定向长钻孔超前疏放顶板水技术在枣泉煤矿的应用

枣泉煤矿是我国西北侏罗系顶板裂隙水害典型代表矿井,主要受顶板直罗组砂岩含水层威胁,且存在大量烧变岩水,严重影响矿井正常生产。为了解决常规钻孔疏放顶板水时存在的施工工期和疏放周期长等问题,在11202工作面形成前,采用随钻测量定向钻进技术施工的定向长钻孔及分支孔对顶板直罗组砂岩含水层和烧变岩水进行了超前疏放,共完成4个定向长钻孔和5个分支孔,总进尺2589m,最大钻孔深度603m,单孔最大瞬时放水量64.8m~3/h,疏放周期三个月时共放水57440m~3,解除了顶板水害隐患,减少了工作面准备时间,确保了巷道掘进和工作面回采的安全。     

巷道掘进期间富水区域探查定向钻进技术及围岩改造技术应用

充分利用煤矿井下定向钻进工艺技术的优点,在煤矿井下工作面巷道掘进期间超前施工定向钻孔,对巷道掘进区域煤层顶板含水层富水异常区进行探查和注浆治理,形成长距离掩护式定向钻孔探放水及巷道围岩改造技术。对定向钻孔成孔工艺技术、探放水孔封孔工艺技术、注浆孔注浆工艺技术和施工方法进行了介绍,并成功地在麦垛山煤矿进行了现场应用,取得良好的效果。     

强富水弱胶结含水层下巷道掘进防治水技术

为了解决在强富水弱胶结含水层下巷道掘进过程中所面临的防治水和支护难题,首先采用长距离定向钻探技术对顶板含水层进行富水性探查和顶板水预疏放,针对局部隔水层较薄的区域,采用钻孔和锚杆注浆技术对顶板含水层进行加固、改造,对巷道顶板较为破碎的区域采用U型钢棚加强巷道支护。经过实践验证,掘进巷道采取综合防治水技术后,涌水量显著减小,并且避免了水害和顶板事故的发生。长距离定向钻孔对巷道充水水源的探查和疏放,结合钻孔和锚杆注浆对导水通道的封堵,最后配合U型钢棚加强巷道支护,可以有效保障复杂水文地质条件下巷道掘进的安全。     

精确疏放唐家会矿煤层顶板砂岩水技术

顶板砂岩水是唐家会煤矿6号煤层开采过程中的主要灾害之一。利用长距离水平定向钻技术代替常规钻进技术精确有效地疏放62103工作面6号煤层顶板砂岩水,共施工3个定向长钻孔,总进尺2535 m,单孔最大深度966 m,单孔最大涌水量130 m³/h,累计疏放水量13万m³,高效地消除了煤层顶板水害隐患,缩短了开采准备时间,为巷道掘进与工作面回采提供了安全保障。     

顶板探放水工作在工作面水文地质条件分析中的应用

针对呼吉尔特矿区侏罗系中统巨厚砂岩含水层在地面勘探过程中大段抽水,对工作面水文地质条件分析指导性不强的问题,以该矿区典型煤矿为例,实施了首采工作面探放水钻孔施工、水化学测试和放水试验等工作,并在含水层精确定位、水化学特征、水文参数修正等方面开展了研究。研究结果表明：当井下探放水钻孔揭露细、粉砂岩时,基本不出水。当揭露中粗砂岩时,出水量普遍在10 m³/h左右,个别钻孔达到60 m³/h;该首采工作面导水裂隙带发育范围内赋存3层含水层,由下至上富水性逐渐增加,矿化度分别在2 500、1 500、950 mg/L左右;井下放水试验获取的K值为0.064 57～0.272 88 m/d,远大于地面抽水试验的0.035～0.057 85 m/d;利用探放水成果修正后的水文地质参数预计的矿井涌水量与实际水量平均误差为9%。研究成果提高了工作面涌水量预测的准确性,为相似地区顶板水害防治提供技术支持。     

