深部矿井奥灰水综合治理技术
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煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术探讨1. 引言1.1 背景介绍煤矿奥灰水带压开采水害是煤矿开采过程中面临的重要问题之一。
随着我国煤矿开采技术的不断发展,深部煤矿开采水害问题愈发突出。
奥灰水是指一种具有卓越的导水能力的含矿层,当煤矿开采穿越奥灰水带时,水会突然涌入矿井,造成严重的水害事故,给矿山生产和安全带来极大的威胁。
面对这一严峻的挑战,煤矿开采企业需要深入研究奥灰水带压开采水害的原因,并探讨有效的治理技术,以减轻水害给矿山生产造成的影响。
本文将结合实际案例分析,探讨奥灰水带压开采水害探查及治理技术,旨在为煤矿开采水害防治提供科学依据和技术支撑。
通过对奥灰水带压开采水害的深入研究和分析,可以更好地指导煤矿开采实践,减少事故发生的概率,保障矿工的生命安全和矿山的可持续发展。
在未来,该技术的应用前景也将更加广阔,为煤矿开采带来更多的机遇和挑战。
1.2 问题阐述煤矿奥灰水带压开采是煤矿生产中常见的一种工艺,但在这个过程中往往会遇到水害问题,给矿井的安全生产带来了一定的隐患。
奥灰水带压开采水害问题主要表现为矿井底部或工作面出现大量水涌入,给生产作业和矿工的人身安全带来威胁,严重影响生产效率和经济效益。
当前针对奥灰水带压开采水害的治理技术还存在一定的局限性和挑战,需要进一步探讨和研究。
本文旨在通过对煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术进行深入探讨,总结经验教训,提出解决方案,为煤矿生产中遇到水害问题的解决提供参考,促进矿井安全生产和高效开采。
2. 正文2.1 煤矿奥灰水带压开采水害原因分析煤矿奥灰水带压开采水害是指在煤矿开采过程中,由于煤层内部存在高压含水层(奥灰水),开采作业导致该含水层释放出水,从而引发地下水涌入矿井和工作面,造成水害问题。
这种水害具有突发性、破坏性大的特点,严重影响了矿井的安全生产。
1. 奥灰水层水压过高:煤层内部的奥灰水层水压较高,一旦开采,压力会得到释放,导致水位上升,反过来影响矿井和工作面的稳定性。
第17卷第3期华北科技学院学报Vol.17No.3 2020年6月Journal of North China Institute of Science and Technology Jun.2020深部矿井奥灰水带压开采条件评价及防治水建议于涵1,邢斌2,田午子S苏壮壮1(1.华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊065201;2.唐山开滦林西矿业有限公司,河北唐山063104)摘要:随着矿井采掘工程向深部的延伸,基底奥陶系灰岩含水层水位高、水压大、富水性强,是造成矿井水害的主要因素之一。
针对此问题,选取某矿十三水平及深部相关资料进行研究,综合分析研究区奥灰岩溶发育特征,采用突水系数法对该区域进行带压开采条件评价,并给出相应的防治水建议。
结果表明,研究区奥灰含水层水位高、压力大、不均一、强富水,对本区域的安全回采形成一定威胁。
研究区奥灰埋深较大、水压较高、隔水层间距不足,突水危险性较高,开采时需重点进行构造探查及治理工作。
关键词:奥灰;带压开采;突水危险性;防治水建议中图分类号:TD745文献标志码:A文章编号:1672-7169(2020)03-0026-07 Evaluation of pressure mining conditions of deep Ordovician limestone waterbelt in deep mine and suggestions for water controlYU Han1,XING Bin2,TIAN Wuzi1,SU Zhuangzhuang1(1.School of Safety Engineering, North China Institute qf Science and Technology,Yan/iao,065201,China;2.Tangshan Kailuan Linxi Mining Co.,厶td.,Tangshan,063104,China)Abstract:With the deep extension of the