火成岩裂隙含水层(体)注浆改造技术研究

康城煤矿北风井工程穿越h1火成岩裂隙承压含水层,为了克服突水、涌水、淋水,进行了注浆堵水、突水点封堵和超前预注浆施工,获得了h1火成岩裂隙发育规律和富水性等水文地质资料,为该区开采9煤层治理火成岩水提供技术依据.     

华北煤田下组煤底板岩溶含水层注浆改造技术应用及发展趋势

我国华北煤田含煤地层主要为石炭—二叠纪。由于煤系地层绝大多数直接沉积在奥陶系灰岩强承压岩溶含水层之上,其下部煤层(下组煤)距离奥陶系灰岩较近,开采过程中多次发生底板突水事故。为此,我国专家学者开展了大量的研究工作,在下组煤底板突水危险性评价理论和方法方面取得了丰富的研究成果。但是,由于华北煤田分布广,地质水文地质条件千差万别,这些理论和方法存在一定的局限性,下组煤突水事故仍时有发生。因此,下组煤底板岩溶含水层注浆改造成为近年来我国煤炭行业重点研究的课题之一。首先系统地介绍了我国下组煤底板岩溶含水层大面积注浆改造布孔方式发展历程,即由井下巷道扇形钻孔→井下巷道定向钻孔→地面定向钻孔;其次介绍了放水试验法、钻孔涌水量法和电阻率CT、震波检层、无线电波透视与瞬变电磁等物探方法在下组煤底板岩溶含水层大面积注浆改造效果评价中的应用状况;最后指出了未来下组煤防治水技术的发展趋势:(1)在进一步深入研究底板突水理论的基础上,研究浆液和下组煤底板岩溶地层的相互作用机理;(2)采用地面定向钻孔方式,对下组煤底板岩溶含水层进行注浆改造,优化注浆工艺;(3)结合水平定向钻孔工艺,研究经济高效的物探技术,实现对深部下组煤底板突水危险性和底板岩溶含水层注浆改造效果的精准探测与评价。     

高水压煤与瓦斯突出工作面底抽巷突水治理技术

焦作矿区大多数矿井为底板高承压水和煤与瓦斯突出的矿井,为了解决瓦斯问题需要在工作面底板施工底抽巷,而底抽巷更接近底板承压含水层,因此突水危险性高;为解决底板突水问题需要采取底板注浆加固措施。九里山矿14141工作面底抽巷进行底板注浆加固施工过程中发生钻孔突水事故,此类事故具有薄隔水层注浆封堵时巷道易变形、底鼓突水点难以控制、补给源水量充分和涌水难以自流等治理难点。通过采用引排钻孔涌水、降低突水点压力、施工钻孔堵水注浆、堵截突水点导水通道、拦截突水水源等综合治理方法,有效治理了"V"字型巷道复杂环境下钻孔突水点的突水。该治理方法对于焦作矿区等大水矿区同时又是煤与瓦斯突出矿井的水害防治工作有很高的实用价值。     

千米钻机定向钻进技术在矿井防治水中的应用

赵固一矿为了有效控制二1煤层底板L8灰岩及下伏高压含水层向采掘工作面突水,对该矿含水层水压高、隔水层厚度薄等水文地质条件进行了分析,结合目前防治水工程中普通注浆钻孔的应用情况,提出将近水平定向钻进技术应用到矿井防治水工程中,采用近水平定向钻孔结合地面注浆站造浆对煤层底板进行注浆加固。实践表明,该方法的应用成功阻隔了二1煤层底板高压水的向上突水通道,对导水裂隙和构造进行封堵,确保了矿井的安全生产。     

王家寨煤矿开拓巷道过承压含水层技术研究

针对王家寨煤矿开拓巷道承压含水层与安全隔水层厚度较小且有突水威胁的问题,分析矿井地质及水文地质条件,采取了钻孔疏水降压、瞬变电磁法、注浆堵水等过承压含水层的综合安全技术措施,最终安全穿过承压含水层上部,为类似情况提供了技术经验借鉴。     

