薄层灰岩地面水平分支孔超前探查治理地质构造技术

针对矿井深部煤层开采受底板高承压奥灰水威胁的难题,羊东矿引入水平定向钻探先进技术,对8466工作面进行了地面区域治理。通过研究实践钻进中遇到褶曲、断层寻找大青薄层灰岩的方法,注浆封孔后高效率钻进等关键技术,在厚度为5.5 m的大青薄层灰岩中成功地施工了长距离水平分支钻孔,对地质构造进行了超前精准探查,注浆治理了导水构造和岩溶裂隙带,加固了大青薄层灰岩含水层。采用物探、钻探两种方法,对注浆治理效果进行验证,达到了封堵导水通道和加固煤层底板的目的,保证了工作面的安全开采。     

保德煤矿底板奥灰水害防治关键技术

保德煤矿属带压开采矿井,煤层底板承受最大水压达到5.3 MPa。为了保证矿井安全带压开采,通过对矿井奥灰含水层特征、突水机理及防治技术进行研究,针对矿井不同水平煤层带压开采所面临的水文地质条件和突水危险性,采用采掘前隐伏导水构造的综合探查与评价和奥陶系峰峰组隔水性能利用2种奥灰水害防治方法,有效保障了矿井近10年的安全带压开采,杜绝了奥灰水害的发生;由此得出隐伏导水构造探查和奥陶系峰峰组利用作为矿井奥灰水害防治关键技术是科学、有效的。     

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。     

泊里矿煤层底板突水危险性分析与防治措施研究

泊里矿煤层受到底部灰岩岩溶高承压水的突水威胁日趋严重,采用传统的突水系数法评价煤层底板奥灰突水危险性已不能作为矿井安全生产的依据。本文对煤层底板奥灰含水层带压情况进行了分析,通过对煤层底板突水机理及突水危险性分析研究,提出了煤层底板奥灰突水的防治措施及建议,为泊里矿煤层的安全开采提供了技术支持和科学依据。     

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/...     

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。     

深部矿井奥灰水害防治技术

通过分析峰峰集团防治水现状,对比目前奥灰水害防治技术,针对深部矿井开采奥灰水害情况,提出时间与空间相结合的地面区域超前治理技术。该技术利用地面水平多分支钻进技术对煤层底板隔水层的裂隙进行探查并进行注浆加固补强,切断奥灰含水层与上部含水层的水力联系,进而增强隔水层阻水性能。     

邯邢矿区大采深高承压水矿井防治水难点及对策

近年来针对邯邢矿区的一些突水事故,对底板奥灰突水特征进行了系统分析。结合突水实例,对大采深高承压水矿井底板奥灰突水致灾关键因素进行了深入剖析,系统地阐述了深部煤层开采底板奥灰水防治所面临的难题,针对性地提出了地面奥灰区域超前治理的防治水对策,变一面一治理为一个采区或一个水平进行治理;将治理目标层由薄层灰岩变为奥灰含水层顶部;变采前治理为掘前治理,目的在于从突水根源上消除奥灰岩顶部存在的地质缺陷,达到深部矿井安全开采的防治水目的,对大采深高承压水矿井防治奥灰水害具有重要的指导意义。     

水平定向井技术在奥灰水防治中的应用研究

针对九龙矿煤层埋藏深、水文地质条件复杂、极易发生奥灰水突出的现状,采掘前应用水平定向井技术,对煤层底板含水层及奥灰含水层垂向导含水构造进行探查,指导预注浆加固工作.该技术的应用解决了非均质各向异性介质注浆加固的难题,对华北岩溶型矿区深部煤层开采的奥灰水防治具有重要指导意义.     

矿井奥灰水带压开采技术分析及防治水措施

针对奥陶系灰岩含水层富水性强、水压大、水位高等问题,分析了矿井奥灰水带压开采及防治水技术以及井田水文地质条件,确定10、11、13号煤层矿井水文地质类型为中等。研究了奥灰含水层富水特征及煤层底板隔水性能,在正常块段工作面掘进过程中受到底板奥灰水的威胁小,是相对安全的;但在构造破坏地带,因断层、陷落柱等具有导水性,在承压区内有可能发生突水,并提出了导水构造、巷道掘进、工作面、底板注浆加固及改造等防水措施。研究为后续矿井安全开采提供了技术支持。     

