注浆改造厚含水砂层提高开采上限技术及应用

为了实现在厚松散含水砂层下留设防塌煤(岩)柱以提高开采上限,研究厚含水砂层区域注浆改造技术。以安徽淮北五沟煤矿1010-1工作面第四含水层(简称四含)下提高上限开采为目标,通过理论计算、注浆材料配比实验和原位注浆试验,对改造范围和层位、注浆材料的适用性、不同深度的浆液配比、钻孔布置方式和注浆方法进行分析,并通过取心测试、水文地质试验和井下钻孔验证对注浆效果进行检验。结果表明:五沟煤矿四含改造区域松散含水砂层底部无黏土,且在有含水风化基岩条件下,提高上限开采需同时注浆改造松散砂层和风化基岩;粉煤灰–水泥浆较石膏–水泥浆具有更好的体积稳定性,粉煤灰掺量20%~50%的粉煤灰–水泥浆结石率大于98%,且有较稳定的凝结强度,能够满足砂层劈裂注浆的需求,风化基岩采用纯水泥浆或10%以内掺量的粉煤灰–水泥浆,基岩之上2倍采高的砂层注入10%~20%掺量的粉煤灰–水泥浆改造后充当保护层,上部采用20%~50%掺量的粉煤灰–水泥浆进行充填压密,粉煤灰掺量随注浆深度递减;注浆终压可在最浅部砂层注浆劈裂压力的基础上,按地层压力和孔隙水压力梯度0.3 MPa/10 m增加;泄压诱导注浆可有效控制浆液的劈裂扩散方向,浆液最大扩散距离达到89.5 m;注浆后砂层和风化基岩完整性显著提高,岩(土)体试块强度提高2~5倍,注浆将砂层改造为富水性弱、极微–微透水的隔水层,可实现留设防塌煤(岩)柱提高上限开采。

淮北矿区五沟煤矿两带高度影响因素及计算方法

针对复杂地质条件下,尤其是软弱性覆岩的两带高度计算不准问题,基于现有计算公式,以安徽五沟煤矿为例,通过深入了解五沟煤矿10号煤层含水层沟通状况,获取实测数据,对不同工作面的两带高度实测值与现有理论公式计算值进行比较,得出其差值较大,且二者与采深均呈线性关系。而后将埋深作为影响因素,通过线性分析,对原理论计算公式的第二项系数进行修正,获得适应于研究区的两带高度计算公式。结果表明,修正后的计算公式可较准确预测五沟煤矿导水裂隙带高度,提高防水煤柱上限,可防治矿井水灾害。研究成果可保证研究区安全开采,提高五沟煤矿的综合效益。