长距离定向钻探技术在掘进巷道水害防治中的应用

为了对复杂水文地质条件下掘进巷道顶板含水层富水性进行探查,保障巷道的安全掘进,在巷道掘进前采用井下长距离定向钻探技术对巷道顶板含水层进行超前探测,结合钻孔钻进过程中水量实时观测资料,圈定了巷道顶板含水层的富水异常区;针对钻孔水量衰减曲线确定了巷道顶板复合含水层水力联系的空间差异性。经过实践验证,长距离定向钻孔可以更加准确地圈定掘进巷道顶板含水层的富水异常区,同时还可以查明顶板复合含水层的水力联系特征,并且对顶板含水层地下水向巷道渗流起到了显著的截流作用。结果表明:长距离定向钻探技术在复杂水文地质条件下掘进巷道顶板水害防治中具有显著的效果。     

掩护巷道掘进超前探测平行作业技术研究

陕北多数煤矿存在井下采空区老窑水、顶板奥灰水等水害治理,采用普通探放水钻孔存在钻孔距离短、精度低极易造成探测盲区等技术难题。螺杆马达结合随钻测量系统的定向长距离钻进技术是近几年来在煤矿瓦斯抽采领域发展起来的新技术,具有施工钻孔距离长、定向精度高、实时控制钻孔轨迹、分支孔绕过掘进工作面进行探放水等优点,已广泛用于煤矿井下瓦斯抽采、地质异常体探测等。重点介绍利用定向钻进技术施工长距离探放水孔,达到掘进与探放水平行作业目的,缩短工作面准备时间,提高煤矿开采经济效益。     

斜沟煤矿采区大巷钻孔突水原因浅析

斜沟煤矿二水平21采区辅运大巷上山掘进遇特厚煤层垂直导水裂隙带,沟通顶板砂岩裂隙含水层水,造成工作面钻孔突水,累计突水量26 511 m3,影响大巷施工2个月。通过本次钻孔突水,对煤层浅埋薄基岩区顶板砂岩裂隙水影响矿井安全生产有了进一步认识,为今后斜沟煤矿及相似地质条件矿井防治顶板砂岩裂隙水积累了一定的经验。     

深埋矿井超大工作面顶板砂岩含水层涌水量预测方法

为预测深埋矿井超大工作面顶板砂岩含水层涌水量,改进了以大井法为基础的涌水量预测方法。利用放水试验确定含水层的疏降影响半径;观测、研究类似矿井工作面回采进尺与涌水量关系,确定模拟大井的引用半径;改变了传统以实际回采区域确定引用半径的方法。根据工作面疏放水钻孔的布置及干扰井群势的叠加理论,推导了干扰井群的疏降水量预测式。根据单个钻场放水孔涌水量降深关系、推导了5个钻场放水量及回采进尺300 m模拟大井的涌水量比拟法计算式,预测工作面正常和最大涌水量。     

工作面顶板含水层水害防治技术探索与实践

由于矿井顶板含水丰富,回采期间矿井最大涌水量达到900m3/h以上。为了实现安全回采,回采前期研究工作面顶板含水层地下水赋存特征,探查验证顶板物探结果,判断含水层对工作面开采时的影响程度,并通过放水试验进一步获取含水层相关水文地质参数,获取含水层涌水量、水位随时间等变化规律,为工作面及采区顶板水疏放工程优化布局提供科学依据。通过探查及放水实验孔数据实测,最终确定工作面疏放水方式,有效地降低工作面水害的威胁程度,确保了工作面回采后的安全生产。     

