1、LOGO注浆技术在井筒施工中的运用注浆技术在井筒施工中的运用2013年4月25日前前 言言防治防治水工作是煤矿安全生产的一个重要环节，水工作是煤矿安全生产的一个重要环节，是一项极其复杂的牵涉多学科、多领域、多部门的是一项极其复杂的牵涉多学科、多领域、多部门的系统工程，煤矿水害具有隐蔽性、复杂性的特点。系统工程，煤矿水害具有隐蔽性、复杂性的特点。煤矿防治水必须一靠技术，二靠管理，三靠工程来煤矿防治水必须一靠技术，二靠管理，三靠工程来实施。本次讲座主要结合晋城公司煤矿实际，总结实施。本次讲座主要结合晋城公司煤矿实际，总结近两年来在井筒注浆堵水方面经验的基础上，简述近两年来在井筒注浆堵水方面经验的基
2、础上，简述井筒堵水有关规定、常用注浆工艺、主要材料性能、井筒堵水有关规定、常用注浆工艺、主要材料性能、注浆参数等，并介绍超前注浆、壁后注浆技术在晋注浆参数等，并介绍超前注浆、壁后注浆技术在晋城公司煤矿井筒施工中城公司煤矿井筒施工中的的实践（注浆按照含水层揭实践（注浆按照含水层揭露前后分为露前后分为预预注浆注浆和和壁后注浆壁后注浆），），对取得的一些经对取得的一些经验和教训进行分享，供兄弟单位参考。验和教训进行分享，供兄弟单位参考。主要内容1 注浆堵水的有关规定注浆堵水的有关规定2 晋城区域煤系地层、水文地质条件晋城区域煤系地层、水文地质条件3 主要注浆材料及性能主要注浆材料及性能4 壁后注浆工
3、艺壁后注浆工艺5 井筒预注浆工艺井筒预注浆工艺6 晋城公司注浆工程情况晋城公司注浆工程情况7 经验得失经验得失1 注浆堵水的有关注浆堵水的有关规定规定 1.1煤矿安全规程煤矿安全规程1 注浆堵水的有关注浆堵水的有关规定规定 第第31条立井井筒穿过含水岩层或破碎带，采用地面或工作面预注浆法条立井井筒穿过含水岩层或破碎带，采用地面或工作面预注浆法进行堵水或加固时，应遵守下列规定：进行堵水或加固时，应遵守下列规定：(一一) 注浆施工前，必须编制注浆工程设计。注浆施工前，必须编制注浆工程设计。(二二) 注浆段长度必须大于注浆的含水岩层的厚度，并深入不透水岩层或注浆段长度必须大于注浆的含水岩层的厚度，并
4、深入不透水岩层或硬岩层硬岩层510m。井底的设计位置在注浆的含水岩层内时，注浆深度必须大于。井底的设计位置在注浆的含水岩层内时，注浆深度必须大于井深井深10m。(三三) 地面预注浆的钻孔，每钻进地面预注浆的钻孔，每钻进40m必须测斜必须测斜1次，钻孔偏斜率不得超次，钻孔偏斜率不得超过过0.5%。(四四) 注浆前，必须进行注浆泵和输送管路系统的耐压试验。试验压力必注浆前，必须进行注浆泵和输送管路系统的耐压试验。试验压力必须达到最大注浆压力的须达到最大注浆压力的1.5倍，试验时间不得小于倍，试验时间不得小于15min，无异常情况后，方，无异常情况后，方可使用。可使用。(五五) 注浆过程中，注浆压力
5、突然上升时，必须停止注浆泵运转，卸压后注浆过程中，注浆压力突然上升时，必须停止注浆泵运转，卸压后方可处理。方可处理。1.1煤矿安全规程煤矿安全规程1 注浆堵水的有关注浆堵水的有关规定规定 (六六) 每次注浆后，应至少停歇每次注浆后，应至少停歇30min，方可提拔止浆塞，以防高压浆顶，方可提拔止浆塞，以防高压浆顶出钻杆。出钻杆。(七七) 冬季注浆施工时，注浆站和地面输浆管路，必须采取防冻措施。冬季注浆施工时，注浆站和地面输浆管路，必须采取防冻措施。(八八) 井筒工作面预注浆前，在注浆的含水岩层上方，必须按设计要求设井筒工作面预注浆前，在注浆的含水岩层上方，必须按设计要求设置止浆岩帽或混凝土止浆垫
6、。含水岩层厚度大，需采用分段注浆和掘砌时，对每置止浆岩帽或混凝土止浆垫。含水岩层厚度大，需采用分段注浆和掘砌时，对每一注浆段，必须按设计要求设置止浆岩帽或混凝土止浆垫。岩帽和混凝土止浆垫一注浆段，必须按设计要求设置止浆岩帽或混凝土止浆垫。岩帽和混凝土止浆垫的结构形式和厚度应根据最大注浆压力、岩石性质和工作条件确定。混凝土止浆的结构形式和厚度应根据最大注浆压力、岩石性质和工作条件确定。混凝土止浆垫由井壁支承时，应对井壁强度进行验算。垫由井壁支承时，应对井壁强度进行验算。(九九) 孔口管必须按设计孔位埋设牢固，并孔口管必须按设计孔位埋设牢固，并安设高压阀门。注浆前，必须对止浆垫和孔口管进行耐压试验
