奥灰水害地面超前区域治理方法研究

在总结新安煤田水文地质条件的基础上,以孟津煤矿11030、11040工作面区域治理为例,分析了开展水害地面超前区域治理技术的必要性,讨论了区域治理设计中的关键技术参数以及实施的可行性,为其他矿区相似条件下开展水害地面超前区域治理技术提供了有益的借鉴经验。

地面水平分支孔注浆超前治理奥灰底板突水技术

为解决煤层底板高承压奥灰水的突水问题,九龙矿采用区域超前治理方法对15445N工作面的奥灰含水层进行底板突水防治。通过地面水平定向分支钻孔注浆,封堵含水层顶部的导水通道,增加隔水层厚度,并在回采工作面外围巷道构筑防水闸门,实施疏水降压;并经对底板承压含水层的水压和水质检测监控,及时掌握涌水水源及水质变化情况,并验证封堵效果。试验结果表明:15445N工作面安全回采400 m后,3号钻孔的最大涌水量从30 m3/h下降为18 m3/h,回采期间工作面正常涌水量降为48 m3/h,对该区域奥灰水超前治理取得了良好效果,实现了带压安全开采的目标。

大采深矿井地面区域治理奥灰水害关键技术研究

为安全开采邯邢矿区深部煤炭资源,提出了"区域超前治理"奥灰岩溶水害理念,开展了华北型煤田大采深高承压水安全开采成套技术研究课题;从理论上研究得出"分带分时段突破"底板突水机理;采用阻水系数法评价试采区底板隔水层承压能力;成功地研究出地面多分支近水平定向钻探关键技术;从岩石力学和水动力学阐述了裂隙含水层中水平孔注浆浆液扩散机理,并给出了孔距计算公式;对于钻遇岩溶或断裂构造状况,研究出了铺底浆液控制技术。地面区域超前治理奥灰水害成套技术在九龙矿成功应用,取得了显著技术经济与环境效果。

奥陶系石灰岩含水层钻孔隐性漏水机制与防治方法

由于封堵不良钻孔形成的导水通道而造成煤矿突水事故时有发生,特别是奥陶系石灰岩含水层(简称"奥灰")钻孔隐性封孔不良,其形成的水害隐患更具有突发性、隐蔽性,对安全生产影响严重。以兴隆庄煤矿为例,通过对三灰地层的一采区石门巷道新增出水点、出水水样呈奥灰水质特征以及奥灰、十下灰水位异常等水文地质异常现象的分析研究,可以判断奥灰钻孔具有隐性漏水。主要原因是由于地质条件变化,在未下套管前的钻孔意外进入奥灰富水区,从而导致高压、高流速水流向其他含水层排泄,使得水泥封孔效果不佳形成隐性导水通道。据此提出井下钻孔化学注浆的防治方法,可对该类水害的防治有指导意义和借鉴价值。

奥灰岩溶水害区域超前治理技术研究及应用

鉴于邯邢矿区大采深矿井深部煤层和下组煤开采受奥灰承压水威胁现状和保水开采需要,提出了奥灰岩溶水上带压开采水害治理的"区域超前治理"理念及"超前主动、区域治理、全面改造、带压开采"防治水指导原则;相应给出了区域分区原则、治理模式及适用条件、治查结合新方法、超前治理管理程序、底板阻水能力评价方法和治理关键技术等支撑体系。该成套技术首先在邯邢矿区进行了应用研究,特别是地面多分支水平钻进关键技术应用研究,取得了很好的安全技术效果,创新了大采深矿井和开采下组煤奥灰水害治理方法,安全开采受承压水威胁的煤炭资源,保护了煤系基底奥灰水环境。

淮南矿区A组煤底板灰岩水防治及潘二矿突水事故原因分析

为了有效地防治矿井煤层突水,针对淮南矿区水文地质条件下的水灾特点,采用理论分析和工程实际相结合的方法,尤其以具体煤矿煤层突水实例为研究对象,做有针对性地具体统计分析,以确保研究结果符合本地区矿区实际情况。通过对淮南矿业集团潘二矿12123底抽巷联络巷突水事故的突水水源、突水通道及补给水源的研究分析,总结采取的探查方法和治理突水灾害措施优缺点,借鉴淮北矿区治水技术体系,得出了淮南矿区灰岩水防治更好的区域防治水的探查方法及治理措施。

奥灰岩溶水上带压开采区域超前治理防治水技术

针对邯邢矿区煤层开采受奥灰承压水威胁及保水开采的现状,提出了区域超前治理防治水技术,以超前主动、区域治理、全面改造、带压开采为指导原则,该技术在邯邢矿区奥灰含水层顶部区域超前注浆改造中进行应用,以孔口终压1.0 MPa、稳定30 min以上和单孔吸浆量小于50 L/min作为注浆结束标准。试验过程中采用地面多分支水平钻进关键技术,最终达到注浆加固煤层底板含水层及奥灰顶部改造含水层目的,大幅降低煤层底板突水可能性,安全开采出受承压水威胁的煤炭资源。

