極復(fù)雜構(gòu)造高承壓水松軟底板煤層低壓注漿技術(shù)

我國煤田地質(zhì)和礦井地質(zhì)專家一直用定性的描述來衡量一個(gè)勘探區(qū)域或一個(gè)井田的煤層構(gòu)造復(fù)雜程度，本人將分形理論（ｆｒａｃｔａｌ）應(yīng)用于煤層底板構(gòu)造的量化，通過對煤層底板斷層及褶曲軸的格網(wǎng)統(tǒng)計(jì)和回歸分析求得分形維數(shù)，計(jì)算構(gòu)造密度，劃分煤田或井田的底板構(gòu)造密度等值線圖并對其復(fù)雜程度進(jìn)行定量評價(jià)，將結(jié)果有效地應(yīng)用于試驗(yàn)區(qū)的構(gòu)造控水作用評價(jià)，較好地達(dá)到了預(yù)期效果。

葛泉礦自從開始試采下組煤,基于對本溪灰?guī)r含水層進(jìn)行全面注漿加固使其變?yōu)楦羲畬拥脑?研究了注漿孔布置原則、注漿工藝流程、注漿材料及配比、注漿工程質(zhì)量檢測及效果評價(jià)等注漿加固的關(guān)鍵技術(shù),實(shí)踐結(jié)果表明,該技術(shù)為下組煤的安全開采提供了保障。

以平頂山十三礦己四采區(qū)底板灰?guī)r的突水危險(xiǎn)性評價(jià)為例,將熵權(quán)法(ew)和模糊層次分析法(fahp)耦合在一起,確定了突水影響因素的權(quán)重,并建立了突水危險(xiǎn)性評價(jià)模型.結(jié)果顯示:十三礦己四采區(qū)二1煤底板標(biāo)高-150～-350m區(qū)域,不受底板灰?guī)r水的影響,屬于安全區(qū);標(biāo)高-350～-700m且不受斷層影響的區(qū)域?qū)儆谳^安全區(qū);標(biāo)高-700m以下及標(biāo)高-350～-700m且受斷層影響的區(qū)域?qū)儆谕凰ｋU(xiǎn)區(qū).在前期突水資料少和數(shù)據(jù)量有限的條件下,ew-fahp法能夠較為客觀地確定突水影響因素權(quán)重.

潘西煤礦主要可采煤層為石炭系太原組第19煤層,該煤層開采受底板奧灰水突水威脅。本文通過對潘西煤礦歷年突水資料的統(tǒng)計(jì)和分析,總結(jié)了19煤層底板承壓水突水影響因素,并提出相應(yīng)的防治水建議和措施。

國產(chǎn)zy15000/33/72d大采高液壓支架首次在潞安集團(tuán)王莊煤礦使用,由于工人對大采高支架操作不熟及8101工作面頂板松軟破碎,工作面80~118號支架倒架、咬架情況嚴(yán)重,文章介紹了倒架后的扶架方法,為國產(chǎn)大采高支架在潞安礦區(qū)及類似松軟厚煤層的使用提供了一定的經(jīng)驗(yàn)。

通過對底板高承壓奧陶系石灰?guī)r水的探測和計(jì)算,采用底板注漿的方法進(jìn)行防治水設(shè)計(jì),提高煤層底板隔水層強(qiáng)度,杜絕和減少工作面突水現(xiàn)象和突水量,保證了煤礦安全生產(chǎn)。

針對嘉禾縣羅卜安煤礦煤層松軟低透氣性的現(xiàn)狀,選擇了水力沖孔增透措施,介紹了水力沖孔增透機(jī)理及基本工藝流程,研究了水力沖孔在松軟低透突出煤層區(qū)域抽放消突措施中的應(yīng)用效果。研究表明,水力沖孔在松軟低透突出煤層區(qū)域抽放消突措施中應(yīng)用效果顯著,單孔沖出煤體7t,沖出瓦斯558.3m3,抽放鉆孔等效孔徑提高13.38倍,鉆孔抽放有效影響半徑提高2～3倍,單孔瓦斯預(yù)抽濃度提高4～5倍,抽放衰減周期提高3倍以上。

