煤矿隐蔽特大突水通道快速封堵技术研究

2011年8月6日14时,临近黄河的韩城禹昌煤矿在11^#煤层回采过程中发生底板奥灰水突水,突水通过相邻煤矿采空区,并与8月7日零时5分许冲跨桑树坪煤矿北二车场绕道封闭墙进入斜井280m大巷,很快淹没整个大巷系统造成斜井整体淹井事故。在进行了井上、下水文地质调查、物探、钻探探查和示踪剂测试、水质化验与综合分析研究的基础上,初步确定了突水点与过水通道的区域,结合矿井11#煤层顶、底板、奥灰岩峰峰二段水文地质条件特征,采取了骨料灌注沉积法和松散体注浆加固法,成功隔离了两个矿井之间的水力联系。经过单位吸水率、追排水量、水位变化、残余出水量检验,达到了预期目的,实现了隐蔽突水点及过水通道快速封堵,为矿井全面恢复生产提供了重要保障。     

基于改进型突水系数法治理底板奥灰水害技术

针对渭北煤田下组煤底板超薄隔水层条件下,煤层开采过程中底板奥灰水害防治技术难题,依托渭北煤田韩城矿区桑树坪煤矿奥灰水害治理课题,基于煤矿井下近水平定向钻进技术,提出底板奥灰岩层顶部利用与注浆改造的防治水思路。(1) 考虑底板破坏带失去阻水能力的因素,结合突水系数法确定奥灰顶部利用与注浆改造的临界厚度,采取自工作面两端相向钻进的方式开展定向钻孔探查,依据探查情况,结合压水试验结果,确定钻孔注浆工艺及参数,分析注浆效果。(2) 采用地面三维地震、地面瞬变电磁探查采区低阻异常和构造发育情况,采用直流电法或瞬变电磁探查巷道工作面前方富水区,待巷道系统形成后,采用直流电法测深、音频电透视探查巷道和工作面底板下的富水区,采用无线电波透视探查工作面构造及煤厚变化情况。最后根据物探和定向钻探的探查结果,实施检查技术,综合评价带压开采的可行性。研究表明,奥灰顶部富水性弱,可作为相对隔水层利用,突水系数已降至0.073 MPa/m以下,为今后进一步完善《煤矿防治水细则》突水系数临界值的确定提供坚实的依据,确保了工作面安全回采,形成了修正的突水系数法结合“探查?注浆?检查”的奥灰水害防治技术体系,延伸了矿区安全开采下限。      

强岩溶地区主过水通道注浆封堵技术探讨

矿山帷幕注浆技术由于其具有安全、环保、经济、高效等特性,已在国内多个矿山堵水中成功采用,取得了很好的堵水效果。而在强岩溶地区,动水注浆技术,尤其是矿区主过水通道封堵质量将直接影响帷幕的堵水效果,甚至决定着工程的成败。以广东凡口铅锌矿帷幕注浆工程为背景,探讨强岩溶地区主过水通道封堵技术。     

钻孔控制注浆技术在过水大通道封堵中的应用

为使榆卜界矿复矿生产,根治对相邻矿井的淹井威胁,在分析矿井突水水源、通道的基础上,通过多种注浆封堵方案的对比,采用了基于地面平台,利用钻孔控制注浆钻具定点放置保浆袋囊,灌注速凝高强注浆材料实现动水条件下大过水通道的快速可控非常规封堵方案。经过大过水通道定点筑坝封堵、坝后强度加固、坝底置换注浆、坝前引流注浆等几阶段的施工,封堵过水通道长度不足50 m,堵水率达到100%,取得了良好的实际应用效果,验证了该技术在动水大过水通道封堵中的应用价值。     

煤矿底板注浆堵水工程实践

微震波蕴含了大量的震源和传播介质的信息,包括震源位置、类型、能量、岩层密度、裂隙等。微震监测的过程就是对微震波的反演分析过程。微震监测能够对煤矿突水通道进行时空定位,通过对定位结果的三维展示和分析,实时监测突水通道的形成扩展过程。以某矿煤层底板注浆成功治理4301工作面底板突水工程实践为例,认为采用微震监测技术可有效分析判断工作面出水水源;在注浆治理工程中利用微震事件监测可有效指导钻孔注浆量及压力;治理工程完成后通过对比分析含水层水位与突水水质数据,可以对注浆堵水进行效果评价。     

