立井过平顶山砂岩含水层工作面注浆技术

纵向裂隙发育、横向裂隙不发育且裂隙贯通性差、透水性极强,这是平顶山砂岩的基本特征,由此其引起井筒突水的危险性很大。郑煤集团杨河煤业有限公司43采区副立井掘砌间需要掘砌57m厚的平顶山砂岩,期间工作面实测探水钻孔的单孔最大涌水量130m3/h,采用普通注浆法时围岩不吸浆,注浆效果差;后改用颈部补孔、高压置换、下行式注浆、分段整体推进、新型注浆材料等技术取得了良好的注浆效果,本文章总结了平顶山砂岩段防治水技术的创新应用实践经验。

煤矿立井过平顶山砂岩水害预注浆治理关键技术

工作面预注浆是立井过含水岩层主要水害防治方法之一。平顶山及周边煤田广泛发育的平顶山砂岩厚度一般在80~140 m,该层砂岩硬度较高,裂隙发育,但裂隙具有高倾角、微细、横向连通性差等特点,水害治理难度大。针对如平顶山砂岩这类含水岩层,采用分段注浆来保证整体注浆效果、多圈布孔避免残留注浆盲区、交叉环向螺旋布孔增强高倾角裂隙的连通性、水泥浆—化学浆联用保证微细裂隙的注浆扩散效果。该技术已在平煤十矿三水平进风井、十三矿己五采区进风井平顶山砂岩段水害预注浆治理等多个工程中应用,取得了理想的治理效果。较传统工作面注浆方式,在相对减少钻孔布置、节省工期及造价的同时,可保证治理效果,具有较高的实用性。

华北陆块南部平顶山砂岩的最大沉积年龄和物源区:来自碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的证据

平顶山砂岩是华北陆块晚古生代地层上部的一个显著的标志层,以其广泛的分布、特殊的岩性,以及对晚古生代地层的分划性而著称,暗示了平顶山砂岩可能是一次地质事件的记录,但有关平顶山砂岩的沉积时代和沉积环境一直是争论的焦点。本项研究选取华北陆块南部平顶山砂岩的创名地点---平顶山地区,及其北部巩义地区和宜阳地区的平顶山砂岩样品,进行碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年,并辅以Hf同位素测定,分析平顶山砂岩的最大沉积年龄和沉积物源区,在此基础上,进一步分析平顶山砂岩的沉积时代和沉积环境。研究表明,华北陆块南部平顶山、巩义和宜阳地区平顶山砂岩4个样品的碎屑锆石主要为古生代岩浆锆石和前寒武纪变质锆石。其中,古生代锆石占13%,具有~259Ma、~318Ma和~435Ma的峰值年龄;前寒武纪锆石占87%,具有显著的~1871Ma和~2459Ma峰值年龄,还有两个仅由3颗锆石组成的不明显的峰值~812Ma和~976Ma。采用最年轻单颗粒年龄(YSG)限定地层最大沉积年龄的方法,确定出三个地区4个样品YSG年龄分别为249±8Ma、260±7Ma、252±7Ma和248±7Ma,与二叠系-三叠系沉积界线年龄251.0±0.4Ma相接近,推测平顶山砂岩的底界可能是二叠纪与三叠纪的接触界线,即华北陆块南部平顶山砂岩的地质时代应归属于早三叠世。根据平顶山砂岩的沉积和构造背景分析,以及与潜在物源区年龄图谱和值的对比,平顶山砂岩的主要物源区为华北陆块北部内蒙古隆起上的晚古生代侵入岩体和华北陆块的变质基底,次要物源区为北秦岭造山带加里东期的中-酸性花岗质侵入岩和~1000Ma花岗岩或被侵入的该地区的主要变质地层(秦岭群、二郎坪群和宽坪群)。根据平顶山砂岩最大沉积年龄和沉积物源区分析,结合平顶山砂岩下伏地层(山西组、下石盒子组和上石盒子组)沉积物几乎全部来源于华北陆块北部的内蒙古隆起,平顶山砂岩上覆的石千峰组(除平顶山砂岩之外)的物源主要来源于北秦岭造山带的认识,推测平顶山砂岩可能是二叠纪与三叠纪之交沉积和构造环境变化在华北陆块南部的物质表现。

