破碎松软底板注浆效果综合检验方法研究

为了研究破碎松软底板注浆效果,以汾源煤业为试验矿井,采用物探法、检查孔法、渗透系数测试法、数字钻孔电视法、P-Q-t法对工作面底板注浆效果进行评价,并对回采工作面涌水量进行监测.研究结果表明:注浆后富水区域消失且地层电阻率上升;注浆后底板岩层整体性得到提高且钻孔涌水量降低了93.3％;注浆后地层的渗透系数为1.62× 10-5～1.74× 10-5 cm/s之间;注浆后裂隙数量减少了35条且裂隙宽度明显降低;P-Q-t法以定压与定量作为注浆结束依据,注浆压力达到预设压力,且注浆速度小于5 L/min的时间超过30 min,结束注浆;工作面回采过程中涌水量保持在60 m3/h以下,小于工作面排水能力,实现了安全开采.     

深井高承压水工作面底板注浆效果及突水危险性分析

工作面底板注浆加固是防治突水事故的关键技术之一，目前注浆效果评价多采用钻探、物探等方法，往往缺少定量注浆效果评价指标及注浆后底板突水危险性分析。为此，以赵固二矿14030工作面为背景，分析工作面底板含（隔）水层特征展布规律，提出注浆效果评价指标及阈值；基于FLAC3D流固耦合理论分析注浆后采动底板突水危险性。结果表明：注浆后物探低阻异常区范围明显减小/消失，工作面整体注浆效果良好；工作面注浆后钻孔涌水量的评价指标阈值为9.8 m3/h，工作面正常带和断层带钻孔注浆量与注浆前钻孔涌水量之比的评价指标阈值分别为1.81和6.31。流固耦合数值模拟显示注浆后采动底板破坏深度19 m，断层带承压水导升高度7 m大于正常底板5 m；断层影响下底板突水往往通过断层进入底板破坏带所致。     

辛置煤矿2-216工作面底板局部注浆改造技术应用研究

山西焦煤集团公司辛置煤矿2-216工作面为带压开采工作面,为确保工作面的安全正常回采,通过现场勘测调研、理论分析等方法,采用瞬变电磁法对底板异常富水区进行圈定,据此设计采用底板钻孔局部注浆技术对底板进行改造,注浆工程施工完成后瞬变电磁复探结果及后期2-216工作面的生产状况表明,原有的大面积富水异常已经消失或者减小,工作面正常涌水量为35m3/h,最大涌水量为120m3/h,最终有效杜绝了底板承压水的威胁。     

掘进巷道涌水断裂缝隙探测及注浆堵水技术

为解决龙固煤矿辅2运输大巷顶底板涌水大的问题,采用井下瞬变电磁和地质雷达相结合的物探技术,确定巷道顶底板的岩层的富水区域。制定了浅层、深部注浆相结合及局部引流封堵的治水方案,优化钻孔布置,施工深部注浆堵水钻孔52个,巷道涌水量由720 m3/h减少到340 m3/h,顶板无集中淋水。     

福城煤矿立井地面预注浆技术

地面预注浆技术作为井筒通过基岩含水层常用工法,在上海庙矿区尚无应用先例。为指导该矿区井筒注浆施工,选择福城煤矿南翼回风立井作试验井,对地面预注浆设计参数、施工方法进行试验研究,取得预期效果。全井筒平均浆液注入量为51.6m3/m,压水试验测得的井筒注浆段剩余涌水量为2.7m3/h。井筒掘砌到底后,注浆段实测剩余涌水量小于6m3/h,满足施工要求。     

新安矿底板灰岩水害超前探查治理技术研究与应用

为了解决新安矿采用常规回转钻进方式进行底板灰岩水害超前探查钻孔施工存在轨迹无法有效控制、钻孔深度小、存在治理空白区域的问题，提出了利用大功率定向钻进装备施工定向长钻孔来解决以上问题的技术方案，为了保证超前探查效果，进行了目标层精准定向钻进技术研究，同时，针对灰岩层出水后常规注浆加固方式存在的水泥堵孔问题，研究了孔内局部注浆加固技术。利用成套装备与技术，成功在新安煤矿15150综采工作面下部底板巷施工了2个孔深超过500 m的超前探查长钻孔，探清了该底板岩巷掘进方向前500 m范围底板奥灰含水情况，并在1#孔深280 m处成功实施了孔内局部注浆，注浆压力达到8 MPa，总注浆量达到514 t，在煤矿井下首次实现了孔内局部注浆，并取得了良好的注浆加固效果，为该底板岩巷的安全掘进提供了安全保障。     

工作面底板含水层的探测与注浆防突水实践

为防止10-428B工作面回采过程中产生底板突水事故,通过采用瞬变电磁技术对底板富水区域和富水性进行探测.根据探测结果,工作面区域底板低阻异常区域数量较多,存在2处低阻异常区,突水危险性较高,且底板岩层节理裂隙发育.基于探测结果和工作面地质条件,确定进行工作面底板注浆堵水,对注浆方案进行具体设计,并在注浆结束后对钻孔涌水量监测.结果表明,注浆完成后底板钻孔的涌水量在0～0.5 m3/h的范围内,成功增强了底板隔水层的隔水能力,确保了工作面回采的顺利进行.     