平煤股份十一礦自建礦以來多次發(fā)生突水,已采取諸多措施,但仍存在不足。分析了該礦的水文地質(zhì)特征及二1煤底板破壞深度、突水機(jī)理,找出了適應(yīng)該煤田二1煤底板高承壓含水層的綜合治水措施。通過對該礦煤層露頭附近塌陷區(qū)進(jìn)行綜合治理,因地制宜地對己二采區(qū)與己四采區(qū)執(zhí)行水害防治措施,并在己四采區(qū)地面實(shí)施瞬變電磁勘探,保證了二1煤的安全回采。

針對松軟煤層彈性模量、抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度較低,泊松比、孔隙壓縮系數(shù)較高,易發(fā)生塑性變形等特點(diǎn),將松軟煤層井下水力壓裂劃分為煤體壓密、裂縫起裂與裂縫擴(kuò)展3個(gè)階段,提出壓裂工藝參數(shù)選擇的參考原則,并在松軟煤層典型礦區(qū)開展水力壓裂現(xiàn)場試驗(yàn)。對壓裂效果進(jìn)行考察分析表明,在合理選擇壓裂工藝參數(shù)的前提下,水力壓裂對于松軟煤層增透作用明顯。

針對新安煤礦二1煤層松軟低透氣性的特點(diǎn),為增強(qiáng)煤層透氣性,提高抽采效率,降低突出危險(xiǎn)性,研究了水力壓裂技術(shù)在松軟低透氣性煤層中的消突工藝及應(yīng)用效果。研究表明,實(shí)施水力壓裂后,煤層透氣性顯著增加,抽采瓦斯?jié)舛仍龃?05倍,抽采瓦斯流量增大86~204倍,瓦斯的抽采濃度和流量曲線呈現(xiàn)"升-降-升-穩(wěn)定"的趨勢,且穩(wěn)定抽采持續(xù)時(shí)間長。

超化煤礦隨著開采性深部延伸,底板水壓增大,底板水害威脅已成為影響安全開采的主要因素。通過底板注漿加固,將灰?guī)r含水層改造成為隔水層,并通過加固前后的物探對比,檢驗(yàn)孔驗(yàn)證,確保注漿改造效果,有效的解除工作面底板水害威脅,為工作面安全回采保證。

通過分析沿空巷道頂板巖層運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及對沿空巷道圍巖的影響,提出了軟煤層工作面采用錨桿(索)網(wǎng)梁聯(lián)合支護(hù)和人工構(gòu)筑煤垛、工字鋼點(diǎn)柱和走向雙排挑棚、打支柱,增加沿空巷道圍巖和充填體強(qiáng)度,實(shí)踐證明沿空巷道變形滿足生產(chǎn)要求。有利于沿空留巷頂板穩(wěn)定和下區(qū)段回收材料,保證了采煤接續(xù)的穩(wěn)定,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

通過不斷實(shí)踐，改進(jìn)了順層鉆孔的施工工藝，總結(jié)了成倍提高松軟高突煤層順層鉆孔深度的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

夾河煤礦2442外工作面采深942～1002m,地質(zhì)條件復(fù)雜,屬三軟煤層,通過對該面過斷層、破碎頂板控制、調(diào)采過拐點(diǎn)、設(shè)備保障、瓦斯治理、生產(chǎn)組織等關(guān)鍵技術(shù)以及礦壓分析研究,得出了快速推進(jìn)是深井復(fù)雜三軟煤層輕型支架開采取得成功的關(guān)鍵。

本文從力學(xué)的角度,重點(diǎn)論述了三維錨索的支護(hù)原理。再輔助于巷幫卸壓技術(shù),三維錨索支護(hù)技術(shù)能解決松軟厚煤層、特厚煤層沿底施工一次采全厚巷道支護(hù)的難題,在實(shí)踐應(yīng)用中,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,在類似巷道有推廣價(jià)值

新槐礦為1960年破土建井，它采用一對斜井開拓。1969年重新設(shè)計(jì)為10萬噸／年礦井，采用一立井與斜井聯(lián)合開拓，立井筒落腳于-350m水平煤層頂板，斜井落腳于一350m水平煤層底板之中。立井筒和井底車場建成后，園地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，上部煤層賦存條件差，礦井的生產(chǎn)能力始終徘徊在3萬噸／年上下。立井其作主要進(jìn)風(fēng)井在使用，斜井作為唯一的提升井使用至今，為擴(kuò)大新槐礦的生產(chǎn)能力．公司決定重新啟用立井簡，并將立井