7、，试验压力安设高压阀门。注浆前，必须对止浆垫和孔口管进行耐压试验，试验压力必须大于注浆压力必须大于注浆压力1MPa。(十十) 钻注浆孔时，钻机必须安设牢固。取芯钻进时，应使用能够防止顶钻注浆孔时，钻机必须安设牢固。取芯钻进时，应使用能够防止顶出钻具的钻头；无芯钻进时，可使用三翼钻头，以防承压水顶出钻具。出钻具的钻头；无芯钻进时，可使用三翼钻头，以防承压水顶出钻具。1.1煤矿安全规程煤矿安全规程1 注浆堵水的有关注浆堵水的有关规定规定 (十一十一) 井内应设吊泵，及时排除井底积水。当钻进注浆孔时，如井筒涌井内应设吊泵，及时排除井底积水。当钻进注浆孔时，如井筒涌水量接近吊泵额定排水能力，必须停止钻
8、进，提取钻具，关闭高压阀门，及时注水量接近吊泵额定排水能力，必须停止钻进，提取钻具，关闭高压阀门，及时注浆。浆。(十二十二) 注浆站设在地面时，井上、下必须有可靠的通信联系。注浆站设在地面时，井上、下必须有可靠的通信联系。(十三十三) 制浆和注浆的工作人员，应佩戴防护眼镜和口罩，水泥搅拌房内制浆和注浆的工作人员，应佩戴防护眼镜和口罩，水泥搅拌房内应采取防尘措施。应采取防尘措施。 (十四十四) 注浆结束后，必须检查注浆效果，合格后，方可开凿井筒。注浆结束后，必须检查注浆效果，合格后，方可开凿井筒。1.1煤矿安全规程煤矿安全规程1 注浆堵水的有关注浆堵水的有关规定规定 第第32条立井井筒漏水量每小
9、时超过条立井井筒漏水量每小时超过6m3或漏水中含砂，采用井壁注浆或漏水中含砂，采用井壁注浆堵水时，必须编制施工组织设计并遵守下列规定：堵水时，必须编制施工组织设计并遵守下列规定：(一一) 井壁必须有承受最大注浆压力的强度。井壁必须有承受最大注浆压力的强度。(二二) 井筒在流砂层部位时，注浆孔深度必须小于井壁厚度井筒在流砂层部位时，注浆孔深度必须小于井壁厚度200mm。井。井筒采用双层井壁支护时，注浆孔应穿过内壁进入外壁筒采用双层井壁支护时，注浆孔应穿过内壁进入外壁100mm。当井壁破裂必。当井壁破裂必须采用破壁注浆时，必须制定专门措施。须采用破壁注浆时，必须制定专门措施。(三三) 注浆管必须固
10、结在井壁中，并装有阀门。钻孔可能发生涌砂时，应注浆管必须固结在井壁中，并装有阀门。钻孔可能发生涌砂时，应采取套管法或其他安全措施。采用套管法注浆时，必须对套管的固结强度进行耐采取套管法或其他安全措施。采用套管法注浆时，必须对套管的固结强度进行耐压试验，只有达到注浆终压力后，方可使用。压试验，只有达到注浆终压力后，方可使用。(四四) 在罐笼顶上进行钻孔注浆作业时，必须安设工作盘和注浆管路安全在罐笼顶上进行钻孔注浆作业时，必须安设工作盘和注浆管路安全阀，作业人员必须佩带保险带，并在井口设专职值班人员。阀，作业人员必须佩带保险带，并在井口设专职值班人员。1.1煤矿安全规程煤矿安全规程1 注浆堵水的有
11、关注浆堵水的有关规定规定 (五五) 井上、下都必须有可靠的通信设施，升降注浆作业吊盘或工作盘时，井上、下都必须有可靠的通信设施，升降注浆作业吊盘或工作盘时，必须得到值班人员的允许。必须得到值班人员的允许。(六六) 井筒内进行钻孔注浆作业时，井底不得有人。注浆中必须观察井壁，井筒内进行钻孔注浆作业时，井底不得有人。注浆中必须观察井壁，发现问题必须停止作业，及时处理。发现问题必须停止作业，及时处理。(七七) 钻孔时应经常检查孔内涌水量和含砂量。涌水量较大或涌水中含砂钻孔时应经常检查孔内涌水量和含砂量。涌水量较大或涌水中含砂时，必须停止钻进，及时注浆；钻孔中无水时，必须及时严密封孔。时，必须停止钻进
12、，及时注浆；钻孔中无水时，必须及时严密封孔。(八八) 注浆管露出井壁的管端与提升容器之间的间隙，必须符合本规程第注浆管露出井壁的管端与提升容器之间的间隙，必须符合本规程第三百八十七条的有关规定。三百八十七条的有关规定。1.1煤矿安全规程煤矿安全规程1 注浆堵水的有关注浆堵水的有关规定规定 第第275条：条：井筒穿过含水层段的井壁结构应当采用有效防水混凝土或设置隔水层。井筒淋水超过每小时6m3时，应当进行壁后注浆处理。1.1煤矿安全规程煤矿安全规程 第276条：井巷揭穿含水层、地质构造前，必须编制探放水和注浆设计。1 注浆堵水的有关注浆堵水的有关规定规定 第八十第八十条条 井筒预注浆应当符合下列
