立井通过采空区施工工法申报资料

'立井通过采空区施工工法申报资料完成单位：xxxx建设有限责任公司 目录1．国家级工法申报表（正本的公章为原件）；2．工法内容材料（如工法内容与相关国家或行业工程技术标准一致，还需提供相应技术标准复印件）；3．省（部）级工法批准文件复印件；4．省（部）级工法评审委员会的评审意见复印件（包括工法关键技术水平，工法应用所产生的经济、社会效益和推广前景等）；5．关键技术鉴定（评估）证书复印件，关键技术应经省级住房城乡建设部门或行业主管部门组织的技术专家委员会审查；6．工程应用证明（正本的公章为原件，由建设单位加盖公章或施工承包合同书为据）；7．经济效益证明（正本的公章为原件，财务部门提供）；8．专业技术情报部门提供的科技查新报告复印件;9.反映实际施工中工法操作要点的照片（十张）; 国家级工法申报表(2011～2012年度)工法名称立井通过采空区施工工法类别土木工程专业分类矿山申报单位xxxx建设有限责任公司推荐单位xx住房和城乡建设部工程质量安全监管司制 工法名称立井通过采空区施工工法类别□房屋建筑工程土木工程□工业安装工程专业分类矿山主要完成单位1、xxxx建设有限责任公司通讯地址邮编联系人电话2、山西太行建设开发有限公司通讯地址邮编联系人电话主要完成人姓名工作单位职务电话工法应用工程情况工程名称1、山西省阳泉固庄煤矿八采区进风立井过采空区工程开竣工时间2012.04.12-04.26工程所在地区山西省阳泉工程名称2、山西省阳泉固庄煤矿八采区回风立井过采空区开竣工时间2012.04.21-05.02工程所在地区山西省阳泉工程名称3、山西省清徐南岭煤业回风立井过采空区工程开竣工时间2012.05.08-05.17工程所在地区山西省太原 工法关键技术名称、组织审定的单位和时间《立井通过采空区施工技术》于2013年3月通过xx组织专家鉴定工法关键技术获科技成果奖励的情况工法形成企业技术标准情况2013年3月14日宏厦一建公司下发了宏一发[2013]87号文《xxxx建设有限责任公司关于将<大断面岩巷快速掘进施工工法>等工法确定为企业工法的决定》原工法名称、完成单位、国家级工法批准文号及工法编号(升级版工法填写此栏) 工法内容简述：1、首先应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪和KJH-D防爆探地雷达对井筒进行超前物探确定异常区，然后在井筒内距离采空区10m处应用ZDY1200S探放水钻机施工探测钻孔，查明异常区域赋水情况及有害气体监测，确定较精确的采空区范围。2、根据物探超前探测报告及井下优选法探放水施工资料显示，准确控制采空区位置，掌握采空区的分布形态、赋水情况及瓦斯富集情况，排除采空区域瓦斯和积水后，施工预注浆钻孔封堵采空区。3、施工预注浆钻孔对采空区进行注入马丽散，在膨胀压力的作用下形成隔离帷幕，达到封闭采空的效果，进行采空区治理。然后再隔离帷幕内注入混凝土，水泥-水玻璃浆液材料充填，使注入采空区的浆液尽快凝固，达到采空区封堵效果。4、施工注浆效果检验钻孔，进行采空综合治理效果检验，以混凝土注满采空区及影响范围空隙，进行注浆效果检验，提高井筒坚固程度。达到《煤矿建设安全规范》要求，安全过采空区域及影响区域。通过注浆使采空区得到填实，加固采空区及周围岩层坚固程度，从而加强井筒坚固程度。遏制了无计划揭露采空区，避免了老空水害及伴生瓦斯事故。5、井筒过采空区时，采用短掘短支作业方式，锚网喷一次支护，混凝土永久支护，安全通过采空区。 关键技术及保密点（如有专利权，请注名专利号）：技术水平和技术难度（与国内外同类技术水平比较）：国内领先 工法成熟、可靠性说明（当该工法应用工程少于3项时填写）：工法应用情况及应用前景：工法应用情况：采用立井通过采空区施工工法，在我公司已经经过3个立井项目施工实践，能有效的阻止无计划揭露采空区，防止老空水害和瓦斯有害气体伴生事故。应用前景：立井施工由于受施工环境制约，尤其是地表古窑、老窑、煤矿回采后的采空区和老巷道及小煤窑越界开采形成的采空区普遍存在积水和瓦斯问题，易造成采空积水突水事故或伴生瓦斯事故，影响了井巷施工安全，且采空区影响范围较大，支护困难，也容易造成工程质量事故和埋藏后期隐患事故，给矿山企业造成重大损失，给职工人身安全造成威胁。该项技术有效防止了老空事故发生，有较高的推广应用价值。经济效益和社会效益（包括节能和环保效益）：该项技术成功应用于山西阳泉固庄煤矿进风立井、回风立井和清徐南岭回风立井工程，施工进度较快、施工质量优良，有效的遏制了无计划揭露采空区，避免了老空水害及伴生瓦斯事故，实现安全生产，节省了施工成本，取得了良好的经济效益和社会效益。 主要完成单位意见：同意申报国家级工法xx完成单位公章第二完成单位公章2013年6月15日2013年6月15日省（部）级工法审定单位推荐意见：同意申报国家级工法（如工法应用工程实例少于3项，对该工法关键技术可靠、成熟性补充意见如下：）（公章）2013年月日 工法内容材料 立井通过采空区施工工法xxxx建设有限责任公司梁爱堂吴春阳郝旭宁张辉赵瑞明1前言立井施工由于受施工环境制约，尤其是地表古窑、老窑、煤矿回采后的采空区和老巷道及小煤窑越界开采形成的采空区普遍存在积水和瓦斯问题，当开掘巷道穿透采空区时，易造成采空积水突水事故或伴生瓦斯事故，影响了井巷施工安全，且采空区影响范围较大，支护困难，也容易造成工程质量事故和埋藏后期隐患事故，给矿山企业造成重大损失，给职工人身安全造成威胁。为了有效的防止采空水害和瓦斯事故发生，保障职工生命安全，一般处理采空区的方法为直接进行钻探后注浆，存在钻探设计盲目，施工钻孔数量较多，施工工期长，不易精确控制采空区范围等问题，同时也增加了施工成本，效率低下。结合我公司多年来从事立井施工的实践, 尤其是超前物探、立井优选法探放水、立井预注浆堵水等方面的施工经验，总结出一套行之有效的、系统性立井通过采空区施工方法，主要是通过对采空区进行超前物探，优选法探放水，抽放瓦斯（抽排采空积水），施工预注浆钻孔将混凝土注入采空区，以混凝土注满采空区及影响范围空隙，进行注浆效果检验，提高井筒坚固程度。该工法在山西省阳泉固庄煤矿燕龛进风井、回风井和山西省清徐南岭煤业回风立井过采空区应用中，有效的防止了立井水害事故及伴生瓦斯事故的发生，促进了企业安全、和谐、高效，可持续发展，取得了较好的经济效益、安全效益和社会效益。该工法经煤炭信息研究院查新，在检索范围内，国内未见有与本课题综合研究内容相同的如技术要点及查新点所述通过物探超前探测、井下探放水、立井注浆堵水三者结合来充填和加固采空区，从而达到预防和控制立井水害事故及伴生事故发生的立井通过采空区施工技术的文献报道。2工法特点2.1科学性，先进性2.1.1按照《煤矿防治水规定》及《阳煤集团“有掘必探，有采必探”实施办法》，在井巷掘进中坚持“有掘必探”。首先，应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪对立井井筒壁外侧30°范围、北南向45°到-45°、东西向45°到-45°三个探测范围超前探测，初步确定异常区域范围。矿用瞬变电磁充分发挥瞬变电磁法探测效率高、对低阻异常体敏感等优势，将瞬变电磁法应用到井下，通过对瞬变电磁场理论的研究，利用煤炭采空（塌陷）区、岩溶发育区、围岩、断层、破碎带、溶洞充水等地质现象的不同电阻率反映，实现对掌子面或迎头以及巷道侧帮、煤层顶、底板等前方的地质现象、赋水区域进行较精确成像。2.1.2其次，应用KJH-D防爆探地雷达对异常区域进行构造探测，物探资料综合分析进一步确定异常区域性质。