钻探技术在煤矿水害防治工作中的应用

钻探作为煤矿水害防治工作一种重要的技术手段,得到了广泛的应用。煤矿大口径排水井钻进技术、底板多分支水平井地面定向钻进及注浆加固改造技术、井下定向探(疏)放水钻进技术、注浆封堵突水通道钻探技术和矿井突水灾害快速钻进救援技术等煤矿防治水钻探技术,在煤矿水害防治工作中得到了广泛应用,取得了良好效果。加强防治水钻探配套设备的研发和相关钻探工艺技术研究,将有力促进煤矿水害防治工作的发展。     

定向钻探技术在神东矿区防治水中的应用

针对神东矿区各矿井在老空水、底板水以及顶板水害探查与防治方面的问题,提出应用定向钻探技术探查各类水害。分析了定向钻探技术的特点,并与常规钻探手段进行了对比。重点介绍了定向钻探技术在神东矿区哈拉沟煤矿和大柳塔煤矿巷道掘进、小煤窑边界探查,以及保德煤矿工作面底板富水异常区、哈拉沟煤矿工作面顶板水害探查的应用情况。     

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。     

黄河北煤田顶底板定向注浆关键技术

为有效解决我国黄河北煤田面临的顶底板含水层双重水害问题,以山东能源邱集煤矿水害治理为例,在矿井水文地质和水害特征分析的基础上,确定了超前主动、区域协同、逢漏必注和安全推进的防治水理念;提出了"顶底板同注+帷幕注浆"的灰岩水害治理技术,采用"梅花式"与"上下穿层式"的钻探方式实现了含水层岩溶裂隙和隐蔽导水通道的有效探查,通过等距离定向钻孔和井上下水文钻孔实时观测技术确保了高质量精准注浆;截至2018年底注浆工程共施工19个主孔,95个分支孔,累计完成进尺64 183.74 m,注入水泥329 035 t、粉煤灰24 845t。结果表明:注浆治理后区域内四五灰和徐灰的水压明显减小,涌水量均小于10 m~3/h,实现了11煤层的安全揭露和工作面试采,说明黄河北煤田定向注浆关键技术可以有效封堵含水层岩溶裂隙和隐蔽导水通道,实现含水层岩溶裂隙和导水通道的高质量精准注浆。     

桑树坪煤矿11~#煤层底板水文地质探查方案

通过对桑树坪煤矿11#煤层底板水文地质特征的分析,确定采用物探钻探相结合的方式对11#煤层底板岩层水文地质情况进行探查。物探方案包括矿井瞬变电磁法超前探测、直流超前探测、音频电透视,钻探方案包括定向钻探、常规钻探。一旦查明异常区可能形成水害威胁,采用有效疏放或注浆封堵的方式进行治理,确保矿井生产安全。探查结果对于该矿11#煤层底板注浆、增加有效隔水层厚度有一定的参考价值。     

注浆技术在华北奥灰水害防治中的应用与发展

我国华北型煤田水文地质条件复杂,随着深部资源的大规模开发,煤层底板奥灰突水概率增加,奥灰水害成为华北型煤田深部开采的严重安全威胁。应用注浆技术能够快速封堵突水通道,消除潜在水患,在华北奥灰水害防控方面具有明显优势;历经工作面注浆、井下定向孔注浆和地面定向孔注浆,装备进步推动华北型煤田奥灰水害注浆防治技术持续发展。本文分析了注浆技术在华北型煤田奥灰水害防治中的发展历程,结合奥灰水害超前治理工程案例,分析了实践中地面定向孔注浆技术遇到的问题,指出了区域水害防治地面定向孔注浆技术发展方向。本文对华北型煤田深部开采底板奥灰水害防治具有重要参考意义。     

邢东煤矿深部区域奥灰水害探查治理技术

为解决深部区域煤层开采的奥灰水害问题,以邢东煤矿-980 m水平内多个工作面底板探查治理工程为例,通过对矿井及工作面地质、水文地质条件进行分析,确定工作面回采期间的主要充水水源、充水通道及探查治理层位,结合钻探探查和注浆治理工程,通过工程效果检验,完成了研究区奥灰水害的有效防治。结果表明:研究区开采期间的主要充水威胁来源于煤层底板奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层水,主要充水通道为断层构造带。通过钻探工程探查,施工了1个地面主孔,40个地下近水平分支孔,根据伽马测井、水位观测和水温观测等钻探效果检验,确定本次探查到1个隐伏陷落柱(X8)、以及F_(23)等个别导水断层构造。经注浆工程治理,认为煤层底板奥灰岩溶裂隙发育程度不均一、注浆量与多指标相关性差,注浆条件较为复杂;经注浆终压、单位吸水率和现场实际揭露,注浆效果良好。通过本次奥灰水害探查治理工程,确保了矿井深部采区的安全生产。     