13、规定井筒预注浆应当符合下列规定： （一）当井筒预计穿过较厚裂隙含水层或者裂隙含水层较薄但层数较一）当井筒预计穿过较厚裂隙含水层或者裂隙含水层较薄但层数较多时，可以选用地面预注浆；多时，可以选用地面预注浆； （二）在制定注浆方案前，施工井筒检查孔，以获取含水层的埋深、二）在制定注浆方案前，施工井筒检查孔，以获取含水层的埋深、厚度、岩性及简易水文观测、抽（压）水试验、水质分析等资料；厚度、岩性及简易水文观测、抽（压）水试验、水质分析等资料； （三）注浆起始深度，确定在风化带以下较完整的岩层内。注浆终止三）注浆起始深度，确定在风化带以下较完整的岩层内。注浆终止深度，大于井筒要穿过的最下部含水层的埋深
14、或者超过井筒深度深度，大于井筒要穿过的最下部含水层的埋深或者超过井筒深度10-20 m； （四（四）当含水层富水性较弱时，可以在井筒工作面直接注浆。）当含水层富水性较弱时，可以在井筒工作面直接注浆。1.2煤矿防治水规定其中第六节注浆堵水的有关规定1 注浆堵水的有关注浆堵水的有关规定规定 1.2煤矿防治水规定煤矿防治水规定其中第六节注浆堵水的有关规定：其中第六节注浆堵水的有关规定： 第八十一第八十一条条 注浆封堵突水点应当符合下列规定注浆封堵突水点应当符合下列规定： （一）圈定突水点位置，分析突水点附近的地质构造，查明降压漏一）圈定突水点位置，分析突水点附近的地质构造，查明降压漏斗形态，分析突水
15、前后水文观测孔和井、泉的动态变化，必要时需进行斗形态，分析突水前后水文观测孔和井、泉的动态变化，必要时需进行连通（示踪）试验；连通（示踪）试验； （二）探明突水补给水源的充沛程度或者来水含水层的富水性，以二）探明突水补给水源的充沛程度或者来水含水层的富水性，以及突水通道的性质和大小等；及突水通道的性质和大小等； （三）封堵突水点，注浆前，做连通试验和压（注）水试验；注浆三）封堵突水点，注浆前，做连通试验和压（注）水试验；注浆前后，做好矿井排水对比分析；前后，做好矿井排水对比分析； （四）编制注浆堵水方案，经煤矿企业总工程师组织审查同意后实四）编制注浆堵水方案，经煤矿企业总工程师组织审查同意后实
16、施。施。1.2煤矿防治水规定其中第六节注浆堵水的有关规定1 注浆堵水的有关注浆堵水的有关规定规定 1.3 煤矿井巷工程质量验收规范煤矿井巷工程质量验收规范附录附录G 立井立井井筒、硐室工程建成后总漏水量及防水标准井筒、硐室工程建成后总漏水量及防水标准： 项次项目总漏水量/m3h-1检验方法1普通法全井筒井筒深度800m6.0井壁不得有0.5m3/h以上的集中漏水孔一昼夜实测3次井筒漏水量，取平均值，并观察检查井筒深度80010.02钻井法、冻结法施工的井筒段0.5不得有集中出水和含砂的水孔3帷幕法施工的井筒段1.0不得有集中出水和含砂的水孔1.3 煤矿井巷工程质量验收规范附录G2、晋城区域煤系
17、地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件 晋城地区地层发育较齐全，从老至新有太古界、元古界、古生界、中生界、新生界，以古生界和新生界地层为主，约占全区总面积的85%。按岩石地层单位划分原则可分为30个组，5个段。另于东北部一带发育极少量岩浆岩。本讲主要对晋城煤系地层以组为单位，对煤系地层厚度、岩性、含矿性等特征进行简述。2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件 2.1.1 太原组(C3t)（1）太原组地层主要特征主要见于阳城、泽州、陵川、高平和城区境内，沁水境内也有少量分布。为一套由海相灰岩与砂岩、泥岩及煤层等组成的多旋回沉积组合，下