“两软一硬”厚煤层综采工作面超前扩巷施工技术研究与应用

某矿204综采面运输巷掘进期间,进入厚煤层时,由原来的沿顶掘进逐渐进入托顶煤施工,22204综采面回采期间,厚煤层区域由于巷道变形严重,不能满足采面安全生产的需要,同时也为了满足后期沿空留巷的需求,需要对22204运输巷进行扩巷、沿顶施工。在厚煤层中进行扩巷,由于之前托顶煤施工,顶煤最厚处达到3 m,若要沿顶施工,巷道中高将达到6 m左右,且扩巷后由于断面大,更容易导致巷道变形。针对厚煤层扩巷施工方面存在的问题,通过对综采工作面超前扩巷施工技术的研究,采用分层作业以及顶板打注浆锚杆、锚索,帮部打设锚索梁的方式,成功解决了厚煤层扩巷施工的难题。研究为地质条件类似的矿井在厚煤层综采工作面超前扩巷施工提供了参考。     

深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术

为解决目前蒙陕矿区深部侏罗系矿井采后采场落地水量大、煤水混杂,以及上部煤层距离强含水层较近,无法安全掘进与回采等一系列问题,提出了深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术。应用沉积控水规律,分析了含(隔)水层在平面与剖面的空间展布规律与含水层富水性分布规律,在此基础上,针对煤层厚度变化较大、顶板含(隔)水层交互成层的特征,通过构建含有沉积环境影响指数、砂岩厚度、岩芯采取率、单位涌水量、渗透系数与导水裂隙带发育高度6个指标在内的评价指标体系,提出了符合深部侏罗系矿井水文地质特征的矿井涌(突)水风险分区评价方法,进而根据"断源截流、集中疏排、源头预防、超前治理"的防治水思路,提出了"上行开采低位截流"、"工作面单侧截流"、"工作面双侧截流"与"工作面方向调整截流"4种地下水截流治理模式,最后以蒙陕矿区的门克庆矿井和母杜柴登矿井进行实例分析。应用结果表明:①直罗组一段砂岩含水层主要为河道相沉积,砂体的空间连续性较好,是深部侏罗系矿井的主要充水含水层;②门克庆矿井首采区3~(-1)煤顶板涌(突)水危险区主要分布在研究区的南部,呈东西向条带状展布,与实际情况较为吻合;③根据门克庆矿井首采区涌(突)水危险性分布规律,应用了"工作面单侧截流"与"上行开采低位截流"两种治理模式并分析了其在实际工程中的应用效果。深部侏罗系矿井水害防治作为一个复杂的系统工程,以源头防控为重点的系统防治技术体系仍是深部侏罗系矿井水害防治需要重点攻关的研究方向。     

厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面覆岩破坏电法监测

掌握导水裂缝带发育高度对于厚松散层薄基岩煤矿工作面安全开采具有重要的意义。在煤层采动影响前,在工作面巷道向煤层工作面顶板施工1个仰孔,布置孔中电极电缆,形成钻孔电法监测系统。在巷道中连接并行电法仪器和钻孔电缆,数据采集方式称为AM法。随采煤工作面位置逐渐接近并进入钻孔控制范围,监测电极电流值和视电阻率值发生变化。结果表明:对潘北煤矿厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面电法监测显示,弯曲下沉带电极电流值和视电阻率值较为稳定,受采动影响程度较小;导水裂缝带内,电极电流值明显下降,视电阻率值明显升高;顶板高度0~40 m采动超前影响范围可达410 m左右;工作面坚硬顶板砂岩地层为控制覆岩破坏的关键层,采空区上方坚硬顶板岩层垮落滞后工作面9~16 m;工作面导水裂缝带高度为37 m,导水裂缝带未发育到基岩面,风化砂质泥岩裂隙在采动应力作用下存在闭合现象。     

城郊煤矿大深度中厚煤层切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术研究

依据21304工作面大深度中厚煤层的具体工程地质条件,对切顶卸压自成巷技术进行了研究,并配套研发出相关实用的关键技术。主要研究了深部工程地质条件,大深度中厚煤层恒阻大变形锚索支护机理及关键技术,大深度中厚煤层预裂爆破切缝机理及关键参数设计,大深度中厚煤层切顶卸压自动成巷工艺及设备配套,大深度中厚煤层切顶卸压远程监控系统设计及矿压显现规律,大深度中厚煤层切顶卸压岩石碎胀规律,研究改变传统的开采模式,提高资源采出率,缓解采掘接替紧张局面,为工作面瓦斯治理和防治水工程开展赢得时间。     

