粘土水泥浆在葛泉矿东井9#煤底板及本溪灰岩注浆堵水改造项目投资立项可行性计划书

东井对煤层开采有影响的含水层主要是大青灰岩本溪灰岩以及奥灰含水层，现根据井巷开拓过程中所表现出的特征叙述如下。

大青灰岩裂隙岩溶承压含水层大青灰岩平均厚度。

通过东井石门掘进阶段大青灰岩水预疏放工程，石门穿过大青灰岩含水层时，水位降低到水平，目前涌水量稳定在左右，说明该含水层富水性中等。

同时在疏放过程中，不同位置结构相同的放水孔涌水量差异很大，因此可以判断本区大青灰岩含水层富水性很不均匀。

在煤层之间夹矸厚度较小的巷段，大青灰岩为煤层合层的直接顶板，大青灰岩水以顶板淋水的形式向掘巷充水。

随着工作面巷道向浅部掘进，煤层之间砂质泥岩夹层厚度越来越大，大青灰岩含水层与煤顶板之间距离在，工作面回采过程中，大青灰岩仍然处于冒落导水裂隙带范围之内，将以顶板淋水的形式对工作面充水。

二本溪灰岩裂隙岩溶承压含水层东井区本溪灰岩平均厚度，井下钻探揭露区平均厚度为。

探查孔钻进至本溪灰岩含水层顶部及进入本溪灰岩时单孔涌水量均大于，并且疏放效果很不明显，试疏放过程中本溪灰岩水质资料中标志离子没有大的变化。

首采工作面底板注浆加固钻孔资料揭露，工作面下段大部分钻孔穿过煤时水量有明显增加，工作面上段个别钻孔钻进至本溪灰岩含水层顶部即发生掉钻水量猛增现象，单孔涌水量最大可达孔径。

本溪灰岩在该范围存在局部风化现象，溶蚀裂隙相当发育，钻孔出大水后，往往冲出较多铁质氧化物风化状灰岩泥岩碎块等。

本溪灰岩承压水在局部地段存在原始导升高度，底板裂隙密集发育段可直接到煤底板。

因此，存在本溪灰岩水沿导水裂隙上升突破煤层底板对井巷工程充水的危险性。

此外，本区本溪灰岩与奥陶系灰岩含水层之间隔水层厚度最大为，最薄处只有，区内平均厚度为。

井下钻孔本溪灰岩含水层与奥陶系灰岩含水层水位致，并且从水质化验资料来看，部分钻孔本溪灰岩水质已呈奥灰水质特征。

因此，本溪灰岩水与奥灰水之间有定的水力联系，可能存在奥灰水垂向越流补给现象或其它形式的补给方式。

构造东井区位于大油村向斜断层以北范围。

从煤底板等高线图整体形态看，本区整体为褶皱较宽缓两翼不对称的向斜构造。

东翼地层较陡，最大倾角达。

西翼断层附近地层倾角相对较缓，倾角在左右。

煤埋深标高在之间变化，埋藏最浅处在葛孔附近为，埋藏最深处在补孔与葛孔之间为。

本区构造相对较简单，断层走向基本呈北东方向展布，规律性强，并且大断层相对较少，主要分布在井田西部，为西部边界如图所示。

平乡煤矿西葛泉乡煤矿大油村乡煤矿葛泉井田构造纲要图图伍仲煤矿平东煤矿曹章背斜解下向斜大油村向斜下解向斜试采区图葛泉井田构造纲要图本区内有大小断层共计条，西部边界南部边界北部边界通过三维地震勘探在区内新发现断层条，全部是正断层。