18、与本溪组整合接触。厚64129m，一般由西而东，厚度逐渐变厚，阳城、高平一带厚度一般80m左右，至陵川可达120m以上，如下图所示。2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件 2.1.1 太原组(C3t)（1）太原组地层主要特征本组底部为砂岩或含砾石英砂岩，陵川棋子山一带本组底部为砂岩或含砾石英砂岩，陵川棋子山一带为砾岩，其上发育为砾岩，其上发育812层煤层、层煤层、58层层（K1K6）含燧石生物碎屑灰岩及砂岩、泥岩。含燧石生物碎屑灰岩及砂岩、泥岩。其中其中
19、K2、K4和和K5灰灰岩层位稳定，含丰富的蜓、腕足类化石等。岩层位稳定，含丰富的蜓、腕足类化石等。 2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件 2.1.1 太原组(C3t)（1）太原组地层主要特征 本本组赋存有煤、铁、铝、硫、粘土、煤层气等矿产。底部局部组赋存有煤、铁、铝、硫、粘土、煤层气等矿产。底部局部赋存有铁矿（陵川式），主要分布在陵川县张村、万章、椅掌等地。赋存有铁矿（陵川式），主要分布在陵川县张村、万章、椅掌等地。15号煤之下赋存有铝土矿，呈似层状、透镜状，分布较稳定，以泽号煤之下赋存有铝土矿，呈似层状、透镜状，分布较稳定，以泽州县衙道乡
20、、南岭乡，阳城县驾岭乡、董封乡及高平市拥万乡、石州县衙道乡、南岭乡，阳城县驾岭乡、董封乡及高平市拥万乡、石末乡较发育。末乡较发育。15号煤之下和号煤之下和15号煤中赋存硫铁矿层，呈似层状、号煤中赋存硫铁矿层，呈似层状、透镜状、结核状，分布较稳定，阳城、泽州、陵川、高平、沁水和透镜状、结核状，分布较稳定，阳城、泽州、陵川、高平、沁水和城区均有分布。含多层粘土矿层，呈似层状、透镜状，阳城、泽州、城区均有分布。含多层粘土矿层，呈似层状、透镜状，阳城、泽州、陵川、高平、沁水和城区均有分布陵川、高平、沁水和城区均有分布。K2灰灰岩之下岩之下15号煤层（俗称号煤层（俗称臭煤）全区稳定可采，变化较小臭煤）全
21、区稳定可采，变化较小。K4灰灰岩之上岩之上9号煤（俗称半香煤）号煤（俗称半香煤）局部可采，在城区、泽州、高平、阳城发育较好。本组含煤层气远局部可采，在城区、泽州、高平、阳城发育较好。本组含煤层气远景较好，受上覆盖层厚度、煤层顶底板透气性、构造等因素影响，景较好，受上覆盖层厚度、煤层顶底板透气性、构造等因素影响，煤层气含量由东到西由低变高，主要集中于阳城北、沁水一带。煤层气含量由东到西由低变高，主要集中于阳城北、沁水一带。2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件 2.1.1 太原组(C3t)（1）太原组地层主要特征太原组太原组是区内主要含煤岩系，
22、含多层标志层，可对是区内主要含煤岩系，含多层标志层，可对比的主要标志层有：海相灰岩一般比的主要标志层有：海相灰岩一般56层层（K1K6），），最多处（晋普山、白马寺、阳城町店、上黄崖等地）可最多处（晋普山、白马寺、阳城町店、上黄崖等地）可达达811层，砂岩标志层有层，砂岩标志层有3层（层（Ss-1Ss-3），辅助），辅助对比标志煤二层（对比标志煤二层（15号、号、9号）。号）。2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件 2.1.1 太原组(C3t)（2）主要灰岩）主要灰岩 K2灰岩：灰岩：称称K2或或L1灰岩，陵川附城老金沟剖面上又称灰岩，陵川附
23、城老金沟剖面上又称“松窑沟灰岩松窑沟灰岩”。属太原组下部，为太原组厚度最大，层位最稳。属太原组下部，为太原组厚度最大，层位最稳定的一层海相含燧石条带生物碎屑灰岩，也是对比和寻找其下定的一层海相含燧石条带生物碎屑灰岩，也是对比和寻找其下部的部的14号煤、号煤、15号煤的良好标志，厚号煤的良好标志，厚1.610m，最大厚度，最大厚度可达可达20m，仅在阳城或沁水的局部地区因上部砂岩的冲刷而，仅在阳城或沁水的局部地区因上部砂岩的冲刷而使其厚度明显变薄，甚至尖灭。其特点是由使其厚度明显变薄，甚至尖灭。其特点是由35个向上变薄个向上变薄的旋回性地层基本层序组成，层序厚的旋回性地层基本层序组成，层序厚1.
