【正文】 1. 斷層探放水原則與探查內(nèi)容 （ 1）斷層探放水原則，下列情況均必須探水： ① 采掘工作面前方有導(dǎo)水?dāng)鄬哟嬖?，但具體位置不清或控制程度不夠。 ② 采掘工作面前方，預(yù)測(cè)有斷層存在，但具體位置和含（導(dǎo)）水性不清。 ③ 采掘工作面底板隔水層厚度與承受水壓都處于臨界狀態(tài)，采掘工作面影響范圍內(nèi)斷層賦存情況不清。 ④ 巷道揭露或穿越斷層無(wú)突水征兆，但隔水層厚度及實(shí)際水壓接近臨界狀態(tài)。 ⑤ 井巷工程在淺部穿越斷層時(shí)已證實(shí)不含（導(dǎo)）水，但深部有可能突水。 ⑥ 根據(jù)井巷工程和斷層防水煤柱留設(shè)的特殊要求，必須查明的斷層。 ⑦ 采掘工作面接近推斷導(dǎo)水?dāng)鄬?100m時(shí)，或距已知含（導(dǎo)）水?dāng)鄬?60m。 ⑧ 采區(qū)內(nèi)小斷層使煤層與強(qiáng)含水層的距離縮短時(shí)，含水層水壓大于 2～ 3MPa。 （ 2）斷層水探查的主要內(nèi)容 ① 查明斷層位置、落差、走向、傾向、傾角，斷裂帶寬度、充填物和充填程度，斷層的導(dǎo)水性與富水性。 ② 查明斷層兩盤(pán)斷裂帶裂隙、巖溶發(fā)育情況、兩盤(pán)對(duì)接部位的巖層及其富水性。 ③ 查明煤層與強(qiáng)含水層的實(shí)際間距。 ④ 查明斷層探水孔不同深度處的水壓、水量，確定底板水在隔水層中的導(dǎo)升高度。 ⑤ 通過(guò)放水試驗(yàn)和連通試驗(yàn)查明斷層導(dǎo)水性、富水性以及通過(guò)斷層的側(cè)向補(bǔ)給水量。 2. 斷層探放水方法 ? 斷層探水方法與探老窯水方法相仿，但探水鉆孔孔數(shù)要比探老窯水少，一般為 3個(gè)孔，鉆孔布置方式按探查目的不同略有差異。 （ 1）探查工作面前方已知或預(yù)測(cè)含（導(dǎo)）水?dāng)鄬樱合炔贾镁蜻M(jìn)前方 1號(hào)孔，然后再打 3號(hào)孔，確定斷層走向、傾向、傾角和斷層的落差及兩盤(pán)的對(duì)接關(guān)系。 （ 2）隔水巖柱處于臨界狀態(tài)時(shí)對(duì)掘進(jìn)工作面前方的探查：沿巷道掘進(jìn)方向打 3個(gè)孔。 （ 3）巷道實(shí)見(jiàn)斷層，在采動(dòng)影響后有無(wú)突水危險(xiǎn)性的探查：一般應(yīng)向下盤(pán)預(yù)計(jì)采動(dòng)影響帶內(nèi)打 1號(hào)孔；若無(wú)水，則還應(yīng)向預(yù)計(jì)采動(dòng)帶以下打 3號(hào)孔。 3. 斷層水的預(yù)防和處理 （ 1） 斷層帶不含（導(dǎo)）水 ? 導(dǎo)水水源為孔隙、裂隙水時(shí)，可直接通過(guò)，但防止塌落冒頂；若是沖積層、巖溶含水層，須先打孔疏放，證實(shí)水壓、水量不大時(shí)，再過(guò)斷層帶。 （ 2） 斷層帶弱含（導(dǎo)）水，有可能突水的斷裂帶 ①若水源為孔隙、裂隙含水層時(shí)，需加強(qiáng)支護(hù)，防止冒落。如水壓、水量較大時(shí)，應(yīng)先打孔疏水降壓，然后再過(guò)斷層。 ②若是沖積層、巖溶含水層時(shí)，要超前探水，再穿過(guò)斷層帶。如隔水巖柱不足，應(yīng)留設(shè)防水煤柱。 ③若為厚層強(qiáng)巖溶水或大型地表水體時(shí)，巷道掘進(jìn)必須超前探水，回采時(shí)須留設(shè)斷層防水煤柱。 （ 3） 富含水或?qū)詮?qiáng)、突水可能性大的斷層 ① 若水源為孔隙、裂隙含水層時(shí)，回采前疏水降壓至安全值以下，并留設(shè)防水煤柱。 ② 若水源是沖積層、灰?guī)r層含水層時(shí)，要超前探水，防止滯后突水、留防水煤柱。 ③ 若水源為厚層強(qiáng)含水層或大型地表水體時(shí)，應(yīng)超前探水，留設(shè)斷層防水煤柱。 第三部分 煤礦注漿堵水技術(shù) 一、注漿技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀與研究方向 又稱(chēng)為灌漿（ Grouting），它是將一定材料配制成漿液，用壓送設(shè)備將其灌入地層縫隙內(nèi)使其擴(kuò)散、膠凝或固化，以達(dá)到加固地層或防滲堵漏的目的。從而改善受注地層的水文地質(zhì)或工程地質(zhì)條件。 注漿 （ Injection Grout） 注漿技術(shù)起源于地下工程的特殊需要。 ? 1802年，法國(guó)人查理斯 貝里格尼在修理第厄普沖刷閘時(shí)，用木制沖擊筒裝置，人工錘擊方法向地層擠壓將石灰和粘土漿液加固迪普港的磚石砌體，開(kāi)始了注漿施工。 ? 1824年，英國(guó)的約瑟夫 阿斯普丁研制成功硅酸鹽水泥后，一些國(guó)家開(kāi)始以水泥為主要注漿材料，將注漿技術(shù)應(yīng)用于建筑基礎(chǔ)、水壩和礦山工程中。 ? 1845年，美國(guó)沃森在一個(gè)溢洪道陡槽基礎(chǔ)下灌注水泥砂漿。 ? 1864年，阿里因普瑞貝硬煤礦的一個(gè)井筒第一次使用了水泥注漿法，以后又相繼在比利時(shí)、法國(guó)和德國(guó)使用了這種方法。 ? 1885年蒂金斯成功采用地面預(yù)注漿方法開(kāi)鑿井筒，并取得了專(zhuān)利權(quán)。從此，注漿技術(shù)作為礦山工程、建筑工程中防水、加固的重要手段，先后在英國(guó)、法國(guó)、南非、美國(guó)、日本以及前蘇聯(lián)等國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用。 ? 1884年，英國(guó)的豪斯古德在印度建橋時(shí)首次使用化學(xué)注漿并獲得成功。 ? 1887年，德國(guó)切撤爾斯基發(fā)明了硅化法并獲得專(zhuān)利。 ? 1909年，比利時(shí)人勒馬爾塔蒙特提出了雙液?jiǎn)蜗到y(tǒng)的一次壓注法并獲得專(zhuān)利。 ? 荷蘭采礦工程師尤斯登在 1920年首次論證了化學(xué)注漿的可靠性，并創(chuàng)造了水玻璃－氯化鈣雙液雙系統(tǒng)兩次壓注法，開(kāi)始了化學(xué)注漿的歷史。 ? 上世紀(jì) 50年代以后，歐美及日本等國(guó)家開(kāi)展注漿材料研究，美國(guó)研制了粘度接近水、凝膠時(shí)間可任意調(diào)節(jié)的丙烯酰胺漿液（ AM— 9），接著各國(guó)分別研制出了木質(zhì)素類(lèi)、脲醛樹(shù)脂類(lèi)、酚醛樹(shù)脂類(lèi)、呋喃樹(shù)脂類(lèi)、丙烯酸鹽類(lèi)、聚氨脂類(lèi)、環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、不飽和聚酯樹(shù)脂等性能各異的注漿材料。