新槐礦為1960年破土建井，它采用一對斜井開拓。1969年重新設(shè)計(jì)為10萬噸／年礦井，采用一立井與斜井聯(lián)合開拓，立井筒落腳于-350m水平煤層頂板，斜井落腳于一350m水平煤層底板之中。立井筒和井底車場建成后，園地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，上部煤層賦存條件差，礦井的生產(chǎn)能力始終徘徊在3萬噸／年上下。立井其作主要進(jìn)風(fēng)井在使用，斜井作為唯一的提升井使用至今，為擴(kuò)大新槐礦的生產(chǎn)能力．公司決定重新啟用立井簡，并將立井

通過對底板巖體應(yīng)力的分布規(guī)律以及承壓水體上采動(dòng)影響導(dǎo)致底板破壞的理論研究,建立1711工作面突水點(diǎn)圍巖結(jié)構(gòu)的復(fù)合構(gòu)造導(dǎo)水模型,分析其突水的形成機(jī)理。通過對1711工作面突水點(diǎn)實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造情況的研究,得出如下結(jié)論:水壓是決定突水災(zāi)害的主要因素,即巖溶含水層的存在;底板巖溶是煤礦開采的安全保障;大部分突水是地質(zhì)構(gòu)造與開采活動(dòng)共同作用導(dǎo)致的,該研究為煤礦生產(chǎn)中防治水提供了參考依據(jù)。

在巷道開挖過程中斷層及其破碎帶是常見的不良地質(zhì)條件,其斷層破碎性、富水性、圍巖穩(wěn)定性等地質(zhì)條件的確定及支護(hù)難度較大?；趖sp、瞬變電磁等物探與工程鉆探相結(jié)合的綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù),分析了馬鋼(集團(tuán))白象山鐵礦-390m中段巷道f5斷層性質(zhì),采用地面與工作面預(yù)注漿等綜合注漿技術(shù),形成注漿堵水帷幕;基于綜合物探預(yù)報(bào)結(jié)果與理論分析,并針對后期承載和高抗?jié)B性要求,采用合理的二次支護(hù)結(jié)構(gòu)型式與防滲加固措施,較好地解決了斷層破碎帶處巷道掘進(jìn)與支護(hù)難題,為安全高效通過富水?dāng)鄬犹峁┝吮Ｕ稀?/p>

介紹了復(fù)雜氣田漏失難點(diǎn),對裂縫性地層漏失機(jī)理進(jìn)行了探討,應(yīng)用dl-a高溫高壓堵漏實(shí)驗(yàn)儀器,針對4mm圓孔模板對13種橋堵劑的復(fù)配配方進(jìn)行了模擬4mm裂縫堵漏實(shí)驗(yàn),評價(jià)出了適合4mm孔隙和裂縫性地層的橋堵劑配方?，F(xiàn)場進(jìn)行了試驗(yàn)應(yīng)用:在at16井承壓堵漏密度由1.35g/cm3提高到1.78g/cm3,提高密度0.43g/cm3;在豐鹵1井由1.75g/cm3提高到2.00g/cm3,提高密度0.25g/cm3。通過實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用該項(xiàng)承壓堵漏技術(shù)在進(jìn)入漏層后具有膨漲填充和擠緊壓實(shí)作用,封堵效果好且封堵裂縫寬,泵入過程中,不影響鉆井液性能;進(jìn)入封堵層后,承壓強(qiáng)度高、特別適合于上部高滲透及裂縫性地層的承壓堵漏。

當(dāng)東風(fēng)煤礦m9煤層采用順層鉆孔作為區(qū)域煤與瓦斯防突措施鉆孔時(shí),在施工中出現(xiàn)垮孔、噴孔等現(xiàn)象。通過分析施工原因,調(diào)研該類煤層鉆孔施工預(yù)防垮孔、噴孔設(shè)備及措施,選擇使用三棱鉆桿、防噴鉆桿及孔口防噴裝置,在保證施工現(xiàn)場安全的同時(shí),有效提高了鉆孔施工進(jìn)度。研究為松軟高突煤層鉆孔施工提供了可行的思路。

分析底板突水的類型,探析影響底板突水的主要因素,展望遙感信息在巖熔陷落柱分布探測中的應(yīng)用,以期對相關(guān)工作有所助益.