24、53.7m，层序下部，层序下部为灰色厚层状生物碎屑灰岩，其上为含燧石团块生物碎屑泥质为灰色厚层状生物碎屑灰岩，其上为含燧石团块生物碎屑泥质灰岩，顶部为灰、紫色纸片状钙质页岩，含丰富的蜓、牙形刺、灰岩，顶部为灰、紫色纸片状钙质页岩，含丰富的蜓、牙形刺、苔藓虫、珊瑚、介形类等动物化石苔藓虫、珊瑚、介形类等动物化石。2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件 2.1.1 太原组(C3t)（2）主要灰）主要灰岩岩 K4灰岩：灰岩：K4或称或称L3灰岩，陵川附城老金沟剖面的灰岩，陵川附城老金沟剖面的“红矾沟灰红矾沟灰岩岩”。为一层不太稳定的透镜状骨屑微晶灰
25、岩、泥灰岩，厚。为一层不太稳定的透镜状骨屑微晶灰岩、泥灰岩，厚01.25m，变化较大，下距，变化较大，下距Ls-2灰岩灰岩5m左右，局部可达左右，局部可达15m，横向上可相变为黄色泥岩、钙质泥岩，其上则为较稳定的横向上可相变为黄色泥岩、钙质泥岩，其上则为较稳定的9号煤层，号煤层，局部地区局部地区9号煤之上可见一层厚约号煤之上可见一层厚约2m左右的海相灰岩左右的海相灰岩(K4上或称上或称Ls-3上，或陵川剖面的上，或陵川剖面的“滩上洼灰岩滩上洼灰岩”)。该灰岩标志层可与太原晋。该灰岩标志层可与太原晋祠区的东大窑灰岩相对比。祠区的东大窑灰岩相对比。2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文
26、地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件 2.1.1 太原组(C3t)（2）主要灰）主要灰岩岩 K5灰岩：灰岩：K5或称或称L4灰岩，即晋东南地区太原组上部的灰岩，即晋东南地区太原组上部的“附城附城灰岩灰岩”。此层分布较广，层位稳定，厚度较大，一般。此层分布较广，层位稳定，厚度较大，一般25m左右，左右，最大厚度晋普山一带达最大厚度晋普山一带达9.42m，灰岩特点是质纯，富含燧石层、蜓、，灰岩特点是质纯，富含燧石层、蜓、牙形刺、珊瑚、介形类、腕足类等动物化石。陵川冶头一带局部可牙形刺、珊瑚、介形类、腕足类等动物化石。陵川冶头一带局部可相变为泥灰岩或菱铁矿泥岩，个别地段沉积缺失，该灰岩可与太原相
27、变为泥灰岩或菱铁矿泥岩，个别地段沉积缺失，该灰岩可与太原晋祠区的舌形贝页岩相对比。（该地层是本区煤矿晋祠区的舌形贝页岩相对比。（该地层是本区煤矿15#煤顶板主要煤顶板主要的含水层）的含水层）2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件 2.1.1 太原组(C3t) （3）煤层）煤层9号煤：号煤：也称半香煤，位于也称半香煤，位于k4灰岩之上，灰岩之上，Ss-3砂岩砂岩之下的一层厚之下的一层厚02.8m的煤层，区内较为稳定，平均厚的煤层，区内较为稳定，平均厚1.4m，一般，一般11.5m左右，局部可采，区内北部厚度左右，局部可采，区内北部厚度较大，向南
28、变薄。较大，向南变薄。15号煤号煤：晋东南俗称臭煤。位于本组下部，下距平：晋东南俗称臭煤。位于本组下部，下距平行不整合面行不整合面510m，上距，上距k2灰岩灰岩05m，厚，厚0.14.79m，平均厚，平均厚2.71m，为本区主要可采煤层，为本区主要可采煤层，一般含一般含15层夹矸，属复杂结构煤层。在本区内煤层由层夹矸，属复杂结构煤层。在本区内煤层由北向南逐渐变厚。北向南逐渐变厚。2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件2.1.2山西组(P1s)主要见于阳城、泽州、高平和城区境内，陵川西北和沁水南部也有分布。本组厚4.640m，厚度变化较大，一
29、般10m左右，基本由西到东，厚度变厚，见图2-1柱状对比图。其下为灰、灰黑色中粗细粒岩屑石英砂岩或石英杂砂岩，其上为灰、灰黄色粉砂质页岩，局部为炭质页岩，横向上可被煤线所取代，该层页理发育。2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件2.1.2山西组(P1s) 主要煤层有：2号煤：位于二叠系下统山西组中下部，3号煤层位上部约20M左右，沁水西部3号煤层极不稳定，而往上的24个旋回沉积稳定，横向上变化不大，其沉积了稳定可采的2号煤层，煤层厚04.5m，平均厚3m。3号煤：赋存于本组下部，煤层结构简单，稳定，全区可采，厚08.3m，一般6m左右，除在泽
30、州县、阳城南部煤层变薄分叉外，其余各县区变化较小，本区内基本呈东厚西薄之趋势。本组含煤层气远景较好，受上覆盖层厚度、煤层顶底板透气性、构造等因素影响，煤层气含量从东到西由低变高，主要集中于阳城北、沁水一带。2.1 晋城区域煤系地层2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件2.2 区域水文地质 2.2.1区域水文地质单元区域水文地质单元情况情况 区域区域位于太行山脉南端西侧、沁水盆地的东南缘，晋位于太行山脉南端西侧、沁水盆地的东南缘，晋(城城)获获(鹿鹿)褶断带东侧。区域水文地质单元分为褶断带东侧。区域水文地质单元分为三姑泉域三姑泉域和和延河泉域延河泉域。 三姑三姑泉泉出
