大采深煤层弱胶结厚层砾岩突水溃砂灾害研究

针对煤矿突水溃砂事故难题,基于突水溃砂机理理论研究和突水溃砂实例分析,结合塔然高勒煤矿水文地质、工程地质特征,通过对顶板厚层砾岩含水层岩石物理力学性质测试分析,从导水裂隙带高度、含水层厚度2个主控因素对突水溃砂危险性建立影响因素的数学评价模型,利用ArcGis平台根据“富水性指数法”得出顶板含水层富水性评价结果和冒裂安全性分区结果,获得了突水溃砂危险性分区。研究结果表明:受扰动影响的胶结程度差、遇水易松散的粗粒砂岩,受到静水压力的劈裂作用和地下水为克服阻力而对砂层施加的动水压力作用,在静水、动水压力共同驱动下,形成砂粒。含水层中的砂粒通过断层、褶皱等先天性破碎通道和受开采活动引起网络裂隙通道与冒落裂隙通道,随着水流方向朝涌水口发生大范围移动,进入工作面、采空区和巷道,从而引发水砂溃涌事故,水砂源、动力源、通道、流动空间4个要素的相互作用是导致突水溃砂的内在机理。导水裂隙带和断裂构造发育区是预防突水溃砂事故的工作重点,研究为导水裂隙带观测、顶板管理、探放水钻孔施工及大采深弱胶结砾岩含水层突水溃砂治理提供依据。

井下高压突水钻孔引流注浆封孔方法研究

为了彻底消除塔然高勒煤矿主井冻结孔高压水水害危险,在揭露的高压突水钻孔旁施工向下倾斜的与其连通的引流孔进行引流泄压,引流孔内安装引流管和第1注浆管,引流孔下方填充有利于封堵高压突水钻孔的矿渣层,内插设有第2注浆管,在对引流管和矿渣进行注浆加固后,利用引流管对高压突水钻孔采用升压注浆的方法进行封堵。研究结果表明:对高压突水钻孔通过采用引流泄压后升压注浆封堵方法,将失控的高压突水钻孔转化为可控钻孔,有效地减少了工作量,提供了有利的施工条件,改善了注浆封堵效果,从而提高了封孔效率、封孔可操作性、封孔安全性和封孔可靠性,同时为孔口防突措施失效的钻孔处理提供一种可行的处理思路。

大埋深复合软岩顶板围岩控制关键技术研究

为解决塔然高勒煤矿井巷工程围岩治理技术难题,围绕矿井工程地质特征,通过采用空心包体应力解除法、钻孔触探法、钻孔成像及现场与实验室试验方法,对开采煤层原岩应力、围岩强度和物理力学指标进行测试与分析,利用运用大型非线性有限差分软件FLAC,通过Mohr-Coulomb本构模型,结合大巷、硐室群及区段平巷加固支护井下工业性试验以及巷道位置、用途、断面形式等,对巷道围岩控制从初始设计、井下施工、现场试验、关键技术参数等环节进行了系统研究。结果表明:深部矿井地层构造应力场复杂,地应力高,开采扰动影响强烈,围岩呈现工程软岩特征,提出了井底车场超特大拱形断面岩石硐室群采用锚注加固技术、矩形断面回风大巷采用高预应力锚杆锚索联合支护技术、拱形断面岩石大巷采用锚喷加固技术、松软煤层回采巷道采用高预应力强力锚杆锚索配合整体W钢带组合支护技术,形成了解决深部矿井软岩地层围岩加固的系列适用技术体系,为东胜煤田北部未开采区域的建设提供了技术依据。

复杂水文地质条件下立井井筒施工及防治水技术的探索与实践

塔然高勒煤矿是神华集团首座千万吨级竖井。本文结合杭锦能源公司塔然高勒煤矿井筒建设的实际情况,从立井井筒及各类巷道施工、水害治理两个方面介绍了在复杂水文地质条件下的矿井建设及防治水经验,为国家能源集团复杂水文地质条件下的立井井筒施工、水害治理积累了经验、锤炼了队伍。