excavation project in deep mine,the high water level,high water pressure and strong water-abundance of the ordovician limestone aquifer in the basement are the main factors causing mine water damage.To solve this problem,13th level and deep related data were selected to study, the development characteristics of Ordovician limestone karst in the study area were comprehensively analyzed,and the water inrush coefficient method was used to evaluate the mining conditions with pressure in the area,and corresponding suggestions for water prevention and control were given.The results show that the high water level,high pressure,unevenness and strong water abundance in the ordovician limestone aquifer in the study area pose a certain threat to the safe extraction in this area.In the study area,the buried depth of Ordovician limestone is larger,the water pressure is higher,the spacing between water-barrier layers is insufficient,and the risk of water inrush is higher,it is necessary to focus on structural exploration and management in mining.Key words:ordovician limestone;mining with pressure;water inrush risk;water prevention advice收稿日期:2020-05-04基金项目:中央高校基本科研业务费资助项目(3142020036)作者简介:于涵(1995-),男,吉林四平人,华北科技学院安全工程学院在读硕士研究生,研究方向:矿井防治水。
煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术探讨随着我国煤炭工业的不断发展,煤矿的开采水害问题也日益突出。
奥灰水带压开采是指在煤矿开采中,由于煤层下部存在高压水系,导致煤层底部的水文地质条件复杂,使得开采水害更加突出的一种开采方式。
探查和治理奥灰水带压开采水害已成为当前煤矿生产中亟待解决的技术难题。
一、奥灰水带压开采水害的成因奥灰水带压开采水害主要由以下几个方面的因素引起:1. 水系条件复杂:奥灰水带压开采通常发生在煤层下部岩溶地质区域,地下水位较深,地下水流动规律复杂,导致煤层底部水文地质条件复杂,易发生水害。
2. 采矿工作面开采规模大:奥灰水带压开采多发生在采煤工作面规模相对较大的煤矿,由于开采规模大,挖掘范围广,导致大量地下水被破坏从而充实到矿井中。
3. 围岩条件较差:奥灰水带压开采区域的围岩条件一般较差,地下水体储量丰富,如遇到地下水体,易引发水害。
以上这些因素都对奥灰水带压开采水害起到了重要的作用。
为了对奥灰水带压开采水害的情况进行及时的探查,目前采用的主要技术手段有:1. 地质雷达技术:地质雷达技术可以快速、准确地探测地下水体的位置、深度和体积等信息,为矿井开采提供科学依据。
2. 地震勘探技术:地震勘探技术可以获取地下水体及围岩的地震反射、折射信息,通过解释反射波和折射波的速度和幅度变化,来判断地下水体的位置、形态和体积等信息。