峰峰矿区深部煤层开采水害问题及防治对策

为了解决峰峰矿区深部煤层开采奥灰突水问题,分析峰峰矿区深部煤层开采的地质和水文地质条件及面临的水害问题,指出深部煤层开采奥灰突水的途径和特点及目前防治水技术存在的不足之处;对深部煤层开采奥灰突水机理进行了研究;提出全面探查、区域治理、煤层底板注浆加固、分区隔离开采、增加矿井排水能力等深部煤层开采防治水技术途径。实践证明:煤层底板构造全面探查、区域治理是最有效的防治深部煤层开采奥灰突水的技术。

华北型煤田深部开采底板突水机理与区域治理关键技术

通过对华北型煤田邯邢矿区大采深高承压水和下组煤开采条件下9起较典型的煤层底板承压突水实例进行深入系统分析,基于时空4维结构概念,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理,即从空间上在上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层和因采动影响而产生的各种破坏损伤及原始导升裂隙带等,按阻水能力大小划分11个阻水"分带";从时间上按煤层底板渗水及突水通道形成进程划分4个"时段"。鉴于邯邢矿区矿井深部煤层和下组煤开采受奥灰承压水威胁现状和保水开采需要,提出了奥灰岩溶水上带压开采的"区域超前治理"水害理念、"超前主动、区域治理、全面改造、带压开采"防治水指导原则和底板阻水能力评价方法;相应成功地研发了区域超前治理关键等技术体系,特别是地面多分支水平钻进关键技术研究,取得了很好的安全技术效果,创新了大采深矿井和开采下组煤奥灰水害治理方法与技术,为安全开采受承压水威胁的煤炭资源,保护煤系基底奥灰水环境提供一条新途径。

奥灰岩溶水上带压开采区域超前治理防治水技术

针对邯邢矿区煤层开采受奥灰承压水威胁现状及保水开采的现状,提出了区域超前治理防治水技术,以超前主动、区域治理、全面改造、带压开采的指导原则,该技术在邯邢奥灰含水层顶部区域超前注浆改造中进行应用,以孔口终压1.0 MPa、稳定30 min以上和单孔吸浆量小于50 L/min作为注浆结束标准。试验过程中采用地面多分支水平钻进关键技术,最终达到注浆和加固煤层地板含水层及奥灰顶部改造含水层目的,大幅降低煤层底板突水可能性,安全开采出受承压水威胁的煤炭资源。

峰峰矿区特大突水灾害治理技术

以峰峰矿区地质、水文地质条件为背景,针对奥灰突水灾害治理的难点,提出了奥灰突水灾害治理的原则及技术路线,研究了奥灰突水通道和突水点探查和治理的方法,确定了奥灰特大突水灾害的快速治理关键技术。结果表明,研究提出的峰峰矿区奥灰特大突水快速治理技术对于华北型岩溶矿区水害治理具有一定的借鉴意义。

鹤壁矿区奥灰水水害分析和防治对策

奥灰水水害是矿井建设与生产中的自然水害之一。如果防治不到位而发生突水事故,不仅会影响正常生产,还会造成财产损失和人员伤亡,危害十分严重。本文分析了鹤壁矿区奥灰水水害原因,总结了其治理水害的主要经验,并提出了针对性的防治措施。

唐家会矿奥灰水害区域治理试验工程及防控技术

唐家会煤矿主采6煤层底板受奥灰岩溶水威胁严重,是准格尔煤田中采深最大、水压最高的矿井,为消除底板奥灰水害威胁,对唐家会矿61207工作面开展地面区域治理试验工程。结果表明:定向钻孔过程中多次发生漏失和失返现象,注浆工程中吃浆量大,钻探和注浆的效率低,采用地面区域治理方式防治底板奥灰水害费用高、工期长,难以满足工作面生产接续成本控制的需要。经综合对比分析得出,现阶段矿井奥灰水防治宜采用“工作面内部井下定向钻底板探查加固”与“工作面外部地面定向钻断层带治理”相结合的防治水技术路线。

顾北煤矿A组煤首采区灰岩水害探查治理技术探讨

通过对淮南矿区以往A组煤开采实际生产情况的分析,发现煤层底板灰岩水害是威胁矿井安全生产的主要因素之一。以顾北煤矿A组煤层开采为背景,对A组煤首采区的灰岩水可疏放性进行了分析研究发现,C_(3) I组灰岩含水层为A组煤开采的直接充水水源,与下部灰岩含水层之间水力联系不密切,以静储量为主、补给差,具有可疏放性的特点。对所研究区域的灰岩水害治理效果进行了验证评价。

