全长锚固技术在准备巷道中的应用

针对顾北矿南一1#煤采区煤层回风巷复合顶板的地质条件,为了保证准备巷道在整个采区服务年限内支护安全,采用理论分析、相似模拟、数值模拟及现场监测等"四位一体"的研究手段确定顾北矿A组煤准备巷道合理锚杆支护参数,提出全长锚固预应力技术方案,开展了工业性试验,巷道顺利安全贯通,12个月的矿压观测表明,顶底板位移量最大值为140 mm,两帮位移量为80 mm,巷道变形较小。     

神府矿区大型水库旁烧变岩保水开采技术研究

神府矿区是我国重要的煤炭生产基地和典型的高强度开采矿区,同时也是我国典型的干旱半干旱生态环境脆弱区,烧变岩水是区内的主要地下水资源之一。为研究区内烧变岩水对采煤的影响和烧变岩水的保护问题,以张家峁井田首采区首采地段5-2煤开采为例,通过对水文地质结构系统和5-2煤顶板导水裂隙带的分析,查明了研究区的水资源类型和特征,确立了5-2煤保水开采对象,划分了5-2煤保水开采分区,提出了烧变岩注浆帷幕截流保水开采新技术。研究结果表明:研究区的水资源类型主要有6类,其中仅有4-2煤烧变岩水具有保水开采意义,5-2煤开采划分为4-2煤烧变岩水无水开采区和保水限采区。5-2煤保水限采区设计的帷幕墙空间形态、帷幕线位置及数量、注浆钻孔排间距及结构合理,制定的钻探和注浆施工工序和工艺科学,实施的双位双向引流注浆、烧变岩全断面分区注浆、防渗截流效果即时检验等注浆帷幕关键技术可行。保水限采区5-2煤工作面采前上覆4-2煤烧变岩水预疏放和采后工作面涌水量实测结果表明,保水限采区内4-2煤烧变岩水静储量约20 000 m3,动态补给量不足5 m3/h,注浆帷幕截流实现了帷幕内外4-2煤烧变岩水的有效隔离,大幅减少了4-2煤烧变岩水及与其有直接水力联系的常家沟水库水的排放,水资源保护性开采效果显著。     

神府矿区大型水库旁烧变岩水保水开采技术研究

神府矿区是我国重要的煤炭生产基地和典型的高强度开采矿区,同时也是我国典型的干旱半干旱生态环境脆弱区,烧变岩水是区内的主要地下水资源之一。为研究区内烧变岩水对采煤的影响和烧变岩水的保护问题,以张家峁井田首采区首采地段5~(-2)煤开采为例,通过对水文地质结构系统和5~(-2)煤顶板导水裂隙带的分析,查明了研究区的水资源类型和特征,确立了5~(-2)煤保水开采对象,划分了5~(-2)煤保水开采分区,提出了烧变岩注浆帷幕截流保水开采新技术。研究结果表明:研究区的水资源类型主要有6类,其中仅有4~(-2)煤烧变岩水具有保水开采意义,5~(-2)煤开采划分为4~(-2)煤烧变岩水无水开采区和保水限采区。5~(-2)煤保水限采区设计的帷幕墙空间形态、帷幕线位置及数量、注浆钻孔排间距及结构合理,制定的钻探和注浆施工工序和工艺科学,实施的双位双向引流注浆、烧变岩全断面分区注浆、防渗截流效果即时检验等注浆帷幕关键技术可行。保水限采区5~(-2)煤工作面采前上覆4~(-2)煤烧变岩水预疏放和采后工作面涌水量实测结果表明,保水限采区内4~(-2)煤烧变岩水静储量约20 000 m~3,动态补给量不足5 m~3/h,注浆帷幕截流实现了帷幕内外4~(-2)煤烧变岩水的有效隔离,大幅减少了4~(-2)煤烧变岩水及与其有直接水力联系的常家沟水库水的排放,水资源保护性开采效果显著。     

多分支水平井注浆技术在防治灰岩水害中的研究与应用

采用多分支水平井注浆技术能较好地解决煤层底板高承压奥灰水突水问题，不同地区水文地质条件有所差异，需对其关键技术进行优化。以界沟煤矿东一10号煤层下太灰含水层为研究对象，系统阐述了多分支水平井注浆防水的技术原理和工艺流程，对比了水泥浆液、水泥—水玻璃浆液等性能，优选出注浆液；计算确定出水平井分支长度、分支间距、注入压力、注浆量等注浆关键参数，对现场应用效果进行了评价。结果表明:以水泥浆为注浆材料，水平分支长度在800 m左右，分支间距50 m，注入终压10 MPa，预测注浆量62 635 t；通过注浆成功封堵含水层，使三灰含水层及以上成为有效隔水层，为东一10号煤层开采提供了安全保障。     

坚硬顶板超前深孔爆破弱化技术研究

针对顾北矿南一采区11-2煤层1312(1)首采面坚硬顶板的特点,通过理论分析与现场实测相结合的综合研究方法,利用超前深孔爆破弱化技术来优化爆破参数,使得1312(1)工作面坚硬顶板的治理取得了较好的效果,并实现了坚硬顶板工作面的安全高效生产。     