3. 井下水文地质观测:井下水文地质观测是指通过在矿井井下实施水文地质勘探,获得矿井井下水位、水压、水质和水文地质条件等信息。
以上这些技术手段可以快速、准确地探查奥灰水带压开采水害的情况,为治理提供依据。
1. 地下水文地质条件分析:对奥灰水带压开采区域的地下水文地质条件进行全面分析,了解地下水位、水压和水质等情况。
2. 井下水封隔堵技术:对已发生的地下水体进行封堵,防止地下水体进入矿井和煤层中,减少开采水害的发生。
3. 井下排水技术:采用井下排水技术将地下水体排出井下,减少地下水影响矿井生产的程度。
煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术探讨煤矿奥灰水带是指煤层中含有一定比例的硫酸钙和镁硫酸盐的水,这种水具有较高的酸碱度和腐蚀性,对矿井和矿区环境造成了严重的水害。
随着煤矿开采规模的不断扩大,煤矿奥灰水带压开采水害问题日益突出,因此对其进行探查及治理技术的研究就显得尤为重要。
【煤矿奥灰水带的形成】煤矿奥灰水带是由于地下含硫煤层中的矿体对地下水的影响引起的。
当煤层被开采时,因矿体上覆盖层和下伏层的破坏,地下的含硫煤层受氧、水的浸润后,其中的含硫物质开始氧化,产生酸性物质和硫酸盐,这些物质溶解于地下水中形成了硫酸盐水,就是我们所说的煤矿奥灰水带。
煤矿奥灰水带的形成不仅对矿井设施造成了腐蚀,还对地下水体造成了较大的污染,对周边环境造成了一定的危害。
1. 地下水位突变:由于特殊的地质条件,煤矿奥灰水带的形成使得地下水位出现了较大的变化,这对矿井的稳定性和安全性造成了一定的影响。
2. 地下水腐蚀性增强:煤矿奥灰水带中的水具有较高的酸碱度和腐蚀性,对地下的设施和设备造成了严重的损害。
3. 地下水体污染:煤矿奥灰水带中的水对地下水体和地表水体产生了不良的影响,对周边环境造成了一定的危害。
对煤矿奥灰水带压开采水害进行有效的探查是解决问题的第一步。
首先需要进行地质勘探,了解煤矿地下的地质情况,包括煤层的厚度、平面分布、倾角、岩性等。
其次需要进行地下水位的监测和采样分析,了解煤矿地下水的水位变化、水质特点、水文地质条件等。
最后需要进行矿井设施和设备的检测,了解地下水对设施和设备的腐蚀情况。
针对煤矿奥灰水带压开采水害问题,需要综合运用地质、水文地质、环境工程等学科的知识,采用一系列的治理技术,包括以下几个方面:1. 地下水位控制:通过钻孔灌浆、封水注浆、沉井、地下拦砂墙等方法,控制地下水位的变化,减少水位的波动对矿井的影响。
2. 地下水防治:在煤矿开采过程中,采用适当的方法对地下水进行防治,包括加固井筒、封堵矿井、加强水源地保护等措施。
煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术探讨1. 引言1.1 背景介绍煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术探讨引言煤矿是我国重要的能源资源,煤炭开采一直是我国经济发展的支柱产业之一。
在煤矿开采过程中,奥灰水带压引发的水害问题成为困扰矿工和矿主的重要难题。
奥灰水是一种高硫、高铁的富含煤层中的特殊水体,其在地下压力巨大,一旦突然涌入矿井,会给矿井的生产安全带来极大的威胁。
为了有效解决煤矿奥灰水带压开采水害问题,矿业界和科研单位一直在不断努力探索各种技术手段和方法。
本文旨在对煤矿奥灰水带压开采水害进行深入分析,探讨其成因及相关探查、治理技术,以期为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
【这里需要再补充或者调整内容,让其达到2000字的要求】。
1.2 研究目的本文旨在探讨煤矿奥灰水带压开采水害的探查及治理技术,旨在深入分析煤矿奥灰水带压开采水害的成因,探讨有效的水害探查技术,研究可行的治理技术,并总结防治工程实践中的经验教训。
通过对技术应用案例的分析,探讨煤矿奥灰水带压开采水害治理技术的有效性,为未来煤矿奥灰水带压开采水害治理提供参考。
我们希望通过本文的研究,为煤矿奥灰水带压开采水害的探查与治理提供科学依据,促进煤矿安全生产,保障矿工的生命安全,实现矿山的可持续发展。
2. 正文2.1 煤矿奥灰水带压开采水害成因分析煤矿奥灰水带压开采水害是煤矿开采过程中常见的问题,其主要成因包括以下几个方面:1. 地质条件影响:煤矿奥灰水带存在于煤层中,其水文地质条件对水压的形成和传播起着重要作用。
地下水的流动受地质结构、断裂带、构造破坏等因素的影响,导致奥灰水带的不稳定性和水压增大。