探 地雷达利用发射天线发射高频宽带电磁波脉冲，接收天线接收来自地下介质的界面的反射波，电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过的介质的电性性质及几何形态而变化。因此，根据接收到波的旅行时间（双程走时）、幅度与波形资料，可推断介质的结构和形态大小。探地雷达具有高探测分辨率和高工作效率的特点。2.1.3再次，制定立井过采空区探测施工措施，采用立井优选法探放水，应用ZDY1200S探放水钻机施工探测钻孔，查明异常区域赋水情况及有害气体监测，确定较精确的采空区范围。钻孔布置要求根据异常区域物探范围，钻孔终孔位置超出异常区域设计井筒壁5米。探测钻孔施工过程中，瓦检工每班观测钻孔瓦斯浓度变化，尤其是钻孔施工接近物探异常区域时，加密观测钻孔孔口瓦斯浓度变化。由于前期物探确定了异常区域，施工探放水钻孔数量较少，ZDY1200S钻机最大扭矩1200Nm，给进速度快，施工效率高。2.1.4钻孔揭露采空区后，观测孔口瓦斯浓度和积水情况。待掘进至距采空区10米前停掘，首先利用ZDY1200S钻机打8个注浆孔，然后在注浆孔内安装Φ108mm注浆铁管，通过注浆铁管向采空区内充填混凝土，最后用注浆泵带压注入混凝土；注浆完毕后，注浆孔不能破坏，过48小时后经相关负责人进行验收。2.1.5验收合格后，工作面布置6个验证钻孔。原则是前期预注浆必须保证井筒周围5m范围内注浆，井筒周围2m范围充实严密（注浆5m，验证2m）。注浆一侧由远后近（由一侧到井筒中心），两侧注浆完毕，直至将钻孔完全封闭后再对注浆进行效果检验，检查注浆效果和待掘区瓦斯情况。2.1.6解除安全隐患，恢复掘进。2.2实用性，可行性 超前物探确定异常区域、立井优选法探放水和工作面预注浆三者系统性相结合，与传统采空区封闭法相比较，施工效率更高，可操作性强，方法合理，成本较低，更好地预防和避免了立井揭露采空水患和伴生瓦斯有害气体的危害。2.3安全性、效益性经过实践证明，有效地预防和控制了立井水害事故，保障了作业安全，改良了作业环境，取得了良好的安全效益、经济效益和社会效益。3适用范围立井过采空区施工工法适用于矿井中水文地质类型分别为简单、中等和复杂条件下立井过采空区施工。也可适用于采空区发生事故后对立井检修时采空区的施工。4工艺原理4.1工艺原理总结本技术的工艺原理是应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪和KJH-D防爆探地雷达进行超前物探确定异常区，立井优选法探放水进一步精确异常范围和排除积水和瓦斯有害气体影响，在进行工作面预注浆封堵采空区，加固采空影响区域，预防和控制水害事故及伴生事故的发生。4.1.1物探超前探测的理论基础瞬变电磁法（TransientElectromagnetic Method，简称TEM）是在发送回线上供一个电流脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向发射回线法线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程。该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地质体内传播，由接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V(t)，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。如果没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现导体的存在。应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪对立井井筒壁外侧30°范围、北南向45°到-45°、东西向45°到-45°三个探测范围超前探测。由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。当断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化规律的存在，表现出岩石导电性的变化。当存在构造破碎带时，如果构造不含水，则其导电性较差，局部电阻率值增高；如果构造含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体，解释为相对赋水。同样如果采空区不积水，则其导电性较差，局部电阻率值增高；如果采空区含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体，解释为相对赋水。根据MTEM视电阻率拟断面图，综合地质和水文地质资料，可确定横向、水平深度和垂向深度电性变化情况。探地雷达则是利用发射天线发射高频宽带电磁波脉冲，接收天线接收来自地下介质的界面的反射波。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过的介质的电性性质及几何形态而变化。因此，根据接收到波的旅行时间（双程走时）、幅度与波形资料，可推断介质的结构和形态大小。 4.1.2立井优选法探放水的理论基础立井优选法探放水即是应用探放水专用钻机施工较少数量、一定角度和深度的地质钻孔，排除次要影响因素，查明标定区域水文地质和瓦斯赋存状况。4.1.3立井注浆堵水的理论基础立井注浆堵水即是在立井工作面应用双液注浆泵将注浆液通过注浆钻孔压入采空区空间及围岩裂隙内，在一定范围内凝固胶结，起到堵水和加固作用。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程根据工程地质物探及原设计分析，本治理工程采用注入马丽散形成隔离帷幕全充填压力注浆法综合治理方案。首先用物探勘探采空区位置，其次用钻机在工作面打孔探测采空区具体范围，在采空区上方井工作面10m处，钻探帷幕孔将马丽散注入，井筒外围采空区域形成隔离帷幕；然后钻探注浆孔，通过注浆泵、注浆管将浆液注入隔离帷幕内，浆液固化后形成的结石体对其上覆岩层形成支撑作用；最后进行采空区钻探验证。5.1.1物探工艺为了保证立井掘进施工安全，应用矿井瞬变电磁技术和探地雷达技术对立井施工项目进行超前探测，本工法以山西省阳泉固庄煤矿进风井为例进行工艺说明。物探单位在进风立井井筒深度68米处对掘进区域方向进行赋水性超前探测和构造探测。 1瞬变电磁物探布点以井筒中线为基准线，北-南向和东-西向探测角度与中线夹角为45°、30°、15°、0°、-15°、-30°、-45°分别进行探测。其次，井筒圆周探测，探测线框与井壁垂直夹角为,60度，圆周每隔30°取点一次，共计取点27个。瞬变电磁布点图见图5.1.1-1。图5.1.1-1瞬变电磁布点图2探地雷达物探布线井筒断面东西向布置与南北向垂直的探测纵向剖面共计8条测线，测带长度5m、4m、3m、2m。采集时，掘进面平整度一般，对数据成果有一定的影响。主要是探测工作面前方30m内的地质构造情况。探地雷达布线见图5.1.1-2。 图5.1.1-2探地雷达布线图3探测成果立井瞬变电磁探测成果见图5.1.1-3，立井探地雷达探测成果见图5.1.1-4。 图5.1.1-3立井瞬变电磁探测成果异常区图5.1.1-4立井探地雷达探测成果图5.1.2探测钻孔工艺首先应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪和KJH-D防爆探地雷达进行超前物探确定异常区，然后应用ZDY1200S探放水钻机距离进风井采空区10m处施工探测钻孔，查明异常区域赋水情况及有害气体监测，确定较精确的采空区范围。