冀中能源集团矿井防治水工作情况介绍 - 图文(2)

2020-06-08 12:39

从治理目标层来看,主要以煤系薄层灰岩含水层治理为主;从治理场地来看,主要以井下为主。区域超前治理就是从以往的一面一治理扩展到采区、水平或相对独立的水文地质单元进行区域治理;从时间上,注浆治理移到掘进之前,实现 “先治后掘”。

治理目标:通过井上、下超前定向钻进,将钻探、注浆、异常区验证“三体合一”;建立井上对煤层底板实施区域超前注浆治理、井下掘前“条带”钻注验证和采前工作面底板全面补强的区域超前治理立体体系,地面区域超前治理是治本,掘前“条带”钻注和采面补强注浆是保障,从而为实现“不掘突水头,不采突水面”探索出一种新的有效途径。 (2)地面多分支水平定向钻探区域治理技术

为在地面对奥灰进行区域超前治理,引进了先进的地面定向水平钻探技术,对奥陶纪灰岩顶部一定范围或煤层底板薄层灰岩进行注浆改造应用研究。

地面区域超前治理奥灰水患:冀中能源峰峰集团九龙矿自2012年开展了对北三、北五、南二下部采区进行地面区域治理防治水工作,截止到2016年4月底,共施工7个主孔,钻孔总工程量4847lm(其中主孔进尺5528m,造斜进尺6565.6m,水平孔36377.1m),累计注浆255776t(水泥235519t,粉煤灰20257t),探查治理了漏失点127个,探明并治理了4个隐伏含水陷落柱,治理面积95万m,治理煤量1246万t,安全采出煤量106万吨,避免了突水事故的发生,治理效果显著。该矿地面区域治理吨煤成本11~18元/吨。九龙矿区域治理工程量及效果见表1。

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区域超前改造薄层灰岩:冀中能源峰峰集团羊东矿采用地面水平定向钻进技术对羊东矿4号煤底板大青灰岩(厚5.5m薄层灰岩)进行地面治理,目前,已完成3个工作面的地面治理,共施工5个主孔,分支孔25个,钻探总进尺33602.5m(其中主孔进尺4575m,造斜进尺6423m,水平孔22604.5m),累计注浆6542.llt(水泥),共探查治理漏失点20个,探明并治理隐伏陷落柱1个,治理面积76万m,治理煤量706万t,安全采出煤量30万吨,治理效果显著。该矿地面区域治理吨煤成本15~18元/吨。羊东矿区域治理工程量及效果见表2。

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(3)径向射流造孔区域治理技术

径向射流造孔技术优点是造孔速度快、无盲区,并和注浆工作衔接好。今年以来,冀中能源集团开展了“径向射流造孔技术进行地面区域治理研究”,我们与中煤科工西安研究院合作,以冀中股份邢台矿西井9号煤试采区和东庞矿北井9400采区作为区域治理范围,引进径向射流造孔技术,利用集成化的注浆装备与工艺,在地面开展奥灰隐伏导水通道探查与注浆治理;对径向射流造孔技术、浆液扩散控制工艺、工程质量检测等关键技术难题进行攻关,目前,邢台矿西井已完成8个径向孔注浆,最大单孔注浆量达1600吨,已取得初步效果。

目前,冀中能源集团公司有8对矿井正在开展地面区域治理工作,效果非常明显,但地面区域超前治理与井下防治水治理费用相比稍高,下一步要加大注浆复合材料和注浆机理研究,争取将地面区域治理费用降到井下普通防治水治理费用水平。

2.井下煤层底板区域注浆改造技术

邯邢矿区冀中能源共有5对矿井开采下组煤(9号煤),产量近300万吨,由于9号煤距离下伏奥灰含水层仅30m左右,9号煤下20m左右还发育一层厚约8m的本溪组灰岩含水层,形成了“双层复合”含水层,造成9号煤开采受水害威胁十分严重。在9号煤工作面开采前,按照浆液扩散距离设计落点间距40m进行网格化均匀布孔打钻,对工作面底板的导水构造和薄层灰岩含水层的岩溶裂隙进行全面注浆加固

改造,将底板薄层灰岩弱含水层变为相对隔水层,实现了安全开采。葛泉矿东井9煤通过底板注浆改造本溪灰岩含水层,自2007年投产至今,已经采完12个工作面,没有发生一起底板奥灰出水事故。

3.陷落柱突水快速封堵治理技术

通过突水陷落柱治理,形成了一整套陷落柱快速封堵技术,主要包括定向分支造孔技术、动水条件下过水巷道“阻水墙”建造技术、陷落柱“堵水塞”建造技术及陷落柱堵水效果评价标准。

通过实施大垂深地面定位注浆,并利用封闭高压水射流系统、大孔径输送系统,成功解决了深孔注浆堵孔问题;掌握了动水条件下大埋深阻水墙建造技术,并治理封堵过水通道,采取旋喷、充填、升压、引流等多种注浆方法,达到快速建造“阻水墙”。

根据预探明的导水陷落柱,研究定位封堵技术,利用多阶段、定向分支造孔技术,以及堵水效果评价指标体系,在陷落柱底部构建“堵水塞”,成功阻断补水通道,有效改变陷落柱导水性。 4.充填开采技术

随采深加大,煤层开采后底板的扰动破坏深度也逐步增 大。据统计在采深小于500m时,煤层底板扰动破坏深度在10~15m,当采深大于800m时,扰动破坏深度大于30m,邢东矿采深达到1200多米,经实测,底板以下45米范围已受扰动破坏,减少了煤层底板有效隔水层厚度,降低了底板隔

水能力。针对上述问题,将充填采煤技术应用到矿井防治水工作中,已经在郭二庄矿、邢东矿等矿实施了高水充填、矸石充填等多种形式的充填开采,充填法处理采空区,大大减少了底板岩层受开采扰动破坏的深度,防止了工作面底板滞后出水。

(三)效果检验

掘进和回采之前,对底板加固效果采用两种以上物探手段进行复测验证,底板注浆加固工程以单孔最终注浆量和最终注浆压力以及一定数量的检查孔作为检验标准,保证了底板注浆加固效果。

始终坚持“不评价、不验收、不回采”的原则,当工作面采前所有防治水工作完成后,由子公司组织专家对工作面采前防治水工作进行全面的技术会诊,具备安全开采条件后方可验收回采。 (四)安全防护

矿井防治水安全防护就是要做到在矿井发生水害时,最大限度缩小灾害范围,最大限度争取人员逃生时间,实现矿井“突而不伤亡”的目标。我们以“预隔离、大系统、抗大灾”为原则,对水文地质类型复杂、极复杂矿井实施了分区隔离、构建了强排系统、安装了先进的矿井水文动态监测预警系统,提高了矿井安全防护的保障能力。

1.建设矿井分区隔离设施以保障不淹井

冀中能源集团各水文地质类型复杂、极复杂矿井均构建了分区隔离设施,没条件建水闸门的地区施工了预隔离基础


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