2. 煤层压力变化:在煤矿开采过程中,矿井采空区的形成使地下水的压力重新分布,煤层内部的应力状态发生变化,从而导致奥灰水带的水压升高。
3. 采煤工艺影响:采煤工艺的选择和实施对奥灰水带的水压有很大影响。
如采用高度采煤工艺、过大的工作面施工进度等均可能导致水压的急剧增加。
煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术探讨【摘要】煤矿奥灰水带压开采水害是煤矿生产中常见的安全隐患,本文对其形成机制、危害性、探查技术、治理技术和治理效果进行了全面探讨。
首先分析了奥灰水带压开采水害的形成机制,探讨了其危害性,指出了其对煤矿生产和安全的严重威胁。
随后介绍了奥灰水带压开采水害的探查技术,并探讨了治理技术。
最后对奥灰水带压开采水害治理效果进行了评价。
通过本文的研究可知,煤矿奥灰水带压开采水害的探查及治理技术至关重要,只有不断探索和改进相关技术,才能更好地保障煤矿生产和安全。
在今后的工作中,应重视该问题的防治,积极采取相应的措施,确保煤矿生产的顺利进行。
【关键词】煤矿、奥灰水、带压开采、水害、探查、治理技术、形成机制、危害性、技术介绍、效果评价、安全、生产、探索、改进。
1. 引言1.1 煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术探讨煤矿奥灰水带压开采水害是煤矿生产中常见的一种水害类型,其形成机制复杂,危害性极大。
针对此类水害问题,探查及治理技术显得尤为重要。
通过对奥灰水带压开采水害的深入研究和技术探讨,可以有效地提高煤矿生产的安全性和稳定性。
煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术的研究不仅可以帮助煤矿企业及时发现和解决水害问题,还可以为其他煤炭企业提供借鉴和参考。
只有不断探索和改进相关技术,才能更好地保障煤矿生产和安全。
本文将从奥灰水带压开采水害的形成机制分析、危害性分析、探查技术介绍、治理技术探讨以及治理效果评价等方面进行详细讨论,希望能为相关领域的研究与实践提供一定的帮助和启示。
2. 正文2.1 奥灰水带压开采水害的形成机制分析奥灰水是指在煤层中特定位置存在的含水层,由于该水蕴含丰富的氧化铁(Fe2O3)和氧化铝(Al2O3)等矿物质,因此呈现出灰色或黑灰色。
在煤矿开采过程中,当掌子面进入奥灰水含水层时,易发生水压过高,导致地下水的压力超过地表水压,从而形成水压差异,引发水涌和地灾。
1. 水文地质条件:奥灰水所处的煤层地质构造及水文地质条件对奥灰水带压开采水害的形成起着至关重要的作用。
大采深条件下徐、奥灰突水机理及防治技术研究以潘西煤矿为例一、本文概述随着煤炭资源的持续开采,大采深条件下的矿井安全问题日益凸显,特别是徐、奥灰岩层的突水问题,已成为制约煤矿安全高效生产的关键因素。
本文以潘西煤矿为例,深入研究了大采深条件下徐、奥灰突水的机理及防治技术。
文章首先介绍了潘西煤矿的地质条件和生产现状,分析了徐、奥灰岩层的地质特征及其对矿井安全的影响。
接着,通过理论分析和现场实测,揭示了徐、奥灰突水的机理,包括突水通道的形成、突水过程的演化以及影响因素等。
在此基础上,文章提出了一系列针对性的防治技术,包括地质勘探、注浆加固、水文监测等方面的措施,以期有效预防和治理徐、奥灰突水问题。
本文的研究成果不仅对于潘西煤矿的安全生产具有重要意义,也为类似条件下的矿井安全提供了新的思路和方法。
二、徐、奥灰突水机理分析徐、奥灰突水是大采深条件下常见的地质灾害,其发生机理涉及到地层结构、水文地质条件、开采方法等多种因素。
以潘西煤矿为例,其位于华北煤田南部,地质构造复杂,岩溶发育强烈,具有典型的大采深、高水压、强岩溶等特点。
从地层结构来看,徐、奥灰岩位于煤系地层之下,具有相对隔水层,但随着开采深度的增加,隔水层的隔水性能逐渐减弱,使得突水风险增大。
在潘西煤矿,由于长期开采,煤层与徐、奥灰岩之间的隔水层逐渐被破坏,形成了导水通道。
水文地质条件也是徐、奥灰突水的重要因素。
在潘西煤矿区域,徐、奥灰岩含水层厚度大、储水能力强,水压高,且岩溶发育强烈,形成了丰富的岩溶水系统。
在开采过程中,采煤工作面与岩溶水系统的联系被打破,导致岩溶水迅速涌入采煤工作面,引发突水事故。
开采方法也会对徐、奥灰突水产生影响。
