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.     

基于定向钻孔的底板探放水技术及工程实践

为了解决张集煤矿"A组煤"开采中面临的底板灰岩含水层水害问题,引进目前国内领先的定向钻进技术应用于底板探放水钻孔并取得成功。在-600疏水巷施工定向钻孔工程治理1612A和1613A工作面底板灰岩水害,目前已在该2个工作面疏水巷水害治理工程中施工钻孔15个,总进尺达5480m,探明2个重要出水点,有效地解决了工作面底板灰岩水害探查问题,形成了张集煤矿基于定向钻孔的工作面底板灰岩探放水技术,可在相似矿井广泛地开展工程应用。     

定向分支技术在浅埋深薄含水层治理中的应用

孙庄矿经过40余年的开采,上部煤层已经枯竭,仅在深部山青煤尚有部分煤炭储量,因受下伏大青灰岩含水层水和奥陶系灰岩含水层水威胁,至今尚未开采。为解决孙庄矿工作面底板水害问题,在地面施工定向水平钻孔,对平均厚度为5.5 m的大青灰岩进行注浆加固,将大青灰岩含水层改造为弱含水层或隔水层,增加661工作面山青煤层底板隔水层厚度,地面钻孔施工完毕后,通过井下钻孔取芯放水验证,大青灰岩含水层水量由治理前的15～138m~3/h转变为注浆治理后的0.6～8.1 m~3/h,说明大青灰岩含水层治理效果明显,为解放受水害威胁的浅埋深、薄含水层加固治理提供了经验和技术支撑。     

工作面底板奥灰水综合探查与评价技术

针对奥陶系灰岩含水层水害威胁问题,提出了工作面采掘前底板奥灰水综合探查与评价技术体系,并对保德煤矿81505工作面进行了综合探查与评价实例研究。结果表明,81505工作面在采取物探、地震和钻探等一系列防治水措施后,未发现奥灰水源及垂向导水构造,同时工作面排水能力能够满足正常排水需要,从防治水安全角度出发认为工作面具备安全回采条件。     

黄河北煤田顶底板双灰岩水害分析及防治技术

为了研究黄河北煤田下组煤开采所受水害问题并制定防治方法,通过分析区内主要水害类型及其对矿井安全生产的影响,得出11煤开采主要受直接顶部四五灰涌水及底板徐灰突水威胁,同时两含水层均与奥灰存在密切水力联系;基于黄河北煤田11煤特殊水文地质条件,提出"顶板灰岩帷幕截流,底板灰岩区域治理"方法治理顶底板双灰岩水害,并应用于区内典型矿井,同时探讨了水害治理效果。结果表明底板徐灰治理效果较好,顶部四五灰帷幕需全部搭接才能检验截流效果。     

恒源煤矿开采6煤防底板突水治理技术

恒源煤矿6煤层属含水层上带压开采,6煤底板承受的灰岩水压均已超出了隔水层的阻水能力,采前必须将底板部分灰岩含水层,注浆加固成稳定的隔水层,才能避免灰岩水突水事故的发生。由于褶皱构造中关键含水层的层位控制不准,总有部分工作面在投入大量水害探防工程的情况下,出现大量涌水并造成水害事故,为彻底消除复杂构造中底板加固工作面的突水威胁,恒源矿通过"钻孔精确定向、精准判层、终孔层位和孔斜偏差控制"等一系列技术的创新应用,实现了复杂地质构造中强突水危险性工作面的安全高效回采,为同类矿井相似工作面的水患防治,探索出了一套全新的水害防治技术方法。     

陈四楼煤矿高承压水复杂工作面水害治理技术

陈四楼煤矿工作面受太原组岩溶裂隙承压水影响,在构造发育、承压水水压高的区域,易发生突水事故。为了确保工作面安全回采,开采出受水害严重威胁的煤炭资源,开发了一套完整的高承压水复杂工作面水害治理技术。通过对钻孔出水量、出水次数、注浆量、不同序次钻孔出水情况、灰岩出水量及注浆量分层进行研究,分析工作面的底板各层灰岩含水层富水特征,对工作面底板注浆改造水害治理工程设计、施工、评价具有重要意义。实践表明,水害治理工程效果良好,确保了工作面的安全回采。     