定向钻进技术在唐家会煤矿区域水害防治中的应用

矿井水害严重制约煤炭的安全高效绿色开采.唐家会煤矿主采6号煤层,煤层顶板受砂岩水威胁,底板受奥灰水威胁,且井田内导水构造发育.采用定向钻孔进行底板隔水层探查,探明了61303工作面底板隔水层的水文异常,通过观测放水量及水质参数变化情况,发现D1、D1-1及D2三个定向钻孔在孔深400 m后存在水文异常区,且存在下部奥灰水的补给,为该工作面的安全生产提供了基础资料.顶板疏放水及底板探查治理的实践表明,井下定向钻探技术能够实现水害的超前探查和防治,在煤矿井下水害防治中具有显著优势.     

物钻探相结合技术在煤矿水害防治中的应用

山东丰源远航煤业公司北徐楼煤矿101工作面顶底板水害事故频发,危害巨大.为有效预防顶底板水害事故,提出在巷道超前探测中应用物钻探相结合技术,采用三维地震、瞬变电磁和无线电坑透勘探技术对101工作面地质构造和顶板含水层富水异常区进行探查,采用千米定向钻机进行钻探验证.根据探测成果实施水害防治措施,有效防止了工作面水害事故...     

开展水害致灾因素普查 防范煤矿水害事故发生

现阶段我国煤矿水害事故基本得到了有效控制，但水害重大事故仍时有发生，事故影响还有增大趋势，开展水害致灾因素普查治理是加强煤矿防治水工作，有效防范各类水害事故的重要举措。总结了我国煤矿水害发生的主要致灾因素，分析了充水水源、充水通道等各类致灾因素的特点；系统论述了我国在煤矿水害致灾因素探测中物探、钻探和智能探测方面的代表性技术和创新性成果，阐述了“三图法”等顶板水害预测预报理论和方法，以及五图-双系数法和“脆弱性指数法”等底板水害预测预报理论和方法，并介绍了地下水和地表水等因素导致水害事故的典型治理技术。研究发现，在目前煤矿水害致灾因素探查方面，老空水探测程度、深部岩溶含水层防控、西部煤矿区顶板砂岩含水层监测及智能化探测技术仍存在缺陷，关闭矿井的矿井水问题尚未得到重视。提出今后需重点在煤矿水害致灾因素综合精细探查、智能化探测及关闭矿井水害致灾因素探查等方面加强研究的建议。     

准格尔矿区煤矿井下水害综合防治技术

针对准格尔矿区某煤矿井下工作面顶底板水害防治形势严峻,单一探测技术手段不足以满足目前防治水需求的问题;提出采用井下音频电穿透和槽波地震勘探技术初步圈定异常区、地球化学水质化验技术结合定向钻探技术探查异常区的综合勘探技术,运该综合勘探技术,在该矿井下某工作面圈定低阻异常带和槽波能量强衰减区,运用定向钻进技术钻进至圈定异常区,水质化验数据表明定向钻孔出水中的Cl-含量明显高于常规顶板砂岩水;通过定向钻孔采用地面-井下联合注浆方式对异常区进行注浆加固防治,共注水泥浆457.5 t。实际揭露结果表明该区域为地质异常体且地层紊乱,工作面未发生底板奥灰水导水现象;取心钻孔可见水泥样,表明注浆水泥对破碎地层进行了有效胶结固化;该工作面的安全回采表明综合勘探及防治技术在水害防治领域的可行性。     

皖北矿区构造发育薄层灰岩区域防治水注浆地面定向钻探技术

我国煤矿水文地质条件极其复杂;随着深部资源的大规模开发,矿井水害防治形势十分严峻,面临众多挑战。煤层底板存在高承压岩溶含水层,且富水性强或极强时,采用地面区域治理技术,可改善采煤工作面底板状况,消除煤炭开采时的底板突水水害威胁。联合应用地面多分支定向钻探技术和润滑防塌钻井液技术,可全面覆盖受底板水害威胁区域,降低钻探工程造价,减小钻探施工对环境的影响,解决长距离顺层地面定向钻探成孔难度大、钻具易卡阻的难题。     

定向钻进工艺技术在神东矿区应用浅析

随着煤矿高产高效发展,煤矿逐步向深部煤层开拓延伸,煤矿地质勘探、水害防治日趋复杂。目前定向钻探工艺技术应用成熟,在解决各类地质、水害防治等问题效果凸显,将成为煤矿井下勘探手段的主流。结合神东矿区各矿井生产实际情况,阐述定向钻进工艺技术在煤矿井下解决地质、水害防治、瓦斯治理、顶板管理等方面的应用及发展趋势。     