超前瞬变电磁探测技术研究及工程实践

为解决安达煤业掘进过程中顶板水和断层水对工作面造成的威胁,根据+1070 m疏放水联巷的水文地质概况及现场掘进情况,采用超前瞬变电磁探测技术,对煤层顶板水进行超前探测。结果表明：工作面前方有低阻异常区,使用超前探孔技术探放顶板水是可行的,可以排除工作面前方的水害隐患,同时为煤层的安全开采提供依据。     

水力压裂技术在二次动压巷道卸压中的应用

保德煤矿8号煤层三(上)盘区位于井田南侧,该盘区靠井田南侧边界段受古河流冲刷影响,老顶为较厚的含砾粗砂岩,该区域回采期间工作面矿压显现明显,回采后会导致相邻工作面二次采动巷道变形严重.为减小相邻工作面巷道变形,采取了水力压裂技术,通过"切断"传递力的关键层,降低二次动压巷道变形.实践证明,81307胶带顺槽(对应813...     

孟巴矿厚松散含水层下协调保水开采模式

孟巴矿的地质采矿条件具有近地表松散富含水层厚、煤层顶板厚、煤层厚的"三厚"特征,开采煤层覆岩中含有多个含水层组,矿井水害是威胁矿井安全生产的主要因素。在覆岩多水体条件下,为了有效防止近地表厚松散UDT含水层进入井下,导致淹井灾害发生,提出上保下疏的开采水害防治模式。一分层安全开采的关键技术是控制复合关键层的结构稳定,应用初始后屈曲理论解析其稳定性,得出结构关键层的极限破坏长度,通过线性回归给出分层开采覆岩导水裂缝带发育高度预计计算公式,分析确定了一分层开采工作面宽度不超过150 m,限高开采3 m;依据对UDT含水层防护的安全煤岩柱高度确定二分层开采高度,二分层开采后覆岩结构关键层发生破坏,既能够有效疏放LDT隔水层以下含水层水,又能够保证LDT隔水层的完整性,达到UDT水体不发生下泄的目的,保障了矿井安全开采;根据工作面协调减损开采原理,确定开采分层合理错距约为82 m,下分层的巷道布置在上分层开采采空区下的厚煤层分层错距协调限高开采布置模式,实现有效降低了覆岩应力的叠加效应,减轻LDT隔水层的变形破坏程度。开采结果表明:厚煤层分层协调布置开采方法,有效减轻了UDT含水层下LDT隔水层应力叠加损伤程度,保护了隔水层的完整性;一分层限高综采,二分层限高综放开采分次疏放了煤层顶板至LDT底板2个含水层组,解决了矿井排水能力较小条件下的水害防治问题;分层工作面错距协调布置开采方法,有效降低了开采边界导水裂缝带发育高度,减小了LDT变形破坏程度,同时释放了一分层区段煤柱应力,实现了覆岩整体下沉,不但有效地降低了覆岩破坏高度,而且减小了冲击矿压冲击强度,开采期间UDT水位变化幅度稳定保持在一定范围内,实现了多水体条件下上保下疏的厚煤层分层安全开采模式。     

特殊地质条件下薄煤层开采技术

孙庄采矿有限公司薄煤层工作面地质条件和水文地质条件复杂,薄煤顶板为富含水层且位于水平大巷以下,在掘进和回采时遇到的主要问题是断层多、顶板涌水量大.该矿在巷道掘进期间进行了治水工程设计,并优化了巷道布置;在回采厚0.8～1.1 m薄煤时,采用了国内无链牵引最矮机型MG100/230-BWD采煤机,增强了对地质条件的适应性.通过采取上述措施,改善了工人劳动条件,提高了资源采出率.