1采空区探测钻孔工艺工作面距进风井采空区10米时，对开挖面前方地质异常区域进行探测。钻孔直径φ90，钻孔9个，钻孔钻透采空区底板1m，探测孔超出井筒轮廓线外15m。探测钻孔布置图见5.1.2-1。 图5.1.2-1探测钻孔布置图2采空区探测结论根据钻探数据资料，确定3号、4号、5号、6号钻孔进入进风井采空区，采空区走向为东西方向，穿过井筒内部约1/3左右；位于井筒北帮处，高度约2.5m。采空区内无老空水，然后进行空气成分化验，确认气体无害及瓦斯含量不大于0.7%，堵孔后方可继续进行施工。瓦斯超限处理措施见表5.1.2-2 表5.1.2-2工作面内瓦斯浓度限制值及超限处理措施表地点限值超限处理措施低瓦斯工区任意处0.7%超限处20m范围内立即停工，查明原因，加强通风监测局部瓦斯积聚（体积大于0.5m³）5.0%附近20m加强通风5.1.3注浆工艺1采空区注浆钻孔根据物探超前探测报告及井下优选法探放水施工资料显示，进风井采空区走向为东西方向，穿过井筒内部约1/3左右，位于井筒北帮处，高度约2.5m。工作面距采空区10米时，首先利用ZDY1200S钻机打8个注浆孔，钻孔直径φ133mm，钻孔8个，钻孔钻透采空区底板1m，注浆孔超出井筒轮廓线外5m。注浆钻孔平、剖面图见图5.1.3-1。注浆孔数量的计算公式为N=π（D-2A）/L（公式5.1.3-1）式中N——注浆孔数，个D——井筒净直径，mA——孔口管与井壁距离，mL——孔间距，m 图5.1.3-1注浆钻孔平、剖面图2布眼、埋管工作面向采空区注浆时，使用ZDY1200S型钻机，配中空六方钢钎(1.5m)ф133mm“一”字型合金钻头造孔钻探。并埋设Φ108mm注浆铁管，管口缠以麻丝后将注浆管放入注浆孔内，外露不大于50mm，孔口管周围用混凝土封堵。施工中，根据现场情况适当加大造孔密度、深度及埋管方式外，还需调整材料配比和注浆参数。3采空区注浆工艺施工区域内的采空区为小窑采空区，回采率低，采空区具有隐蔽性和复杂性。竖井采空区治理除加固竖井围岩、阻隔采空区积水与竖井范围的水力联系外，考虑到浆液的凝固时间和工期、天气因素，对采空区充填加固。1）注浆系统注浆系统由料场、搅拌机、浆液池、供水系统、注浆泵(HS-6)、压力表、封孔装置、注浆管道（Φ108mm）等组成。2）施工工艺要求 首先向采空区注入马丽散，马丽散是一种低粘度，双组分合成高分子——聚亚胺胶脂材料，采用高压灌注进行封堵时，当树脂和催化剂掺在一起时反应或遇水产生膨胀，本身反应或发泡生成多元网状密弹性体的特征，高压推力将马丽散压入采空区内，当它被高压推挤，在遇水后（掺水）时产生关联反应，发生膨胀，从而形成隔离帷幕，达到封闭采空区效果。再隔离帷幕形成后，向隔离帷幕内注入混凝土，固化采空区。采空区注浆施工工艺流程图如图5.1.3-2。定点成孔及下套管下注浆管、浇铸孔口管灌浆终止灌浆观察注浆情况搅制浆液备料图5.1.3-2采空区注浆工艺流程图3）注浆材料的配制浆液配制按设计浆液配合比进行。水用定量容器计量，水泥按袋计量。注浆材料配比工序图见图5.1.3-3。水水玻璃钻孔注浆泵浆液池搅拌机水泥图5.1.3-3注浆材料配比工序图 注浆材料混凝土、水泥-水玻璃浆液材料组成。每次搅拌时间不少于3分钟。水泥和符合国家标准的42.5#普通硅酸盐水泥；施工拌制用水采用饮用水符合《混凝土拌合用水标准》；速凝剂选用水玻璃。4）混凝土配比采空区注浆使用混凝土充填，配比如下:重量比：水泥、碎石、水、水玻璃=3:7:10:0.3水泥选用P.O42.5复合硅酸盐水泥。外加剂：速凝剂（用量根据实际注浆情况而定）5.1.4采空区效果验证1采空区验证钻孔在注浆加固施工结束后，待水泥浆达到凝固期，采用钻孔抽芯法，取样试验配以孔内物探检验，施工6个检查孔，直径为133mm。效果检验孔超出井筒轮廓线外2m。经检验未达到预期效果时，应补充加密注浆，达到满意的效果为止。效果检验孔要求岩芯采取率达到60%以上，在取芯过程中对孔内漏水段，及软弱段的孔深，深度作一详细的记录；并将取出的岩芯进行分析，对不同深度的岩体裂隙固结程度进行分析断定，对本次采空区填充及塌陷区挤密提供有效的技术参数。采空区验证钻孔平、剖面图见图5.1.4-1。 图5.1.4-1采空区验证钻孔平、剖面图经过全孔取芯钻孔的依据和岩心采取分析，均达到设计要求，采空区充填严密。2抽放钻孔形成注浆帷幕后，若存在瓦斯有害气体超限情况，必须施工瓦斯抽放钻孔，抽放瓦斯及其他有害气体。抽放钻孔布置见图5.1.4-2。 图5.1.4-2抽放钻孔布置图 5.1.5过采空区掘进施工过程中采用短掘短支作业方式，普通钻爆法施工。距施工至采空5m时采取探三进一放小炮的方法进行施工掘进。临时支护采用锚网喷一次支护，要对采空区及采空区顶、低板上、下5m范围内的井壁及时进行临时支护；采用锚索、锚杆、钢筋网和喷射混凝土联合支护，锚索规格为φ17.8×5000mm，间排拒为2000×2000mm；锚杆选用φ20×2400mm的螺纹钢锚杆，间、排距为1000×1000mm；钢筋网规格900×3000mm，网格100×100mm；喷射混凝土喷厚不少于100mm。然后进行混凝土永久支护，安全通过采空区。5.2操作要点5.2.1物探超前探测物探工作布置、参数确定、检查点数量和重复测量误差、资料处理等，应当符合国家有关标准及行业标准规定。物探工作人员具有一定的矿井地质和水文地质专业技术知识，并经过专业技术培训，考试合格后方可持证上岗。并掌握所用物探手段的工作方法和仪器设备的使用，并了解仪器设备的保养和管理制度。由于物探手段本身可能受多方面因素的制约和影响，存在多解性，其测试结果往往带有一定的局限性。1物探应是全方位探测。根据地质任务满足探测范围井筒壁外侧30°范围。 2矿井瞬变电磁仪应在本区已知的积水地段进行试验，得出该仪器的有效探测距离和施工参数。3每次物探超前探测完成后8小时内提交物探初步报告，3日内提交物探正式报告。物探报告审查后存档备案。4超前探测技术设计书应包括以下内容：1)工作的目的、任务、范围、期限和测区位置。2)测区地质资料分析、环境地质及相关的地质特征，地形、地貌与水文地质、工程地质概况。3)方法选择及依据，技术要求，工作方法有效性分析，现场工作的布置及工作量估算。4)探测工作布置图。5)施工组织及工作进度计划。6)作业质量保证措施。7）存在的问题与对策。8）拟提交的成果资料。5.2.2井下优选法探放水物探异常区、已知采空积水区、超前探测钻孔发生涌水等，需进行探放水时，必须编制专门的探放水设计。确定探放水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有毒、有害气体威胁等安全技术措施。探水眼的布置和超前距离，根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度等确定。探放水设计的内容应包括： 1探放水区域的水文地质条件。包括老空积水范围、积水量、水头高度（水压）、正常涌水量，老空与上下采空区、相邻积水区、地表河流、建筑物及地质构造的关系，以及积水区与其它充水含水层的水力联系程度等。2探放水巷道的开掘方向、施工次序、规格和支护形式。3探放水钻孔的组数、个数、方向、角度、深度、施工的技术要求和采用的超前距、帮距。4明确探放水止水套管的长度、封孔工艺及耐压试验要求。5.2.3立井注浆堵水1注浆前，首先用水冲洗管路(或钻孔)，检查注浆孔中是否畅通，有无堵塞现象，以利注浆。2注浆系统至少配有可调注浆泵两台，其中一台备用。通向各个注浆孔口装置的管路要用高压胶管。胶管之间用快速接头连接。选用胶管能承受的最大压力应为最大泵压的两倍以上。