平顶山砂岩段立井井筒施工关键技术

针对平顶山砂岩层岩石坚硬、裂隙发育、含水量大、爆破效果差造成立井井筒施工速度慢的问题,在分析岩层工程地质、水文地质特点和传统建井技术在平顶山砂岩段使用效果的基础上,提出了针对平顶山矿区井筒施工过程中克服硬岩、有效防治水、提高爆破效果的新思路、新方法及新技术、新设备;对液压伞钻的使用条件和效果进行了对比,对液压伞钻的改进提出了建议;对通过提升立井井筒施工整体装备技术水平、进而提高井筒综合成井速度的原则进行了分析。总结了克服硬岩与防治水技术的创新应用实践经验。

平顶山市区北部平顶山砂岩可钻性研究

针对平顶山砂岩致密坚硬、研磨性强、钻井机械钻速低、进尺缓慢、钻进成本高等问题,迫切需要准确预测平顶山北部地区平顶山砂岩的岩石可钻性级值,为科学制定地热井钻井计划提供有力依据。为此,通过对平顶山北部地区大量煤孔实钻钻井资料进行统计、分析、计算,得出平顶山砂岩可钻性规律和经验公式,对地热井钻进平顶山砂岩段进行钻头选型应用探讨。

平顶山砂岩段含水层地面预注浆堵水方法

平顶山砂岩是平顶山矿区煤系地层的重要标志层,它具有岩石坚硬、局部富水性强等特点。为预防朝川矿牛庄副井井筒穿越平顶山砂岩时出现涌水事故,采取了井筒地面预注浆堵水技术。主要采用了黏土—水泥混合浆液注浆工艺,堵水效果良好,堵水率达到96%,不仅保证了井筒快速并安全地穿越平顶山砂岩强富水段,同时大大降低了注浆成本。

注浆技术在立井井筒施工过平顶山砂岩含水层的应用

瑞平公司庇山矿在立风井施工中穿越平顶山砂岩段时,最大涌水量270m3/h,水量较大无法施工,后经研究对比,采用工作面预注浆技术穿过平顶山砂岩,并针对上下两段注浆重叠区域易出水的薄弱段,研究实施了短注短掘、颈部补强新技术,提高了注浆堵水效果,减少了项目投资,缩短了建设工期,保证了安全生产,取得了显著的经济效益和社会效益。

分段联合注浆技术在立井井筒通过平顶山砂岩特厚含水层施工中的应用

介绍了宝雨山煤矿改扩建项目新副井井筒工程施工中,采用分段联合注浆技术治理涌水,顺利通过平顶山砂岩特厚含水层的设计和施工情况,为地质条件类似的井筒工程施工提供了经验。

立井井筒过平顶山砂岩富含水层防治水技术研究与应用

以杨河煤业公司43采区樊寨副立井井筒为研究对象,对其成功穿过平顶山砂岩富含水层的防治水过程进行技术研究,总结经验,达到今后类似工程施工时能够快速有效实施的目的,从而减少项目投资,缩短建设工期,保证安全生产。

建井初期快速穿越平顶山砂岩层施工

立井施工初期,可能会遇见含水层。此时,腰泵房及其他永久排水系统尚未形成,若发生突水事故,易造成工程施工环境恶化、设备被淹、财产损失,甚至人员伤亡。实践证明,工作面预注浆是比较科学而经济的涌水治理方式。平煤股份十三矿东翼新进风井井筒施工中采取的各种有针对性的措施,可提高注浆效率与施工速度,有一定的推广价值。

秦岭北麓晚二叠世平顶山段辫状河—辫状三角洲沉积体系及其构造涵义

秦岭北麓晚二叠世石千峰组下部的平顶山砂岩段不整合覆于早、中二叠世含煤地层之上,是一套板状交错层理十分发育并以粗碎屑长石砂岩和长石石英砂岩为主的地层,以辫状河道与辫状三角洲充填沉积占优势。平顶山砂岩段呈自南向北并向东、西两侧变薄的朵状体。平顶山砂岩以含大量的新鲜的钾长石和古水流方向自南指向北和北西为特征,明显区别于下伏含煤地层中的砂岩。石千峰组砂岩与下伏煤系砂岩的厚度、古水流方向和岩石矿物成分的截然变化,表明华北石炭、二叠纪克拉通盆地南部的陆表海至晚二叠世已经完全退出华北,盆地南缘出现了新的物源隆起区,古沉积斜坡由原来的向南倾斜转变为向北倾斜。这意味着秦岭—大别构造带与华北板块南缘在此时期已经开始发生了碰撞并隆起成山。平顶山砂岩为硅质胶结,孔渗条件很差,储集油气的希望不大。