落差大于等于，小于的断层条，落差大于等于，小于的断层条，落差小于的断层条。

巷道施工过程中实见断层条，分别是。

此外，通过三维地震综合勘探在测区内解释陷落柱个，该陷落柱位于测区中部葛孔西侧，轴长左右，富水的可能性不大。

在测区边界煤露头附近还解释个地质异常体。

四个地质异常体从平面展布形态看，类似于陷落柱。

区内最大直径，区内最大直径地质异常体含水性较差，但两个地质异常体处于大青强富水条带内。

地质异常体位于测区北部，平面形态为椭圆形，长轴长约，短轴长。

该地质异常体含水性较差。

地质异常体位于测区北部葛孔附近。

平面形态为椭圆形，地震勘探控制了的部分该地质异常体富水的可能性不大。

煤层东井区内煤系地层为石炭系中统本溪组石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。

本井田开采的煤赋存于太原组地层。

区内主要可采煤层为煤层。

煤位于太原组中部，上距伏青灰岩。

据区内见煤钻孔统计，煤层总厚度，平均，结构较简单，距煤约。

层位厚度稳定，仅有少量钻孔煤厚小于最低可采厚度。

在全井田变化不大，大部分地区均可采，属于稳定煤层。

煤位于太原组下部，其顶板为大青灰岩，煤层层位不稳定。

煤层厚度变化大，煤层厚度，平均。

与煤最大间距为，在本区中部与煤合并。

煤在平面上的厚度变化比较大的另有力途径。

因为，若是含水裂隙堵水效果不理想，则在静水压力下检查孔仍会有水流出。

在节中表讨论可知，本次粘土水泥浆注浆是成功的。

注浆成果注浆孔参数表罗列了部分注浆孔孔位以及涌水量等参数。

此次注浆的目的是对煤底板及本溪灰岩含水层进行注浆改造，所以注浆孔位基本延伸至本溪灰岩底板以下。

注浆成果分析表汇入了试验孔孔试验孔孔孔孔以及加孔共个注浆孔的注浆成果内容。

鉴于地层原因，钻孔吃浆困难，注压升高较快，为了达到理想注浆堵水效果，在实际注浆过程中对原浆比重进行了灵活调整，原浆比重基本控制在左右，加入水泥之后的浆液比重也基本稳定在以下。

所以保证了浆液有较大的扩散半径，同时也提高了注浆量，并最终达到较好的注浆堵水效果。

从表中的注浆前后的钻孔涌水数据可以看出，本次粘土水泥浆对煤层底板以及本溪灰岩水的堵水效果很好，剩余涌水量均在以下，其中两孔注浆量最大，堵水效果也最好，剩余涌水量均为。

值得提的是在孔注浆过程中，本溪放水试验中的观孔因串浆被封闭，不能做观测孔使用，又在观孔左侧处本溪灰岩位置施工观孔，结果观孔穿过本溪灰岩后水量仅为加孔在钻至本溪灰岩斜距初始出水，粘土水泥浆注浆结束后，扫孔钻至灰岩下剩余涌水量，这种情况在以前用单液水泥浆注浆时是很少见的，可见粘土水泥浆注浆效果较好。

表注浆孔孔位及涌水量参数孔号钻孔位置钻孔方位钻孔倾角开孔层位开孔标高终孔层位终孔深度注浆前涌水量终孔静水压试验孔东翼运输大巷回前煤中本溪底板试验孔东翼运输大巷回前煤中本溪底板孔东翼轨道大巷前煤铝土质泥岩孔东翼轨道大巷前煤铝土质泥岩孔东翼运输大巷回点前煤中本溪底板孔东翼运输大巷煤中本溪底板加孔西翼轨道大巷煤本溪底板表注浆工程成果表孔号注浆时间注浆段长孔口静水压原浆比重浆液比重注浆参数注浆前涌水量注浆后涌水量注浆量结束流量泵终压井下终压水泥粘土水玻璃试验孔扫孔孔检查孔试验孔孔孔孔扫孔加孔扫孔综上可知，在本矿井底板改造和本溪灰岩改造工程中，地层允许的情况下，可以灵活调整原浆的比重和水玻璃的加入量，在原浆比重较小仅为，水玻璃加入量相对较少甚至不加的情况下，粘土水泥浆仍能对葛泉矿东井煤底板及本溪灰岩起到良好的堵水效果。

注浆效果对比前期，为了矿井安全生产，预防矿井地下出水等安全隐患，曾多次对葛泉矿东井工作面工作面和工作面的多处进行过单液水泥浆注浆改造。

三个工作面共施工个注浆孔，总注浆段长为，总注入水泥量为吨。

在对和三个工作面注浆结束后，分别对三个工作面的水泥浆注浆堵水效果进行了检验，其中，在工作面布置了个检查孔，平均钻孔涌水量为工作面以上共布置检查孔个，平均涌水量为工作面共布置检查孔个，平均涌水量为工作面共布置检查孔个，平均涌水量为。