煤层底板断层影响下巷道区域构造应力分析及支护

以顾北矿北一(6-2)上山采区6煤底板专用回风巷为研究对象,针对巷道轴向和断层走向一致的特点,根据安德森断层发育机制,采用赤平极投影法,对6煤底板专用回风巷周围存在的距离最近、规模最大的共轭正断层F_(92)和F_(94-2)进行分析,得到了区域构造应力场三个主应力方向的两组极值;根据巷道工程地质条件变化提出架棚(圆形断面)+深孔注浆+中空注浆锚索支护方案,试验段巷道矿压观测结果表明,巷道掘进后的1个月内为变形剧烈期,掘进完成1个月后,巷道变形趋于稳定,顶底板累计移近量265 mm,两帮累计移近量125 mm,围岩离层值较小。     

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。     

L型地面钻孔注浆技术在矿井水害防治中的应用

为治理辛安矿216采区可能发育有隐伏的陷落柱、断层和裂隙等导水构造的水害区域,以大青灰岩含水层为目的层,在地面施工定向多分支水平注浆钻孔,进行区域水文地质探查与全面预注浆加固治理,完成查明水文地质情况、封堵奥灰水导水通道的基本任务,大幅降低煤层底板的突水概率,提高了井下探巷掘进及采区回采的安全性。工程共设计钻孔16个,目前已完成1个主孔,6个分支孔,钻孔水平段最长达1 031 m,单孔水泥用量达3 280 t。钻孔质量、注浆质量均达到矿方要求,注浆工艺参数达到或超过相应技术指标。     

厚煤层分层采动直覆砂岩运移规律研究

为分析厚煤层分层开采后直覆砂岩顶板岩层移动规律，以顾北矿A组煤南-1采区13121^上工作面为工程背景，采用物理相似试验和理论分析相结合的方式对顾北矿厚煤层分层开采覆岩运动进行了研究。通过构建分层开采覆岩的结构力学模型，得出覆岩荷载计算公式。研究结果表明：直接顶垮落步距为85 m;工作面前方18～20 m处实体煤处于支承压力峰值，下分层应力峰值范围为19.07～23.35 MPa、上分层应力峰值范围为17.98～20.98 MPa; 11.6 m厚细砂岩层及其下部岩层发生破坏，失去对其上覆岩层的承载能力，导致下分层的应力峰值大于上分层；上分层裂隙带高度为32 m,垮落带高度为17 m,下分层裂隙带高度为40 m,垮落带高度为23 m,下分层垮落范围比上分层发育。为顾北矿分层开采提供参考依据。     

叠层多分支水平井精准建造陷落柱堵水塞技术

岩溶陷落柱突水是煤矿重大水患,陷落柱治理通常是在矿井淹井后进行,如何实现由被动治理向主动防治转变,是防治水重大难题之一。基于淮南某矿大型垂向导水陷落柱的三维地震剖面同相轴错断（下拉）和地震属性切片上近圆形的异常分布等初筛发现,地面7个钻孔取心钻探、群孔抽水试验、测井测温、拟电流场测漏等勘探验证,综合资料对比研究;进一步查清了陷落柱平面近似椭圆形（陷落柱断裂带在1煤底板上长轴95 m,短轴74 m）,剖面上“上小下大”的椎体形态,导水裂隙带发育顶界高度至4煤底板的骆驼钵砂岩、基底在寒武系灰岩中等陷落柱形态特征和水文地质条件;提出了在陷落柱的1煤底板裂隙区,剖面上分别沿太原群C3Ⅱ组9灰和C3Ⅰ组3灰、设计叠层多分支水平井（相邻水平井间距40 m,扩散半径20 m）;平面上以1煤导水裂隙带以外100 m范围来设计形成320 m×290 m陷落柱平面治理范围。结果表明：通过多分支水平井造孔轨迹精准控制,反复充填+压裂注浆工艺实施和注浆质量效果针对性的检验等,实见1煤裂隙区浆液有效扩散半径超过80 m,1煤底板隔水层岩柱厚度超81.8 m、大于奥灰高压含水层突水系数的要求,平面上和剖面上立体精...     

煤层底板多分支水平井渗透注浆扩散规律数值模拟研究

多分支水平井注浆堵水技术在矿井水害治理工程中应用很广泛,但深部地层注浆扩散范围缺乏定量表征方法,分支井水平间距、埋深设计因此缺乏理论依据。本文针对多分支水平井渗透注浆工艺,满足考虑岩层渗透率各向异性和水泥浆液、孔隙水两相渗流行为,构建了渗透注浆扩散的数值模型和简化的扩散半径理论模型,并结合实际工程案例开展了渗透注浆浆液扩散数值模拟工作。结果表明,各向异性地层中渗透浆液扩散范围呈现椭圆形,椭圆长轴沿着渗透率较大的顺层方向,椭圆短轴则垂直于层理面方向,为分支井间距、埋深设计和渗透注浆关键参数优化提供了参考依据。     