5.2.4防排水设施。主要包括：水闸门、水闸墙的设计以及水仓、水泵、管路、水沟等排水系统能力的具体安排。5.2.5注浆前，先冲洗钻孔，水流畅通后接上注浆管，打开各处闸阀并记下流量计的读数，然后通知送浆。5.2.6注浆期间，注浆工应密切注意管路及各处阀门的情况。发现堵孔或管路漏浆时，应首先通知停止送浆，同时派人关闭上一道阀门，然后进行处理。正在注浆的钻孔，如发现进浆不正常，应暂停注浆用清水冲洗管路。5.2.7注浆时，不要在高压胶管附近停留，以防止管子崩坏伤人。5.2.8注浆过程中要做好下列检查： 1检查注浆口出水的大小、水温的高低，有害气体等，并做好记录。2检查观测孔出浆、各孔间窜浆情况。3检查泄水闸门完好情况、水管的畅通情况等。5.2.9要根据注浆中的情况，随时调整混凝土配比及注浆延续时间。如钻孔属于连续升压，则应连续注浆，直到达到结束标准。5.2.10注浆人员要时刻注意：当设备运转出现异常(如压力突然增大、注浆管跳动剧烈等)时，要立即停机，进行检查处理。5.2.11注浆系统的运行要与造浆系统一起集中管理，开始注浆后，泵工应注意观察泵压，发现异常立即通知施工指挥。注浆过程中，龙头要一直摇动避免堵塞。注浆管路要有专人来回巡视。6材料设备6.1主要材料设备6.1.1本工法在工作面预注浆过程中，施工过程是不可间断的，自注浆开始就必须一次性完成，所以要求材料要充足有余，注浆设备要备足易损件，以防设备损坏能及时、快速的修复使用。6.1.2本工法中无需特别说明材料，主要设备、机具见表6.1.2-1。表6.1.2-1主要设备、机具序号名称表格型号单位数量备注1瞬变电磁仪YCS256台1防爆本安型2探地雷达KJH-D防爆型台1或RAMAC/GKP型3专用探水钻机ZDY1200S型台2根据孔深确定 4钻杆Φ65mm米100根据现场选用5钻头Φ133mmΦ90mm个5根据现场选用6压力表意大利OR个1专用水压表7孔口管、导水管Φ108mm米10根据现场选用8控制开关GGD2-39台2根据现场选用9馈电开关QBZ-80台2根据现场选用10局部通风机FBD.NO6.3/2×30台2根据现场选用11防爆电话KTH107部2根据现场选用12止水套管阀门Z41H个10根据现场选用13注浆泵ZBY3/7.0-11台2根据现场选用14搅拌机LJ-300Q台2根据现场选用7质量控制7.1工程质量控制标准《钻井井筒永久支护通用技术条件》（MT/T518－1995《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009-94）《煤矿建设安全规范》（AQ1083-2011）7.2物探超前探测质量要点7.2.1矿井瞬变电磁法勘探受井下金属仪器设备（采煤机械、变压器、金属支架等）的影响较大，立井施工场地，金属设备及矸石较多，对勘探数据影响较大，需要提前清理场地，并且在资料处理解释中进行校正或剔除不良数据。 7.2.2应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪必须对立井井筒壁外侧30°范围、北南向45°到-45°、东西向45°到-45°三个探测范围超前探测，物探操作前必须由测绘人员进行定向，确保物探范围。7.2.3应用KJH-D防爆探地雷达超前探测待掘区前，必须清理好工作面，尽可能保证工作面平整、无矸石堆积。采集数据时要保证天线板紧贴工作面，保持数据图像清晰。7.3物探超前探测控制措施7.3.1按照规范制定物探超前设计，合理组织，专人统一指挥，技术人员负责质量工作，做好技术措施贯彻交底工作。7.3.2物探专业人员操作，发现数据异常，可反复多采集几次数据，剔除人为操作影响。7.4立井优选法探放水质量要点7.4.1根据物探成果，划定异常区域，制定立井探放水设计和施工安全措施。7.4.2由测绘人员现场确定探放水钻孔施工方位角和倾角，安装钻孔测斜仪，防止钻杆偏移。7.5立井优选法探放水控制措施7.5.1认真领会设计意图，进行技术交底，学习安全规程和技术措施，分析作业条件，对关键部位、关键工序可能出现的问题，进行预防性控制。7.5.2探放水设施、设备的工作原理，掌握其操作要领，维护保养和排除故障的技能。 7.5.3建立质量奖罚制度，明确工艺标准，对照奖罚。制定各级人员岗位责任制，形成全方位、全过程的质量管理网络。7.6立井注浆堵水质量要点7.6.1布置注浆钻孔划分要科学，能达到设计的防水、防腐、抗压等要求。7.6.2注浆过程中要合理调节浆液浓度，使注浆压力逐渐升高，达到注浆终压，然后减少注浆泵量。7.7立井注浆堵水控制措施7.7.1每班都必须填写汇报，包括钻孔的角度、进尺长度、注浆管下置深度、设备运转状况和钻进过程记录，以及作业时间、交接班等原始资料，记录要真实反映超前探测情况，做到全面、准确、详细和整洁。记录需经当班班长审核并签字。7.7.2必须进行注浆效果检验，进行联合验收。8安全措施8.1主要安全法律、法规、规范《中华人民共和国安全生产法》《煤矿安全规程》《煤矿防治水规定》[2009.9.21]《井下钻探工操作规程》《煤矿建设安全规范》（AQ1083-2011）《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)8.2安全措施 8.2.1从事井下探放水人员必须具备钻探技术基本知识，或经专门技术培训，经过考核，并有合格证，方许上岗操作。8.2.2参加施工的人员必须遵守下井须知的要求，在有水突出威胁的矿井，必须熟知预防灾害的措施和井下避灾路线。8.2.3井下探放水应当使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。8.2.4井下探放水工程施工前，必须认真了解该工程设计的目的、任务、施工方法与质量要求，一台钻机机组人员的配置不得少于4人。8.2.5井下钻场必须具备安全设施及钻探条件。8.2.6必须编制井下探放水和注浆方案、设计、技术报告，并经审批同意后发放给施工队组贯彻学习，要履行签字的程序，并留有文字记录。8.2.7所有设备必须严格按照操作规程进行操作，检修时必须停机停电，每次注浆完毕后，应对注浆泵、搅拌机和注浆管路进行清洗和检修。注浆前认真检查电器设备且应安排专人进行维修。8.2.8每次注浆完成后拆卸管路接头时要观察压力表压力，如有压力，需先降压后拆卸。9节能环保9.1组织措施9.1.1成立环保小组，负责检查、落实各项环保工作。9.1.2定期对职工进行文明施工、环保知识教育，加强职工环保意识。 9.2节能、环保措施9.2.1施工现场禁止焚烧有毒、有害等物质。9.2.2设备选型优先考虑低噪声的设备，最大限度的降低钻机等产生的噪音和环境污染，加强通风和综合防尘管理。9.2.3水泥浆充填时，泥浆泵、搅拌机附近的工作人员必须佩带口罩，防止吸入悬浮在空气中的水泥。9.2.4定时对水泥罐、搅拌机附近空地洒水，减少粉尘。9.2.5将置换出来的泥浆排入废浆池，防止泥浆四处漫溢造成污染。9.2.6废泥浆在后期进行固化处理，泥浆经过固化既可以回填场地又能减少废浆池的占地面积。9.3文明施工9.3.1各种文明规章制度挂牌上墙或放置在井口明显位置，工作人员按章操作。9.3.2在生活区、施工区内设置污液池，集中废水、污水、污油，统一处理。9.3.3各种材料和设备堆放有序，分类管理，挂牌后编号存放。9.3.4对生活区和施工区的环境卫生，责任到人，环保小组定期进行检查。10效益分析10.1质量方面 10.1.1通过立井工作面超前预注浆，加固了采空区影响区域的围岩，10.1.2封堵了立井通过区域的瓦斯有害气体，断绝瓦斯来源，保障了掘进安全。10.1.3有效封堵了老空积水，注浆液中加入抗腐蚀材料能够延长矿井使用年限。