31、露于泽州县晋庙铺镇三姑泉村丹河河谷出露于泽州县晋庙铺镇三姑泉村丹河河谷,泉口出露标高泉口出露标高302.33m，流量，流量3.03.5m3/s。三姑泉域北起金泉山、色头一带，。三姑泉域北起金泉山、色头一带，以丹河与浊漳河南源地表分水岭为界，与辛安泉域相邻；西北以丹河与以丹河与浊漳河南源地表分水岭为界，与辛安泉域相邻；西北以丹河与沁河地表分水岭为界；西南以晋获断裂带白马寺断层为界，与延河泉域沁河地表分水岭为界；西南以晋获断裂带白马寺断层为界，与延河泉域毗邻；南界以近东西向弧形褶断带地堑构造为界，自大箕毗邻；南界以近东西向弧形褶断带地堑构造为界，自大箕三姑泉三姑泉南南石瓮一线为界；东至太行山麓隔水
32、层隆起地带，从柳树口石瓮一线为界；东至太行山麓隔水层隆起地带，从柳树口-夺火夺火-黄金窑黄金窑-马圈一带，与焦作泉域分界马圈一带，与焦作泉域分界。 2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件2.2 区域水文地质 2.2.1区域水文地质单元区域水文地质单元情况情况 延延河泉河泉出露于山西阳城县，自润城至五龙口，长达出露于山西阳城县，自润城至五龙口，长达40km的沁河谷的沁河谷均有泉点出露，形成泉群排泄带，统称为延河泉。泉群出露标高均有泉点出露，形成泉群排泄带，统称为延河泉。泉群出露标高380-485m，多年平均流量，多年平均流量9.98m3/s，最大流量，最大流量16.8
33、 m3/s（1963），），最小流量最小流量6.2 m3/s（1992），出露标高），出露标高463.78m，泉水，泉水pH为为7.56，水化学类型为，水化学类型为HCO3SO4CaMg。泉域地势为四面高中间。泉域地势为四面高中间低，并向沁河倾斜。西部为太岳山和中条山，最高点为舜王坪，标高低，并向沁河倾斜。西部为太岳山和中条山，最高点为舜王坪，标高2322m，东部为中低山，标高，东部为中低山，标高1000m左右，泉域多年降水量左右，泉域多年降水量612mm，最大年降水量，最大年降水量852.3mm（1958）最小年降水量）最小年降水量355.2mm（1965）雨季多集中在）雨季多集中在6-8月
34、，占全年降水量的月，占全年降水量的60%以以上。上。 2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件2.2 区域水文地质 东界东界：以大阳为界，南端以晋获褶断代以大阳为界，南端以晋获褶断代F6为界，与地表分水岭一致，为界，与地表分水岭一致，自石盘自石盘-五门五门-甘润一线，东临三姑泉域。北段为丹河与沁河分水量，地甘润一线，东临三姑泉域。北段为丹河与沁河分水量，地表出露主要为古生界碎屑岩，自南向北为感人表出露主要为古生界碎屑岩，自南向北为感人-中村中村-神武山。神武山。西界：西界：为阳城以西沁河与汾河分水岭，山区标高为阳城以西沁河与汾河分水岭，山区标高2100-2300m，由
35、于断层落差致使西部前寒武系变质岩与东部寒武奥陶系含水层对接，由于断层落差致使西部前寒武系变质岩与东部寒武奥陶系含水层对接，成为相对阻水边界，自南向北由小河湾成为相对阻水边界，自南向北由小河湾-中村中村-鹿台山。鹿台山。南界：南界：以地表出露的太古界长城系与下寒武统馒头页岩为阻水边界。以地表出露的太古界长城系与下寒武统馒头页岩为阻水边界。北界：北界：以寒武奥陶系碳酸盐岩深埋以寒武奥陶系碳酸盐岩深埋500-1000m，为滞留边界（但，为滞留边界（但构造带例外）构造带例外）泉域面积泉域面积2575km2，其中裸露可溶岩面积，其中裸露可溶岩面积1357km2。2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区
36、域煤系地层、水文地质条件2.2 区域水文地质 泉水泉水补给方式补给方式：东部大面积裸露可溶岩区降水入渗补给；西部砂岩：东部大面积裸露可溶岩区降水入渗补给；西部砂岩区地表径流线状渗露补给。延河泉域岩溶地下水补给来源有三：区地表径流线状渗露补给。延河泉域岩溶地下水补给来源有三：1降水降水入渗，入渗，2河流和水库渗漏，河流和水库渗漏，3碎屑岩裂隙水侧向入渗补给。在泉域东、南、碎屑岩裂隙水侧向入渗补给。在泉域东、南、西、三面碳酸盐岩裸露面积西、三面碳酸盐岩裸露面积1357km2，岩溶雷系发育，降水量大，灰，岩溶雷系发育，降水量大，灰岩区入渗系数为岩区入渗系数为0.329，总部计量为，总部计量为6.44
