“长掘长探”技术在TBM掘进巷道中的应用研究

针对韩城矿区所属煤矿普遍存在奥灰含水层积水、小窑积水等水害隐患对TBM掘进巷道安全构成严重威胁的情况,迫切需要一种适用于TBM掘进工程的新型水害超前探查技术。结合矿区实际情况,提出了一种适用于煤矿井下TBM掘进巷道的水害探查技术即“长掘长探”新技术。该技术将煤矿井下定向长钻孔钻进技术和井下孔内瞬变电磁技术进行有机地结合,分别对分支孔成孔技术和数据重构技术进行技术改良,通过优选工程技术方案,选取适配的设备及钻具,使用新型孔内瞬变电磁探测仪器,有效解决了韩城矿区TBM掘进巷道无法“随掘随探”的煤矿井下超前水害隐患探查技术难题,提高了巷道快速掘进地质超前的探测效率和成果精度。应用证明,该技术探测成功率高达95.11%,掩护成功率可达91.53%,同时节约了24%的工期,探得一处富水异常区误差最大仅有0.3 m,该技术适合在类似矿井巷道掘进中推广应用。

强含水层下特厚煤层综放开采导水裂隙带发育高度

导水裂隙带高度是顶板水害防治的关键参数之一,为研究强含水层下特厚煤层综放开采条件下导水裂隙带发育高度,以彬长矿区雅店煤矿ZF1405工作面为背景,采用多元非线性回归建立了导水裂隙带高度预测模型,并采用数值模拟和钻孔实测相结合的方法,对该条件下导水裂隙带高度进行了全面探测。结果表明:考虑的影响因素越多,建立的导水裂隙带高度预测模型越合理,模型预测结果为257.4m,相较于经验公式更精确;数值模拟得到的导水裂隙带最大发育高度为244.2 m,发育规律可分为缓增阶段(工作面推进0~200 m)、突增阶段(工作面推进200~280m)和稳定阶段(工作面推进280m后),其中突增阶段最易发生顶板涌水事故,现场开采时,工作面由开切眼推进至200m后需提前做好预防措施;钻孔钻液消耗量和钻孔窥视探测的导水裂隙带高度分别为247.4,238.4m;数值模拟和钻孔实测结果共同验证了预测模型的可靠性,为安全起见,取4种研究方法的最大值257.4m作为最终结果。研究结果可为类似条件的矿井导水裂隙带高度预测提供参考。

典型煤矿区小煤窑老空水探查治理关键技术及其应用

以峰峰矿区辛安矿为例,经探查在+32 m、-100 m水平矿井涌水量中,周边小煤窑老空水约占总涌水量的70%。现已探明采空区内有3处重要涌水点均在大青灰岩含水层,最大涌水量可达6 m^(3)/min。由于涌水点位于封闭采空区,井下不具备定向钻探施工的条件。因此,拟采用地面多分支水平井定向钻探技术对大青灰岩含水层进行探查,通过综合运用超浅垂深定向施工、立体通道精细探查、定向水平孔投料、过水通道动水快速封堵等关键技术,不仅可以高效的识别出采空区涌水点,而且经现场抽水验证,地面多分支水平井注浆技术能够对井下突水点精准有效封堵。

基于定向钻孔的探放水技术在红会第一煤矿的应用分析

针对红会第一煤矿采空区水害治理,根据水文地质概况和采空区位置,采用了定向钻进工艺对探放水钻孔进行了设计及施工。主孔及分支孔均按设计要求进入了目标区域,最大孔深达561 m。结果表明,定向钻孔探放水技术具有轨迹可控、定位精度高、延伸距离长等优点,实现了精准探测的目标,为工作面的安全回采奠定了基础。

掘锚一体机机载超前探水技术

针对现有巷道掘进过程中的超前探水的问题,结合井下探水工艺的特点,将探水钻机集成到在掘锚一体机上。介绍了物探的局限性和现有坑道钻机的技术特点,根据某煤矿井下探放水的工艺特点,对机载探水钻机的结构进行了阐述。经过井下的探水实践,达到了理想的设计效果。