10.2经济效益分析10.2.1井下探放水钻孔施工数量少，施工工期减少近50%，缩短了立井施工工期。10.2.2新工艺的使用提高了立井过采空区施工效率约35%。10.2.3节约了施工成本，减少了立井过采空区材料费用和人工费用约70%。10.3社会效益分析10.3.1新技术、新设备的运用，降低了工人劳动强度，提高了工程质量，缩短了施工工期。10.3.2超前物探结合有计划和目标的探放水施工，精确查明了下部采空位置和范围，预测性的管控采空区，避免了老空突水和瓦斯伴生事故，保障了施工安全。10.3.3针对性的工作面预注浆，充填采空区，加固围岩，提高了井筒施工质量。11应用实例 近年来，随着煤矿事业的蓬勃发展，矿建工程不断增加，所采用的立井过采空方法也在不断更新，工艺优化、质量更好、速度更快、机械化程度提高，列举近年两个工程如下：11.0.1固庄煤矿八采区进风立井设计井深178m,井筒净直径5m，井身段用C30混凝土支护，壁厚400mm。2012年4月12日进风立井井深68米时，进行超前物探结合井下优选法探放水，探测到井口往下约79m-81.5m为采空区域，采空区为东西走向，覆盖井筒约1/3面积。当日井筒底板距离81#煤层顶板为1.5m，煤厚度约1.0m；井筒底板距离采空区域和82#煤层为10m，采空高度约2.5m；井筒施工至采空顶板5m时，必须先探后掘（探四米掘进二米），采用放小炮作业，打眼放炮前用7655风钻探4m掘进2m，在掘进作业时，人员所站位置必须远离采空区。注浆检验合格后掘进施工严格按照《固庄煤矿八采区进风立井8#煤层揭煤防突安全技术措施》执行。施工中严格按本工法执行，安全通过采空区用时15天，注浆量470m³，有效的遏制了无计划揭露采空区，避免了老空水害及伴生瓦斯事故。11.0.2固庄煤矿八采区回风立井设计井深171m,井筒净直径6m.井颈段40m已施工完毕，井身段用C30混凝土支护，壁厚400mm；截止2012年4月21日回风立井已施工了67米，在钻探中探测到井口往下约77m-80m为采空区，采空区走向为东西方向，覆盖井筒约1/3面积。施工中严格按本工法执行，安全通过采空区用时12天，注浆量462m³，有效的遏制了无计划揭露采空区，避免了老空水害及伴生瓦斯事故。 11.0.3山西省清徐南岭煤业回风立井，设计井深322m,井筒净直径8.0m。2012年05月08日回风立井已施工了162米，超前物探结合井下探放水，探测到井口往下约187.25m-188.7m为2#煤采空区，采空区走向为东北西南，覆盖井筒约2/5左右。采用立井通过采空区施工工法安全通过采空区用时9天，施工中使用注浆量277.2m³，该施工方法施工进度较快、施工质量优良，有效的遏制了无计划揭露采空区，避免了老空水害及伴生瓦斯事故，实现安全生产。立井通过采空区施工技术总结 xxxx建设有限责任公司梁爱堂吴春阳郝旭宁张辉赵瑞明1前言立井施工由于受施工环境制约，尤其是地表古窑、老窑、煤矿回采后的采空区和老巷道及小煤窑越界开采形成的采空区普遍存在积水和瓦斯问题，当开掘巷道穿透采空区时，易造成采空积水突水事故或伴生瓦斯事故，影响了井巷施工安全，且采空区影响范围较大，支护困难，也容易造成工程质量事故和埋藏后期隐患事故，给矿山企业造成重大损失，给职工人身安全造成威胁。为了有效的防止采空水害和瓦斯事故发生，保障职工生命安全，一般处理采空区的方法为直接进行钻探后注浆，存在钻探设计盲目，施工钻孔数量较多，施工工期长，不易精确控制采空区范围等问题，同时也增加了施工成本，效率低下。结合我公司多年来从事立井施工的实践, 尤其是超前物探、立井优选法探放水、立井预注浆堵水等方面的施工经验，总结出一套行之有效的、系统性立井通过采空区施工技术，主要是通过对采空区进行超前物探，优选法探放水，抽放瓦斯（抽排采空积水），施工预注浆钻孔将混凝土注入采空区，以混凝土注满采空区及影响范围空隙，进行注浆效果检验，提高井筒坚固程度。该工法在山西省阳泉固庄煤矿燕龛进风井、回风井和山西省清徐南岭煤业回风立井过采空区应用中，有效的防止了立井水害事故及伴生瓦斯事故的发生，促进了企业安全、和谐、高效，可持续发展，取得了较好的经济效益、安全效益和社会效益。该工法经煤炭信息研究院查新，在检索范围内，国内未见有与本课题综合研究内容相同的如技术要点及查新点所述通过物探超前探测、井下探放水、立井注浆堵水三者结合来充填和加固采空区，从而达到预防和控制立井水害事故及伴生事故发生的立井通过采空区施工技术的文献报道。2技术创新点2.1科学性，先进性2.1.1按照《煤矿防治水规定》及《阳煤集团“有掘必探，有采必探”实施办法》，在井巷掘进中坚持“有掘必探”。首先，应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪对立井井筒壁外侧30°范围、北南向45°到-45°、东西向45°到-45°三个探测范围超前探测，初步确定异常区域范围。矿用瞬变电磁充分发挥瞬变电磁法探测效率高、对低阻异常体敏感等优势，将瞬变电磁法应用到井下，通过对瞬变电磁场理论的研究，利用煤炭采空（塌陷）区、岩溶发育区、围岩、断层、破碎带、溶洞充水等地质现象的不同电阻率反映，实现对掌子面或迎头以及巷道侧帮、煤层顶、底板等前方的地质现象、赋水区域进行较精确成像。2.1.2其次，应用KJH-D防爆探地雷达对异常区域进行构造探测，物探资料综合分析进一步确定异常区域性质。探 地雷达利用发射天线发射高频宽带电磁波脉冲，接收天线接收来自地下介质的界面的反射波，电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过的介质的电性性质及几何形态而变化。因此，根据接收到波的旅行时间（双程走时）、幅度与波形资料，可推断介质的结构和形态大小。探地雷达具有高探测分辨率和高工作效率的特点。2.1.3再次，制定立井过采空区探测施工措施，采用立井优选法探放水，应用ZDY1200S探放水钻机施工探测钻孔，查明异常区域赋水情况及有害气体监测，确定较精确的采空区范围。钻孔布置要求根据异常区域物探范围，钻孔终孔位置超出异常区域设计井筒壁5米。探测钻孔施工过程中，瓦检工每班观测钻孔瓦斯浓度变化，尤其是钻孔施工接近物探异常区域时，加密观测钻孔孔口瓦斯浓度变化。由于前期物探确定了异常区域，施工探放水钻孔数量较少，ZDY1200S钻机最大扭矩1200Nm，给进速度快，施工效率高。2.1.4钻孔揭露采空区后，观测孔口瓦斯浓度和积水情况。待掘进至距采空区10米前停掘，首先利用ZDY1200S钻机打8个注浆孔，然后在注浆孔内安装Φ108mm注浆铁管，通过注浆铁管向采空区内充填混凝土，最后用注浆泵带压注入混凝土；注浆完毕后，注浆孔不能破坏，过48小时后经相关负责人进行验收。2.1.5验收合格后，工作面布置6个验证钻孔。原则是前期预注浆必须保证井筒周围5m范围内注浆，井筒周围2m范围充实严密（注浆5m，验证2m）。注浆一侧由远后近（由一侧到井筒中心），两侧注浆完毕，直至将钻孔完全封闭后再对注浆进行效果检验，检查注浆效果和待掘区瓦斯情况。2.1.6解除安全隐患，恢复掘进。2.2实用性，可行性 超前物探确定异常区域、立井优选法探放水和工作面预注浆三者系统性相结合，与传统采空区封闭法相比较，施工效率更高，可操作性强，方法合理，成本较低，更好地预防和避免了立井揭露采空水患和伴生瓦斯有害气体的危害。2.3安全性、效益性经过实践证明，有效地预防和控制了立井水害事故，保障了作业安全，改良了作业环境，取得了良好的安全效益、经济效益和社会效益。3适用范围立井过采空区施工工法适用于矿井中水文地质类型分别为简单、中等和复杂条件下立井过采空区施工。