深部底板奥灰薄灰突水机理及全时空防治技术

奥陶系灰岩+厚隔水层夹薄层灰岩+煤层的地层结构模式是我国石炭二叠系煤田带压开采的典型存在形式。尽管隔水层巨厚,由于其中夹有薄层灰岩含水层,导致深部开采时突水灾害仍然频发。由于突水系数的局限性,依据隔水层厚度、底板破坏带高度与奥灰导升带高度之和、突水系数将底板隔水层类型综合划分为极薄、薄、中、厚及巨厚5种类型,淡化突水系数在极薄、厚及巨厚隔水层中的应用。阐述了薄层灰岩在串连奥灰与煤层形成水害的独特作用,定义了深部底板奥灰及薄灰水害概念及突水模式,总结了其五维度特征,概括为充水水源的总源递进、充水通道的面状分散、充水强度的台阶增长、充水时间的滞后出水、充水水源水质的交换吸附,阐明了奥灰水渗透、扩容、压裂、导升经薄灰中转储运形成面状散流的突水机理,提出了相应的突水危险性评价公式P_03σ_3-σ_1-P_p+R_m。针对巨厚隔水层且传统井下底板加固甚至区域治理仍无法完全控制深部突水的现状,创新了全时域与全空域四维度奥灰及薄灰水害的"全时空"综合防治理念,空域上井上下相结合、奥灰及薄灰多层次区域治理与井下薄灰钻孔探治验相结合的全空间多层次立体网状防控布局,创建了全空域立体交叉网络探查、治理、验证、补充的"全空域"立体防治模式,形成了条件评估、探治验补、检验评价、监测保障的全时域"四位一体"技术质量控制流程,创立了"四位一体"立体网状全时空深部底板奥灰及薄灰水害防治方法。以邯邢矿区梧桐庄井田2603工作面为工程案例,确定奥灰顶面以下40～60 m和20～30 m、薄灰大青和山伏青灰岩为目标实施多层段地面超前区域治理及补充治理,配合野青和山伏青为目标井下补充治理和验证,形成立体网络治理;采用奥灰薄灰水文地质条件评估确定治理目标,用地面区域探查治理、补充探查治理以及传统井下查缺补漏验证前期治理效果,以治理效果检验、底板完整性评价、突水危险性评价、涌水量预测、排水能力评价等全面评估能否回采工作面,回采过程中采取水文监测、微震系统、矿压系统等综合监测手段紧盯薄层灰岩关键层,实现了工作面安全回采。     

矿井岩溶水害的综合防治技术

马坊煤矿主采煤层9、10煤层受底板五灰和奥灰承压岩溶水的严重威胁。为解放受水威胁煤炭储量,马坊煤矿通过分析底板突水因素,采取了预注浆改造五灰薄层灰岩、构造带的方法及优化回采工作面布置和采取有效开采措施等,摸索出了一套岩溶水害综合防治技术。     

坚硬顶板厚隔水层条件下底板突水致灾机理及全周期治理技术

峰峰矿区九龙矿4号煤层顶板为厚3.5 m的坚硬野青灰岩,煤层底板岩层组合为“厚隔水层夹薄层灰岩+奥陶系灰岩”,九龙矿开采4号野青煤以来,发生多起底板奥灰突水事故。针对煤层底板存在厚隔水层且传统井下底板加固甚至区域治理仍无法完全消除奥灰突水的现状,笔者基于零位破坏理论,建立了考虑顶板压力传递的煤层底板采动破坏力学模型,分析了顶板压力传递和承压导升作用下的底板突水致灾机理,提出底板水害“采前-采中-采后”全周期治理技术并通过井下底板验证孔-工作面涌水量-奥灰水位动态变化“三位一体”立体化监测对治理效果进行评价。研究结果表明：(1)坚硬顶板条件下,采空区悬露面积大,周期来压强烈,导致底板破坏深度增加,在煤层底板导水构造阶梯式导升作用下容易发生滞后突水;(2)通过采前区域治理对煤层底板进行全面加固消除致灾因素,采中对煤层底板微震事件多发、构造发育区域进行重点加固达到减水开采,采后补强加固实现保水开采,创建了工作面底板奥灰水害全周期治理模式;(3)治理后,工作面底板薄层灰岩与奥灰无水力联系,奥灰水位与工作面底板涌水量随工作面来压发生变化,但变化幅度较小,工作面涌水量仅为0.46～1.12 m3/...     