煤矿水害精准探查钻探技术

为了保证煤矿井下安全生产,对煤矿水害精准探查钻探技术进行了系统的分析与研究。针对桑树坪煤矿3110工作面230 m皮带巷道物探探测结果,对富水异常区域布设探查钻孔,采用随钻测量定向钻探技术与常规回转钻探技术相结合的钻探方法进行区域探查试验。桑树坪煤矿现场试验结果表明,精准钻探技术能通过富水区域空间位置灵活布设钻孔的方式对煤矿井下富水异常区域进行探查,同时,可以有效地推断出地质异常区域范围,避免异常富水区域突水淹井事故,确保了桑树坪矿11号煤巷道的安全掘进,为煤矿区地质异常区探测提供技术支持,为煤矿井下安全生产提供保障。     

河南省平禹一矿井田二1煤层突水因素分析

平禹一矿是主要开采二叠系下统山西组二1煤层的老煤矿,多次发生突水水害。分析发生突水的主要水源是煤层底板石炭系灰岩和寒武系灰岩岩溶水,突水的主要通道是断层和岩溶裂隙,突水原因是煤层底板承压水突破隔水层进入巷道。提出预留防水安全煤柱,灌浆辅助采掘的井巷突水防范措施。     

矿井水害防治专家郑士田

<正>郑士田(1963.7-),男,汉族,工学学士,高级工程师。现任中煤科工集团西安研究院有限公司水文地质研究所专家。郑士田同志长期从事煤矿水害防治的科研、咨询、勘察评价、设计和施工组织管理工作。近年来,参加了60余项各类矿井水害治理项目,多次受到表扬和表彰,在注浆堵水、煤矿水害治理工程方面积累了丰富的现场实践经验,在业内享有极高的知名度。作为项目负责人,组织完成任楼矿、桑树坪矿、黄沙矿、桃园矿、申家庄矿、中国黄金太平矿等重大堵水项目20余项,对"陷落柱治理"、"高压大流量动水注浆"、"采空区及烧变岩帷幕注浆"     

牛儿庄矿奥灰特大溃水灾害的治理研究

2004年9月25日牛儿庄矿发生了突水量达108m^3／min的特大溃水事故，直接威胁了相邻两个矿井的安全生产。通过调查分析认为此次突水水源为煤系基底奥陶系灰岩含水层，是他于牛儿庄矿井田范围内的水顺煤矿开采下架煤层突水而造成的。在突水通道、动水力等条件复杂的情况下，经过三个阶段的水害治理，效果达100％．为类似堵水治理工程提供了有益的借鉴．     

峰峰矿区九龙矿隐伏突水陷落柱治理实践

峰峰矿区九龙矿的隐伏突水陷落柱发育于奥陶系石灰岩含水地层,发育高度至石炭系大青灰岩、伏青灰岩。由于其发育范围小,又隐伏于可采煤层以下。一般勘探手段很难给予精确解释,导致矿井开采过程中发生突水灾害。通过对矿区隐伏突水陷落柱的治理工作实践,介绍了其探查及治理过程：按照”探治结合”的治理原则,首先采取对矿区工作面三维地震资料进行精细解释,然后以注浆钻孔定向钻探施工技术进行验证的方法,确定突水构造的类型和空间发育形态,进而实施注浆治理,达到堵截突水通道、保障矿井安全生产的目的。本方法的成功实践,为今后华北型煤矿突水灾害的治理工作提供了的范例。     

葛泉矿东井9~#煤带压开采研究

以葛泉矿东井水文地质条件为基础,结合突水系数理论和涌水量计算理论,通过实施物探、钻探、水闸门、底板注浆加固、底板突水自动识别系统和突水水源判别系统等一系列工程措施,总结出一整套高承压岩溶含水层上带压开采下组煤的防治水技术,分析得出葛泉矿东井下组煤带压开采的可行性方法.     

含裂隙煤层底板突水规律的数值模拟与工程应用

本文结合淮北杨庄矿某工作面实际工程情况, 利用NCAP-2D-W对煤层底板突水进行多方案的数值模拟试验研究。主要内容包括:(1) 考虑在承压水不变的条件下,设计不同裂隙分布状态,探讨单裂隙、多裂隙、不同长度裂隙对煤层底板破坏的影响及开采矿压对裂隙顶部破坏的影响;(2) 考虑承压水的变化,分别考虑单裂隙和多裂隙两种分布状态,探讨裂隙对煤层底板破坏的影响及开采矿压对裂隙底部破坏的影响。通过分析受采动荷载、岩层结构变化、煤层底板中裂隙分布状态及承压水变化等因素影响的数值试验,获得了随开采工作面不断推进煤层底板破坏区的发展、突水导升高度的递增、突水通道的形成等相关规律。     