棋盘井煤矿奥灰水定向钻探注浆区域治理技术

为有效治理棋盘井煤矿16#煤开采面临的底板奥灰水问题,分析了水害机理,依据区域治理原则,采取地面定向钻进技术对井底车场范围实施超前注浆加固治理。地面定向钻探注浆治理工程施工1个主孔、11个分支孔,注入水泥量为40360 t,治理面积0.18 km^(2),井底车场治理区段奥灰顶部隔水层的隔水强度得到有效提高,治理后井底车场附近16#煤突水系数为0.0272~0.0317 MPa/m,小于0.06 MPa/m的临界值,可实现安全开采。

峰峰矿区深部矿井水文地质特征及水害防治技术

峰峰矿区煤田深部地质构造复杂且发育隐伏微型陷落柱、裂隙等导水构造,奥灰岩溶含水层埋深近千米仍发育强富水径流带,开采煤层底板承受奥灰岩溶水水压高达10.8～11.2MPa,发生多起灾害性水害事故。针对这些问题,研究新的水害治理理念,创新水害治理思路,在剖析峰峰矿区深部奥灰岩溶水害特点和发生灾害性水害原因的基础上,提出了以矿井保障系统为基础,以多水平分支孔为核心的地面超前区域治理技术,通过大量工程实践,基本控制和消除了奥灰岩溶水害威胁,保证了生产安全。

山西介休青云煤矿底板奥灰水区域治理目的层位研究

区域治理作为华北型煤田底板奥灰水治理的重要技术方法,为奥灰水害的治理起到了重要作用。区域治理的关键是治理层位的选择。为准确选择确定华北型煤田底板奥灰水治理目的层,以山西介休青云井田为研究对象,在分析煤系底板地层结构、岩性特征、奥灰含水层富水性特征、突水危险的基础上,提出了底板奥灰水区域治理目的层位的四项原则,即治理后突水系数T≤0.06MPa/m、厚度大且发育稳定、随钻测井曲线易识别便于判层以及具有稳定的顶底板。根据该原则对青云井田底板奥灰含水层进行精细分析,并将奥陶系峰峰组上段确定为底板奥灰区域治理目的层。该层选择方法在青云煤矿南部采区F3断层西侧进行地面区域治理项目中进行了应用。治理后,经钻孔验证,奥陶系峰峰组灰岩基本没有涌水,注浆治理效果显著。

桑树坪煤矿奥灰岩6号涌水点封堵与利用技术

针对桑树坪煤矿40年以来奥灰岩6号涌水点治理技术难题,通过水文地质调查分析入手,开展了挡水墙与围岩松动圈加固和引水利用技术研究,优化治理方案和施工措施,经过对挡水墙周围裂隙、管路接口反复注浆试验与技术创新,使岩石裂缝与管路接茬漏水得到彻底治理,堵水率达到99.1%,节能减排成效十分显著,有效提升了矿井抗水灾能力。

奥陶系灰岩顶部劈裂注浆裂隙起裂机制PFC数值分析

超前区域注浆是煤层底板灰岩水害防治的有效手段,而注浆工程中的劈裂注浆过程是决定注浆效果的关键环节,但由于对受注灰岩地层裂隙起裂机制认识不清,致使劈裂注浆过程中注浆压力、浆液水灰比等参数缺少有效控制,难以保证注浆效果。针对上述问题,利用颗粒元(Particle Flow Code,PFC)数值模拟软件,考虑浆液水灰比、地应力水平、弱面和裂隙的倾角和宽度等因素,开展奥陶系灰岩顶部劈裂注浆数值模拟计算。结果表明:在弱面和裂隙条件下起裂压力均随浆液水灰比(1∶1、2∶1、3∶1)的增大而减小,随最大主应力与最小主应力差值(9、12、15 MPa)的减小而增大,随弱面或裂隙宽度(3、8、15 mm)及其与最大主应力夹角(30°、60°、90°)的增大而减小;起裂裂隙沿平行于最大主应力方向延展;起裂压力值随弱面与基质强度比(0.30、0.03)的减小而减小,当弱面强度较高时,起裂压力大于裂隙条件下的起裂压力,而且沿着基质起裂;当注浆孔置于弱面两端或裂隙中间时,起裂裂隙沿弱面或裂隙的两端起裂,当注浆孔置于弱面中间位置时,起裂裂隙沿中间位置的基质起裂。研究结果有助于底板水害超前区域改造劈裂注浆的有效控制,指导注浆参数的选取,为解放深部煤炭资源提供技术支撑。

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。