雨汪煤矿副井井筒工作面注浆治水施工技术

雨汪煤矿副立井井筒掘进至井深277m时,涌水量突增至46m3/h,被迫停止掘进,进行注浆治水。采用全段高一次注浆方式,通过合理选择注浆顺序和浆液浓度、提高止浆垫强度等级以及正确处理钻孔内事故等措施,确保了注浆效果。     

煤层底板注浆加固钻孔施工技术及发展趋势

煤层底板注浆加固是治理煤矿突水的有效手段,针对常规底板注浆加固钻孔存在的局限性,利用定向钻进技术施工底板注浆加固钻孔,并在赵固一矿进行现场试验,共完成6个底板注浆加固定向钻孔,总进尺3 455 m,单孔进尺400 m以上,约为常规底板注浆加固钻孔的3倍。结合试验情况,指出了底板注浆加固定向钻孔施工注意事项和不足,复杂的套管段施工以及定向钻进孔段的屈曲钻孔轨迹,一定程度上降低了钻孔成孔率和施工效率,为此,应引入石油钻井中的"套管钻进"和"复合钻进"技术,简化底板注浆加固钻孔孔身结构,减少作业程序,优化钻孔轨迹,降低施工风险。     

分层开采工作面底板注浆加固条件与效果研究

以我国富水矿区焦作矿区九里山矿14141工作面为工程背景，统计分析大量底板注浆钻孔揭示的地质和水文地质信息与参量，分析了工作面注浆加固条件，得到了评价注浆效果的方法。研究得如下结论：根据注浆钻孔涌水量对工作面底板突水危险区进行划分|得到钻孔涌水量和水压呈现正相关关系|通过分析不同深度出水次数和总的涌水量，表明L8灰岩含水层富水性弱于L2灰岩含水层富水性|指出断层对底板富水性和注浆有着明显的影响。综合分析涌水量、水压、注浆量三者之间的动态关系，并发现随着注浆的持续进行水压呈现整体增大的现象，反映了底板岩层中的裂隙得到有效封堵，含水层局部密闭性增加。低水压、低涌水量和低注浆量为注浆效果良好的标志。     

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。     

煤层底板超前注浆加固定向钻孔钻进技术

为提高煤矿井下煤层底板钻孔注浆加固效果,提出了采用井下随钻测量定向钻进技术施工底板注浆加固钻孔的工艺方法,对套管钻进、回转造斜钻进、定向造斜钻进及透孔钻进工艺技术及配套钻具进行了系统研究,设计了钻进工艺流程。赵固一矿现场试验结果表明,定向钻孔能实现煤层底板的超前治理,且单孔注浆量大幅提高,底板加固效果显著。     

姑山铁矿主井井筒地面预注浆施工

为保障姑山铁矿主井井筒安全快速掘进,对含水风化基岩段进行了地面预注浆,注浆起止深度34~210m。注浆钻孔为全直孔,注浆材料主要为黏土水泥浆。注浆后,经压水试验,预计井筒注浆段剩余涌水量为3.3m~3/h,注浆堵水率约为97.75%。井筒实际掘进时,井筒涌水量为0.50m~3/h,注浆堵水效果良好。该井筒预注浆工程的成功实施,对预注浆工艺在我国东南部金属矿山的推广应用具有重要意义。     

应用地面定向钻治理煤层陷落柱突水问题

朱庄煤矿Ⅲ6213工作面在回采过程中发生突水事故,涌水量达到170 m~3/h。分析得出,造成突水的水源为灰岩水,导水通道为陷落柱,但是该出水点位于采空区,由于回采导致底板破坏,井下不具备治理的可行性。因此采用地面定向钻孔技术对陷落柱及其附近区域进行探查,钻孔揭露导水通道后,采用骨料灌注、水泥粉煤灰双浆液高压注浆技术对导水通道进行快速封堵。最后设计探查加固孔既对陷落柱治理效果进行检查,彻底消除突水隐患。经过历时108 d的治理,突水点的涌水量由初期的170 m~3/h减少到治理后的小于5 m~3/h,Ⅲ6213工作面于2014年11月2日安全完成回采,回采期间工作面无出水现象。     

