矿井构造复杂区水害探查治理技术研究与应用

针对辛安井田部分区域内2^(#)煤开采煤层下伏的薄层灰岩含水层和奥灰含水层存有高承压水及隐伏陷落柱、断层和裂隙等导水构造的威胁,为保证矿井生产安全,对区域实施专项防治水技术研究。地面区域治理工程,共施工2个主孔、16个分支水平孔、2个次级分支孔,完成钻探进尺11778.31 m,累计注水泥14820.45 t,粉煤灰29.15 t。井下钻探工程,共施工野青钻孔1个、山伏青钻孔6个,区域治理效果检验孔16个,完成进尺2994.5 m,累计注水泥82.9 t。经对物探异常范围二次探查,3^(#)、7^(#)异常区均已消除,经过井下钻探验证,钻孔水温、水压与区域内其他钻孔一致,异常排除。通过本次项目实施,新增原煤产量12万t,产生经济效益约9240万元,且保证了矿井的正常生产衔接。

基于模糊综合评价的导水通道超前探查判识技术

华北型煤田地质条件复杂,煤层底板受构造切割形成大量导水通道,其探查判识一直是水害防治中的重点和难点。以多分支定向长钻孔超前探查为基础,构建了基于流程分析与模糊综合评价相结合的导水通道判识技术。首先在超前探查过程中,选取钻时录井、钻井液消耗量、γ录井、岩屑录井、压水试验、可注性6个评判指标,将施工过程分为16种工况,依此建立综合分析流程图,对样点是否导水进行定性判识;其次采用钻速、钻井液消耗量、γ值、非灰岩占比、单位压注量和注浆量对6个指标进行量化分级,利用超标加权法确定指标权重,基于模糊理论和最大隶属度原则对样点是否导水进行三级定量判识;最后利用该技术对赵固一矿15031工作面13个点位进行综合流程分析和模糊综合评价,其中10个点位导水可能性高,3个点位导水可能性低;在此基础上,结合工程实际成功标定了3条导水通道的具体位置。该技术构建了导水通道的判识指标体系,并对其进行量化分级与综合评估,提高了煤层底板导水通道的判识度。

薄隔水层厚采面异常区综合探查治理研究

为了消除薄隔水层厚煤层开采工作面异常区突水风险,建立井上下联合探查治理体系,通过探查分析唐家会矿6煤层带压现状与底板突水威胁性,利用地面靶向精准治理与井下定向钻探注浆,加固隔水层,并利用微震监测技术对回采过程中异常区突水风险进行实时监测。结果表明,6煤底板下30 m以深微震事件占比仅1.5%,深部含水层微震事件零星发育且垂向上无聚集趋势,表明Y6异常区得到了有效治理,基本可以保证工作面范围内回采不受底板水害威胁。

煤矿工作面水害防治技术及安全性评价

为降低煤矿工作面底板灰岩的水害威胁,实现其安全开采。本文针对物探、钻探发现的5个异常区,采取底板钻探探查和注浆加固相结合的治理措施,施工钻孔48个,完成注浆量49.85 t;顺层加固钻孔14个,共注水泥52.6 t,并通过应用钻探方法,探查验证和治理这5个物探异常区。最后通过分析评价煤层隔水层隔水性能、隔水层厚度、突水系数和水害防治技术,结果表明该工作面可以进行带压安全开采。

定向分支钻孔在煤矿顶板水害探查治理工程中的应用

为了阻断上部含水层的水通过垂向导水通道涌入工作面,消除顶板水害对工作面回采的威胁,采用定向分支钻孔探查注浆治理垂向导水通道,加固顶板局部层位使其具有一定的强度及柔性,起到阻水作用,达到治理目的。从工程注浆治理、钻探施工质量控制、施工成果及治理效果评价方面开展分析研究,总结地面定向分支钻孔探查治理煤矿顶板水害的适宜性。通过项目实施,应用情况良好。

石炭二叠系井田立井奥灰水害探查治理技术

为了消除塔山煤矿四盘区副立井掘进过程中底板奥灰突水的潜在威胁,对副立井井底水窝奥灰水害进行探查、注浆改造和加固治理,在井筒周围共设计施工了17个钻孔,其中,16个钻孔终孔位置分别对称均匀布置在井筒外30 m范围和奥灰含水层下30 m。探查结果表明,井筒东南部奥灰含水层富水性大于井筒西北部,裂隙发育东南也较西北强。注浆结果表明,注浆后出水量、吸水率均远小于注浆前,且注浆后吸水率均小于标准值0.01 L/(min·m·m),表明煤层内裂隙已达到充填加固封堵的作用。