在潘西煤矿,由于采用长壁采煤法,采煤工作面的推进速度较快,对地层结构的破坏较大,容易导致隔水层的破坏和导水通道的形成。
采煤工作面的排水措施不当,也会加剧突水事故的发生。
徐、奥灰突水机理涉及到地层结构、水文地质条件、开采方法等多种因素。
煤矿奥灰水带压开采水害探查及治理技术探讨煤矿奥灰水带压开采是煤矿开采中常见的一种采煤方式,但与此也伴随着一系列的水害问题。
水是煤矿开采中很常见的问题,尤其是在奥灰水带压开采中更为突出。
探查和治理奥灰水带压开采水害成为了当下煤矿工程技术领域的重要课题。
一、奥灰水带压开采水害形成原因奥灰水带压开采导致水害的主要原因是地下水源与煤层之间的相互作用。
在奥灰水带压开采过程中,由于煤层压力的释放,地下水源会被煤层岩石结构中的小裂隙中挤压出来,形成水害。
奥灰水带压开采时,煤层的变形以及地表和地下水位的变化也会导致地下水源的携带和排放,使水害得以形成。
二、奥灰水带压开采水害的危害奥灰水带压开采水害对煤矿开采安全和生产造成了严重影响。
水害会导致煤矿井下工作环境的恶化,增加矿工工作难度,严重影响生产效率。
水害使得矿井地质条件不断恶化,加大了地质灾害发生的风险,威胁矿山的安全生产。
最为严重的是,水害可能导致矿井井下电气设备的短路和事故,造成严重的人员伤亡和经济损失。
三、奥灰水带压开采水害探查方法奥灰水带压开采水害探查方法主要包括地质勘探、地下水位监测、地下水化学成分分析等。
通过地质勘探可以了解煤层和地下水源的分布情况,地下水位监测可以及时发现地下水位变化情况,地下水化学成分分析可以判断地下水的来源和性质,从而为水害治理提供重要依据。
四、奥灰水带压开采水害治理技术奥灰水带压开采水害治理技术包括传统的防渗、抽水、排水技术,以及现代的地下水利用、防渗堵漏等新技术。
防渗、抽水、排水技术是传统的治理方法,主要通过密封措施和抽水排水来控制地下水位,减缓水害的发生。
而现代的地下水利用、防渗堵漏等新技术则可以更精确地判断和控制地下水源,具有更高的治理效果。
五、奥灰水带压开采水害治理实例以某煤矿为例,该矿床为奥灰水带压开采区域,因地下水源排放过多导致严重水害。
针对该情况,矿山采取了地下水位监测和化学成分分析,结合抽水排水和防渗堵漏技术,成功治理了水害,有效保障了矿山的安全生产。
浅谈我矿奥灰水防治对策水灾是煤矿五大灾害之一,在煤矿建设和生产时期,常常会遇到水的危害,发生程度不同的透水事故。
轻者造成排水设备增多,费用大,原煤成本高,生产条件恶劣,管理困难,采区接续紧张,影响生产建设的发展;重者直接危害职工生命安全和国家财产的安全,造成伤亡或淹井事故。
全省煤矿经过重组整合后,为安全生产奠定了坚实基础,煤矿安全形势发生了质的改变,水害事故总体也呈下降趋势,但从全国情况来看,所占比重有所增加,2009年全国累计发生透水事故起数10起,死亡77人;分别占事故总起数的14%和12.2%;2010年累计发生透水事故12起,死亡143人,呈逐年上升态势。
从我省来看,去年共发生水害事故5起、死亡50人,占到去年事故总起数的7.94%、总人数的35.97%。
去年连续发生5起水害事故敲响了我省煤矿安全管理的警钟,这说明水害已经成为严重威胁煤矿安全生产的主要因素之一。
其中,既有当前我省煤矿生产由简单向复杂、由浅层向深层、由整装实体煤田向零碎资源块断整合改造转变对防治水工作趋向复杂带来的影响,也与历史上我省水害事故频率低、死亡人数少造成的重视程度不够、管理基础薄弱、重生产轻探水有关。
所以我们要清醒地认识到当前煤矿防治水任务十分艰巨,清醒地看到当前煤矿防治水工作中面临的形势和存在的问题。
2011年10月我矿隔壁一家外地煤业集团控股的煤矿发生了一起特大突水事故,导致全矿井被掩。
事后据我了解,该矿是矿井设计年产能力120万吨,井田面积4.8554平方公里,保有资源储量8800万吨,设计可采储量4671万吨,矿井服务年限55.6年。
一个综采机械化放顶煤采煤工作面,两个综合机械化掘进工作面的现代化矿井。
煤层厚度7米,倾角大于40度,该矿紧邻汾河,奥灰水水位1475m,高出开采标高270m,为带压开采,隔水层厚度120m。
矿井正常涌水量400m3/h,矿井排水能力600m3/h。
2011年10月,正在回采的放顶煤工作面的采空区发生了突水事故,水量达到1200m3/h,受矿井排水能力限制,无法排出大量的矿井水,5天后导致矿井被淹,庆幸的是没有人员伤亡,经初步测算直接经济损失1.8亿元。
深部矿井奥灰水综合治理技术
新汶矿业集团潘西煤矿李子林贾承健
