煤层底板灰岩含水层超前区域注浆改造技术

<正>近年来,中煤科工集团西安研究院有限公司利用井下近水平定向钻探与注浆技术、地面顺层定向钻探与注装技术,将煤层底板薄层灰岩含水层改造成相对隔水层,切断垂向导水通道;将奥陶纪灰岩含水层顶部改造成相对隔水层段,形成了成套超前区域注浆改造技术,分别在陕煤化韩城桑树坪煤矿、淮北朱庄煤矿和桃园煤     

瞬变电磁技术在煤层底板含水层注浆改造中的应用

煤层底板含水层注浆改造技术可以彻底根治底板水害。利用瞬变电磁技术探测煤层底板含水层的赋水性特征,确定工作面内注浆改造重点区域,指导钻孔布置,并在底板改造后检验注浆改造效果。其在焦作矿区的应用效果明显。     

基于EW-FAHP的煤层底板承压水突水危险评价

以平顶山十三矿己四采区底板灰岩的突水危险性评价为例,将熵权法(EW)和模糊层次分析法（FAHP）耦合在一起,确定了突水影响因素的权重,并建立了突水危险性评价模型。结果显示:十三矿己四采区二1煤底板标高-150~-350 m区域,不受底板灰岩水的影响,属于安全区;标高-350~-700 m 且不受断层影响的区域属于较安全区;标高-700 m以下及标高-350~-700 m且受断层影响的区域属于突水危险区。在前期突水资料少和数据量有限的条件下,EW-FAHP法能够较为客观地确定突水影响因素权重。     

受煤层底板承压水威胁的煤层开采安全性分析

从分析煤层底板的裂隙分布出发,建立裂隙岩体的渗流模型,然后应用该模型分析得到的渗流场,采用考虑渗流软化效应的弹塑性有限元方法,分析了煤层开采过程中煤层底板破坏状态,为受煤层安全开采的提供了依据.     

煤层底板注浆改造粉煤灰基材料性能实验研究

针对华北型煤田奥陶系灰岩顶部注浆改造工程需求,采用正交实验方法开展了粉煤灰基注浆材料性能的研究。通过测试分析水固比、水泥粉煤灰固相比、水玻璃含量对注浆材料的抗压强度、初凝时间、终凝时间、结石率和黏度等参数的影响情况,提出奥灰顶部粉煤灰基注浆材料的优化配方为:水固比为1∶1、粉煤灰掺量为70%、水玻璃掺量为3%。该配方的多项指标均满足要求,且结石率能够达到实验最高的97. 5%,为华北型煤田奥灰顶部注浆改造工程提供技术支撑。     

地面定向钻探技术在煤层底板高承压含水层改造中的应用

皖北煤电集团恒源煤矿6号煤层底板,尤其是褶曲及构造发育区域面临太原组灰岩突水威胁,且井下常规水害治理工期长、效果差,不能完全消除水害威胁,针对这一现实问题,利用地面顺层多分支孔钻探注浆及精准导向技术工程在Ⅱ63采区开展工程治理。结果表明,地面钻探顺底板定向钻探注浆技术实现顺层定向钻进,依托"随探随注,探治结合",彻底解决井下防治水探注施工与掘进工序无法同时进行的技术难题。治理区井下验证孔的涌水量均在5 m3/h以下,Ⅱ632工作面实现安全回采,顺利采出原煤168万t。整个回采过程未发现灰岩涌水现象,达到了预期的水害防治目标。技术成功应用实现了极复杂地质构造中强突水危险性工作面的安全高效回采,为同类矿井相似型综采面的水患探防,探索出了一套全新的水害防治技术方法。     

底板注浆加固法防治淮北杨庄矿底板突水

杨庄矿主采山西组6煤层,二水平投产以来,曾3次发生底板灰岩突水,临界突水系数0.65.深水平底板突水威胁严重.本文讨论了三水平Ⅲ612工作面不具备疏水降压和带压开采条件;介绍了采用钻孔注浆,局部底板加固和含水层改造工艺及注浆效果,证明采用底板加固法不仅保障了综采如期接替,三水平开拓延深正常进行,而且保护了地下水资源,产生了巨大的经济效益和资源效益.     

深部开采底板隔水关键层受局部高承压水作用破坏理论分析

大量实测地质资料与防治水实践证实,深部煤层开采底板含水层存在大量的局部高承压水区域,在强开采扰动下极易诱发底板突水灾害。基于“下三带”、“关键层”理论,将局部高承压水与底板隔水关键层简化为圆筒力学模型,分析研究隔水关键层在局部高承压水作用下的屈服破坏机制,得到了隔水关键层发生屈服的4个临界水压值公式;对各临界水压值进行区间划分,分析不同区间隔水关键层的屈服状态,确定了局部高承压水致使隔水关键层屈服破坏两个阶段的水压判据平衡方程,得出了奥陶系顶部岩层作为隔水关键层剩余隔水能力的计算表达式,并反演得到了开采深度上限、下限公式。结合九龙矿深部开采实际,对所建力学模型进行了验证与应用,进而提出了防止局部高承压水致灾的相关措施,对实现深部煤层安全带压开采具有重要的理论指导意义。     

