KAT 2-2023 煤层底板石灰岩含水层超前区域治理技术规范

ICS07.060CCSD14中华人民共和国矿山安全行业标准KAT2—2023煤层底板石灰岩含水层超前区域治理技术规范Technicalspecificationforadvancedregionaltreatmentoflimestoneaquiferundercoalseam2023-10-26发布2024-01-31实施国家矿山安全监察局发布目次前言Ⅱ…………………………………………………………………………………………………………1范围1………………………………………………………………………………………………………2规范性引用文件1…………………………………………………………………………………………3术语和定义1………………………………………………………………………………………………4总则2………………………………………………………………………………………………………5设计3………………………………………………………………………………………………………5.1一般规定3……………………………………………………………………………………………5.2钻探工程设计3………………………………………………………………………………………5.3注浆工程设计4………………………………………………………………………………………6施工5………………………………………………………………………………………………………6.1一般规定5……………………………………………………………………………………………6.2钻探施工5……………………………………………………………………………………………6.3制浆6…………………………………………………………………………………………………6.4注浆6…………………………………………………………………………………………………7施工质量与效果检验7……………………………………………………………………………………7.1一般规定7……………………………………………………………………………………………7.2施工质量检查7………………………………………………………………………………………7.3地面效果检验7………………………………………………………………………………………7.4井下效果检验8………………………………………………………………………………………8竣工资料与验收8…………………………………………………………………………………………8.1竣工资料8……………………………………………………………………………………………8.2工程验收8……………………………………………………………………………………………附录A(资料性)工程设计提纲10…………………………………………………………………………附录B(资料性)孔组布设形态12…………………………………………………………………………附录C(资料性)开工报告、开工报审表和开工令13………………………………………………………附录D(资料性)施工记录和验收记录表15………………………………………………………………附录E(资料性)竣工报告提纲24…………………………………………………………………………参考文献26……………………………………………………………………………………………………ⅠKA/T2—2023前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国煤炭工业协会提出。本文件由煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会归口。本文件起草单位:中煤科工西安研究院(集团)有限公司、淮北矿业股份有限公司、冀中能源股份有限公司。本文件主要起草人:董书宁、刘其声、郑士田、石志远、倪建明、南生辉、王玺瑞、郭小铭、邢茂林。本文件为首次发布。ⅡKA/T2—2023煤层底板石灰岩含水层超前区域治理技术规范1范围本文件规定了煤层底板石灰岩含水层超前区域治理技术的总则、设计、施工、施工质量与效果检验、竣工资料与验收,并给出了证实方法。本文件适用于井工煤矿煤层底板石灰岩含水层超前区域治理工程。煤层底板其他含水层或顶板含水层水害超前区域治理工程可参考使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB175通用硅酸盐水泥GB/T1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB8076混凝土外加剂GB/T14684—2022建设用砂GB/T14685—2022建设用卵石、碎石GB/T24505—2009矿井井下高压含水层探水钻探技术规范GB/T41713—2022木屑及木屑棒GB/T50123—2019土工实验方法标准DZ/T0054—2014定向钻探技术规程DZ/T0148—2014水文水井地质钻探规程DZ/T0285—2015矿山帷幕注浆规范JGJ63混凝土用水标准SY/T5619—2018定向井下部钻具组合设计方法SY/T5788.3—2014油气井地质录井规范SY/T5955—2018定向井井身轨迹质量3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1超前区域治理regionalgovernanceinadvance在采掘活动前,利用顺层孔组对治理区内目的层进行超前钻探探查、注浆改造与加固的治理工程。3.2定向孔组directionalholegroup由一个定向的主孔和若干个定向分支孔组成。3.3位垂比theratioofdisplacementtoverticaldepth孔口至孔底的水平位移与孔底垂深的比值。1KA/T2—20233.4目的层targetlayer超前区域治理工程选定的探查和治理层位。3.5顺层控制点layercontrolpoint控制钻孔轨迹沿目的层钻进的空间坐标点。