也可适用于采空区发生事故后对立井检修时采空区的施工。4技术原理4.1技术原理总结本技术的工艺原理是应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪和KJH-D防爆探地雷达进行超前物探确定异常区，立井优选法探放水进一步精确异常范围和排除积水和瓦斯有害气体影响，在进行工作面预注浆封堵采空区，加固采空影响区域，预防和控制水害事故及伴生事故的发生。4.1.1物探超前探测的理论基础瞬变电磁法（TransientElectromagnetic Method，简称TEM）是在发送回线上供一个电流脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向发射回线法线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程。该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地质体内传播，由接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V(t)，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。如果没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现导体的存在。应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪对立井井筒壁外侧30°范围、北南向45°到-45°、东西向45°到-45° 三个探测范围超前探测。由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。当断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化规律的存在，表现出岩石导电性的变化。当存在构造破碎带时，如果构造不含水，则其导电性较差，局部电阻率值增高；如果构造含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体，解释为相对赋水。同样如果采空区不积水，则其导电性较差，局部电阻率值增高；如果采空区含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体，解释为相对赋水。根据MTEM视电阻率拟断面图，综合地质和水文地质资料，可确定横向、水平深度和垂向深度电性变化情况。探地雷达则是利用发射天线发射高频宽带电磁波脉冲，接收天线接收来自地下介质的界面的反射波。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过的介质的电性性质及几何形态而变化。因此，根据接收到波的旅行时间（双程走时）、幅度与波形资料，可推断介质的结构和形态大小。4.1.2立井优选法探放水的理论基础立井优选法探放水即是应用探放水专用钻机施工较少数量、一定角度和深度的地质钻孔，排除次要影响因素，查明标定区域水文地质和瓦斯赋存状况。4.1.3立井注浆堵水的理论基础立井注浆堵水即是在立井工作面应用双液注浆泵将注浆液通过注浆钻孔压入采空区空间及围岩裂隙内，在一定范围内凝固胶结，起到堵水和加固作用。5工艺流程及操作要点5.1工艺流程5.1.1物探工艺为了保证立井掘进施工安全，应用矿井瞬变电磁技术和探地雷达技术对立井施工项目进行超前探测，本工法以山西省阳泉固庄煤矿进风井为例进行工艺说明。物探单位在进风立井井筒深度68米处对掘进区域方向进行赋水性超前探测和构造探测。1瞬变电磁物探布点 以井筒中线为基准线，北-南向和东-西向探测角度与中线夹角为45°、30°、15°、0°、-15°、-30°、-45°分别进行探测。其次，井筒圆周探测，探测线框与井壁垂直夹角为,60度，圆周每隔30°取点一次，共计取点27个。瞬变电磁布点图见图5.1.1-1。图5.1.1-1瞬变电磁布点图2探地雷达物探布线井筒断面东西向布置与南北向垂直的探测纵向剖面共计8条测线，测带长度5m、4m、3m、2m。采集时，掘进面平整度一般，对数据成果有一定的影响。主要是探测工作面前方30m内的地质构造情况。探地雷达布线见图5.1.1-2。 图5.1.1-2探地雷达布线图3探测成果立井瞬变电磁探测成果见图5.1.1-3，立井探地雷达探测成果见图5.1.1-4。 图5.1.1-3立井瞬变电磁探测成果异常区图5.1.1-4立井探地雷达探测成果图5.1.2探测钻孔工艺首先应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪和KJH-D防爆探地雷达进行超前物探确定异常区，然后应用ZDY1200S探放水钻机距离进风井采空区10m处施工探测钻孔，查明异常区域赋水情况及有害气体监测，确定较精确的采空区范围。1采空区探测钻孔工艺工作面距进风井采空区10米时，对开挖面前方地质异常区域进行探测。钻孔直径φ90，钻孔9个，钻孔钻透采空区底板1m，探测孔超出井筒轮廓线外15m。探测钻孔布置图见5.1.2-1。 图5.1.2-1探测钻孔布置图 2采空区探测结论根据钻探数据资料，确定3号、4号、5号、6号钻孔进入进风井采空区，采空区走向为东西方向，穿过井筒内部约1/3左右；位于井筒北帮处，高度约2.5m。采空区内无老空水，然后进行空气成分化验，确认气体无害及瓦斯含量不大于0.7%，堵孔后方可继续进行施工。瓦斯超限处理措施见表5.1.2-2表5.1.2-2工作面内瓦斯浓度限制值及超限处理措施表地点限值超限处理措施低瓦斯工区任意处0.7%超限处20m范围内立即停工，查明原因，加强通风监测局部瓦斯积聚（体积大于0.5m3）5.0%附近20m加强通风5.1.3注浆工艺1采空区注浆钻孔根据物探超前探测报告及井下优选法探放水施工资料显示，进风井采空区走向为东西方向，穿过井筒内部约1/3左右，位于井筒北帮处，高度约2.5m。工作面距采空区10米时，首先利用ZDY1200S钻机打8个注浆孔，钻孔直径φ133mm，钻孔8个，钻孔钻透采空区底板1m，注浆孔超出井筒轮廓线外5m。注浆钻孔平、剖面图见图5.1.3-1。注浆孔数量的计算公式为N=π（D-2A）/L（公式5.1.3-1） 式中N——注浆孔数，个D——井筒净直径，mA——孔口管与井壁距离，mL——孔间距，m图5.1.3-1注浆钻孔平、剖面图2布眼、埋管工作面向采空区注浆时，使用ZDY1200S型钻机，配中空六方钢钎(1.5m)ф133mm“一”字型合金钻头造孔钻探。并埋设Φ108mm注浆铁管，管口缠以麻丝后将注浆管放入注浆孔内，外露不大于50mm，孔口管周围用混凝土封堵。 施工中，根据现场情况适当加大造孔密度、深度及埋管方式外，还需调整材料配比和注浆参数。3采空区注浆工艺施工区域内的采空区为小窑采空区，回采率低，采空区具有隐蔽性和复杂性。竖井采空区治理除加固竖井围岩、阻隔采空区积水与竖井范围的水力联系外，考虑到浆液的凝固时间和工期、天气因素，对采空区充填加固。1）注浆系统注浆系统由料场、搅拌机、浆液池、供水系统、注浆泵(HS-6)、压力表、封孔装置、注浆管道（Φ108mm）等组成。2）施工工艺要求首先向采空区注入马丽散，马丽散是一种低粘度，双组分合成高分子——聚亚胺胶脂材料，采用高压灌注进行封堵时，当树脂和催化剂掺在一起时反应或遇水产生膨胀，本身反应或发泡生成多元网状密弹性体的特征，高压推力将马丽散压入采空区内，当它被高压推挤，在遇水后（掺水）时产生关联反应，发生膨胀，从而形成隔离帷幕，达到封闭采空区效果。