钻探技术在煤矿水害防治工作中的应用

钻探作为煤矿水害防治工作一种重要的技术手段,得到了广泛的应用。煤矿大口径排水井钻进技术、底板多分支水平井地面定向钻进及注浆加固改造技术、井下定向探（疏）放水钻进技术、注浆封堵突水通道钻探技术和矿井突水灾害快速钻进救援技术等煤矿防治水钻探技术,在煤矿水害防治工作中得到了广泛应用,取得了良好效果。加强防治水钻探配套设备的研发和相关钻探工艺技术研究,将有力促进煤矿水害防治工作的发展。     

国庄矿北大巷突水通道分析

通过对突水水源、突水量特点、固体突出物的总量、突出物的成分组合、突出物的形状以及松散物的主要成分等分析,认为肥城煤田国庄矿北大巷突水通道为岩溶陷落柱。      

高产高效综放工作面顶板水综合防治

通 过 对 T2195工 作 面 顶板 涌 水 水 质化 验 、周 边 开 采 情 况 的 综 合 分 析 认 为:T2195工 作 面 涌 水 以 5煤 层 顶 板 水为 主,地面 注 浆水 只是 起 了间 接补 给 作用 。为 此提 出 继续 进行 地 面注 浆、进一 步 完善 井下 排 水系 统等 有 针对 性的 防 治水 措施 ,确 保 工作 面的 高 产高 效。     

深部开采隐伏构造扩展活化及突水试验研究

深部开采突水具有突发性、滞后性和强致灾性等特点,研究突水通道成因、演变规律和致灾机制成为控制深部开采底板突水的关键。大量的防治水实践和理论证实,构造突水通道一般发生在构造与岩层接触面处,为此建立隐伏构造条块体突水判据模型,应用剪切破坏理论方法得到突水理论判据;借助深部承压水上底板断层扩展活化及导水通道演化物理模拟试验,研制了固-流耦合相似材料,选取模拟断层破坏活化的材料并进行了模拟材料的可行性分析;试验直观地展现了含隐伏断层底板在采动应力扰动和高承压水共同作用下底板裂隙形成、隐伏断层扩展、突水通道贯通的全过程。通过对试验监测数据和现象的解读,揭示了应力场-渗流场耦合作用下承压水体上采煤底板滞后突水的机制,并对突水路径形成的时空规律进行了分析探讨,为研究深部开采构造突水提供了新的方法和认识。     

基于matlab的煤层底板突水预测系统

针对当前煤层底板突水预测存在的问题,在突水概率指数法预测预报系统的基础上,用matlab开发出了一套新型煤层底板突水预测系统软件。通过对地质、水文地质等信息数据进行分析处理,从而确定导致煤层底板突水的主控因素及次级影响因素,并分别赋予其相应的权重值,将各因素在底板突水中所起的作用定量化。特别是对于不同矿区不同控制因素的影响,其相应权重值的大小可以灵活改变。建立赋权求和数学模型,绘制出各个主要控制因素的专题图,并根据各个主要控制因素的不同权重值,叠合绘制出底板突水概率指数法突水分区图。同时计算出煤层底板突水概率指数。将系统软件应用于工程实际,预测效果与实际情况相吻合。      

断层参数对承压水体上采煤的影响分析

根据流固耦合理论,采用有限元数值模拟的方法,针对承压水体上采煤过程中断层参数(断距、倾角)对煤层、围岩的应力、变形和水压力变化的影响进行了模拟分析,探讨了存在断层时突水的机理和可能的突水点位置,并定量分析了防水煤柱的预留距离。得出以下结论:(1)当存在正断层时,多发生断层破坏型突水,而底板破坏型突水发生的几率较小;(2)突水性质和突水发生位置受断层断距和倾角的影响不大,煤层和采煤工作面附近的底板围岩都可能成为突水涌出点;(3)随着断层断距和倾角的增加,防水煤柱的合理留设距离应随之增大。以上结果可为实际矿井采煤防突水设计提供参考。 更多还原     

瞬变电磁勘探法在矿井注浆堵水中的应用

101工作面为某矿技改扩建后的首采工作面,其南部与古火烧区相邻,工作面掘进时揭露近南北走向的裂隙。在二次试采后出现大量涌水造成淹井。为此采用瞬变电磁法对矿井涌水通道进行探测。结合矿井地质和水文地质资料,对瞬变电磁数据进行处理分析,推断回风顺槽南部与火烧区相连的区域为主要导水通道,宽度大于20m;东南部与火烧区相连的区域为次要导水通道,宽度小于5m。据此设计钻孔5个,其中主通道4个,次通道1个。为避免水泥浆液埋没综采支架,注浆泵量要求不大于40L/min,泵压不小于水压2倍。整个注浆堵水工程中共进行三次(试)排水,全部钻孔注浆结束后,工作面涌水量约170m 3/h,满足抽排水要求,达到了预期效果。