陈四楼煤矿煤层底板注浆分层扩散规律

陈四楼煤矿矿井南翼深部采区水文地质条件较复杂,背斜、向斜、断层等构造发育,主要充水水源为太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水层,该含水层富水性强、水压高,且太原组上段L11、L10、L8灰岩层位联通性好,在构造发育区域导水性、富水性强,注浆钻孔注浆量大。以煤层底板注浆钻孔数据为基础,分析了工作面水文地质条件、构造与注浆量的关系,为煤层底板注浆孔改造设计和施工提供技术支持。     

矿井底板水害针对性治理研究及应用

根据采煤工作面突水系数和二1煤层底板承压情况,提出矿井底板水害3种针对性治理模式。按照针对性治理模式,合理选取注浆层位,采用针对性底板注浆加固技术,对裴沟煤矿31采区31031、31051、31071、31111、31131综采工作面和32采区32071综采工作面底板水害进行治理,工作面回采过程中均未出现底板涌水现象,实现了安全回采,实际涌水量比预测涌水量减少90%以上,治理效果显著。针对性治理模式在降低底板突水危险性的基础上,减少底板注浆费用,实现了安全、经济的目的。     

裴沟煤矿33采区底板水害评价研究

为评价裴沟煤矿33采区二_1煤底板水害影响程度,统计了33采区地质及水文资料,详细分析了底板太原组L7-8灰含水层、L1-3灰含水层、奥陶系灰岩含水层以及地质构造对矿井充水的影响。本区受滑动构造铲蚀作用,二_1煤与下部奥陶系灰岩含水层间距变小,并且叠加较大的断裂构造,造成奥灰水。应用临界突水系数法对本区奥灰水突水危险性进行评价,划分出奥灰突水威胁区和奥灰突水危险区,并对奥灰突水危险区的涌水量进行了预计,为采区防治水工作和矿井安全生产提供数据。     

偃龙矿区奥陶系强岩溶含水层底板注浆改造技术

偃龙矿区地处豫西地区,矿井深部开采二1 煤层受奥陶系强含水层岩溶裂隙水威胁,奥灰水压不断增高,煤层底板构造发育、隔水层不稳定等突水因素影响了安全回采。通过水文地质资料分析与瞬变电磁技术进行底板富水性探测,建立了底板注浆改造深度精确计算模型,提出了偃龙矿区二1 煤层底板注浆改造水害防治技术,并进行了工业性试验。结果表明:12061 工作面底板分布有 3 种类型富水异常区,富水异常区域岩层节理、裂隙较为发育, 异常区覆盖工作面底板大部,工作面底板存在突水危险性;菱形钻孔布置有利于减小孔间距,最终确定底板注浆改造深度为 65 m、注浆压力为 9 MPa 与注浆扩散半径为 25 m,对太原组下段及奥陶系灰岩含水层注浆变含水层为相对隔水层,切断了底板奥陶系灰岩含水层与二1 煤层的水力联系;底板注浆封堵后,检验孔水量不大于 10 m³ / h,钻孔孔壁光滑,原 5 个富水异常区消失,注浆改造效果显著。     

立体多水平分支定位孔快速封堵特大突水点技术

鹤壁某矿1309工作面发生突水事故,突水量1 700～1 950 m3/h,突水峰值为4 291 m3/h,导致淹井。针对突水点位置及突水通道不确定、突水量特大、水压高、地质构造极复杂(隐伏构造突水)等情况,采用垂向钻孔和立体多水平定向分支钻孔相结合的快速封堵突水点技术,以堵源为主,查堵结合,对突水点所在区域底板奥灰、L2灰岩含水层及F1061断层带主要导水通道进行立体化的注浆封堵与加固,形成帷幕切断深部突水通道,堵水效果显著,达到了快速注浆堵水排水复矿、减少矿井排水量的目的。     

煤层底板含水层突水危险性评价及防治对策

根据平煤八矿己组煤底部的L2灰岩含水层、L7灰岩含水层和寒武灰岩含水层的地质和水文钻孔资料,通过分析己组煤底板含水层的水位标高及己组煤与含水层的距离,利用突水系数法对L2和L7薄层灰岩含水层以及寒武厚层灰岩含水层的突水危险性进行评价和突水危险性分区,结合断层的发育情况设计底板灰岩水的防治水方案,制定了己组煤底板含水层的疏水降压、岩层井下注浆加固和井下强排水的防治水方案,为矿井己组煤安全生产奠定了基础。     

