地面定向钻进技术在导水断层治理中的技术研究与应用

随着煤矿开采,上组煤资源逐渐枯竭,矿井向下组煤延伸。开采下组煤主要的水害威胁为奥陶系灰岩承压水,在煤层带压开采过程中,预防奥灰突水成为下组煤开采过程中水害防治的重中之重,其中导水断层为诱发奥灰突水最主要的导水通道之一。为了有效的封堵由断层产生的导水通道,冀中能源股份有限公司邯郸郭二庄矿采用地面定向钻进结合地面注浆技术,对已探查出的采煤工作面附近的张性断层(F292断层)进行注浆加固改造,最终达到封堵断层导突水裂隙、降低奥灰突水风险的目的。实践结果表明,该项工程的实施有效的对F292断层导水性进行改造治理,实现安全生产。     

葛泉矿北翼三、四采区奥灰突水危险性分析

华北型煤田下组煤开采受多方面因素制约,解决奥灰含水层突水威胁是一项必要的工作。通过分析葛泉矿地层分布、奥灰含水层特征、隔水层隔水性能、奥灰突水危险等,获得了9煤底板至奥陶灰岩顶界面之间的隔水层阻抗水能力较差的结论。为预防奥灰突水,针对奥灰水量大、难疏降的特点,提出增加隔水层厚度和强度的治理措施,降低奥灰突水危险,使下组煤具备带压开采的条件。     

鹤煤公司六矿奥灰水综合防治技术

鹤煤公司六矿现主采二1煤层,二1煤下的奥陶中统(O2)含水层为矿井主要底板承压含水层,奥灰含水层地层厚、水压高、水量大,对煤矿安全生产影响较大.分析了鹤煤公司六矿井田水文地质单元及奥灰含水层水文地质条件,在研究奥灰含水层突水机理的基础上,提出了合理的综合防治对策,提高了矿井抗灾应变能力及水害防治安全系数,确保了安全生产.     

薄煤层断层防隔水煤岩柱留设的研究与应用

田庄煤矿主采下组石炭系薄层16、17层煤,开采煤层距离底板下伏十三、十四、奥灰承压含水层层间距分别为27.6m、38m、50m。奥灰水压较大,正常块段不受奥灰水威胁,但断层构造破坏段,因断层断距致使开采煤层底板与含水层距离拉近,易造成断层导通含水层突水或采后断层受矿压影响滞后突水,田庄煤矿根据实际开采现状,在充分节约煤炭资源保证安全的基础上,合理减少断层防隔水煤柱留设尺寸的研究与应用,取得了显著成效。     

薄隔水层条件下深部山青煤开采双重水害防治研究

针对孙庄矿薄隔水层条件下开采深部山青煤的情况,进行地面区域治理项目的研究和方案设计。在地面采用定向水平钻进技术进入煤层底板大青灰岩含水层中钻进,查找岩溶裂隙、隐伏导(含)水构造并进行封堵,实现了封堵导水通道、增加隔水层厚度、增强煤层底板隔水岩层的完整性及阻隔水性能的目的,将大青灰岩含水层改造成弱含水层或相对隔水层,防治水对象由双重水害变为以奥灰水为主要防治对象的单一水害,为深部山青煤带压安全开采奠定基础。     

屯兰矿南翼下组煤胶带巷土地沟断层破碎带防治水方案

屯兰矿南翼下组煤胶带巷掘进前方将揭露土地沟断层,为防止断层在水压和矿压的共同作用下导致断层活化,致使南翼下组煤胶带巷发生滞后突水。屯兰矿采用了全面注浆加固治理对土地沟破碎带进行预注浆,使巷道周围至少20m范围内形成帷幕。对巷道底板注浆加固钻孔设计了三排,以确保封堵断层带及断层引起的潜在垂向导水通道,从而可杜绝底板奥灰水害,保障巷道安全通过。     

