地面定向钻进技术在煤矿陷落柱突水防治中的应用

为了治理潘集二矿重大突水事故,提出了地面定向水平孔技术截流堵源的方案。潘集二矿12123工作面上、下底抽巷联络巷底板发生突水,瞬时最大突水量达14 000 m3/h,矿井部分被淹。因工作面上方存在湖泊和多个采空区,遂选择地面定向水平钻孔施工方案,即在地面施工一个定向水平堵源主孔对突水点灌注沙石骨料完成充填、形成顶板盖层,再通过主孔由地面注浆站灌注水泥浆完成陷落柱的封堵工作,并施工四个水平分支孔探查了陷落柱形态特征。结果表明,陷落柱导水通道被成功封堵,堵水率达到100%,显示了地面定向水平钻孔技术在陷落柱突水治理中的优越性,为今后类似突水事故的治理提供了宝贵的经验。     

应用地面定向钻治理煤层陷落柱突水问题

朱庄煤矿Ⅲ6213工作面在回采过程中发生突水事故,涌水量达到170 m~3/h。分析得出,造成突水的水源为灰岩水,导水通道为陷落柱,但是该出水点位于采空区,由于回采导致底板破坏,井下不具备治理的可行性。因此采用地面定向钻孔技术对陷落柱及其附近区域进行探查,钻孔揭露导水通道后,采用骨料灌注、水泥粉煤灰双浆液高压注浆技术对导水通道进行快速封堵。最后设计探查加固孔既对陷落柱治理效果进行检查,彻底消除突水隐患。经过历时108 d的治理,突水点的涌水量由初期的170 m~3/h减少到治理后的小于5 m~3/h,Ⅲ6213工作面于2014年11月2日安全完成回采,回采期间工作面无出水现象。     

煤层底板陷落柱突水过程及其影响因素数值分析

为研究煤层底板陷落柱的突水过程以及陷落柱发育高度、底板岩层强度以及含水层水压3因素对底板陷落柱突水的影响,运用基于有限元的数值分析方法模拟了陷落柱活化及底板裂隙扩展和贯通形成突水通道的全过程,通过对应力场和损伤场的解读,突水通道形成的时空标定在模拟中得到了初步实现,3因素对陷落柱突水的影响在结果中的规律性显现得到了详细分析;另基于开滦范各庄2171采面工程实例,建立模型分析了其突水原因,结果显示高水压下陷落柱发生了活化,高压水流经由陷落柱在-390 m高程劈入煤岩形成突水通道引发了水害。     

东庞矿陷落柱特大突水灾害快速治理

东庞矿在发生陷落柱特大突水灾害后,通过物探、钻探综合探测,查清了陷落柱基本形态,制定了有效快捷的封堵治理方案,采取了安全、快速、高效的注浆截流技术,不到半年取得了堵水成功。     

突水巷道的快速封堵技术

东庞矿在发生陷落柱特大突水灾害后,制定了有效快捷的封堵突水巷道的治理方案,采取了安全、快速、高效的注浆截流技术,不到半年取得了堵水成功.     

考虑填隙物活化影响的陷落柱突水灾变规律

为研究填隙物活化影响下陷落柱的突水灾变规律,以神华集团某矿回风大巷为研究对象,考虑陷落柱内外岩体破坏以及填隙物活化流失引起的强度下降与渗透率突变问题,采用FLAC^3D模拟研究了巷道掘进过程中陷落柱及周边岩体的位移、渗透系数、孔隙水压及涌水量变化特征,在此基础上分析了陷落柱填隙物充填高度对突水的影响。研究结果表明：随着巷道穿过陷落柱填隙物充填层距离的增大,巷道底板陷落柱填隙物活化流失宽度和流失深度将逐渐增大,致使陷落柱导水层与巷底之间岩体位移越来越大并出现整体滑移趋势,最终在巷道掘进面超过陷落柱中轴线1 m后,陷落柱高压水通过填隙物活化流失通道向巷道发生突水,该突水具有大体量性、突发性以及滞后性;陷落柱填隙物充填高度越大,陷落柱相对巷道掘进面的突水时间节点就越为靠后,但当陷落柱填隙物充填高度达到22 m后,陷落柱将不会发生突水。     