工作面小孔注浆过立井厚砂岩含水层

介绍了在暴雨山煤矿主井井筒施工中 ,采用工作面小孔注浆封水穿过平顶山砂岩含水层的技术经验。通过小孔注浆 ,堵水率达到 94 4 % 。

平顶山煤田勘查钻孔钻探施工工艺

以河南省平顶山煤田贾寨—王楼勘探区P9-1孔施工工程为例,阐述了钻探施工中遇到的问题,并针对地层复杂、平顶山砂岩硬、破碎不稳定、粉煤取芯困难等特点,所采用的相应钻探施工方法和钻井工艺措施。并分析了不同地层钻头的选型和冲洗液的使用情况。

短注短掘注浆技术在立井筒过砂岩强含水层的应用

瑞平公司张村矿在立风井施工中穿越平顶山砂岩段时,最大涌水量270m3/h,水量较大无法施工,后经研究对比,采用工作面预注浆技术穿过平顶山砂岩,并针对上下两段注浆重叠区域易出水的薄弱段,研究实施了短注短掘、颈部补强新技术,提高了注浆堵水效果,减少了项目投资,缩短了建设工期,保证了安全生产,取得了显著的经济效益和社会效益。

基于现场压渗法的含水岩层渗透系数测试

现场压渗法是一种操作方便、原理简单的岩层渗透系数测试方法。以平顶山矿区平顶山砂岩为例,就现场压渗法测岩层渗透系数的基本原理、操作方法等进行介绍。通过在平顶山矿区十矿三水平进风井井深389 m工作面布设测试孔,进行平顶山砂岩的渗透系数测试,获得测试点的渗透系数为均值为0.0532 5 m/d。

首山一矿主井井筒施工中的综合防治水技术

首山一矿主井井筒施工中,在深48-302.87m段通过石千峰及平顶山砂岩含水层。平顶山砂岩为厚-巨厚层状中粗粒石英砂岩,硅质胶结,坚硬,近垂直和高角度裂隙发育,上下水源联系紧密,地面预注浆效果不理想。介绍了针对现场实际情况,采取相应的综合防治水措施,保证施工质量和施工速度的经验。

井壁隔水墙及水源点周边加固截流施工关键技术

立井施工过断层或破碎带,有导水通道与含水层沟通或过砂岩含水层时,如果施工措施不当或地质资料不详极易造成突水淹井。在水文地质条件复杂、水源补给充足、水源点(导水通道)位置明确、工期紧张的情况下,如何快速处理棘手的突发淹井事件就成为当前一个重要的研究课题。对现实中的一起突水事件的处理进行分析,总结出了井壁隔水墙配导水管路注浆截流施工技术,直观有效地解决了突水事件中的一系列问题。

立井壁后注浆堵水技术

介绍了平煤十矿三水平进风立井壁后注浆堵水技术特点及施工工艺。壁后注浆堵水率达93.7%,注浆效果较好,解决了平顶山砂岩段堵水效果不佳的难题,为类似工程提供了借鉴。

首山一矿主井井壁注浆实践

平宝公司首山一矿主井井筒设计净直径7.0m,井深700.5m,于2005年10月掘砌到底。井筒施工过程中,井筒最大涌水量为145m3/h。井筒掘砌到底后,井壁剩余淋水量仍有75m3/h。经过58d的井壁注浆施工,井壁剩余淋水量降至0.75m3/h,注浆堵水率达到99%,取得了很好的效果。

短注短掘颈部补强注浆技术在立井施工中的应用

瑞平公司张村煤矿在立风井筒施工中穿越平顶山砂岩段时,水量较大无法施工,后经研究对比,采用工作面预注浆技术穿过平顶山砂岩,并针对上下两段注浆重叠区域易出水的薄弱段,采用短注短掘、颈部补强新技术,提高了注浆堵水效果,减少了项目投资,缩短了建设工期,保证了安全生产,取得了显著的经济效益和社会效益。