高水压薄阻水层采煤区底板区域超前探查治理工程设计及效果评价标准探析

顾北煤矿北一与中央1煤采区1煤属“高水压薄阻水层”的灰岩岩溶承压水上开采,不仅受底板太原组灰岩水威胁,也受隐伏垂向通道导通奥陶系灰岩水的严重制约。为消除来自煤层底板的突水威胁,探查、治理垂直方向的导水构造,开展区域超前水平孔探查、治理工程。从底板区域超前治理工程的目的层选择、布孔原则和钻探设计等方面进行了论述,对项目工程效果进行了分析,提出了底板区域超前探查治理工程效果影响的因素,初步制定了效果评价的指标标准,对于煤矿底板超前探查治理技术的改进及工程实践有很好的指导意义。

张集煤矿A组煤层底板灰岩水害探查与治理研究

以淮南矿区张集煤矿西三1煤上采区1613A工作面A组煤层底板灰岩水害防治为研究对象,具体阐述了灰岩水害探查、治理及安全评价等一套完整的水害治理技术体系。经防治水工程治理后的综合分析,验证了钻孔出水量和水压值较小,水温未见异常,说明工作面底板下的导水裂隙及面内探明的垂向导水构造被有效封堵。依据工作面相关钻孔资料及理论公式,计算得出工作面底板太灰水和奥灰水的突水系数分别为0.0743 MPa和0.0166 MPa,均小于安全临界值,故底板灰岩水不会对工作面回采造成安全威胁。该水害防治技术经实际工程验证后,为受深部灰岩含水层威胁的其他生产矿井提供了宝贵的经验和方法。

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。

天窗补给型衍生式矿井动力突水模式及其评价与治理技术

中西部煤炭资源富集程度最高,开发条件优越,随着开采效率的逐步提升,高强度大采高的开采模式对地下水系统的扰动程度也随之增加,特别是导水裂隙带发育范围之外含水层的地下水在煤层开采中逐渐参与到矿井涌水过程,此类模式导致了矿井涌水预测偏差大、水害危险性评价不准确和水害治理措施不明确等一系列问题,为当前的矿井水害防治带来了极大隐患。初步总结了一种衍生式动力突水模式,即随着煤层开采,顶板覆岩破坏导致地下水系统的演化会诱发新的灾害源,从而导致不同形式的突水模式。其内涵是将定义衍生式动力突水模式的基础从传统的开采前静态分析转变为考虑采矿全周期内变化的动态评价。矿井衍生式动力突水模式可初步分为三大类,分别是“天窗补给型”、“离层灾害型”和“导水通道增渗型”。此次主要针对“天窗补给型”衍生式动力突水模式进行初步探讨,以近些年高强度大采高的浅埋煤层矿区——陕西榆神矿区为例,深入探讨了“天窗补给型”衍生灾害的孕灾条件。通过补充分析间接充水含水层富水性和水力联系强度实现对顶板含水层涌(突)水危险性的综合评价,提出了灾害衍生模式的评价方法体系。通过开采方式的转变,构建了“三查、一定、两验证、两跟踪”的主动防治体系;通过采前多目标疏降和采后局部注浆治理构建了被动防治体系。通过进一步细化矿井涌(突)水致灾模式,优化了评价体系,建立了综合防治技术,为生态脆弱区的地下水资源保护与矿井安全低碳开采提供依据。

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。

两淮煤田煤层底板灰岩水害区域超前探查治理技术

煤层底板灰岩水害区域超前探查治理技术是近几年刚刚兴起的一种灰岩水害防治新技术,具有探查治理时间超前、探查治理空间范围大、水害隐患整体消除效果好等特点。分析了两淮煤田煤层底板灰岩水害基本特征,研究了煤层底板不同类型灰岩水害区域超前探查治理的技术方法和工程工艺。提出针对淮北煤田煤层底板存在高压复合强富水薄层灰岩含水层水害威胁的矿井,应采用定向水平井钻探和"高密度低压充填+低密度高压劈裂式注浆"探查治理技术;针对淮南煤田煤层底板发育厚层非完整隔水层的矿井,应采用定向水平井钻探和低密度连续高压劈裂注浆探查治理技术,通过典型矿井的工程示范,取得了良好的水害治理效果。