垂直钻孔骨料灌注工艺和堵孔处理

对东庞矿2903工作面陷落柱特大突水灾害治理过程中骨料灌注的工艺、参数及骨料堵孔预防措施进行了分析和阐述。     

综放工作面过陷落柱突水机理及防治技术研究

突水事故是目前我国煤矿生产过程中面临的严重灾害之一,对矿井的安全生产有很大的影响。由于对陷落柱突水问题的不够重视,我国曾发生多次突水事故,损失惨重。综合分析陷落柱突水事故得出该类突水具有突发性、突水量大、经济损失大且治理困难等特点,给矿井的安全生产工作带来了巨大的危害。因此,加强对陷落柱突水机理的研究工作,特别是在矿山压力作用下的突水机理,并进一步研究相应的的防治办法,具有十分重要的意义。本研究针对首阳煤业8103工作面地质条件复杂,即受陷落柱、断层影响和顶板稳定性差等特点,对该工作面放顶煤开采中工作面过陷落柱以及构造、采场围岩控制技术等进行系统研究,最大限度地提高煤炭资源回收率,同时实现工作面的安全回采。     

导水陷落柱突水模拟试验台研制及应用

为了分析研究采动影响下陷落柱突水的物理规律及特征,结合五阳煤矿7601工作面工程地质和开采技术条件,利用数值模拟软件和突水模拟试验平台分别模拟了底板和过煤层两种不同陷落柱的突水过程.结果表明,陷落柱突水破坏过程的数值模拟与试验台相似模拟相一致;底板陷落柱与过煤层陷落柱突水的规律是,在采动作用影响下,陷落柱周边的塑性区不断扩大,与工作面前方形成的塑性区相互贯通,形成突水通道,当陷落柱充水且水压达到一定值时,工作面发生突水;特殊构造突水模拟试验台在一定程度上满足了设计试验的需要.     

梧桐庄矿182306工作面突水原因分析及快速治理技术

根据梧桐庄矿182306工作面开采前后水文地质资料,分析了该工作面底板发生突水的原因。煤层底板下存在隐伏导水陷落柱且采前未查明以及奥灰含水层强径流带的存在,是引起突水的主要原因。针对特大突水,在动水条件下采取了水力射流技术、多分支水平井技术等防治水技术,用时65 d快速高效地治理了特大动水突水灾害。     

采动过程中底板隐伏陷落柱突水数值模拟

为弄清采动在工作面底板岩溶陷落柱围岩破坏及突水中所起到的作用,以葛亭煤矿底板隐伏岩溶陷落柱为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件对采动过程中的垂直方向应力场、塑性破坏区和垂直方向位移变化进行分析研究,分析了不同推进距离下隐伏底板岩溶陷落柱的突水过程。研究结果表明,随着推进距离的不断增加,岩溶陷落柱的塑性破坏范围不断增加,底板垂直方向的位移不断增大,当煤层底板的塑性破坏区和岩溶陷落柱的塑性破坏区发生连接时,容易发生底板岩溶陷落柱突水事故。     

动水大通道突水灾害治理关键技术

针对动水大通道及地面无法施工直孔的治理技术难题,以潘二煤矿特大隐伏陷落柱突水灾害快速治理工程为例,在分析突水水文地质条件的基础上,提出了采用定向分支斜钻孔同时对过水巷道截流和突水通道堵源的治理方案。根据以往直孔堵水经验,确立了水力射流骨料灌注工艺和分序分段高压注浆工艺,并给出了骨料灌注关键技术和高压注浆结束标准。根据钻探注浆特征分析,结合淮南矿区陷落柱发育基本条件,推测了导水通道形态特征。注浆堵水结果表明:突水点残余涌水量为0,奥灰水位恢复良好,堵水率100%;堵源分支钻孔单位吸水率均小于0.1 Lu,堵源效果良好,彻底切断了奥灰水与突水点之间的水力联系。     