3.6轨迹偏移trackdeviation顺层孔轨迹与设计轨道之间的偏差,用纵、横偏移综合表征。3.7层位偏移excursionofthetargetlayer钻孔轨迹偏移出目的层。3.8轨迹安全距离thesafedistanceoftheboreholetrack钻孔轨迹与矿井采掘空间之间的最小安全距离。3.9顺层率beddingrate注浆段钻孔轨迹中顺层段长度占总长度的百分比。3.10连续劈裂注浆continuoussplitgrouting对目的层进行持续高压注浆。3.11回次注浆段长thesegmentlengthofgrouting将注浆段划分为若干段依次注浆时,单个回次注浆的受注段长度。3.12单位长度注浆量thegroutingquantitypermeter单位长度受注段的注浆材料用量,单位为吨每米(t/m)。3.13轨道设计trajectorydesign设计的井眼轴线。3.14实钻轨迹drillingtrajectory实钻的井眼轴线。4总则4.1煤层底板存在下列条件之一的,可开展煤层底板石灰岩含水层超前区域治理:a)底板承压含水层突水系数大于0.1MPa/m或受断层等构造影响破坏段突水系数大于0.06MPa/m的;b)存在垂向隐伏导水通道且难以查明的;c)煤层底板隔水层厚度小于或者等于煤层底板破坏深度的;d)煤层底板隔水层厚度大于煤层底板破坏深度,经评价有效隔水层厚度难以抵抗底板水压的。4.2超前区域治理方法分为地面和井下,首选地面超前区域治理方法。2KA/T2—20234.3超前治理的区域一般应选择采区、多个工作面或相对独立的地质块段,治理范围应根据水压、边界条件等因素综合确定,应大于待采范围。4.4目的层应选择厚度合理、层位稳定、可注性好的石灰岩含水层,且治理后应满足突水系数评价标准或消除了隐伏导水通道水害隐患。4.5超前治理区域的勘探程度应满足治理工程设计需求,否则应进行补充勘探。4.6超前区域治理一般应在采区或工作面掘进前实施。4.7首次开展超前区域治理的矿井,一般应先选取试验区进行试验工程,确定其可行性和相关工程技术参数。4.8工程实施过程中应不断优化设计,条件发生重大变化时应进行设计变更。5设计5.1一般规定5.1.1工程设计提纲参见附录A。5.1.2工程设计内容应包括:a)治理思路:治理范围和目的层,预期达到的治理目标;b)钻探工程设计:钻探设备、钻孔布置、钻孔结构、钻探工程量和钻探技术要求等;c)注浆工程设计:注浆设备、注浆方式和工艺、注浆材料、预计注浆量、注浆结束标准和注浆施工技术要求等;d)治理效果检验:检验方法、技术指标和合格标准等;e)工期、工程概算等。5.1.3工程实施过程中如遇采空区、导水断层、陷落柱等特殊异常区,应编制专项设计,提出专门技术措施。5.1.4工程设计应依据下列资料:a)报告类:地质及水文地质勘查成果报告、地质报告或说明书、地质和水文地质类型划分报告、物探成果报告等;b)图件类:井上下对照图、采掘工程平面图、综合水文地质图、综合水文地质柱状图、水文地质剖面图、充水性图、钻孔柱状图、含水层等水位(压)线图等;c)台账类:矿井涌水量观测成果台账、水文地质观测台账和成果、突水点台账、水质分析成果台账、矿井和周边煤矿采空区相关资料台账、物探成果台账等。5.2钻探工程设计5.2.1钻探工程设计应遵循以下原则:a)地面钻场选择应优先满足轨道设计、工程量最小化原则,兼顾交通、安全、环保等要求;b)钻孔应均匀布设,异常区应适当加密;c)注浆段轨道宜与主构造走向斜交,目的层为薄层灰岩时一般采用倾向孔或走向孔;d)钻孔布置方式有扇骨状、鱼骨状或梳状(见附录B),根据地质条件选取;e)钻孔轨道与矿井采掘空间及其影响带边界之间应不小于轨迹安全距离;f)井下钻场应考虑矿井接续,以采区巷道为依托布设。5.2.2设计应根据地层特点和孔深要求选择设备及仪器,设备和仪器的性能指标应符合DZ/T0054—2014,第5章定向钻探设备和器具的要求。5.2.3一般采用一级分支孔布设,特殊区段可设计二级分支孔。5.2.4设计施工质量检查孔工程量不少于分支孔工程量的10%,重点检查构造复杂区、注浆、物探及水3KA/T2—2023位异常区等。井下取心检查孔受注层岩心采取率要求岩石大于70%,破碎带大于50%,岩心应全部拍照、编录。5.2.5地面钻孔设计一般为三开结构,一开为松散层段或煤层段,二开一般至目的层段,三开为裸孔注浆治理段。地面钻孔终孔孔径一般不小于152mm。永久封闭止水段应包括松散覆盖层、煤层、非目的含水层、构造破碎带、采空区等。止水标准及检查方法应符合DZ/T0148—2014中13.7止水与封闭的规定。5.2.6初次开展超前区域治理的矿区,孔间距按40m~60m设计,获取试验数据后,调整孔间距设计参数。5.2.7根据地质条件和钻机性能进行钻孔轨道设计,确定位垂比、水平位移和孔深。5.2.8钻孔轨道、钻进工艺设计及技术要求应符合DZ/T0054—2014第4章定向钻探工程设计的要求。顺层孔顺层段至少每隔100m设计一个顺层控制点,如遇特殊构造加密设计控制点。5.2.9钻孔偏斜设计应符合SY/T5955—2018中4.3靶区半径和靶区偏移的要求。5.2.10有条件的矿井可采用地质导向钻井技术。5.3注浆工程设计5.3.1注浆系统注浆系统应满足以下要求:a)注浆站选址应主要考虑地形地貌、注浆孔位置、注浆材料的运输;b)注浆站应配备满足环保要求的防尘、除尘装置和废浆处理设施;c)注浆系统应包括供水、供电、制浆、灌注和计量监测系统;d)供水能力不小于单日最大注浆量的1.5倍,应配备一定容积的蓄水池;e)供电能力满足单日最大注浆量负荷的要求;f)制浆系统宜采用散装水泥自动上料、二次搅拌制浆;g)注浆系统宜选用与设计压力相匹配的变量泵组,单管输浆能力至少满足单泵最大流量的要求,注浆管路应能承受1.5倍的最大注浆压力,注浆压力表的量程应不小于设计注浆终压的1.5倍;h)注浆站宜配备具有自动计量、在线监测功能的