另一方面，注漿材料向超細(xì)水泥方向發(fā)展，逐步替代化學(xué)漿材，減小對(duì)環(huán)境污染和降低工程造價(jià)。砂、土層的化學(xué)注漿防滲加固技術(shù)逐步被 20世紀(jì) 70年代以后開(kāi)發(fā)的高壓噴射注漿法所取代；高壓噴射注漿技術(shù)由單管（ CCP法），逐步發(fā)展為二管（雙介質(zhì)）和三管（三介質(zhì)：水、氣、漿）。 ? 我國(guó) 20世紀(jì) 50年代初在煤炭、水電、鐵路等行業(yè)中，利用注漿法治理水害，才填補(bǔ)了舊中國(guó)在注漿技術(shù)方面的空白。 ? 20世紀(jì) 60年代以后，煤炭行業(yè)的注漿技術(shù)得到快速發(fā)展。注漿材料由單液水泥漿發(fā)展到 CS雙漿，即水泥 ─水玻璃漿液。 ? 1964年我國(guó)研制成功 MG— 646新型化學(xué)漿液， 1967年研制成功水泥一水玻璃雙液注漿法， 70年代研制成功聚氨酯化學(xué)注漿材料。近年來(lái)又開(kāi)發(fā)了以粘土為主劑的CL─C型粘土水泥漿，降低了注漿成本。 ? 注漿材料的發(fā)展，促進(jìn)了注漿設(shè)備和機(jī)具的研制，相繼出現(xiàn)了一系列高性能專(zhuān)用注漿泵，高精度的陀螺定向測(cè)斜儀，高效的凍注鉆機(jī)， KWS型止?jié){塞等。 注漿方法分類(lèi)； 1．按注漿材料的不同分類(lèi)： 化學(xué)注漿、水泥注漿、粘土類(lèi)注漿 2．按漿液的混合方式分類(lèi)： 單液?jiǎn)蜗到y(tǒng)法、雙液?jiǎn)蜗到y(tǒng)法 同步注入型雙液雙系統(tǒng)法、交替注入雙液雙系統(tǒng)法 3．按注漿的施工時(shí)間分類(lèi)： 預(yù)注漿、后注漿。 4．按注漿的目的不同分類(lèi)： 加固注漿、堵水防滲注漿、置換注漿 5．按漿液的滲透方式為類(lèi)： 充填注漿、滲透注漿、擠密注漿和劈裂注漿 6．按注漿管形式進(jìn)行分類(lèi)： 鉆桿法、花管法、雙層管雙栓塞法、同步注入法、高壓噴射攪拌法 二、注漿材料 （一）注漿材料及其特點(diǎn) ? 注漿材料配制和作用一般包括三個(gè)階段： 原 材 料 配制 漿液 形成 結(jié)石 體 加入水或 其他溶劑 化學(xué)反應(yīng)或 物理反應(yīng) 結(jié)石體用于充填、堵塞地層中的裂隙或孔隙，起到堵水和加固的作用。 原材料包括主劑和助劑，助劑根據(jù)其在漿液中的作用，分為固化劑、催化劑、速凝劑及懸浮劑等 理想的注漿材料，應(yīng)滿(mǎn)足以下要求： ① 漿液粘度低，流動(dòng)性好，可注性好，能夠進(jìn)入細(xì)小隙縫和粉細(xì)砂層； ② 漿液凝固時(shí)間可以在寬域時(shí)間內(nèi)任意調(diào)節(jié)，并能人為地加以準(zhǔn)確控制； ③ 漿液的穩(wěn)定性好。