区域超前探查治理技术在邯邢矿区深部采煤底板水害防治中的应用

针对超前区域探查治理技术在探查治理设计、注浆改造工艺、治理效果评价方面存在的问题,通过分析邯邢矿区水文地质条件及邢东矿、辛安矿水害防治工程实例,对超前区域探查治理技术在深煤层底板高承压水害防治中的应用进行研究。研究得出:注浆治理目的层应综合分析研究区水文地质条件、突(涌)水方式,选择离煤层最近、厚度适中、可注性较好的含水层进行注浆改造;水平孔布设距离应考虑研究区水文地质类型、地质构造复杂程度及发育程度确定孔间距,并设计机动孔;水平孔布置方式应考虑工程目的;治理应按"探、注、验一体化"的思路,对钻进过程中遇到的地质现象实施注浆治理并检验;治理效果应利用突水系数、含水层涌水量、矿井涌水量、构造发现率、初始奥陶系岩溶水压等指标,通过迭代指数法组合量化后,重新评价。

区域超前探查治理技术在推覆体下深部采煤底板灰岩水害防治中的应用

新集二矿受巨厚推覆体影响,在地面三维地震无法有效查明煤层底板地层埋深和构造发育分布的情况下,充分分析矿区水文地质特征和突水主控因素,从创新防控理念出发,对传统的地面超前探查治理技术工艺进行集成创新,提出"选层-设计-施工-判断-治理-评价"一体化的综合工艺流程,在施工前、施工中、施工后3个方面有机的紧密结合,动态调整,以达到煤层底板防治水需求。结合工程实例应用,说明治理效果的有效性,在本区及国内其他类似条件地区具有良好的借鉴意义。

区域超前探查治理技术在推覆体下煤层底板灰岩水害防治中的应用

区域超前探查治理技术是近几年推广的有效预防华北型煤田底板灰岩水通过垂向隐伏导水通道突水,防止淹井、淹面等水害事故的新兴技术。新集二矿受巨厚推覆体的影响,三维地震勘探及钻探无法查明地层展布、断层、陷落柱等垂向隐伏导水通道,对区域超前探查治理技术在钻探顺层跟进、隐伏构造探查设计、注浆改造工艺及治理效果评价等方面提出了新的挑战。通过工程实例对区域超前探查治理技术在推覆体下深煤层底板高承压水害防治中的应用进行研究,创新提出“施、判、探、注、评一体化”的工作思路和方法。实践表明,该方法可以有效应对巨厚推覆体影响下的煤层底板高承压奥灰含水对矿井安全开采的威胁,对类似矿区具有重要的借鉴意义。

井下近水平定向钻进技术在煤矿奥灰水害防治中的应用

为高效解决煤矿断层富集区下组煤层回采时面临的奥灰水害问题,担水沟煤矿率先利用井下近水平定向钻进技术对矿井9204工作面底部构造发育区进行了超前探查治理,并通过物探复探结果对照、常规钻探验证和水化学分析相结合的方式,对超前探查治理效果进行了验证。结果显示,探查过程中各分支钻孔出水点矿化度较该区奥灰水高出220.5-323.4mg/L,其中Cl-含量较该区奥灰水高出38.24-67.69mg/L;注浆改造前后音频电穿透视探查结果对比显示,0-40m相对低阻异常区面积缩减率达到93.92%,40-80m相对低阻异常区面积缩减率达到85.47%;常规钻探探查验证中,各钻孔再无出水和其它异常现象,表明超前探查治理取得了显著的效果。此次近水平定向钻进技术的成功应用,在该区域类似地质条件下的工作面底板奥灰水害防治中提供了可参考实例。

煤层底板导水通道钻孔超前探查与多元信息识别技术

煤层底板多发育有各类导水通道,严重威胁着矿井的安全生产。为更加科学地建立底板导水通道多元信息识别技术体系,预防底板突水,首先根据导水通道类型多样、位置不明、突水危害大等特征和地面定向钻进区域探查技术的优点,提出了轨迹合理、目标层合理和探查区域最大化的探查原则。其次总结分析了淮北矿区、淮南矿区、邢台矿区、黄河北煤田等区域导水通道探查过程,发现在揭露导水通道时,岩屑、钻时、钻井液漏失量等直观指标和压水试验透水率、注浆参数等验证性指标均与正常地层有明显差别。为此将钻探过程中多源信息判识指标分为定性和定量两大类。根据钻遇导水通道时,岩屑和钻时2项定性指标的变化幅度,给出了对应的标准曲线,进而确定了导水通道类型分类体系;接着综合分析钻井液漏失量和压水试验透水率2项定量指标在钻孔揭露导水通道时的变化,提出了钻井液漏失量30 m3/h、压水试验透水率10 Lu作为导水性分级的界限,据此建立了通道导水性能双因素综合分级体系,将导水性划分为4个等级。最后以华北型煤田某典型矿井为例,根据探查原则实施4个孔组对导水通道进行了超前探查,应用多元信息识别技术成功判识出探查区域内的4条断层、2处岩溶裂隙带和1个陷落柱,并确定了导水通道的导水性等级。研究成果对提升煤层底板导水通道识别和治理具有指导作用和重要意义。

基于信息熵权—复相关系数法的煤层底板突水危险性评价

我国东部地区的石炭二叠系煤炭资源开采过程中主要面临底板水害威胁,对煤层底板突水危险性进行合理有效的预测评价是极为重要的。以济宁某煤矿为例,以奥灰水压、煤层底板隔水层厚度、煤层底板软硬岩比例、断层强度指数及底板破坏深度作为评价指标,采用信息离散度和相关性结合的方式,引入信息熵权—复相关系数耦合评价方法,利用最小鉴别原理实现信息熵和复相关系数的耦合,构建底板突水危险性评价模型。结合物探资料和钻探资料确定研究区底板突水危险区域。结果表明,研究区西北部存在较大突水威胁,东部大部分区域安全。