37、 m3/s，在析城山、上川等，在析城山、上川等岩溶洼地，落水洞发育，降雨除蒸发外，几乎全部入渗，然后又以泉水岩溶洼地，落水洞发育，降雨除蒸发外，几乎全部入渗，然后又以泉水形式在低凹地带排泄。形式在低凹地带排泄。2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件2.2 区域水文地质 根据根据地质构造、地形、地貌和岩溶水地下水位等高线图可以看出，地质构造、地形、地貌和岩溶水地下水位等高线图可以看出，泉域岩溶水从四面向润城泉域岩溶水从四面向润城-延河段集中汇集，东北部地下水自北东向南西延河段集中汇集，东北部地下水自北东向南西方向流动。东部在川底至郭峪一带有东西向分水岭，北部流向下河泉
38、组，方向流动。东部在川底至郭峪一带有东西向分水岭，北部流向下河泉组，南部流向延河泉组。北部及西北部补给量小，西部阳城一带和苏村一带南部流向延河泉组。北部及西北部补给量小，西部阳城一带和苏村一带为强径流带，南部为碳酸盐岩山区，地形陡峭为地下水补给来源，北部为强径流带，南部为碳酸盐岩山区，地形陡峭为地下水补给来源，北部流向下河泉组，南部流向延河泉组。总之，泉域地势周边高中间低，周流向下河泉组，南部流向延河泉组。总之，泉域地势周边高中间低，周边水力坡度大，中间水力坡度小的半封闭型汇水盆地。边水力坡度大，中间水力坡度小的半封闭型汇水盆地。 泉泉域地下水排泄主要受地质构造控制，同时还受岩溶发育程度和域地
39、下水排泄主要受地质构造控制，同时还受岩溶发育程度和地下水侵蚀排泄基准面控制。沁河干流是泉域最低排泄点，岩溶水在润地下水侵蚀排泄基准面控制。沁河干流是泉域最低排泄点，岩溶水在润城至小涧村一带以泉形式排泄入沁河。城至小涧村一带以泉形式排泄入沁河。2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件2.2 区域水文地质 2.2.2 区域含水层情况区域含水层情况区域内主要地下水区域内主要地下水(按含水介质分按含水介质分)有：松散岩类含水岩组、碎屑岩类含水有：松散岩类含水岩组、碎屑岩类含水岩组、碎屑岩夹碳酸盐类含水岩组、碳酸盐类含水岩组。岩组、碎屑岩夹碳酸盐类含水岩组、碳酸盐类含水岩组。（
40、1）松散岩类含水岩组）松散岩类含水岩组指第四系（指第四系（Q）松散沉积物含水岩组，由亚砂土夹细砂或卵石组成。地下水）松散沉积物含水岩组，由亚砂土夹细砂或卵石组成。地下水埋藏类型以潜水为主，含水层厚度不大，水位埋深一般较浅，富水性差异较大，埋藏类型以潜水为主，含水层厚度不大，水位埋深一般较浅，富水性差异较大，受大气降水影响，季节性变化大，一般富水期在受大气降水影响，季节性变化大，一般富水期在79月份，水质类型为月份，水质类型为HCO3SO4Ca型水，水质较差。该含水岩组地下水主要接受大气降水及煤型水，水质较差。该含水岩组地下水主要接受大气降水及煤矿排水补给，向河谷下游排泄或下渗补给其下基岩裂隙含
41、水层。地下水水位、矿排水补给，向河谷下游排泄或下渗补给其下基岩裂隙含水层。地下水水位、水量动态变化比较显著。水量动态变化比较显著。（2）碎屑岩类含水岩组）碎屑岩类含水岩组指二叠系（指二叠系（P）砂岩含水岩组，地下水埋藏类型以潜水为主。主要接受大气）砂岩含水岩组，地下水埋藏类型以潜水为主。主要接受大气降水补给，其富水性取决于裂隙发育程度，一般富水性较差。地下水位受地形降水补给，其富水性取决于裂隙发育程度，一般富水性较差。地下水位受地形影响因地而异。排泄方式主要为向下补给碎屑岩夹碳酸盐岩类含水岩组或在地影响因地而异。排泄方式主要为向下补给碎屑岩夹碳酸盐岩类含水岩组或在地表有利部位以下降泉的形式排泄
42、。水质类型为表有利部位以下降泉的形式排泄。水质类型为HCO3SO4K+Na型水，型水，PH值为值为7.47.8，总硬度为，总硬度为56.16428.04mg/L。2、晋城区域煤系地层、水文地质条件、晋城区域煤系地层、水文地质条件2.2 区域水文地质（3）碎屑岩夹碳酸盐岩类含水岩组）碎屑岩夹碳酸盐岩类含水岩组 指指石炭系太原（石炭系太原（C3t）组砂岩及灰岩含水岩组，地下水埋藏类型为承压水。）组砂岩及灰岩含水岩组，地下水埋藏类型为承压水。该含水岩组主要接受上部碎屑岩类裂隙水的补给，局部接受松散岩类孔隙水或大该含水岩组主要接受上部碎屑岩类裂隙水的补给，局部接受松散岩类孔隙水或大气降水的补给，其富水
43、性决定于砂岩及灰岩的裂隙与岩溶发育程度，气降水的补给，其富水性决定于砂岩及灰岩的裂隙与岩溶发育程度，K5灰岩为灰岩为其中主要含水层。据已有煤矿资料，水质类型多为其中主要含水层。据已有煤矿资料，水质类型多为HCO3SO4CaMg型水，型水，PH值为值为7.4，总硬度为，总硬度为122.76309.42mg/L。（4）碳酸盐岩类含水岩组）碳酸盐岩类含水岩组 指指奥陶系奥陶系(O)碳酸盐岩含水岩组，为本区最主要的含水层，具有埋藏深，碳酸盐岩含水岩组，为本区最主要的含水层，具有埋藏深，厚度大，承压水头较高的特点。主要接受裸露灰岩山区大气降水补给，其次为地厚度大，承压水头较高的特点。主要接受裸露灰岩山区