常溫、常壓下存放一定時(shí)間不改變其基本性質(zhì)，不發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)； ④ 漿液無(wú)毒、無(wú)臭，不污染環(huán)境，對(duì)人體無(wú)害，屬非易燃、易爆物品； ⑤ 漿液對(duì)注漿設(shè)備、管路、混凝土建筑物及橡膠制品無(wú)腐蝕性，并且容易清洗； ⑥ 漿液固化時(shí)，無(wú)收縮現(xiàn)象，固化后有一定的粘結(jié)性，能牢固地與巖石、混凝土及砂子粘結(jié)； ⑦ 漿液結(jié)石率高，結(jié)石體有一定的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，不龜裂，抗?jié)B性好； ⑧ 結(jié)石體應(yīng)具有良好的耐老化特性和耐久性，能長(zhǎng)期耐酸、堿、鹽、生物菌等腐蝕，并且其溫度、濕度特性與被注體相協(xié)調(diào)； ⑨ 注漿后材料顆粒應(yīng)有一定的細(xì)度，以滿(mǎn)足注漿效果，但顆粒越細(xì)，漿液成本也就越高； ⑩ 漿液配制方便，操作簡(jiǎn)單，原材料來(lái)源豐富，價(jià)格合理，能大規(guī)模使用。 按漿材料主劑性質(zhì)分為兩大系列： （二）注漿材料的分類(lèi) 無(wú)機(jī)系列 ? 單液水泥類(lèi)漿液 ? 水泥粘土類(lèi)漿液 ? 可控域粘土固化漿液 ? 高水速凝材料漿液 ? 水泥 水玻璃類(lèi)漿液 ? 水玻璃類(lèi)漿液 有機(jī)系列 ? 丙烯酰胺類(lèi)漿液 ? 木質(zhì)素類(lèi)漿液 ? 脲醛樹(shù)酯類(lèi)漿液 ? 聚胺酯類(lèi)漿液 ? 其他有機(jī)類(lèi)漿液 1. 單液水泥類(lèi)漿液 （三）無(wú)機(jī)系列注漿材料 以水泥為主包括添加一定量的附加劑，用水配制成漿液，采用單液方式注入巖土層，這樣的漿液稱(chēng)為單液水泥漿。 單液水泥漿 系指是指能改善水泥漿液性能的速凝劑、早強(qiáng)劑、塑化劑、懸浮劑等。 附加劑 水泥漿的基本性能 （ 1）純水泥漿 ? 不包括附加劑，只有水泥和水調(diào)制而成的漿液，隨著水灰比的增大，水泥漿的粘度、密度、結(jié)石率、抗壓強(qiáng)度等有十分明顯的降低，初凝、終凝時(shí)間逐漸延長(zhǎng)。 （ 2）附加劑 ①水泥速凝劑 ? 能縮短水泥凝固時(shí)間的化學(xué)藥劑。我國(guó)速凝劑種類(lèi)很多，如 “ 711”型、紅星一型、陽(yáng)泉一型、氯化鈣、蘇打、水玻璃、碳酸鉀、硫酸納等。水泥漿中加入氯化鈣或水玻璃均有顯著速凝作用。 ② 水泥的速凝早強(qiáng)劑 ? 水泥的速凝早強(qiáng)劑是復(fù)合附加劑，如水玻璃、三乙醇胺加氯化鈉、三異丙醇胺加氯化鈉及二水石膏加氯化鈣等。一般情況下，速凝早強(qiáng)劑用量為：三乙醇胺（或三異丙醇胺）占水泥用雖 ％～ ％，氯化鈉占水泥用量 ％～ ％。 ③ 水泥的分散劑和懸浮劑 ? 單液水泥漿易沉淀析水，需發(fā)加入懸浮劑。為了降低水泥漿的粘度，提高漿液的流動(dòng)性，增加漿液的可注性，往往要加入分散劑。 ④ 水泥的其他附加劑 ? 亞硫酸鹽、紙漿廢液、食糖、硫化鈉等屬于塑化劑，而膨潤(rùn)土、高塑粘土屬于懸浮劑。為滿(mǎn)足注漿工程的特殊需要，水泥需添加一些其他附加劑，如緩凝劑、流動(dòng)劑、加氣劑、膨脹劑、防析水劑等。 