陕北天云煤矿主斜井掘进超前定向探放水技术应用

定向钻进技术是煤矿掘进和开采中用于探放水的有效手段。鉴于陕北天云煤矿主斜井掘进区域存在3个含水层威胁,为了给井筒掘进提供安全保障,采用螺杆马达定向钻进结合回转钻进钻探技术,同时配合瞬变电磁探测物探技术,探查井筒掘进范围内含水层富水性,查明井筒中心线周围直径30 m范围内的含水层富水性,最后对物探发现的异常区施工补充钻探,加强探放。钻探结果表明,天云煤矿主斜井掘进影响范围内,三叠系瓦窑堡组基岩含水层富水性弱、静储量少、动态补给量小,发现局部富水区,含水层对井筒掘进影响程度小。物探结果表明,斜井井筒掘进中心周围直径30 m范围内无明显的低阻异常区,表明三叠系瓦窑堡组基岩含水层富水性弱,对井筒掘进影响小。

穿越海底断层破碎带钻爆法施工安全风险分析与防控

以胶州湾第二海底隧道工程为背景,开展穿越海底断层破碎带隧道采用钻爆法施工的安全风险分析。针对地质勘察、超前地质预报、断层破碎带突水涌泥、爆破有害效应等施工最突出的风险因素进行系统分析,并提出综合地质探测技术,利用服务隧道进行综合超前地质预报方案,超前帷幕注浆和超前小导管技术,松动爆破、光面爆破和控制爆破等风险控制措施。

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。

综采工作面充水因素及水害防治

为避免综采工作面水灾事故出现,本文以西铭矿48712工作面复杂地质条件为背景,采用理论分析、现场实践方法对工作面充水因素及防治技术进行了研究,确定48712工作面主要涌水源为相邻48516工作面采空区积水,并对工作面探放水方案进行了设计。根据现场实践结果,经过76天放水,共放水13.5万m3,基本将采空区积水疏排干。

基于地震及钻探相结合的隐伏断层综合研究

为查明青龙煤矿隐伏断层构造特征及其对矿山开采的影响,通过对研究区地质构造资料、二维地震、三维地震资料以及钻孔地质资料的统计分析和综合研究,根据钻孔及地震资料对相关隐伏断层的控制,划分了断层的查明程度,对井田开采过程探放水措施的实施及顶板稳定性的控制提供了较为准确的参考依据。

物探与钻探技术在巷道掘进超前探测中的应用

山西某矿为资源整合矿井,采用物探与钻探相结合的方法对矿井进行超前探测,通过分析物探成果为钻探工作高效开展提供指导。在3503运输巷掘进至780 m范围时,物探在巷道右帮前方50~100 m范围内探测有低阻区,经综合分析发现该异常区类型为局部富水区而非小煤窑开采破坏区,后采用钻探方式对该低阻异常区进行探测并疏排异常区内积水。3503运输巷通过采用物探与钻探相结合的超前探测技术,可实现掘进前方地质构造、是否存在富水体等探测,可在一定程度提高巷道掘进安全保障能力。

定向钻机在探放水方面的技术应用

青洼矿22061巷西北部临近原青洼煤业一采区采空区,由于开采时间较为久远,水文地质资料不足,采空区边界不清楚,采空区积水严重威胁2206综放工作面的安全采掘。为探清采空区范围,保证巷道掘进安全,采用ZDY6000LD全液压定向钻机对采空区范围进行探测,圆满完成了探测采空区边界的任务。

青洼矿定向长钻孔疏放采空区积水技术应用

青洼矿2207面回采工作切眼以南存在大面积采空区积水,为解除积水对2207采面采掘的威胁,借鉴创新探放水钻孔施工工艺,使用千米定向钻机进行定向钻进,精准施工探放水钻孔,提前疏放了采空区积水,确保了2207采面的正常采掘活动,本文详细介绍了长距离定向疏放积水的设计方案及钻孔布置参数,论述了千米定向钻机的使用条件及工艺特点。

薄基岩厚松散层下充填保水开采安全性分析

为研究薄基岩厚松散层下充填开采安全性,选择五沟煤矿CT101充填工作面为研究对象,通过理论分析、数值模拟和钻孔探测,对CT101充填工作面隔水关键层稳定性进行了分析,揭示薄基岩厚松散层下充填开采覆岩裂隙高度(深度)及其变化规律,并对开采安全性进了分析。结果表明:采高3.5 m,矸石充填率为85%时,关键层未破断,隔水关键层保持完整;下行裂隙多分布在工作面两端,且具有弥合性,随工作面推进周期性增大、减小,实测下行裂隙深5.5 m,上行裂隙高6.41~11.85 m,剩余隔水层组厚度为17.38~23.97 m,工作面可实现安全回采,为类似采矿地质条件下开采安全性分析提供了借鉴。

