华北煤田岩溶陷落柱及其突水研究综述及展望

华北煤田岩溶陷落柱（简称“陷落柱”）是地质历史演化过程中形成的产物。80多年来,在中国华北煤田39个矿区煤矿开采过程中共揭露10 000多个陷落柱,因其导致的重大突水淹井事故20余起,研究岩溶陷落柱对系统认识中国矿山岩溶水文地质条件以及防治岩溶水害具有十分重要的理论与现实意义。文章系统梳理、总结了华北煤田陷落柱的发育特征、成因机理、突水机理、探查与防治方法,归纳出近年来华北南缘陷落柱的研究成果,并结合目前华北煤田生产过程中陷落柱研究与水害防治中存在的问题,从陷落柱形成机理与演化过程、小型隐伏陷落柱精细化探查与解译、陷落柱“动态监测—预测模型—突水机理”模式以及陷落柱水害防治技术体系等方面展望了其今后研究趋势及水害防治的方向。      

射孔及压裂技术在煤矿地面注浆孔的应用

为了提高地面注浆孔的吸浆量，可采用多种形式的孔内爆破措施。在谢桥东风井注浆孔内成功地采用了石油勘探部门已成熟的聚能射孔及高能气体压裂技术进行孔内爆破，明显增大了钻孔单位吸水量，提高了注浆效果。但综合分析认为，该技术应用于地面注浆孔，因受适用条件限制，在工艺和材料上存在一些问题，必须加以研究和解决。     

已掘砌立井全井筒段出水治理技术

淮南矿业集团望峰岗一副井在凿井过程中多次发生突水事故,在分析原因的基础上,结合该工程水文地质条件及现场环境条件,采用定向分支造孔方法,实行下行式、小段高、低压重复注浆方式,成功在已砌筑井壁的井筒周围形成堵水帷幕,从而解决了强含水"红层"涌水问题。该技术对于造孔过程中断层带、壁后空洞区域孔壁的稳定性及漏浆的处理具有很好的借鉴作用。      

淮南潘谢矿区岩溶类地质异常体演化过程及预测

针对深埋矿山开采岩溶通道的突水致灾问题,依据近年淮南潘谢矿区揭露资料,讨论了该区岩溶类"地质异常体"特征;在分析宏观地质背景基础上,从沉积史、构造史、古岩溶发育史及地下水流作用等方面追踪其演变过程;通过分析古地貌与矿区不同深度放水试验水文地质特征,间接分析深埋条件下的古岩溶信息,并预测潘谢矿区岩溶类"地质异常体"分布位置,从而为煤炭开采过程中的灰岩水害防治提供参考。      

地面钻孔注浆对井下巷道的影响

谢桥矿东风井采用综合注浆法自地面打钻注浆堵水时,引起井下巷道发生声响、掉碴、底鼓、支架扭曲等巷道变形现象。分析认为巷道变形与注浆压力、注浆段距巷道的垂距、注浆段的岩溶裂隙发育程度、总注入量、巷道围岩的岩石力学性质、围岩松动圈大小等有关;并提出了减少巷道变形程度的措施。      

澳大利亚长孔水平钻机在淮南煤矿井下的应用

为施工上水平钻深５００－１０００ｍ的瓦斯排放孔,从澳大利亚引进了３台井下长孔水平钻机。钻机由动力系统、钻进支架、控制台、水箱和水泵４部分组成,可进行回转钻进,亦可进行孔底马达钻进。施工了２０余个孔,包括煤层、煤层顶析砂岩、穿层钻孔,据此总结了钻机的优缺点。     

华北型淮南煤田大构造成因分析及构造控水研究

为了深入分析华北型淮南煤田大构造4期成因及其构造控水作用，利用淮南煤田大构造褶皱断裂形态与华北克拉通地史学、地层学、区域构造进行相互验证对比，并依据构造控水对矿区8对生产矿井影响进行定量化评价。结果表明:淮南煤田大构造为印支、燕山、喜马拉雅运动叠加形成，印支运动Ⅰ期形成淮南煤田近东西向构造线（体），Ⅱ期形成淮南煤田近南北向构造线（体），印支运动后淮南煤田主体构造格局基本成型，Ⅲ期燕山运动、Ⅳ期喜马拉雅运动对淮南煤田大构造格局影响不显著；根据运动时间、形成构造的切割关系，得出Ⅱ期构造切割Ⅰ期构造、近南北方向断层（裂）切割近东西向断层（裂）、Ⅲ期的岩浆岩均穿越Ⅰ、Ⅱ期断层带（组），不存在切割关系，不存在断层（裂）发育到新生代地层；Ⅰ—Ⅳ期构造对各个矿井水害影响程度差异较为显著，其中影响最显著的是顾北矿。淮南煤田为石炭-二叠纪聚煤后全球构造事件参与者、见证者，淮南煤田大构造中蕴含的分期构造特征为研究华北克拉通及周边区域构造最直接的佐证资料。