水灰比 附加劑 初凝時(shí)間 終凝時(shí)間 抗壓強(qiáng)度 / 名稱(chēng) 用量 /% 1d 2d 7d 28d 1∶ 1 0 0 14h15min 25h00min 8 16 59 92 1∶ 1 水玻璃 3 7h20min 14h30min 10 18 55 — 1∶ 1 氯化鈣 2 7h10min 15h04min 10 19 61 95 1∶ 1 氯化鈣 3 6h50min 13h08min 11 20 65 98 單液水泥漿的特點(diǎn) ① 水泥作為注漿材料，來(lái)源豐富，價(jià)格低廉； ② 漿液結(jié)石體強(qiáng)度高，抗?jié)B性能好； ③ 采用單液方式注入，工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便； ④ 由于水泥是顆粒材料，可注性差，難以注入中細(xì)粉砂層及細(xì)裂隙巖層； ⑤ 水泥漿液初、終凝時(shí)間長(zhǎng)，不能準(zhǔn)確控制，容易流失，易沉淀析水、強(qiáng)度增長(zhǎng)慢、結(jié)石率低、穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。 超細(xì)水泥漿液 超細(xì)水泥漿液的特性： 1）同樣水灰比超細(xì)水泥漿液粘度比普通水泥和膠體水泥漿液粘度低、穩(wěn)定性好。 2）超細(xì)水泥顆粒有較高的化學(xué)活性，能較好地凝結(jié)硬化，獲得高早期和后期強(qiáng)度；齡期 3天的超細(xì)水泥結(jié)石體抗壓強(qiáng)度不低于 20MPa，28天可達(dá) 30MPa以上（ W/C=）。 3）超細(xì)水泥漿液凝結(jié)時(shí)間的確定可用摻入硅酸鈉的方法在 45～ 150s的范圍內(nèi)調(diào)解。 4）超細(xì)水泥具有可調(diào)的膨脹率，容易使結(jié)石體充滿(mǎn)整個(gè)裂隙，使其界面結(jié)合得十分嚴(yán)密，大大提高了其抗?jié)B能力。 濕磨超細(xì)水泥 濕磨水泥制漿方法（簡(jiǎn)稱(chēng) WMC）： ? 濕磨超細(xì)水泥是對(duì)水灰比為 1： 1的普通水泥的漿液再予以磨細(xì) 15min，所達(dá)到的平均粒徑為 4～ 10μm ，比表面積達(dá)到 7000～10000cm2/g，析水率只是普通水泥漿液的5％左右，可以在磨細(xì)操作的同時(shí)進(jìn)行注漿。 膏狀水泥漿液 ?膏狀水泥漿液 是普通水泥漿液、膨潤(rùn)土和附加劑經(jīng)過(guò)高速攪拌而成的。 ?它的水灰比低，為 ～ 。這種稠漿 2小時(shí)內(nèi)的析水率不超過(guò) 5％。在壓力作用下，水分不會(huì)被擠出，并且在注漿過(guò)程中有觸變性。具有高穩(wěn)定性，能夠較為飽滿(mǎn)地充填裂隙，結(jié)石體的強(qiáng)度高，抗化學(xué)溶蝕的能力強(qiáng)。 2. 類(lèi)漿液水泥粘土 水泥粘土類(lèi)漿液的性能 粘土用量對(duì)漿液性能的影響 水灰比 粘土用量 /占水泥 % 粘度 / 103Pas 密度 /g/cm3 凝膠時(shí)間 結(jié)石率 /% 抗壓強(qiáng)度 /MPa 初凝 終凝 3d 9d 14d 28d ∶ 1 5 滴流 2h42min 5h52min 99 － ∶ 1 5 40 7h50min 13h1min 93 1∶ 1 5 19 8h30min 14h30min 87 ∶ 1 5 11h5 min 23h50min 66 2∶ 1 5 13h53min 51h52min 57 ∶ 1 10 不流動(dòng) － 2h24min 5h29min 100 － － － ∶ 1 10 65 5h15min 9h38min 99 － 1∶ 1 10 21 7h24min 14