我国煤矿水害防治技术取得重大进展

<正>在日前召开的安全科技"四个一批"项目成果交流推广现场会上,有关专家透露,我国煤矿防治水技术取得重大进展,主要体现在水害致灾地质要素综合探查技术与装备、水害致灾地质条件综合改造治理技术与装备、突水灾害快速抢险救援技术与装备3个方面。截至目前,我国煤矿在物探、化探和钻探与水文试验方面,已有一套成熟的致灾地质构造探查技术方法。在     

巨厚冲积层薄基岩煤层底板区域防治水地面定向钻探技术

赵固一矿18011工作面上覆巨厚冲积层,煤层顶板基岩较薄,应用地面定向钻探注浆技术改善采煤工作面底板状况,消除煤炭开采时底板突水水害威胁。通过应用地面多分支定向钻孔技术,全面覆盖工作面探查治理区域,有效降低钻探施工成本,提高施工效率。通过选择"绿色"钻井液处理剂并进行分段钻井液设计,有效降低钻探施工对环境的影响,避免钻探事故,克服钻探技术难题。     

峰峰矿区深部矿井开采水害防治技术研究

随着开采深度的加大,大部分矿井开采已进入了深部区域,而传统的水害防治手段已不能完全满足现阶段的防治水工作需要。通过分析峰峰矿区深部矿井开采中的水害因素,确定主要水害威胁为高承压的奥灰水,水害防治的关键在于对隐伏导含水构造即导水通道的探查与治理。提出了包括地面综合物探技术、地面多分支定向水平钻进技术、地面注浆加固技术及井下钻探补强验证技术的深部矿井开采水害防治技术,实现了对导水通道的"探"与"治",并成功应用于九龙矿15445N工作面,为深部矿井开采的奥灰水害防治提供了参考依据,具有很高的推广价值。     

定向长钻孔技术在煤矿井下防治水钻孔施工中的应用

针对煤矿井下水害防治钻孔施工中采用传统回转钻进工艺施工存在钻探工作量大、钻孔轨迹不可控、探测盲区等难题,总结了定向长钻孔施工技术在探测老空区、顶板疏放水及底板加固注浆施工中的优势。现场实践表明,采用定向长钻孔技术能够实现钻孔轨迹精确控制,保证钻孔轨迹沿预定探测区域延伸,提高探测精度,为煤矿井下防治水钻孔施工提供了实践经验。     

煤层底板超前注浆加固定向钻进技术与装备

将定向钻进与底板注浆加固技术结合,利用定向钻孔实现煤层底板超前注浆加固是现有底板水害防治方法的重要创新。系统研究了定向钻孔超前注浆加固原理、钻进装备、钻孔设计方法和钻进成孔工艺,形成了一套煤层底板超前注浆加固定向钻进技术与装备。通过在赵固一矿11151工作面现场试验表明,研究的钻进技术和装备稳定可靠,工艺先进,底板注浆加固效果良好,丰富和完善了煤矿底板水害防治手段,实现了煤层底板水害超前防治的重大突破,对煤矿安全高效开采意义重大。     

煤矿底板强含水层定向钻进注浆治理技术

为了保证韩城矿区桑树坪煤矿11号煤层3109工作面的安全开采,采用定向钻进注浆技术对3109工作面底板奥陶系上部含水层进行了探查、治理,查明并改造了3109工作面底板奥陶系上部含水层的透水性。通过压水试验,测得3109工作面底板奥陶系灰岩含水层上部裂隙不发育,透水性差。通过钻孔注浆,进一步降低了3109工作面底板奥陶系灰岩含水层的透水性。注浆工程结束后,3109工作面实现了安全开采,证明了定向钻进注浆技术在研究区底板奥陶系灰岩水害防治中的有效性。     

基于三维定向孔的深部水害探查治理技术研究

为了解决深部开采水害防治问题,优化深部区域治理方案,研究基于三维定向孔的深部水害探查治理技术。以邢台矿区深部水害探查治理工程为例,分析了定向钻孔布置影响因素,介绍了三维定向孔结构和孔组分布。探查治理工程与采掘工程有序衔接,构建了深部开采水害管控体系。研究表明,深部水害探查治理技术既可治理已有突水点,降低突水概率,又可以及时封堵新发生的突水点,为采掘工程全过程提供技术支撑。研究成果可以为深部开采区域探查治理工程设计与实施提供参考。