龙固煤矿深部开采底板防治水方案及注浆加固技术

针对煤矿突水事故发生次数和死亡人数多、造成的经济损失大的实际,提出注浆加固为防治煤矿突水的有效方法。龙固煤矿开采-550 m水平以深的21煤,其无构造块段已处于突水临界状态,为保证深部煤层的安全回采,需要对奥灰分布规律及顶部岩层进行分析,在巷道掘进过程中加强底板富水性探测并制定防治水方案。介绍了龙固煤矿21煤东三采区底板防治水方案的建立及注浆加固技术。利用现有资料对龙固煤矿水文地质条件进行研究分析,建立合理的方案并明确注浆加固技术,可以有效加固煤层底板并保证煤矿的安全回采,有效延长矿井寿命。     

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。     

淮南矿区A组煤层采区系统的创新优化

针对淮南矿业集团潘谢矿区A组煤层瓦斯含量高、受承压水影响等状况,采用多分支水平井+压裂水与瓦斯共治等技术,优化采区系统巷道布置,减少采区系统巷道及瓦斯治理工程,缩短采区准备时间,降低了生产成本,经济效果显著。     

顾北矿上行开采覆岩移动规律及可行性分析

顾北矿北一13-1煤层范围小,而11-2煤层范围大,由于这两层煤距离比较近,因此作为一个采区采用联合布置方式开采。该矿井初期只投产北一(13-1～11-2)采区,其中13-1煤层属煤与瓦斯突出煤层,为了保证矿井产量和解决瓦斯问题,所以矿井计划将开采程序由原来的先采13-1煤层变为先采赋存相对稳定瓦斯含量低的11-2煤层的上行开采。如果可行,不仅能确保矿井产量,而且解除了13-1煤开采的瓦斯危害,可以取得显著的技术经济效益。     

煤矿区地面注浆多分支水平井装备及技术

地面注浆技术是煤矿水害防治的有效方法,注浆多分支水平井是地面注浆技术实施的基础。结合矿区地质条件、钻井工艺、注浆工艺等特点,优选注浆井施工用车载钻机、稀土永磁直驱泥浆泵、电磁波无线随钻测量系统、固控系统等装备,并对注浆井钻孔结构、轨迹控制、套管施工等关键技术进行研究。形成一套适用于注浆多分支水平井用钻井装备及关键技术,对煤矿水害防治工作具有重要意义。     

巨厚推覆体下奥灰水害探查治理定向钻进技术

为有效治理新集二矿巨厚推覆体下底层煤开采面临的奥灰水害问题,依据在空间上以采区为单元的区域治理、在时间上超前治理和在注浆对象上由煤层底板C~Ⅰ_3和C~Ⅱ_3转变为C_3~(12)灰岩的治理原则,采取地面定向钻进技术对2201和2301待采区施工2个主孔、26个分支孔,累计进尺为28562.42m,累计注入水泥量为6278.13t。研究结果表明:地面定向钻进探查注浆技术实施后,区内观测奥灰水位的水0101长观孔水位较注浆前上涨了68.37m,太原组灰岩含水层富水性明显减弱,井下探放水钻孔单孔涌水量均小于5m~3/h,保障了2201和2301采区10个工作面能够安全回采,解放煤炭资源储量约952.5万t。     

高赋水煤层钻孔有效抽采半径测定技术研究

针对顾北矿4-1煤层顶板围岩高赋水的情况,基于相对压力指标法的原理及方法,通过采取优化钻孔设计、施工注浆孔与测试孔交叉布置等措施,对4-1煤层瓦斯有效抽采半径进行了测定。     

煤层气多分支水平井排采控制技术研究

多分支水平井排采控制技术影响着其产气效果,对其进行研究对煤层气多分支水平井排采制度的制定有重要的指导意义。本文从对煤储层的改造及排采过程中裸眼段井眼切面应力变化方面,详细论述了多分支水平井的生产机理。针对多分支水平井排采生产特征,把多分支水平井排采生产过程划分为稳定降液、控压排水、控压放气、稳定生产和衰减5个阶段,并根据每一个阶段的排采特征制定了合理的排采工作制度。在上述研究的基础上,分析了排采速率对水平井产能的影响以及煤粉的产出规律和产出机理,指出多分支水平井井的排采必须制定精细的、合理的工作制度进行,否则将对煤储层造成严重伤害。     

煤矿水害治理多分支水平井精准定导向技术研究

多分支水平井注浆技术因其施工成本低、环境污染小、隔水效果好等特点,被广泛应用于煤矿水害治理中。但由于煤层底板普遍存在断层发育、目的层薄、破碎带聚集等复杂情况,施工时常出现泥浆漏失、顺层钻进困难、穿越断层易卡钻等难题,严重影响了注浆治理效果。针对这些问题,本文以安徽某煤矿为例,在对其地质特征进行分析的基础上,从定向轨迹设计、定导向设备选型以及井眼轨迹控制等方面展开研究,将定向钻进和地质导向技术结合,优化复杂地质条件下多分支水平井定导向技术,并成功应用于多分支水平井超前注浆改造工程中。现场应用表明,该技术提高了井眼轨迹控制的精确性,保证了目的层钻遇率,应用效果良好。