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。

赵固一矿煤层底板加固的构造探查与治理实践

矿井水害是影响赵固一矿安全开采的主要危害,尤其是构造导通深部含水层引发大的突水是矿井水害的最主要形式,对矿井安全生产影响大,本文以赵固一矿15031工作面地面区域水害治理工程注10孔为例,通过定向钻孔探查及治理F15、DF102断层,采取探查及治理相结合的模式,为赵固井田底板加固的构造探查与治理提供依据。

带压开采工作面综合勘探技术和施工治理的应用研究——以内蒙古不连沟煤矿F6226工作面为例

不连沟煤矿位于准格尔煤田的北部。由于F6226工作面的部分煤层在奥灰水水头以下,需要进行带压开采,必须对潜在的顶板砂岩裂隙水和底板奥陶系灰岩岩溶裂隙水导水构造进行采前探查,并对导水构造实施治理。在探查工作中,利用瞬变电磁法在工作面顶板发现2处低阻异常,均为断裂影响形成岩石破碎,相对富水;经钻孔验证均未出水,预测在回采作业中只会产生局部淋水,不会出现大规模涌(突)水。音频电透视探测发现煤层底板中有4处低阻异常,槽波地震探测共探查出13条断裂和1处地质异常;对异常验证的25个钻孔注浆处理后,最大出水量为0.3 m^(3)/h,并未见到岩层的错乱等异常现象。评价认为,基本可以排除F6226工作面范围内煤层顶板砂岩水和底板奥灰水涌(突)水的可能性。

区域探查治理效果评价研究

区域探查治理效果评价研究是以淮南新集二矿为例,主要介绍了通过地面长距离多分支定向钻进技术对煤系地层基底隔水层超前探查垂向导(含)水构造,并利用渗透注浆对构造及通道加固封堵,进行区域治理,形成防隔水帷幕的施工技术方案及完成情况。在施工过程中以多种方法对注浆效果进行判定和分析,施工完成后,运用2种手段对治理效果进行验证评价。

煤层开采底板水地面超前探查治理效果评价——以安徽淮南新集煤矿2301采区1煤组为例

为进一步查明治理区域内可能存在的导水构造,阻断奥陶系灰岩水通过垂向隐伏导水通道进入矿井,为此新集矿开展以探查垂向隐伏导(含)水通道为目的的1煤组开采底板灰岩水地面超前区域探查治理工作。为对2301采区(局部块段)底板灰岩地面超前区域探查治理效果进行评价,通过钻孔轨迹、探查评价、注浆治理评价三个项目采用权重得分方法,综合得出了地面区域治理效果良好。井下钻探、物探及巷道实际揭露验证说明了地面超前区域探查治理工程效果评价良好,证实了评价的可靠性。

水文地质条件极复杂工作面水害探查与治理技术研究

辛安矿是峰峰矿区一个水文地质条件极复杂型的矿井,目前主要开采-500m水平的2#煤层。曾于2010年、2011年发生两起特大型奥灰水突水事故,导致-500m水平被淹,损失巨大。2012年年底,矿井在准备复产的第一个工作面(112121工作面)掘进时,又发现该工作面底板相对富水区面积占工作面设计开采面积的近二分之一,工作面内存在隐伏垂向导水通道,通道形式等情况不明。在初步探查中,又发现已有钻探地点岩体破碎,钻孔固管及成孔困难,井下探查工作缓慢。为确保矿井安全,并做到工作面按期衔接。

地面超前区域探查治理技术在灰岩岩溶水害治理中的应用

针对220106 工作面“高水压薄隔水层”灰岩承压水上开采特点,采用了地面超前探查治理技术对灰岩水进行了探查、治理,施工了5 个顺层定向分支钻孔,实现了220106 工作面探查治理范围的全覆盖。通过综合录井判层、钻进异常、钻井液消耗量、泥浆温度、压水试验等方面探查成果资料综合分析,220106 工作面钻探探查目的层段层位清楚,地质构造简单,整体富水性弱,排除了陷落柱及垂向隐伏导(含)水构造,并将C312灰岩改造为良好隔水层,为220106 工作面安全开采提供了保障。

煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术探讨

在煤矿水害精准勘查的重要性不断深入的基础上,对煤矿奥灰水带压开采水害探查技术进行了充分的分析,并对如何做好煤矿奥灰水带压开采水害防治这一课题进行深入的探索和研究。