再隔离帷幕形成后，向隔离帷幕内注入混凝土，固化采空区。采空区注浆施工工艺流程图如图5.1.3-2。定点成孔及下套管下注浆管、浇铸孔口管灌浆终止灌浆观察注浆情况搅制浆液备料 图5.1.3-2采空区注浆工艺流程图3）注浆材料的配制浆液配制按设计浆液配合比进行。水用定量容器计量，水泥按袋计量。注浆材料配比工序图见图5.1.3-3。水泥搅拌机浆液池注浆泵钻孔水玻璃水碎石图5.1.3-3注浆材料配比工序图注浆材料混凝土、水泥-水玻璃浆液材料组成。每次搅拌时间不少于3分钟。水泥和符合国家标准的42.5#普通硅酸盐水泥；碎石选用5-10mm；施工拌制用水采用饮用水符合《混凝土拌合用水标准》；速凝剂选用水玻璃。4）混凝土配比采空区注浆使用混凝土充填，配比如下:重量比：水泥、碎石、水、水玻璃=3:7:10:0.3水泥选用P.O42.5复合硅酸盐水泥。碎石选用5-10mm。外加剂：速凝剂（用量根据实际注浆情况而定）5.1.4采空区效果验证1采空区验证钻孔 待注浆封闭后在井筒空巷充填处施工效果检验孔，利用ZDY1200S钻机布置6个探孔（空巷充填处）进行探测，直径为133mm。效果检验孔超出井筒轮廓线外2m，检验空巷封堵严密。效果检验孔要求岩芯采取率达到60%以上，在取芯过程中对孔内漏水段，及软弱段的孔深，深度作一详细的记录；并将取出的岩芯进行分析，对不同深度的岩体裂隙固结程度进行分析断定，对本次采空区填充及塌陷区挤密提供有效的技术参数。采空区验证钻孔平、剖面图见图5.1.4-1。图5.1.4-1采空区验证钻孔平、剖面图经过全孔取芯钻孔的依据和岩心采取分析，均达到设计要求，采空区充填严密。 2抽放钻孔形成注浆帷幕后，若存在瓦斯有害气体超限情况，必须施工瓦斯抽放钻孔，抽放瓦斯及其他有害气体。抽放钻孔布置见图5.1.4-2。图5.1.4-2抽放钻孔布置图5.1.5过采空区掘进施工过程中采用短掘短支作业方式，普通钻爆法施工。距施工至采空5m时采取探三进一放小炮的方法进行施工掘进。临时支护采用锚网喷一次支护，要对采空区及采空区顶、低板上、下5m范围内的井壁及时进行临时支护；采用锚索、锚杆、钢筋网和喷射混凝土联合支护，锚索规格为φ17.8×5000mm，间排拒为2000×2000mm；锚杆选用φ20×2400mm的螺纹钢锚杆，间、排距为1000×1000mm；钢筋网规格900×3000mm，网格100×100mm；喷射混凝土喷厚不少于100mm。 然后进行混凝土永久支护，安全通过采空区。5.2操作要点5.2.1物探超前探测物探工作布置、参数确定、检查点数量和重复测量误差、资料处理等，应当符合国家有关标准及行业标准规定。物探工作人员具有一定的矿井地质和水文地质专业技术知识，并经过专业技术培训，考试合格后方可持证上岗。并掌握所用物探手段的工作方法和仪器设备的使用，并了解仪器设备的保养和管理制度。由于物探手段本身可能受多方面因素的制约和影响，存在多解性，其测试结果往往带有一定的局限性。1物探应是全方位探测。根据地质任务满足探测范围井筒壁外侧30°范围。2矿井瞬变电磁仪应在本区已知的积水地段进行试验，得出该仪器的有效探测距离和施工参数。3每次物探超前探测完成后8小时内提交物探初步报告，3日内提交物探正式报告。物探报告审查后存档备案。4超前探测技术设计书应包括以下内容：1)工作的目的、任务、范围、期限和测区位置。2)测区地质资料分析、环境地质及相关的地质特征，地形、地貌与水文地质、工程地质概况。3)方法选择及依据，技术要求，工作方法有效性分析，现场工作的布置及工作量估算。 4)探测工作布置图。5)施工组织及工作进度计划。6)作业质量保证措施。7）存在的问题与对策。8）拟提交的成果资料。5.2.2井下优选法探放水物探异常区、已知采空积水区、超前探测钻孔发生涌水等，需进行探放水时，必须编制专门的探放水设计。确定探放水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有毒、有害气体威胁等安全技术措施。探水眼的布置和超前距离，根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度等确定。探放水设计的内容应包括：1探放水区域的水文地质条件。包括老空积水范围、积水量、水头高度（水压）、正常涌水量，老空与上下采空区、相邻积水区、地表河流、建筑物及地质构造的关系，以及积水区与其它充水含水层的水力联系程度等。2探放水巷道的开掘方向、施工次序、规格和支护形式。3探放水钻孔的组数、个数、方向、角度、深度、施工的技术要求和采用的超前距、帮距。4明确探放水止水套管的长度、封孔工艺及耐压试验要求。5.2.3立井注浆堵水1注浆前，首先用水冲洗管路(或钻孔)，检查注浆孔中是否畅通，有无堵塞现象，以利注浆。 2注浆系统至少配有可调注浆泵两台，其中一台备用。通向各个注浆孔口装置的管路要用高压胶管。胶管之间用快速接头连接。选用胶管能承受的最大压力应为最大泵压的两倍以上。5.2.4防排水设施。主要包括：水闸门、水闸墙的设计以及水仓、水泵、管路、水沟等排水系统能力的具体安排。5.2.5注浆前，先冲洗钻孔，水流畅通后接上注浆管，打开各处闸阀并记下流量计的读数，然后通知送浆。5.2.6注浆期间，注浆工应密切注意管路及各处阀门的情况。发现堵孔或管路漏浆时，应首先通知停止送浆，同时派人关闭上一道阀门，然后进行处理。正在注浆的钻孔，如发现进浆不正常，应暂停注浆用清水冲洗管路。5.2.7注浆时，不要在高压胶管附近停留，以防止管子崩坏伤人。5.2.8注浆过程中要做好下列检查：1检查注浆口出水的大小、水温的高低，有害气体等，并做好记录。2检查观测孔出浆、各孔间窜浆情况。3检查泄水闸门完好情况、水管的畅通情况等。5.2.9要根据注浆中的情况，随时调整混凝土配比及注浆延续时间。如钻孔属于连续升压，则应连续注浆，直到达到结束标准。5.2.10注浆人员要时刻注意：当设备运转出现异常(如压力突然增大、注浆管跳动剧烈等)时，要立即停机，进行检查处理。5.2.11 注浆系统的运行要与造浆系统一起集中管理，开始注浆后，泵工应注意观察泵压，发现异常立即通知施工指挥。注浆过程中，龙头要一直摇动避免堵塞。注浆管路要有专人来回巡视。6材料设备6.1主要材料设备6.1.1本工法在工作面预注浆过程中，施工过程是不可间断的，自注浆开始就必须一次性完成，所以要求材料要充足有余，注浆设备要备足易损件，以防设备损坏能及时、快速的修复使用。6.1.2本工法中无需特别说明材料，主要设备、机具见表6.1.2-1。表6.1.2-1主要设备、机具序号名称表格型号单位数量备注1瞬变电磁仪YCS256台1防爆本安型2探地雷达KJH-D防爆型台1或RAMAC/GKP型3专用探水钻机ZDY1200S型台2根据孔深确定4钻杆Φ65mm米100根据现场选用5钻头Φ133mmΦ90mm个5根据现场选用6压力表意大利OR个1专用水压表7孔口管、导水管Φ108mm米10根据现场选用8控制开关GGD2-39台2根据现场选用9馈电开关QBZ-80台2根据现场选用10局部通风机FBD.NO6.3/2×30台2根据现场选用11防爆电话KTH107部2根据现场选用12止水套管阀门Z41H个10根据现场选用 13注浆泵ZBY3/7.0-11台2根据现场选用14搅拌机LJ-300Q台2根据现场选用7质量控制7.1工程质量控制标准《钻井井筒永久支护通用技术条件》（MT/T518－1995《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009-94）《煤矿建设安全规范》（AQ1083-2011）7.2物探超前探测质量要点7.2.1矿井瞬变电磁法勘探受井下金属仪器设备（采煤机械、变压器、金属支架等）的影响较大，立井施工场地，金属设备及矸石较多，对勘探数据影响较大，需要提前清理场地，并且在资料处理解释中进行校正或剔除不良数据。