西山古交矿区下组煤充水条件分析

针对奥陶系灰岩含水层使古交矿区下组煤带压开采的问题,对西山古交矿区下组煤充水条件进行分析,探讨了奥灰各层段对下组煤开采的影响,结果表明,山西组砂岩含水层和太原组灰岩含水层单位涌水量小,富水性较弱,将随着开采面积的扩大逐渐被疏干,个别富水性中等的地段可采取超前探放水措施,8#煤层距奥灰大于200m,在无集中导水通道时,不会发生底板突水。     

兖州煤田中深部奥灰含水层水文地质条件研究

基于兖州煤田下组煤开采主要受奥灰水威胁,为了指导该煤田下组煤安全开采,对兖州煤田中深部矿井采用水文地质钻探、水化学测试、岩样测试、抽(放)水试验、含水层水位动态观测等多种探查手段对奥灰含水层进行了综合勘探,并根据勘探成果资料对奥灰含水层进行了综合分析和研究,总结得出了奥灰含水层的水文地质特征规律。研究结果表明:兖州煤田中深部奥灰含水层径流条件较差,相对滞留,但补给充沛,富水性弱到强;Ca~(2+)、Mg~(2+)可作为奥灰水的判别指示离子;奥灰含水层顶部存在有厚度不小于10 m的不富水的相对隔水层段。配合相应的防治水技术措施,实现下组煤安全带压开采是可行的。     

薄层底板条件下煤层开采防治水技术

为了保证在水文地质条件复杂、受奥灰含水层突水威胁、薄层底板带压条件下煤层的安全开采,基于预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的防治水方针,采用物探、钻探手段查清水文地质条件,针对重点区域进行水害防治、治理,增强矿井防灾、抗灾能力,避免水文地质条件复杂情况下水害事故的发生,确保了资源回收和矿井的安全生产.     

双柳矿8~#煤轨道联巷综合防治水措施及应用

8~#煤轨道联巷布置在二叠系山西组下段的3~#、4~#煤层底板到石炭系上统太原组中段8~#、9~#煤层之上的煤系地层之中,受太原组L1~L5灰岩水水害的影响严重。通过对双柳矿水文地质特征及8~#煤轨道联巷探放水情况的研究及对水质化验资料的分析,得出影响该巷水质分析的因素,并通过分析查清该区域太灰水各含水层间、太灰水与奥灰水的水力联系并编制了双柳矿太灰水水位等值线图,为下一步采取有效的防治水措施提供了依据。     

复杂构造条件下工作面综合防突水关键技术

首旺煤矿井田构造复杂,2煤二采区同时受底板太灰和奥灰水带压(双带压)威胁,为了解决2煤二采区双带压安全开采问题,采用钻探和综合物探勘查手段,查明了该矿2煤二采区太灰和奥灰含水层的水文地质特征、富水性分布特征及构造的导水性,研究了2煤回采工作面底板破坏规律,利用流固耦合数值模拟计算得到了回采工作面底板最大破坏深度约为21 m;采用突水系数法评价了太灰和奥灰双带压安全开采;提出了双带压安全开采的综合防治有效措施。研究结果表明:首旺煤矿2煤二采区的太灰和奥灰含水层有较强的富水性和水力联系,二采区东北区域的太灰突水危险区及导水断层存在较大的突水隐患,是双带压综合防突工作的重点所在,由此而形成的"勘查-评价-防治"技术体系,能很好地解决二采区双带压综合防突这一关键问题。     

单家村煤矿八采区奥灰突水机理研究

本文以单家村煤矿八采区奥灰滞后突水实例为主,分析了大小组合断层共同作用形成地垒、造成奥灰上抬出露于巷道,引发滞后出水的突水原因;结合奥灰水文观测孔长期、动态观测数据,分析得出了八采区奥灰含水层特征,最终研究得出地质资料不准确导致采掘活动直接揭露奥灰引发突水、断层抬升奥灰含水层,导致3煤层与下部含水层之间隔水层厚度不足引发奥灰突水、采掘活动引起断层活化,改变其导水性引发奥灰滞后突水三条奥灰突水机理。研究成果填补了兖州煤田区域巷道掘进过程中断层导致奥灰滞后突水方面的空白,为八采区水害防治工作提供了技术依据,也为同类受水害威胁的矿井提供了重要借鉴。     