城郊煤矿薄层灰岩水害治理技术研究与实践

为解决城郊煤矿井下水害常规注浆治理效果不佳的问题,依托地面水平定向钻进技术形成的区域超前治理技术,为治理该煤矿底板灰岩水害提供了新的技术途径。经过研究论证,该煤矿十四辅助采区地面区域治理选择太原组上段L₁₀灰岩为治理目的层,防止底板水害。通过施工三个地面孔组(D1、D2、D3孔)共35个水平分支孔,对治理区太原组上段L₁₀灰岩地质、水文地质及隐伏含(导)水构造等进行探查,并通过高压注浆治理将目的层改造成有效隔水层;施工的井下验证钻孔涌水量均小于10 m³/h,治理效果良好;治理后计算十四辅助采区F21405工作面最大突水系数为0.044 MPa/m,符合突水系数安全值不大于0.06MPa/m的标准,无突水威胁,可以安全回采。     

地面区域水害治理技术在焦作矿区的探索与应用

焦作矿区是全国著名的大水矿区之一,水患严重,虽然采用了井下底板注浆加固及改造治理措施,但仍未杜绝采掘工作面底板突水事故.为彻底消除底板高承压水害威胁,决定引进地面区域水害治理技术.在探索和应用地面区域水害治理后,提高了底板水害治理效果,杜绝了底板突水事故,有力推动了矿井安全高效可持续发展.     

煤层底板薄层高压灰岩水害超前区域治理技术研究

针对煤层底板薄层高压灰岩水害问题,以桃园煤矿Ⅱ4采区10煤底板三灰含水层治理加固为例,通过施工地面定向钻孔组,进入未采区底板三灰后顺层钻进,揭露灰岩裂隙,并进行高压注浆治理,通过分段“探注结合”施工,有效封堵三灰溶隙、裂隙,最终将三灰含水层改造为隔水层,阻隔三灰及三灰下含水层水。结果表明,煤层底板薄层高压灰岩水害超前区域注浆封堵技术是安全和可行的,为其他矿区薄层灰岩水上带压开采提供了依据。     

网络并行电法在新集二矿1煤底板灰岩富水性探测中的应用

新集二矿1煤层组距下伏太原组1灰平均间距仅约18m,该区域太原组灰岩具有"高水压、低存储、非均质"的特点,1煤层开采受底板灰岩水威胁。通过利用网络并行电法技术对1煤首采面底板灰岩富水性进行探查,有效地掌握了底板灰岩水赋存情况,为该面底板注浆加固钻孔布置及水害防治提供了依据。     

堡子公司9~#煤层带(水)压开采防治水综合技术研究

堡子公司9#煤层受到奥灰水害威胁,为了保障带压工作面的安全回采,特对矿井9#煤层开采水文地质条件进行分析,研究底板奥灰水文地质条件,对底板注浆加固和疏水降压两种治理技术进行分析研究,确定了该矿带压开采工作面防治水措施。     

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。     

跨向斜构造区域工作面底板薄层灰岩含水层地面注浆改造实践

恒源煤矿深部采区Ⅱ632及Ⅱ633工作面横跨温庄向斜构造,向斜轴部区域具有"断裂构造复杂、太灰富水性强、水压高"等特征,为解放该矿深部6煤资源,消除煤层带压开采底板灰岩水害隐患,提出了"地面顺层孔区域超前注浆改造薄层灰岩技术方案",旨在为该矿探索一种安全高效、切实可行的防治水技术。施工结果表明:目的层平均顺层率、受注层段注浆改造后单位吸水率、注浆后治理区段灰岩电阻率、井下验证钻孔出水量等指标均达到预期要求。工作面回采期间,未发生目的层灰岩出水。     

恒源煤电公司Ⅱ613工作面防治水技术研究与应用

Ⅱ613综采工作面地质构造复杂,回采过程中受到底板灰岩水突水的严重威胁,通过对煤层底板进行注浆加固,成功地封堵改造L1、L2灰含水层,结合疏水降压和含水层水位实时监测,取得了极佳的水害防治效果,为受底板水害严重威胁的二水平各工作面的安全回采,探索出一条全新的防治水技术方法,保证了工作面的高产、高效、安全回采。     

Ⅱ613工作面底板水文地质探查及水害防治

Ⅱ613超宽综采工作面地质构造复杂,回采过程中受到底板灰岩水突水的严重威胁。通过物探及钻探查清了Ⅱ613工作面底板水文地质情况,并对煤层底板进行注浆加固,封堵改造了L1、L2灰岩含水层,结合疏水降压和含水层水位实时监测,取得了良好的水害防治效果,为受底板水害威胁的二水平各工作面的安全回采探索出了一个有效的防治水方法。     

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。