大采深矿井地面区域治理奥灰水害关键技术研究下载

AI100_小助手 2020-04-20 05:32:39

为安全开采邯邢矿区深部煤炭资源,提出了"区域超前治理"奥灰岩溶水害理念,开展了华北型煤田大采深高承压水安全开采成套技术研究课题;从理论上研究得出"分带分时段突破"底板突水机理;采用阻水系数法评价试采区底板隔水层承压能力;成功地研究出地面多分支近水平定向钻探关键技术;从岩石力学和水动力学阐述了裂隙含水层中水平孔注浆浆液扩散机理,并给出了孔距计算公式;对于钻遇岩溶或断裂构造状况,研究出了铺底浆液控制技术。地面区域超前治理奥灰水害成套技术在九龙矿成功应用,取得了显著技术经济与环境效果。
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为安全开采邯邢矿区深部煤炭资源,提出了"区域超前治理"奥灰岩溶水害理念,开展了华北型煤田大采深高承压水安全开采成套技术研究课题;从理论上研究得出"分带分时段突破"底板突水机理;采用阻水系数法评价试采区底板隔水层承压能力;成功地研究出地面多分支近水平定向钻探关键技术;从岩石力学和水动力学阐述了裂隙含水层中水平孔注浆浆液扩散机理,并给出了孔距计算公式;对于钻遇岩溶或断裂构造状况,研究出了铺底浆液控制技术。地面区域超前治理奥灰水害成套技术在九龙矿成功应用,取得了显著技术经济与环境效果。

鉴于邯邢矿区大采深矿井深部煤层和下组煤开采受奥灰承压水威胁现状和保水开采需要,提出了奥灰岩溶水上带压开采水害治理的"区域超前治理"理念及"超前主动、区域治理、全面改造、带压开采"防治水指导原则;相应给出了区域分区原则、治理模式及适用条件、治查结合新方法、超前治理管理程序、底板阻水能力评价方法和治理关键技术等支撑体系。该成套技术首先在邯邢矿区进行了应用研究,特别是地面多分支水平钻进关键技术应用研究,取得了很好的安全技术效果,创新了大采深矿井和开采下组煤奥灰水害治理方法,安全开采受承压水威胁的煤炭资源,保护了煤系基底奥灰水环境。

为了进一步提高深部开采矿井水害区域治理技术的有效性,降低底板突水的危险性,以邯邢矿区为例,总结分析了目前深部开采矿井水害区域治理经验及存在的主要问题,提出了岩溶发育规律、水害治理模式、定向井设计及施工工艺优化、可控注浆工艺、水文地质信息综合判识技术及深部开采水害管控体系构建方法等关键技术研究现状及难点,并针对性地提出各技术研究与发展方向。

随着开采深度的加大,大部分矿井开采已进入了深部区域,而传统的水害防治手段已不能完全满足现阶段的防治水工作需要。通过分析峰峰矿区深部矿井开采中的水害因素,确定主要水害威胁为高承压的奥灰水,水害防治的关键在于对隐伏导含水构造即导水通道的探查与治理。提出了包括地面综合物探技术、地面多分支定向水平钻进技术、地面注浆加固技术及井下钻探补强验证技术的深部矿井开采水害防治技术,实现了对导水通道的"探"与"治",并成功应用于九龙矿15445N工作面,为深部矿井开采的奥灰水害防治提供了参考依据,具有很高的推广价值。

以峰峰矿区为背景,针对深部煤层开采亟待解决的奥灰水威胁问题,提出了针对深部煤层开采高承压奥灰水害防治的关键技术。利用定向水平井群技术对煤层底板隔水层的薄弱地带及水文异常区等进行注浆加固,封堵潜在的导水通道,增强底板完整性;同时将奥灰顶部一定范围的岩层改造为相对隔水层,将奥灰含水层的作用点向下移,增加了有效隔水层的厚度,可以解放大量原始状态下不可采的煤炭资源。该技术在峰峰矿区大采深矿井推广应用后,防止了奥灰水害事故的发生,保证了矿井安全生产。

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