西山古交矿区奥灰与下组煤带压开采

古交矿区下组煤的开采深受中奥陶系灰岩含水层的威胁,存在严重的带压开采问题。介绍了前人对奥灰的研究,认为对下组煤造成影响的并不是整个奥灰,而是其中的某个含水层段;通过分析中奥陶系地层与下组煤之间的关系,认为O2f2是下组煤带压开采的直接充水含水层,O2s2+3是间接充水含水层;并且通过对揭露奥灰钻孔的地质、简易水文及抽水试验等资料的分析,认为O2f2富水性弱,对下组煤开采影响小,O2s2+3只有当存在集中导水通道时,才会对下组煤造成危害,并提出以O2f2作为中间指示含水层来监测、防治O2s2+3含水层。     

峰峰地区薄层灰岩定向水平分支构造探查实践

峰峰地区采用定向水平井技术对煤层底板含水层进行探查治理,其中构造导水为引发煤层底板奥灰承压水突水的最主要威胁。薄层(大青)灰岩作为煤底板距离奥灰较近的含水层,常作为奥灰水上部警示层,并且薄层灰岩水平井钻遇构造时,地层变化明显,在探查构造方面对比奥灰更具优势,以羊东矿8467工作面水平井为例,介绍了大青灰岩水平井探查构造情况,为峰峰地区类似水平井作以借鉴。     

田庄煤矿矿井水的分析及防治水建议

田庄煤矿的主要充水水源和含水层有大气降水、老空水、第四系下组含水层、十下灰含水层、十三、十四灰含水层、奥灰含水层,各含水层中奥灰含水层富水性强、水头压力高,对16上、17煤的开采可能造成安全危害,对该矿田的含水层和水文地质进行了分析,并就开采过程中的防治水提出了一些建议。     

古交矿区下组煤奥灰突水涌水量预测与分析

通过对西山煤田古交矿区下组煤奥灰O2f与O2s富水性分析,结合矿区不同含水层充水通道与突水形式分析,认为在古交矿区奥灰O2f2和O2s2+3含水层段富水强度不同,且与下组煤距离不同,对下组煤带压开采所起的充水作用也不同,其中O2f2可能形成下组煤底鼓突水,O2s2+3形成底鼓突水可能性小,主要是集中通道导水。古交矿区开采8号煤O2f预测最大突水量为234 m3/h,O2s含水层则需重视断层、岩溶陷落柱导水性的探查,同时对可能导水的钻孔加强监测。     

奥灰突水机理研究与防治对策

文章结合章村矿三井多年开采9~#煤实践,奥灰突水主要受水压、断裂构造、断裂规模、有效隔水层厚度、奥灰富水性、本溪含水层、奥灰古风化壳发育情况以及矿压破坏带以下隔水层的岩性组合等因素的影响,对奥灰突水机理及防治技术进行了探讨。     

邢台煤矿下组煤首采区带压开采设计优化

在分析奥灰水文地质条件的基础上，确定了邢台煤矿开采下组煤的首采区。以不扰动奥灰含水层天然流场为目标，以预防奥灰突水为主线，对首采区的开拓方案进行了优化布置，提出了工作面开采的最佳尺寸。为该矿下组煤首采区的开采成功提供了较为可靠的水文地质保障和安全开采模式。     

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。     

利用脆弱性指数法评价鲍店煤矿下组煤首采区水害威胁程度

鲍店煤矿下组煤开采的主要充水含水层为十下灰、十四灰、奥灰,其中奥灰为突水危险性最大的含水层,一旦突水将造成巨大的损失。鲍店煤矿利用"脆弱性指数法"综合分析矿井突水的主控因素之间的关系,确定出下组煤首采区受水害威胁的程度,指导矿井安全生产。