潘北矿A组煤层底板高承压水数值模拟及疏水量预报

建立高承压含水层数学模型,识别其参数特征,是预报不同开采方案下该含水层水量合理疏放大小的依据。在分析潘北煤矿地质及水文地质条件基础上,利用–490 m水平4个阶段放水试验成果资料,利用Modflow建立了A组煤层底板灰岩水渗流水文地质模型及其数值模型,经识别和验证后,获得了太原组灰岩含水层水文地质参数,并结合“突水系数”,分别预报了–490 m和–650 m水平在确保A组煤层安全开采下的疏放量,其计算结果,给太原组灰岩水的防治提供了决策依据。     

承压水沿煤层底板递进导升突水机理的物理法研究

完整底板和非完整底板的注水试验发现底板深处的耗水早于浅部,显示底板的破裂发生在采前,相似材料模拟具一定导升高度的底板在采动中的变化揭示了同样的规律。底板的原位应力测试发现承压水在采前出现了向上入侵的现象,二次应力给导升的发展提供了条件,递进导升是突水机理之一。     

煤层底板超前注浆加固定向孔注浆工艺技术

煤层底板突水是矿山建设与生产过程中的主要灾害之一。底板注浆加固技术是目前我国防治底板突水的重要措施和方法。利用定向孔进行煤层底板超前注浆加固,对注浆的层位与注浆材料选取、注浆工艺制定、注浆方法和浆液配置进行了系统研究;针对定向孔的特点对注浆效果检查与评价进行了完善,并通过赵固一矿11151工作面现场进行了验证。试验表明,所采取的注浆工艺技术很好的保障了注浆和钻进施工,注浆加固效果明显,实现了工作面超前区域注浆加固的目的。     

矿井巷道钻孔注浆治理煤层底板突水实录——以治理新安石寺煤矿煤层底板突水为例

分析了矿井巷道煤层底板突水的影响因素，这些因素是突水治理工艺选择的基础。对矿井巷道钻孔注浆工艺进行了简要讨论。最后介绍了钻孔注浆堵水工艺流程和工艺参数。     

深部煤层底板灰岩水防治体系的构建——以平煤东部三矿为例

在对断层复杂程度和突水危险性分区评价的基础上,提出了平煤东部三矿二组煤底板灰岩水的防治体系。研究区断层构造整体上较为简单,二组煤开采寒武灰岩水突水危险性较小。灰岩水治理基本以疏放为主,由此提出二组煤水害防治体系,由防治技术、防治工程、技术保障系统和矿井水资源化与矿区水资源优化配置4个子系统组成;技术保障系统是基础和保障,防治技术是手段,防治工程是核心,矿井水资源化与矿区水资源优化配置是发展方向。本防治体系的实施可以解放受承压水威胁煤炭资源476万t,底板水压下降0.3 MPa(到2020年底),完全实现二组煤的安全生产和矿井水的资源化利用。     

煤层底板突水综合监测技术及其应用

底板岩溶水害是华北型煤田较为普遍存在的问题,因其具有隐蔽性、突发性的特点,防治水工作面临巨大的问题和挑战,因此,底板突水监测预警已成为煤矿安全生产过程中的必要措施。底板水害的形成和发生都有一个从孕育、发展到发生的演变过程,在此过程的不同阶段,底板裂隙、岩层视电阻率等均会释放出对应的突水征兆,及时、准确、有效地采集这些信息,根据这些信息判别突水过程中的具体水文地质特征,为建立突水监测系统奠定了基础。根据突水三要素,在葛泉煤矿东井11916工作面,利用井-地-孔微震监测技术和视电阻率监测技术构建了底板突水综合监测系统,对引起突水的导水通道和水源2个要素进行实时监测。监测结果表明：正常情况下,11916工作面回采过程中底板破坏深度为20~25 m,但是在2019年9月14日工作面推进到中间巷道时,运料巷和中间巷来自顶板的压力对底板破坏的叠加作用,以及附近的陷落柱原有破裂,致使该位置底板破坏深度加大,达到30~35 m,底板本溪灰岩水通过导水通道进入运料巷,底板出水2 m³/h,从视电阻率监测结果中不难发现1个低阻异常体从底板下逐步向上发育的过程。利用井-地-孔微震监测技术和视电阻率监测技术构建的底板突水综合监测系统能够捕捉到底板突水征兆,对于预测重特大水害事故的发生具有重要意义和实用价值。     

焦作矿区煤层底板注浆加固工作面突水原因与防治

焦作矿区水文地质条件极为复杂,煤层底板受到承压水的严重威胁,为此对工作面煤层底板进行了注浆加固改造。但近几年底板注浆加固工作面仍发生突水事故,严重影响了矿井的正常生产,并构成了安全隐患。通过对焦作矿区近年来8起底板注浆加固工作面突水事故进行调研,详细分析了突水工作面主要充水水源、注浆加固改造情况、突水情况及原因,总结归纳了注浆加固工作面突水影响因素,利用实例计算验证了易突水位置,并进一步提出了水害防治措施。     

煤层底板隐伏断层分类及突水防治措施

矿井底板突水系数介于0.06~0.1 MPa/m区域内发育的隐伏断层,是煤矿生产过程中发生突水的关键因素之一,对其进行科学分类有利于制定底板突水防治针对性措施。通过煤层底板隐伏断层特征分析,根据隐伏断层顶界面位置与\