复合勘探技术在煤矿工作面水害防治中的应用

现有煤矿工作面水害复合勘探技术大多采用常规回转钻进成孔方法,钻孔数量多、工作量大,且施工过程中钻杆弯曲变形、孔内地层变化、钻进工艺参数改变等会导致钻孔发生偏斜,从而导致探水决策失误。针对该问题,提出一种基于定向钻进的复合勘探技术,并将其应用于某煤矿综采工作面水害探测。应用过程如下:先采用矿井音频电透技术探测工作面低视电阻率异常区,再采用定向钻进技术直接揭露富水区,通过观测钻孔涌水量和化验钻孔涌水水质,确定异常区存在导水奥灰岩溶陷落柱,并圈定了陷落柱在该工作面内的延展状态和边界;根据复合勘探结果,指导更改切眼位置,有效消除了工作面开采揭露导水陷落柱导致突水事故的隐患。

巷道掘进期间富水区域探查定向钻进技术及围岩改造技术应用

充分利用煤矿井下定向钻进工艺技术的优点,在煤矿井下工作面巷道掘进期间超前施工定向钻孔,对巷道掘进区域煤层顶板含水层富水异常区进行探查和注浆治理,形成长距离掩护式定向钻孔探放水及巷道围岩改造技术。对定向钻孔成孔工艺技术、探放水孔封孔工艺技术、注浆孔注浆工艺技术和施工方法进行了介绍,并成功地在麦垛山煤矿进行了现场应用,取得良好的效果。

似膏体充填开采导水断裂带高度确定方法研究

为深入研究充填开采覆岩的断裂带高度发育特征,采用砌体梁力学模型和材料力学理论相结合的研究方法,提出了充填开采导水断裂带发育高度的计算方法,利用该方法对红阳煤矿10803工作面覆岩断裂带高度进行计算,得到其覆岩断裂带高度为13.38m;并采用物探技术对10803工作面覆岩断裂带范围进行探测验证,探测结果为13.2m。理论计算结果和物探结果高度吻合,说明采用砌体梁力学模型和材料力学相结合的方法分析覆岩断裂带范围方法正确可行。

掘进巷道超前探测技术研究

根据《煤矿防治水规定》要求,矿井巷道在掘进前,应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法对掘进前方一定范围内的导含水构造进行探测,以查清探测范围内的水文地质情况.以邢东矿为例,提出一套井下直流电法超前探测配合巷道底板超前钻探探查巷道前方及底板的导含水构造的综合技术,以确保巷道在掘进过程中的安全施工,防止出水事故的发生.

青东煤业1034工作面开采安全性评价

为了防止和减少水害事故,安全开采1034工作面,采用井下钻探的方法,设计施工了防治水工程。通过分析、总结防治水工程,查明了工作面区域"四含"不发育,富水性弱,浅部缺失,对工作面回采无影响;10煤层顶板砂岩裂隙含水层的富水性弱,在构造和裂隙区域砂岩水较为富水,对生产影响不大,但需注意工作面周期来压期间,动态顶板裂隙水的影响;10煤下-太原组第一层石灰岩间隔水层较为稳定;太原组石灰岩岩溶裂隙含水层富水性中等,需合理疏放;BF43断层不含水、不导水,对工作面回采无影响。综合分析认为,1034工作面可以安全开采。

高密度电法与瞬变电磁法联合勘查河北承德地区基岩裂隙水

缺水基岩山区的找水定井难度较大,单一地球物理方法很难达到准确找水的目的。为了弥补高密度电法探测深度浅,受地形影响较大等问题,采用高密度电法联合瞬变电磁法对基岩山区地下水进行探测,高效经济地实现山区地下水资源精准勘查。在探讨高密度电法和瞬变电磁法的基本原理和联合探测可行性的基础上,介绍了联合探测的找水前提和依据,结合河北承德地区基岩山区地下水勘查的工程应用,讨论了地形对高密度电法的影响,分析了两种方法的联合探测结果,综合两者低阻异常对应区域最终确定了基岩裂隙含水区,并通过钻孔验证了综合地球物理技术在基岩山区找水的有效性,为今后在类似地质条件地区基岩裂隙水的勘查提供了理论和实践依据。