)在注浆压力作用下，浆液沿煤层底板隔水岩层构造裂隙和导升裂隙扩散、结石、胶凝，并充填此类裂隙，与煤层底板隔水岩层形成统一的阻水体，从而在增强隔水岩层阻水能力的同时，降低直至消除薄层灰岩岩溶裂隙水的导升裂隙发育高度。
底板隔水层加固改造之前，需要认真分析水文地质条件，重点改造的区段一般位于:①断层带或小断层密集带及附近区域;②地下水径流集中带及其附近地段;③皱褶构造核部或转折区。
由于煤田勘探阶段进入或钻至底板强含水层的钻孔很少，即使进行过补充水文地质勘探的矿区，进入底板含水层的孔也较少。因而，对可采煤层至底板含水层之间的隔水层的认识水平有限，对隔水层在平面上的分布情况及小断层、裂隙带、隐伏陷落柱的分布，底板强含水层的岩性、岩溶及其富水性等都需要进一步查清。
对本区而言，对煤层底板隔水层及K2段含水层进行全面注浆改造，其目的主要包括以下几个方面:
1)加固煤层底板隔水层，对垂向导水裂隙和构造进行封堵，增强其阻水性能;
2)全面改造K2段含水层为相对隔水层，对导(富)水溶隙进行封堵，有效阻隔煤层底板下伏高压奥灰水导升裂隙向上延伸;
3)研究K2段含水层水文地质性质、构造特征及其与奥灰岩含水层之间的水力联系情况;
4)研究煤层底板注浆加固改造效果，探索5号煤层开采防治水的技术方法。
