陈四楼煤矿底板注浆改造钻孔偏斜及防治技术研究

为了提高矿井水害防治技术，在总结陈四楼煤矿多年底板注浆技术的基础上，通过对地面勘探钻孔、井下底板注浆改造钻孔进行偏斜规律统计分析，结果表明，注浆孔垂向倾角和终孔点垂深误差最大，注浆孔揭露灰岩层位多数延伸至L₆～L₇灰岩含水层，“过度”注浆影响了降底整体注浆效果，增加了水害治理成本。为了有效控制陈四楼煤矿底板注浆恶化形势，提出了L₁₁～L₁₀灰岩含水层底板为“主要改造层”的层位控制及控制底板注浆孔孔斜的措施，为矿井下一步水害防治技术提供了依据，指导矿井安全生产。     

陈四楼煤矿二2煤底板控水构造发育规律研究

为解决陈四楼煤矿大采长工作面高承压水区域底板水害治理难题,在矿井典型2517大采长工作面采用底板注浆改造技术解放受底板太原组灰岩水威胁的煤层。通过资料调研和数据计算,选取改造层位并进行钻孔设计,基于底板注浆改造钻孔的涌水量和注浆量数据,对各含水层富水性、注浆量、主要可注裂隙、不同级别充水裂隙注浆材料消耗及平均单孔耗浆量规律进行对比分析。结果表明,含水层富水区主要受裂隙、断层和褶皱等构造的影响,L₁₀灰岩和L₈灰岩含水层富水性强,分布较均匀,连通性较好,其含水层以中小型和大型裂隙为主且中小型裂隙较多; 工作面平均单孔耗浆量约是充水裂隙涌水量的3.4倍。3次物探结果显示,底板注浆改造效果显著,基本解决了陈四楼煤矿高承压水工作面底板突水问题,可为其他矿区矿井水害治理提供借鉴。

     

朱庄煤矿底板钻孔出水水源-通道一体化治理技术与应用

为了有效治理朱庄煤矿Ⅲ638工作面底板验证钻孔出水,分析了出水原因,明确了出水水源为L₃灰岩水,导水通道是未充分治理的底板岩溶裂隙发育带和JF₁、JF₂、JF₃等断层;提出利用地面区域治理技术对出水水源和通道进行一体化治理的思路,将治理区域划分为突水危险区、断层影响区以及深部薄弱区,针对不同区域提出“边界锁边+区域治理”的钻孔布设方案并采用梯度增压注浆工艺对底板L₃灰岩含水层以及断层带进行改造加固。治理结束后通过指标评价、交叉检验和井下钻探等方法验证了治理效果,工作面顺利恢复掘进;结果表明了基于地面区域治理的水源-通道一体化治理技术对封堵底板出水的优越性。     

地面区域水害治理技术在赵固一矿的应用

为了解决赵固一矿18采区煤层底板灰岩含水层水害威胁,在传统的井下注浆堵水技术基础上,结合地面定向水平孔技术,提出了煤层底板水害地面区域超前治理技术,介绍了赵固一矿二₁煤底板L8灰岩地面区域水害治理方案,总结了施工过程中的钻孔和注浆关键技术及其实施过程。采用分支孔“跳孔”注浆技术,在治理区域共注浆43次,注入干料94 277.30 t,水泥33 317.70 t,黏土46 892 m³。区域水害治理施工参数能够较好地反映底板灰岩改性加固效果,在两侧分支孔注浆施工后,中间孔每米注入干料和钻孔单位吸水率均大幅减小,表明前序孔通过注浆施工后,已经对该孔附近的裂隙进行了一定程度的充填和加固,地层的渗透性明显降低,间接验证注浆效果。探孔作业结果表明,应用地面区域水害治理技术已将L8灰岩改造成了弱含水层,治理效果良好。研究成果可为赵固一矿及其他矿区煤层底板含水层治理提供依据。     