赵固一矿底板灰岩含水层采动影响研究

为解决赵固一矿底板突水严重问题,根据其水文地质条件,分别利用经验公式、理论计算及UDEC离散元数值模拟对11111工作面开采引起的底板破坏深度进行预计,采用突水系数法对底板L_8灰、L_2灰和奥灰承压含水层的突水性做出评估,针对有突水危险的含水层提出底板注浆加固方案,并对加固后底板的稳定性进行评价。结果表明:11111工作面综采时底板破坏深度最大24.05m,接近L_8灰岩与二1煤层的平均距离26.16m;L_8灰含水层有向工作面突水的危险性,采前需对底板进行注浆加固;注浆加固后底板破坏减小,突水危险性明显降低。通过现场实测11111工作面涌水量变化可看出,工作面回采过程中最大涌水量为44.6m~3/h,未发生突水事故。     

地面顺层钻进在煤层底板高压岩溶水害区域超前治理中的应用

朱庄煤矿深部采区太原组灰岩含水层具有高承压、强富水、补给充沛、无垂直分带性、存在强径流带和垂向导水通道、与奥灰有水力联系等特点,自6煤开采以来多次发生底板灰岩突水事故,最大涌水量1 400 m3/h,严重威胁矿井的安全生产。Ⅲ631工作面回采过程中发生多次灰岩涌水,针对Ⅲ631工作面水文地质条件及底板水害特征,通过引入石油领域地面水平井钻探工艺,采用地面顺层水平井和侧钻分支水平井钻探手段对涌水段及未采段进行精确有效探查,再结合高效的地面高压注浆控制工艺,对探查到的涌水通道及原生溶隙、构造裂隙等进行注浆改造,完成了工作面涌水快速封堵及区域超前治理。     

基于注浆钻孔数据集的注浆工作面底板突水危险性评价体系

为了探究注浆加固工作面底板突水机理和注浆治理效果的评价方法,以焦作矿区5个大型矿井为工程背景,以包含13个工作面2 245个注浆钻孔的3类工程信息为依托,建立了基于注浆钻孔数据集的注浆工作面底板突水危险性评价体系。该评价体系从注浆加固工作面突水实例和矿井突水点资料入手,综合考虑研究区地质构造、含水层水头压力、底板导水性、钻孔注浆量等因素,统计注浆加固前后底板钻孔信息与水文地质信息的变化量,提出了在采动影响基本相同的条件下,注浆加固工作面突水主要受底板注浆条件和注浆加固效果的2类影响;确定了4个注浆条件类影响因子,包括工作面突水危险区因子、沿工作面走向出水水源显示因子、工作面底板导水性因子以及工作面严重危险区底板导水性因子和3个注浆效果类影响因子,包括工作面正常带与断层带注浆量差异因子、注浆孔水压与累计注浆量叠加因子以及注浆孔水压、涌水量及注浆量次序变化因子,提出了每个影响因子的等级划分标准、效果评价标准,并归纳了影响因子的8种解析图型;通过对比工作面突水与不突水事例影响因子中指标的差异性,进行显性、一般和隐性的3类显隐性划分;最后提出了一种注浆钻孔的水量、水压、注浆量的动态"三参量"评价方法。以期为分析注浆加固工作面底板突水危险性,评价注浆治理效果提供新研究方式和科技支撑。     