7.2.2应用YCS256矿用防爆瞬变电磁仪必须对立井井筒壁外侧30°范围、北南向45°到-45°、东西向45°到-45°三个探测范围超前探测，物探操作前必须由测绘人员进行定向，确保物探范围。7.2.3应用KJH-D防爆探地雷达超前探测待掘区前，必须清理好工作面，尽可能保证工作面平整、无矸石堆积。采集数据时要保证天线板紧贴工作面，保持数据图像清晰。7.3物探超前探测控制措施7.3.1按照规范制定物探超前设计，合理组织，专人统一指挥，技术人员负责质量工作，做好技术措施贯彻交底工作。 7.3.2物探专业人员操作，发现数据异常，可反复多采集几次数据，剔除人为操作影响。7.4立井优选法探放水质量要点7.4.1根据物探成果，划定异常区域，制定立井探放水设计和施工安全措施。7.4.2由测绘人员现场确定探放水钻孔施工方位角和倾角，安装钻孔测斜仪，防止钻杆偏移。7.5立井优选法探放水控制措施7.5.1认真领会设计意图，进行技术交底，学习安全规程和技术措施，分析作业条件，对关键部位、关键工序可能出现的问题，进行预防性控制。7.5.2探放水设施、设备的工作原理，掌握其操作要领，维护保养和排除故障的技能。7.5.3建立质量奖罚制度，明确工艺标准，对照奖罚。制定各级人员岗位责任制，形成全方位、全过程的质量管理网络。7.6立井注浆堵水质量要点7.6.1布置注浆钻孔划分要科学，能达到设计的防水、防腐、抗压等要求。7.6.2注浆过程中要合理调节浆液浓度，使注浆压力逐渐升高，达到注浆终压，然后减少注浆泵量。7.7立井注浆堵水控制措施 7.7.1每班都必须填写汇报，包括钻孔的角度、进尺长度、注浆管下置深度、设备运转状况和钻进过程记录，以及作业时间、交接班等原始资料，记录要真实反映超前探测情况，做到全面、准确、详细和整洁。记录需经当班班长审核并签字。7.7.2必须进行注浆效果检验，进行联合验收。8安全措施8.1主要安全法律、法规、规范《中华人民共和国安全生产法》《煤矿安全规程》《煤矿防治水规定》[2009.9.21]《井下钻探工操作规程》《煤矿建设安全规范》（AQ1083-2011）《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)8.2安全措施8.2.1从事井下探放水人员必须具备钻探技术基本知识，或经专门技术培训，经过考核，并有合格证，方许上岗操作。8.2.2参加施工的人员必须遵守下井须知的要求，在有水突出威胁的矿井，必须熟知预防灾害的措施和井下避灾路线。8.2.3井下探放水应当使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。8.2.4井下探放水工程施工前，必须认真了解该工程设计的目的、任务、施工方法与质量要求，一台钻机机组人员的配置不得少于4人。8.2.5井下钻场必须具备安全设施及钻探条件。 8.2.6必须编制井下探放水和注浆方案、设计、技术报告，并经审批同意后发放给施工队组贯彻学习，要履行签字的程序，并留有文字记录。8.2.7所有设备必须严格按照操作规程进行操作，检修时必须停机停电，每次注浆完毕后，应对注浆泵、搅拌机和注浆管路进行清洗和检修。注浆前认真检查电器设备且应安排专人进行维修。8.2.8每次注浆完成后拆卸管路接头时要观察压力表压力，如有压力，需先降压后拆卸。9节能环保9.1组织措施9.1.1成立环保小组，负责检查、落实各项环保工作。9.1.2定期对职工进行文明施工、环保知识教育，加强职工环保意识。9.2节能、环保措施9.2.1施工现场禁止焚烧有毒、有害等物质。9.2.2设备选型优先考虑低噪声的设备，最大限度的降低钻机等产生的噪音和环境污染，加强通风和综合防尘管理。9.2.3水泥浆充填时，泥浆泵、搅拌机附近的工作人员必须佩带口罩，防止吸入悬浮在空气中的水泥。9.2.4定时对水泥罐、搅拌机附近空地洒水，减少粉尘。9.2.5将置换出来的泥浆排入废浆池，防止泥浆四处漫溢造成污染。 9.2.6废泥浆在后期进行固化处理，泥浆经过固化既可以回填场地又能减少废浆池的占地面积。9.3文明施工9.3.1各种文明规章制度挂牌上墙或放置在井口明显位置，工作人员按章操作。9.3.2在生活区、施工区内设置污液池，集中废水、污水、污油，统一处理。9.3.3各种材料和设备堆放有序，分类管理，挂牌后编号存放。9.3.4对生活区和施工区的环境卫生，责任到人，环保小组定期进行检查。10效益分析10.1质量方面10.1.1通过立井工作面超前预注浆，加固了采空区影响区域的围岩，10.1.2封堵了立井通过区域的瓦斯有害气体，断绝瓦斯来源，保障了掘进安全。10.1.3有效封堵了老空积水，注浆液中加入抗腐蚀材料能够延长矿井使用年限。10.2经济效益分析10.2.1井下探放水钻孔施工数量少，施工工期减少近50%，缩短了立井施工工期。10.2.2新工艺的使用提高了立井过采空区施工效率约35%。 10.2.3节约了施工成本，减少了立井过采空区材料费用和人工费用约70%。10.3社会效益分析10.3.1新技术、新设备的运用，降低了工人劳动强度，提高了工程质量，缩短了施工工期。10.3.2超前物探结合有计划和目标的探放水施工，精确查明了下部采空位置和范围，预测性的管控采空区，避免了老空突水和瓦斯伴生事故，保障了施工安全。10.3.3针对性的工作面预注浆，充填采空区，加固围岩，提高了井筒施工质量。11应用实例近年来，随着煤矿事业的蓬勃发展，矿建工程不断增加，所采用的立井过采空方法也在不断更新，工艺优化、质量更好、速度更快、机械化程度提高，列举近年两个工程如下：11.0.1固庄煤矿八采区进风立井设计井深178m,井筒净直径5m，井身段用C30混凝土支护，壁厚400mm。2012年4月12日进风立井井深68米时，进行超前物探结合井下优选法探放水，探测到井口往下约79m-81.5m为采空区域，采空区为东西走向，覆盖井筒约1/3面积。当日井筒底板距离81#煤层顶板为1.5m，煤厚度约1.0m；井筒底板距离采空区域和82# 煤层为10m，采空高度约2.5m；井筒施工至采空顶板5m时，必须先探后掘（探四米掘进二米），采用放小炮作业，打眼放炮前用7655风钻探4m掘进2m，在掘进作业时，人员所站位置必须远离采空区。注浆检验合格后掘进施工严格按照《固庄煤矿八采区进风立井8#煤层揭煤防突安全技术措施》执行。施工中严格按本工法执行，安全通过采空区用时15天，注浆量470m³，有效的遏制了无计划揭露采空区，避免了老空水害及伴生瓦斯事故。11.0.2固庄煤矿八采区回风立井设计井深171m,井筒净直径6m.井颈段40m已施工完毕，井身段用C30混凝土支护，壁厚400mm；截止2012年4月21日回风立井已施工了67米，在钻探中探测到井口往下约77m-80m为采空区，采空区走向为东西方向，覆盖井筒约1/3面积。施工中严格按本工法执行，安全通过采空区用时12天，注浆量462m³，有效的遏制了无计划揭露采空区，避免了老空水害及伴生瓦斯事故。11.0.3山西省清徐南岭煤业回风立井，设计井深322m,井筒净直径8.0m。2012年05月08日回风立井已施工了162米，超前物探结合井下探放水，探测到井口往下约187.25m-188.7m为2#煤采空区，采空区走向为东北西南，覆盖井筒约2/5左右。采用立井通过采空区施工工法安全通过采空区用时9天，施工中使用注浆量277.2m³，该施工方法施工进度较快、施工质量优良，有效的遏制了无计划揭露采空区，避免了老空水害及伴生瓦斯事故，实现安全生产。'