堵水塞框架构建工艺在陷落柱治理中的应用

陷落柱是石灰岩溶洞在地下水溶蚀作用下不断扩大,在地质构造力和上部覆盖岩层的重力长期作用下,有些溶洞发生坍塌引起上覆地层陷落而形成。在奥灰承压区域煤层底板隔层性能大幅下降,极易导致突水事故,国内外也发生过极为恶劣的陷落柱突水事故。受限于探查技术可靠性,井下回采突然揭露陷落柱时,由于陷落柱区域底板岩层极为破碎,采用传统的注浆治理工艺往往对破碎底板形成二次破坏,治理难度较大且效果难以保证,经过多次试验,在某奥灰承压矿井揭露的陷落柱运用了堵水塞框架构建工艺,成功治理了陷落柱,工作面安全推采通过,具有一定的工程实践意义。     

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。     

综合注浆法建造阻水墙技术

煤矿发生突水灾害后,在突水构造及其位置不明确的情况下,利用独头过水巷道的有利条件,通过灌注骨料和注浆施工建造阻水墙成为最直接、最快速有效的治理方案.论文以东庞矿2903工作面陷落柱突水灾害为例,系统介绍了综合注浆法建造阻水墙的工艺技术与方法.     

底板陷落柱突水力学机理研究及应用

导水陷落柱给矿井安全开采带来较大隐患,对陷落柱突水机理的分析十分必要。在工程实际中,大部分陷落柱为"下大上小"的不规则圆台形,为了与工程实际更接近,将陷落柱模型简化为圆台形,利用摩尔—库伦强度准则和极限平衡理论,对底板陷落柱突水的力学机理进行分析,求出了底板突水的极限承压水压力,并对某矿底板突水进行了预测,提出了预防措施。     

隐伏陷落柱探查与治理技术研究与应用

陷落柱尤其是隐伏导含水陷落柱对煤矿的安全生产具有巨大危害,探查不清、治理不到位、盲目揭露等容易造成淹井事故。因此,在工作面掘进前,必须探查清楚工作面范围内是否存在隐伏陷落柱,避免矿井在采掘过程中发生误揭而导致突水事故。以九龙矿为例,采用地面区域超前治理技术,超前探查煤层底板隐伏陷落柱的赋存状况和形态,并进行注浆加固治理,达到消除煤层底板突水危险,实现深部煤层安全掘采的目的。     

碾焉煤矿陷落柱注浆治理效果综合评价

8102工作面于回采过程中揭露了一处陷落柱,该陷落柱靠近8102工作面回风顺槽.通过对8102工作面陷落柱进行探查和治理,防止碾焉煤矿8102综采工作面在过陷落柱回采过程中发生奥灰突水事故;运用三维并行电法、无线电波透视2种探测技术结合钻探情况对注浆效果进行验证,并对注浆治理效果进行评价.     

采场底板陷落柱渗流突水数值模拟研究

针对东滩煤矿陷落柱柱体剖面揭示的形态学特征,为研究采动压力和渗透水压对陷落柱渗流突水的作用,建立了采场底板陷落柱突水的物理模型,并利用FLAC3D软件模拟分析了采场推进过程中应力场和渗流场的变化特征;通过模拟分析再现了陷落柱周边岩体破坏、损伤、渗流、突水通道形成的全过程,揭示了采场底板陷落柱渗流突水机理。     

导水陷落柱预注浆治理

霍州煤电集团有限责任公司团柏煤矿10-310工作面开采太原组10#煤,距奥灰顶界面平均间距为36m,正常情况下不会发生突水,但在有导水构造存在的情况下,就有发生底板突水事故的可能。陷落柱作为垂直导水构造,可以使奥灰承压含水层与煤层之间发生水力联系,安全生产受到威胁,尤其是陷落柱滞后突水现象的出现,其危险程度则无法预测。本文阐述了导水陷落柱的滞后突水超前预防措施及其重要性。