宁正矿区新庄煤矿首采区侏罗系延安组8号煤层顶板涌（突）水危险性评价

针对新庄矿井水文地质条件特别是矿井水的涌（突）水水源和机理认识不清,直接影响新庄煤矿的安全、高效、绿色开采这一问题,通过水质分析和计算导水裂隙带发育高度,判定新庄矿井8号煤层顶板涌（突）水水源;同时在含水层的厚度、单位涌水量、物探含水层富水异常区、钻孔消耗量、岩芯采取率、地层脆塑性比6个主控因素的含水层富水性分析和综放开采条件下冒裂安全性分析基础上,通过多结果叠合对首采区8号煤层顶板涌（突）水危险性进行评价。结果表明：矿井顶板涌（突）水水源为下白垩统志丹群洛河组砂岩孔隙-裂隙含水层和中侏罗统直罗组、延安组上、中部(煤8层顶板以上)砂岩复合承压含水层,其中下白垩统志丹群洛河组砂岩孔隙-裂隙含水层是主要致灾水源。首采区内8号煤层导水裂隙带发育高度均能沟通洛河组砂岩含水层,首采区全区域为冒裂危险区。8号煤层顶板涌（突）水危险区中Ⅰ区主要分布在首采区的北部及中西部,Ⅱ区主要分布在首采区的中部及中西部,Ⅲ区主要分布在首采区的中东部及南部,Ⅳ区主要分布在首采区的东部及南部。     

L型地面钻孔注浆技术在矿井水害防治中的应用

为治理辛安矿216采区可能发育有隐伏的陷落柱、断层和裂隙等导水构造的水害区域,以大青灰岩含水层为目的层,在地面施工定向多分支水平注浆钻孔,进行区域水文地质探查与全面预注浆加固治理,完成查明水文地质情况、封堵奥灰水导水通道的基本任务,大幅降低煤层底板的突水概率,提高了井下探巷掘进及采区回采的安全性。工程共设计钻孔16个,目前已完成1个主孔,6个分支孔,钻孔水平段最长达1 031 m,单孔水泥用量达3 280 t。钻孔质量、注浆质量均达到矿方要求,注浆工艺参数达到或超过相应技术指标。     

库车县金沟煤矿水文地质条件及防治水措施分析

通过对金沟煤矿区域及井田水文地质条件的综合分析,井田范围内划分出7层含水层,其中对矿井开采形成安全威胁的主要含水层有:第四系全新统冲、洪积砂砾石层—孔隙潜水含水层、侏罗系下统塔里奇克组下5号煤层顶板—承压含水层、侏罗系下统塔里奇克组下9号煤层底板—承压含水层、侏罗系下统塔里奇克组下10号煤层顶板—承压含水层。通过大井法和集水廊道法分别计算了井田西部、东部+1 300 m标高矿坑涌水量。井田西部开采下5号煤层初期采区预测涌水量为209.77 m~3/d;开采下10号煤层初期采区预测涌水量338.29m~3/d。井田东部开采下5号煤层初期采区预测涌水量为1 441.21 m~3/d;开采下10号煤层初期采区预测涌水量1 411.68 m~3/d。针对矿区的水文地质条件,总结出超前探水、放水降压、预留煤柱等防治水措施。     

基于底板截流理论的强含水层水害治理技术

基于焦作九里山矿底板强含水层潜在的矿井突水风险,运用物探和钻探相结合的方法探明底板含水层具体情况,并在此基础上运用底板改造技术对矿井强含水层截流区域水害进行治理。结果表明:底板含水层突水是矿井涌水的主要来源,且底板存在许多导水通道,最大涌水量达到42 m3/min,破坏性极强。采用注浆加固改造底板的方案对底板强含水层截流区域进行水害治理,使底板下移40 m从而解放受水威胁煤层,保证了工作面的正常回采。     

煤矿底板水害综合治理

煤矿底板水害一直是制约矿井安全开采的重大问题,对永华二矿地质构造与水文地质特征进行分析研究,并对马家沟组石灰岩含水层与太原组灰岩含水层进行突水系数分析。分析结果表明,11021工作面附近区域太原组灰岩含水层存在水压高、突水系数超标的问题。针对受底板水害威胁的11021工作面,根据其地质构造与水文地质特征,对隔水层薄弱地段进行底板注浆加固,并利用探放水技术将探到的有水害威胁区域的水排出,做到防患于未然,达到治理水害的目的。     

煤层底板双含水层突水防治技术研究

随着矿井开采深度的增加,华北型煤田底板承压含水层突水危险性加大,突水事故时有发生。如何有效地防治底板水害成为许多煤矿面临的重要问题,一直以来也是煤矿防治水工作的一个难题。通过对滨湖煤矿16煤开采的水文地质条件进行详细分析、总结突水资料、揭示了断层突水机理,对底板双承压含水层进行了危险性评价,提出了有效的煤层底板水害防治技术途径,为矿井水害防治提供了科学依据。