10.8m3/h。正常情况下过F3断层破碎带出水量不会太大。
2、31煤顶板砂岩含水层:埋深345.70~350.95m,灰色微绿,细粒结构,石英、长石为主。含菱铁,裂隙发育,分选中等,坚硬。据主井检查孔流量测井资料,该段涌水量为15.9m3/h
3、K3组合砂岩含水层:埋深398.10~422.24m,位于31煤下12.25m左右, K3砂岩有1~2层,岩性为灰白色中细粒砂岩,钻探揭露时没有发生漏水现象,该单独含水层除局部地段富水性较强外,总体上属于富水性弱至中等的含水层。该含水层未做抽水试验,不能直接预算出井筒穿过该含水层涌水量,主井检查孔流量测井成果资料显现该段涌水量为22.5m3/h。
4、根据主井检查孔基岩段混合抽水试验得出副井井筒涌水量50m3/h。
5、五沟矿井水文地质条件属复杂型,虽然地质勘探显示矿井含水层富水性弱到中等,但考虑到周边矿井,如许疃、童亭、刘桥、卧龙湖等矿井在建井过程中,K3砂岩含水层曾多次发生突水事故,孙疃煤矿过K3砂岩涌水量也达38m3/h。该地区砂岩含水层裂隙发育具有不均一性,局部砂岩含水层富水性较强,因此不排除五沟矿井筒施工中,在揭露砂岩含水层,尤其是K3砂岩时有发生突水的可能性。 (三)设计编制依据
1 、《井巷工程施工及验收规范》 2 、《煤矿安全规程》
3 、五沟煤矿副井井筒预测地质柱状图
4 、皖北煤电集团五沟矿井井筒检查孔地质报告;
5 、五沟煤矿副井井筒基岩段地质、水文地质及瓦斯情况预报书
6 、《主井基岩段混合抽水综合成果图》 7 、五沟煤矿副井井筒井壁结构图 8、《建井工程手册》
副井井筒地层预想柱状图层深 度伪 厚系组倾真厚岩石序统段角(m)名称号(m)(m)标志层岩 性柱 状含水层名称深 度(m)厚 度(m)含水层情况二石320.50F 断层3及其下盘砂岩裂隙含水层332.98灰色,微绿夹少量紫斑,岩石挤压现象,裂缝发育,岩:0.756m石强烈破碎,据主井检查孔流量测井成果资料;S:35.35m,K:0.1585m/d,314.0R:140.76m,Q:10.8m /h盒352.323 顶板1砂岩裂隙含水层355.27灰色微绿,细料结构,石英,长石为主。含菱铁,裂隙发育,分选中等,坚硬。2.95据主井检查孔流量测井资料:S:5.25m,K:0.1974m/d,3R:157.0m,Q:15.9m /h子叠400.13组K 组合3砂岩裂隙含水层下33.0细砂岩夹泥岩,细砂岩以长石,石英为主,钙质胶结,裂隙发育,岩石破碎,局部裂隙未充填,泥岩含粉砂质,植物化石,较薄。据主井检查孔流量测井资料:S:35.35m,K:0.0653m/d,3R:90.30m,Q:22.5m /h石433.13
二、 探水注浆设计
(一)
探水注浆段高划分
根据《五沟煤矿副井井筒基岩段地质、水文地质及瓦斯情况预报书》和《井筒预计地质柱状图》井筒将于井深320.50~334.50m,345.70~350.95m,398.10~422.24m分别揭露F3断层破碎带、31煤顶板砂岩、K3砂岩三段含水层(段),可见F3断层破碎带和31煤顶板砂岩相距较近,K3砂岩与前两含水层段相距较远,考虑到钻进设备的能力和为保证注浆效果,此次注浆段高划分为两段:
F3断层破碎带和31煤顶板砂岩划分为一段,K3砂岩划分为一段,均采用混凝土止浆垫探水注浆。
各注浆段高均遵循《煤矿安全规程》第31条第二款:“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硬岩层5~10m。”的规定,由于K3砂岩距离下部下石盒子组中砂岩距离较近,因此第二注浆段终孔位置为超出该层中砂岩5m。详见表2—1
注浆段高划分一览表 表2—1
起止深度 段高序号 含水层 (m) 第一段 F3断层破碎带和31煤顶板砂岩第二段 K3砂岩304~360 386~440 (m) 56 54 段高 备注 (二)注浆终压确定
根据《井巷工程施工及验收规范》第3.5.20条规定,注浆终压宜大于或等于静水压力的2~4倍。即
P0=(2.0~4.0)P
静水压力
根据《主井基岩段混合抽水综合成果图》,得知基岩段静止水位标高为-49.747m,埋深为76.73m。
参照我处多年在多个立井工作面预注浆施工的经验,本设计含水层取注浆终压为3倍的静水压力,得
第一段砂岩裂隙含水层: P0=3.0×2.74=8.2 MPa 取值9.0 Mpa
第二段K3砂岩含水层: P0=3.0×3.46=10.38Mpa 取值11.0Mpa
(三)井壁强度验算
井壁强度验算公式 P0(D+2E)2/4E(D+E)≤(δ) [δ]:井壁允许的抗压强度(Mpa) D: 井筒的净直径 (6m) E: 井壁厚度 (m) P0: 注浆终压 (Mpa)
1 第一段井壁厚度为1.3m,注浆终压为9.0 Mpa,井壁设计强度为45Mpa;
计算 9.0×(6+2×1.3)2/4×1.3×(6+1.3)=17.5Mpa 井壁强度验算值17.5 Mpa<45MPa,井壁强度符合施工要求。 2 第二段井壁厚度为0.4m,注浆终压为11.0 Mpa,井壁设计强度为30Mpa;
计算 11.0×(6+2×0.4)2/4×0.4×(6+0.4)=49.7Mpa 井壁强度验算值49.7 Mpa>30MPa,井壁强度不符合施工要求。为此决定从第二段探水位置止浆垫的底部开始,往上5m范围内增加井壁厚度为0.6m,同时提高井壁砼的强度到C40,来满足井壁强度验算的要求。
验算 11.0×(6+2×0.6)2/4×0.6×(6+0.6)=36Mpa 调整后的井壁强度验算值36 Mpa<40MPa,井壁强度符合施工要