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。     

杨庄煤矿封闭不良钻孔治理技术应用

受采掘活动影响,杨庄煤矿Ⅲ610机巷放1孔组各钻孔套管封闭受到破坏,底板存在突水风险。为消除水害隐患,分析了煤层底板太原组上段灰岩含水层之间关系及各含水层富水性,统计了各含水层涌水量情况,选取治理关键层位,最终决定采用地面定向钻高压注浆治理技术针对性治理封闭不良钻孔水害问题。通过地面定向钻探、高压注浆组合工艺的实施,使放水孔孔底位置灰岩含水层岩溶裂隙得到充填加固,彻底切断导水通道,阻隔出水水源,总涌水量由350 m³/h逐步衰减至4 m³/h,堵水率达到99%,彻底根治了封闭不良钻孔水害问题,治理效果显著。     

陈四楼煤矿岩溶微观发育特征及水害治理

通过对陈四楼煤矿南翼主采煤层底板灰岩进行钻探取心研究,陈四楼煤矿主要发育L₇—L₁₁共5层灰岩,并对其孔隙、裂隙、填充物等进行微观描述,得出陈四楼煤矿太原组岩溶总体发育特征表现为:受灰岩厚度控制,岩溶发育程度上弱下强,太原组岩溶具有向下增强的总体特征;灰岩岩溶发育整体规模较小,以小型孔洞发育、小型闭合—半闭合溶隙发育为主;岩溶主要分2期形成,前期岩溶发育强烈,后期岩溶发育规模和数量较少,灰岩开放性好,具流水痕迹;对陈四楼煤矿进行太原组岩溶子系统的划分,并提出"分区治理、一区一策、突出重点"的水害治理路线。     

构造发育区薄层灰岩地面定向孔钻探注浆技术

恒源煤矿Ⅱ63采区受温庄向斜构造影响,其地质构造复杂,向斜轴部破碎带及构造裂隙是6煤层底板的主要导水通道,石炭系上统太原组灰岩含水层组是6煤层巷道掘进及工作面回采的主要威胁含水层。为了实现Ⅱ634、Ⅱ635工作面的安全回采,对该治理区域的地层分布、地质构造发育情况及水文地质条件进行了详细分析,设计了地面定向水平孔煤层底板超前探查注浆防治水方案,包括钻孔布置、钻孔轨迹、钻孔结构、浆液类型及注浆参数等。研究了多砂岩含水层造斜段成孔技术、长距离水平孔钻进技术、薄层灰岩钻遇率保障技术及长距离水平孔高压注浆技术,完成了多砂层含水层造斜段成孔及套管下放工作,造斜段长达870 m;完成了长距离水平孔钻进、注浆工作,水平孔段长达959.54 m;完成了薄层灰岩钻遇率保障工作,L₃灰岩含水层钻遇率大于90%,甚至高达100%。不仅实现了治理区域巷道掘进及工作面的安全回采,还提高了施工效率及经济效益。     

张集煤矿A组煤层底板灰岩水害探查与治理研究

以淮南矿区张集煤矿西三1煤上采区1613A工作面A组煤层底板灰岩水害防治为研究对象,具体阐述了灰岩水害探查、治理及安全评价等一套完整的水害治理技术体系.经防治水工程治理后的综合分析,验证了钻孔出水量和水压值较小,水温未见异常,说明工作面底板下的导水裂隙及面内探明的垂向导水构造被有效封堵.依据工作面相关钻孔资料及理论公式,计算得出工作面底板太灰水和奥灰水的突水系数分别为0.0743 MPa和0.0166 MPa,均小于安全临界值,故底板灰岩水不会对工作面回采造成安全威胁.该水害防治技术经实际工程验证后,为受深部灰岩含水层威胁的其他生产矿井提供了宝贵的经验和方法.     