赵庄井田奥灰水文地质特征及下组煤开采安全性评价

基于赵庄井田奥灰含水层发育特征及水文地质特征,结合该区构造特征、煤层底板岩层组合、突水系数3个指标对下组煤开采安全性进行评价,结果显示,奥灰含水层埋藏东浅西深,上部富水性弱-强,下部中-强;较大正断层错断使下组煤层与中奥陶统强含水灰岩直接接触,增加煤层充水性,对煤层开采具有一定的威胁;15~#煤底板岩层组合为软弱-坚硬-软弱型,在地下水的作用下会发生软化现象,降低煤层底板的稳定性;仅区块南部及东部部分区域突水系数在安全开采范围之内,其它地区均存在突水危险。     

煤矿特大突水原因分析与通道探查技术

矿井突水灾害严重威胁煤矿的安全生产,有效防治矿井水害对煤矿安全具有特殊意义.文章以某矿工作面运输巷掘进期间特大突水事件为背景,从矿井开采实践、奥灰水位变化和水质分析结果3个方面综合确定此次突水水源为奥灰水,并根据突水实际情况,分析可能引起此次突水的导水构造,针对突水通道探查的难点制定了相应的通道探查方案.探查结果表明,2~#煤层底板以下存在一条落差为120 m的正断层,使得煤层底板与下盘奥灰含水层的间距不足30 m,剩余隔水层的厚度和强度均不足以抵抗高压奥灰水,致使巷道掘进期间,高压奥灰水突破巷道围岩,发生奥灰特大突水灾害.     

邢台矿西井地面区域治理方案

邢台矿西井下组煤,在开采过程中受顶板大青灰含水层和底板本灰、奥灰强含水层水害威胁。井田内断层、陷落柱、破碎带等构造较为发育,不仅成为导通大青灰岩含水层、本灰含水层、奥灰含水层的补给通道,同样成为进入下组煤井巷系统的突水通道。采用传统的井下钻探方法对断层的探查与治理难度较大,耗时长,并且危险性大。针对这一情况,邢台矿通过研究实践,在"预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采"防治水方针基础上,采用"地面区域超前治理"新手段,以指导西井下组煤防治水技术工作。     

强富水复杂区域裂隙导水通道探查技术研究

汾源煤业5号煤层下距奥灰约63 m,奥灰含水层富水性较强,为5-103工作面主要直接充水含水层。工作面掘进期间揭露的断层较多,构造复杂,存在奥灰水通过构造与工作面底板发生联通的可能性。为防止工作面下部灰岩水沿构造裂隙带上涌造成出水事故,使用直流电法测深、瞬变电磁测深法等手段,对工作面下部砂岩及奥灰的富水特征和断层的含导水特征进行综合探测,以便制定正确的防治水措施,确保工作面安全回采。     

裴沟煤矿33采区底板水害评价研究

为评价裴沟煤矿33采区二_1煤底板水害影响程度,统计了33采区地质及水文资料,详细分析了底板太原组L7-8灰含水层、L1-3灰含水层、奥陶系灰岩含水层以及地质构造对矿井充水的影响。本区受滑动构造铲蚀作用,二_1煤与下部奥陶系灰岩含水层间距变小,并且叠加较大的断裂构造,造成奥灰水。应用临界突水系数法对本区奥灰水突水危险性进行评价,划分出奥灰突水威胁区和奥灰突水危险区,并对奥灰突水危险区的涌水量进行了预计,为采区防治水工作和矿井安全生产提供数据。     

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.     

煤矿深部采区底板含水层放水试验

随着煤层开采深度的增加,煤层底板承压充水含水层发生水害的可能性随之增加,对基础地质参数补充和再认识具有重要的意义。以陈四楼煤矿南部深部采区为研究对象,通过非稳定流放水试验分析了陈四楼煤矿南部采区灰岩岩溶含水层的水文地质条件及其与奥灰水的水力联系,计算了灰岩含水层的水文地质参数。试验表明:区域内的太灰含水层属中等富水性至强富水性,不存在降不下去的高水位异常区,可以采取疏降和底板注浆加固的办法防止底板突水。     

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。     

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。     

峰峰集团九龙矿15423N工作面特大突水原因剖析

依据九龙矿15423N工作面所进行的大量而细致的水文地质工作,研究剖析了该矿和15423N工作面的水文地质条件,分析认为该面底板下发育的隐伏微型强导水陷落柱、使奥灰含水层作用在该面煤层底板隔水层的距离缩短了68.5 m,该面煤层底板承受奥灰含水层和大青含水层水压高,剩余隔水层底板强度不足于抵挡奥灰含水层的高水压、陷落柱的隐伏性和其横向扩展范围以及横向水力联系的局限性和受当时探测技术水平的限制,是导致该面采空区滞后底板突水的主要原因,对处于封闭滞流条件下奥灰含水层水文地质条件认识的不足和偏差,是导致突水的另一个重要原因。