44、大气降水补给，其次为地表水及上部含水层地下水通过裂隙等向深部的渗漏补给，经径流区向三姑泉排泄。表水及上部含水层地下水通过裂隙等向深部的渗漏补给，经径流区向三姑泉排泄。从区域水文地质条件来看，含水层岩溶裂隙较发育，富水性一般较好，水质良好，从区域水文地质条件来看，含水层岩溶裂隙较发育，富水性一般较好，水质良好，水质类型为水质类型为HCO3-Ca型或型或HCO3SO4-CaMg型水，型水，PH值为值为7.07.5左右，左右，总硬度为总硬度为162.6441.07mg/L。中奥陶统混合抽水单位涌水量一般为。中奥陶统混合抽水单位涌水量一般为0.655.0L/S.m，最大可达，最大可达1523L/S.m
45、。 3、主要、主要注浆材料及性能注浆材料及性能 注浆注浆材料材料是注浆技术中不可忽视的重要组成部分，注是注浆技术中不可忽视的重要组成部分，注浆之所以能够对被注体起到堵水和加固的作用，主要是由于浆之所以能够对被注体起到堵水和加固的作用，主要是由于注浆材料在注浆进程中经过一段可人工控制的时间，生由液注浆材料在注浆进程中经过一段可人工控制的时间，生由液相到固相再到结石体充填被注体相到固相再到结石体充填被注体裂隙，并裂隙，并将松散块体联结成将松散块体联结成整体的结果整体的结果。在。在注浆工程中所用的浆液是由主剂原材料、溶注浆工程中所用的浆液是由主剂原材料、溶剂水或其它溶剂及各种外加剂混合而成，通常所说
46、的注浆材剂水或其它溶剂及各种外加剂混合而成，通常所说的注浆材料是指浆液中所使用的主剂。料是指浆液中所使用的主剂。外加剂分为外加剂分为固化剂、催化剂、固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。3.1 注浆材料分类3、主要、主要注浆材料及性能注浆材料及性能3.1 注浆材料分类3、主要、主要注浆材料及性能注浆材料及性能 3.2.1 原材料原材料原材料包括主剂和助剂，助剂可根据它在浆液中的作原材料包括主剂和助剂，助剂可根据它在浆液中的作用，分为固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。用，分为固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。 3.2.2 浆液浆液是原材料用水或其他溶
47、剂混合后所配制的液体，也是是原材料用水或其他溶剂混合后所配制的液体，也是注浆时所用的材料。注浆时所用的材料。 3.2.3 结石体结石体 是是浆液经过一定的化学或物理反应之后形成的固体，浆液经过一定的化学或物理反应之后形成的固体，用于充填、堵塞地层中的裂隙或孔隙，达到堵水或用于充填、堵塞地层中的裂隙或孔隙，达到堵水或加固目的加固目的。3.2 注浆材料的组成3、主要、主要注浆材料及性能注浆材料及性能 3.3.1 水泥浆水泥浆 水泥浆水泥浆是最常用的注浆液，注浆用的水泥多数为普通是最常用的注浆液，注浆用的水泥多数为普通硅酸盐水泥（普通水泥）或矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥硅酸盐水泥（普通水泥）或矿渣硅酸盐
48、水泥（矿渣水泥）。）。普通硅酸盐水泥的密度为普通硅酸盐水泥的密度为3.03.15g/cm3，通常采用，通常采用3.1 g/cm3。水泥的细度是一个重要的物理性能指标，其颗粒越。水泥的细度是一个重要的物理性能指标，其颗粒越细，比表面积越大，水化反应速度越快，标准强度越高细，比表面积越大，水化反应速度越快，标准强度越高。3.3 主要浆液及性能3、主要注浆材料及性能、主要注浆材料及性能 3.3.1 水泥浆水泥浆 3.3.1.1 水泥浆的性能 纯水泥浆的基本性如下表：纯水泥浆的基本性如下表： 3.3 主要浆液及性能 可以可以看出，随着水灰比的增大，水泥浆的粘度、密度、结石看出，随着水灰比的增大，水泥浆
49、的粘度、密度、结石率、抗压强度等都有十分明显的降低，初凝、终凝进间逐渐延长。率、抗压强度等都有十分明显的降低，初凝、终凝进间逐渐延长。 3、主要、主要注浆材料及性能注浆材料及性能 3.3.1 水泥浆水泥浆3.3.1.2 单液水泥浆 单液水泥浆：为改善水泥浆的性质，以水泥为主，常在水泥浆中掺入各种外加剂，用水配置成浆液，称该浆液为单液水泥浆。常用的外加剂种类很多，主要有速凝剂、早强剂、减水剂、塑化剂、悬浮剂等。常加的外加剂有速凝剂和速凝早强剂，性能如下：3.3 主要浆液及性能3、主要、主要注浆材料及性能注浆材料及性能 3.3.1 水泥浆水泥浆 3.3.1.2 单液水泥浆 （1）速凝剂 速凝剂速凝
50、剂是能够缩短水泥浆凝固时间的化学药剂。一般情况下，是能够缩短水泥浆凝固时间的化学药剂。一般情况下，单液水泥浆还是采用古老的办法，即是在水泥浆中加入占水泥重量单液水泥浆还是采用古老的办法，即是在水泥浆中加入占水泥重量5%以下氯化钙或占水泥重量以下氯化钙或占水泥重量3%以下的水玻璃，其性能如表所示：以下的水玻璃，其性能如表所示：3.3 主要浆液及性能3、主要、主要注浆材料及性能注浆材料及性能3.3.1 水泥浆水泥浆3.3.1.2 单液水泥浆 （2）速凝早强剂 为了为了控制水泥浆的扩散范围，缩短注浆工程的时间和提高注浆堵水效控制水泥浆的扩散范围，缩短注浆工程的时间和提高注浆堵水效果，加入速凝早强剂可