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。     

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。     

综采工作面底板注浆加固改造技术研究

陈四楼煤矿2801工作面通过钻孔注浆封堵煤层底板导水裂隙,注浆充填底板太原组上段灰岩含水层,把含水层改造为隔水层或弱含水层,增加有效隔水层厚度,增强抗压强度,切断太原组中、上段灰岩含水层与煤层之间的水力联系,防止煤层底板突水,保证工作面安全回采。     

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。     

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。     

底板注浆改造和疏水降压工程联合应用研究

城郊煤矿21304工作面受切眼附近落差为560 m的F₂₀边界断层影响,二₂煤层底板太原组灰岩与矿井边界F₂₀断层下盘奥陶系灰岩之间存在水力联系,导致工作面底板水压较高,严重影响了工作面的安全回采。为了消除矿井21304工作面受底板高水压的水害影响,针对该地区的水文地质条件,采用底板注浆改造和疏水降压工程相结合的防治水技术体系,降低了工作面水压,实现了工作面安全回采,也为该地区邻近工作面的开采奠定了基础,有助于建立该地区完善的水害防治技术体系。     

煤层底板承压含水层上安全开采技术研究

基于我国华北煤电煤层底板太灰含水层富水性具有明显的差异性,在特定条件下可作为隔水层,为了准确确定底板隔水层厚度,预测底板突水危险性,结合新义煤矿首采区二1煤底板实际情况,运用物探、钻探等手段对其灰岩富水性进行探查分析。结果表明:该矿首采区底板灰岩可作为隔水层,从而将底板隔水层平均厚度增加至54 m左右,运用突水系数法评价得出首采区大部分区域的突水系数均小于正常块段临界突水系数0.1 MPa/m,在前期底板注浆加固基础上可以实现安全带压开采。     

燕子山井田水文地质特征及突水安全性分析

为了分析燕子山井田石炭系主采煤层开采过程中水害条件的安全性,依据钻探和物探地质勘探手段,对井田范围内的石炭系开采煤层上覆的侏罗系采空区积水和下伏寒武系灰岩水水文地质条件进行研究。水文试验观察表明,矿区主要含水层中地下水矿化度较高,富水性差,水体径流缓慢。瞬变电磁法探测数据处理的结果表明太原组上覆侏罗系采空区有多个积水区。水文孔试验资料结果分析表明,寒武系岩溶水的水头标高均大于太原组可采煤层的底板标高,太原组5~#煤层和8~#煤层皆属于带压开采;突水系数法计算结果表明,在钻孔控制范围内5~#煤层底板突水系数整体小于0.06 MPa/m,而8~#煤突水系数整体大于0.06 MPa/m。在煤矿开采过程中,应重点防治上覆采空区积水和8~#煤底板承压水带来的矿井突水安全隐患。     

超前探测预注浆加固技术在陈四楼煤矿的应用

陈四楼煤矿目前八采区和五采区深部大巷水平标高分别达到了-593 m和-720 m,大巷底板承受的太原组灰岩含水层水压也分别达到了5 MPa和5.5 MPa,大巷施工中遇到落差较大(10m以上)导水性断层时,受矿压和放炮震动等影响可能发生突水危险。为避免突水事故影响矿井安全生产,采取超前探测的方法对前方断层的产状及导水性进行探查,然后对巷道前方的断层附近底板灰岩进行注浆加固,再辅以电法勘探对加固效果进行验证,以达到安全通过断层的目的。     

煤矿灰岩层水平井注浆技术研究

通过煤矿底板灰岩含水层水平井注浆加固治理,可较好地解决煤矿底板防治水难题。为了提高水平井注浆加固灰岩含水层的效果,以界沟煤矿东一下采区水平井为研究对象,根据灰岩含水层渗透性特征,确定了扩散半径、浆液类型及配比。结合水平孔钻进情况,运用破壁和清水洗井技术,进行压水试验和静压升压注浆加固治理;确定了注浆压力、终止流量、注浆数量;在注浆顺序、装备选型、水平注浆、效果验证等关键技术进行了研究应用。结果表明,治理区采用扩散半径27 m,灰岩采用水泥浆单浆液;清除泥皮,清水洗井,选配高速制浆和智能化注浆装备,进行孔口分段式注浆,递增升压至10 MPa,注浆量提升至0.8 t/m,有效提升加固治理效果。     

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。