具体水泥浆的注浆资料列于表中，表中统计了部分注浆孔的注浆效果。

表三个工作面水泥浆注浆汇总表工作面注浆孔数个注浆段总长水泥用量检查孔个数单孔涌水量平均涌水量以上表粘土水泥浆与水泥浆注浆效果对比表钻孔编号初始涌水量孔深注浆量压力剩余涌水量孔深注浆量压力浆液加水泥粘土压力水泥压力粘土水泥浆水泥压力水泥压力水泥浆水泥压力水泥压力水泥浆水泥压力水泥压力水泥浆水泥压力水泥压力水泥浆由表中单液水泥浆检查孔的涌水量数据分析可知，水泥浆堵水效果不甚理想，有的检查孔水量达，从表中亦可看出，单液浆注浆结束后再钻进左右，注浆孔涌水量仍然很大但从节注浆成果分析可以看出，加孔实验孔以及孔的扫孔后水量很小，特别是观孔揭露本溪灰岩的水量仅为，几乎无水，以上足以证明粘土水泥浆的注浆效果要好于单液水泥浆。

粘土水泥浆单液水泥浆的适应性根据实验理论研究以及工程实践证明，单液水泥浆更适合于破碎带断层矿井装载硐室等特殊地层的加固。

这主要是因为，单液水泥浆的结石率低悬浮性差扩散半径小，但其强度大，所以适合用于地基特殊地层等的加固。

粘土水泥浆由于其中含有粘土成分，并具有特有的粘塑性，使得浆液悬浮性大大改善，进而提高了浆液的结石率，好的悬浮性使得浆液中有效成分不易在含水裂隙中沉降，从而扩大了浆液的扩散距离，水玻璃的加入，浆液的悬浮性更好，扩散半径亦会扩大，所以粘土水泥浆的堵水效果好于单液水泥浆。

注浆材料强度的高低来源水泥用量多少，粘土水泥浆中水泥用量般控制在，所以浆液结石体的强度不会太高，浆液主要起到注浆堵水的作用，对受注地层的强度影响不大单液水泥浆水泥含量高，对应强度也高，所以更适合于地基破碎带矿井装载硐室等特殊地层的加固。

综上，在本矿井工作面本溪含水层等地层完全可以应用成本低工期短堵水效果好的粘土水泥浆作为注浆堵水材料。

在本溪灰岩注浆过程中，若是碰见吃浆量较大长时间不升压的情况，说明受注地层的本溪灰岩中很可能有小的溶洞存在，此时对于注浆可以灵活把握，改注成本低相对强度高的粉煤灰水泥浆液若是受注本溪灰岩吃浆量很大，并且长时间不升压，则可能遇见大的溶洞，此时需要先添加骨料后注浆，采取先注粗浆后注细浆的原则，即先填骨料，再注粉煤灰浆液水泥浆液，后注粘土水泥浆。

粘土水泥浆注浆经济效益分析粘土水泥浆与单液水泥浆每立方浆液用原料成本对比根据工程注浆的实际情况，结合注浆原料单价散装水泥元吨水玻璃元吨粘土约元立方，对配制浆液的成本进行对比，具体配制方案如下粘土水泥浆原浆比重水泥用量水玻璃用量单液水泥浆水灰比为浆液比重约其中，粘土的含砂量以计算，粘土密度取，计算可知有效粘土单价为元吨。

表中比较了分别配制单液水泥浆和粘土浆的原料成本。

表配制单液水泥浆和浆液成本浆液种类配制浆液原料配制浆液成本元水泥粘土水玻璃单液水泥浆元粘土水泥浆元元元由表中的统计结果可见，配制相同方量的浆液，粘土水泥浆较单液水泥浆成本低，每方浆液将节约成本元。

按吨水泥能制成比重的单液水泥浆计算，制成的粘土水泥浆可节约费用元。

工作面注水泥万吨工作面注水泥万吨工作面注水泥万吨。

三个工作面共注水泥约万吨，若采用粘土水泥浆可节约费用万元，经济效益十分可观。

另外，根据地面预注浆经验可知，粘土水泥浆较单液水泥浆可以节约水泥，所以在工作面注浆中，若是注粘土水泥浆，将可以节约水泥万吨左右，节约成本万元，再结合每吨水泥节约成本元，可以预测可以共节约成本万元左右。

注浆工期效益通过大量的注浆试验证明，浆液和单液水泥浆在注浆效率上有很大差别，浆液