注浆改造工艺在界沟煤矿底板改造中的应用

根据界沟煤矿10#煤层1011工作面底板的富水情况,结合物探和钻探资料,分析认为注浆改造改造是1011工作面底板改造较合理的方案。基于现场的实际资料,套管深度设计为16m,钻孔深度为煤层底板下56m,注浆终压为5.5MPa,扩散半径为30m,布置了8个钻场87个注浆孔和18个检查孔,运用孔口压盖式注浆法,以单液水泥浆为主直接对含水层进行大量注浆。注浆改造后,运用检查孔检查了注浆质量,检查结果为注浆孔的水量由注浆前每个注浆孔的水量>30m3/h到注浆后每个检查孔水量<2.5m3/h,表明浆液有效地填充了底板的断层和裂隙,达到了改造底板的效果。     

富水松散地层煤矿斜井井筒渗漏水治理技术

为有效治理富水松散地层煤矿斜井井筒渗漏水问题，保护地下水资源，消除井筒的安全隐患，开展了富水松散层煤矿斜井渗漏水特征分析、井筒渗漏水治理及加固技术研究，并进行了示范应用。研究结果表明：我国西部矿区松散层厚、渗透系数大、富水性强，易出现井筒渗漏水现象，渗漏水位置大多位于井筒底板开裂处、底板与腰墙接茬处、拱部裂隙或孔隙；通过垂直钻孔或倾斜钻孔在斜井井筒四周构筑侧向截水帷幕，可将富水松散层的水与井筒隔离，切断二者的水力联系，减少井筒涌水、渗水量；壁后注浆可充分填充斜井井筒周围因涌水携砂而形成的空洞、空隙，使井筒周围岩土体处于稳定状态、井筒受力均匀。骆驼山煤矿副斜井井筒富水松散层渗漏段治理结果显示：斜井井筒旋喷桩侧向帷幕截水效率高、效果好，井筒涌水量由治理前的31.2 m³/h降低至1.75 m³/h，较治理前减少了94.39%，井筒周围的地下水位抬升，降落漏斗基本消失，旋喷桩帷幕与壁后注浆相结合的方法有效解决了富水松散层煤矿斜井井筒渗漏水问题。     

化学浆液在立井井筒工作面注浆的应用

宁煤集团红柳二矿副立井井筒施工至井深660 m位置进行探水,单个钻孔涌水量为28 m~3/h,注入水泥浆后经检查注浆封水效果不好,改注脲醛和草酸混合化学浆液后,经检查单个钻孔涌水量0.3 m~3/h,取得较好的封水效果。     

回风立井过强含水层预注浆关键技术研究

为确保裴沟煤矿樊寨井田43采区回风立井安全快速地穿过二叠系下石盒子组五煤底砂岩强含水层，针对砂岩强含水层的特点，合理选取工作面预注浆防治水技术方案，提出预注浆钻孔、检验钻孔布置原则和注浆合格评价标准等关键技术。通过方案的实施，立井井筒在穿过强含水层期间，实际揭露全工作面涌水量仅2 m³/h，防治水效果显著，达到了预期目的。     

黄河北煤田定向钻进精准注浆防治水技术研究

为有效治理我国黄河北煤田开采面临的水害问题,以邱集煤矿定向钻孔注浆防治11煤的灰岩水为例,结合瞬变电磁和抽水试验结果,分析了11煤层的顶板四灰、五灰及底板徐灰、奥灰水害的富水性程度。基于"超前区域治水"、"水源-通道一体化治理"的理念,以及含水层富水不均一的区域特征,提出了梅花式和上、下穿层式的分支钻孔钻进方式,以及井上、下水文观测孔水压实时监控的含水层裂隙精准注浆技术,以此为基础对11煤首个治理区域顶板含水层施工了6个主孔、25个分支孔,累计进尺12 011 m,累计注浆量104 880 t。结果表明:定向钻孔注浆实施精准控制后,11煤顶板四灰、五灰含水层治理区域的富水异常区基本消失,含水层渗透系数降为0.010 4 m/d,观测孔涌水量由注浆前的40～260 m~3/h降到5 m~3/h以下,使得二水平暗斜井得以顺利掘进,实现了11煤的成功揭露,为解放6 000万t的煤炭资源提供了安全保障和指导作用,说明梅花式和上、下穿层式的分支钻孔钻进方式和井上、下水文观测孔水压实时监控的精准注浆技术,能够有效地填充四灰、五灰含水层裂隙及隐蔽导水通道,实现分支孔中浆液扩散范围的精准控制。     

定向钻进技术在S孔地面预注浆施工中的应用

为实现冻-注-凿平行作业,霍尔辛赫煤矿进风立井地面预注浆工程采用全S孔方案。通过分析该井地层条件及注浆钻孔设计,提出了该工程注浆孔钻进技术难点及重点层位。注浆孔施工过程中,采用JDT-5A型陀螺测斜仪测斜,并采用合理的钻具组合及钻进工艺参数,确保了钻孔施工质量。钻注施工结束后,井筒掘砌过程中,工作面剩余涌水量小于4m3/h,注浆堵水效果良好。