摘要潘西矿十九层煤受底板奥灰水的严重威胁,多次发生恶性突水事故。
另外,上部采空区长期涌水又威胁着下部工作面的安全生产,成为影响矿井安全新的水害类型。
因此,通过对奥灰赋水规律、突水机理及采空区围岩变化规律的研究,找出了防治奥灰水的一套系统的新方法,有效地保证了矿井的安全生产。
关键词采煤工作面奥灰水疏水降压开采方法水文钻探
自建矿以来,潘西矿19层煤底板奥灰水累计发生突水17次,曾造成一次淹井、两次淹采区重大事故,而且随着矿井不断延深,涌水量不断增大。
1995年涌水量5m3P min,2003年18m3P min,每年排水费用一项就达2000多万元。
而深部奥灰赋水不均一,水压又大,增加了治理的难度。
且受高承压奥灰水威胁的19层煤储量占矿井总储量的70%以上,若不做防治水工作,矿井将无法进行正常接续生产。
近几年来,进行了奥灰水综合治理技术攻关,成功实现理论和应用两个创新,形成了一套适合于半开放型奥灰水补给边界条件的深部矿井防治奥灰水的新技术,改变了以往被动治水局面。
119层煤底板含水层情况
19层煤底板主要含水层为石炭系本溪组的五灰、六灰以及奥陶系灰岩,五、六灰间距小,视为一个综合含水层,厚度15m,上距19层煤25m,为开采19层煤的直接充水含水层,在矿井浅部五、六灰已经疏干,而在深部受构造破坏较强的地段,该含水层通过垂直裂隙,接受奥灰水的补给,而补给条件好、富水性强的奥灰为间接充水含水,奥灰距19层煤60m。
2奥灰突水机理
奥灰底臌突水的根本原因是构造破坏了19层煤底板与奥灰之间有效隔水层,使奥灰水导升到达五灰,先期使五灰充水,而采动矿压又造成了一定深度的底板破坏,使有效隔水层厚度进一步减小。
在奥灰水水压超过有效隔水层的抗张强度情况下,奥灰水将突破底板而突水,通过计算,奥灰水突水系数(Ts)0.07MPa P m,19层煤底板只能承受4.2MPa的水压;当工作面采过后,采空区底板经冒落逐步被压实,矿压对底板破坏造成的导水裂隙有相当一部分逐渐闭合,导致奥灰涌水量逐渐减小,涌水量减小又使奥灰蓄水量增加,水压升高,在下部构造破坏强烈的地段又突出来。
3防治水方案
3.1局部疏水降压带压开采
工作面开采前,先利用物探方法探查底板的富水性,在物探探明的富水区内,按一定的间距布置钻孔进行疏水降压,每个富水区至少施工一个奥灰孔,以观测奥灰水水压是否疏降至4MPa以下。
首先选择在4193西面进行试验,在疏水巷内共布置3个钻机窝,分别为2#、3#和4#。
4#在西部,物探探明,该富水区内奥灰水已导升至五灰,共布置了3个五、六灰孔和1个奥灰孔,钻孔施工完后机窝钻孔初始水量为0.15m3P min,工作面采过20m后,3个五、六孔的水均有不同程度增加,总水量增加到0.83m3P min。
3#在中部,物探探明,该富水区内奥灰水已导升至六灰,五灰层位上未呈现出低阻异常,共布置了2个五、六灰钻孔和1个奥灰孔,施工完后机窝钻孔初始水量为0.23m3P min,工作面采过后水量无变化。
2#在东部,物探探明,该富水区内,局部奥灰水已导升至19层煤底板,五灰层位上呈现出大规模的低阻异常,共布置了3个五、六灰孔和1个奥灰孔,钻孔施工完后初始水量为0.9m3P min,工作面采过后,各钻孔的水量均有不同程度增加,总水量增加到1.92m3P min。
由于实行了有效疏放水,4193西面在采动4#、3#钻机窝时没有发生突水,起到一定疏水降压的效果。
当工作面临近后四运输机下山,由于构造应力已破坏了19层底板的有效隔水层,局部底板已直接与奥灰水沟通,再加上当时奥灰水水压大,富水性强,采区涌水量远小于当时的补给量,造成4193西面分别于1月19日和3月8日发生两次突水,最大突水量达15m3P min。
但水量衰减较快,3月11日,水量为13m3P min,20天后,水量减至11m3P min,9月30日,水量已减至5m3P min。
通过大量疏水,各观测孔水位变化也十分明显,87-1孔的奥灰水位由1月9日的-19m下降到10月10日的-210m,下降了191m;2#钻机窝的Z-5号水压1月9日观测为1.8MPa,到3月10日观测为1.5MPa;Z
0-2
号水压1月19日观测为2MPa,到3月10日观测为1.5MPa。
当4#机窝在工作面采过之后,水量增加明显,4#机窝钻孔涌水量由初始的8.9m3P h增加到50m3P h,说明了奥灰赋水性虽不均一,由于采动矿压影响,底板形成大面积连通很好的裂隙网络与主裂隙沟通,受五、六灰与奥灰水相沟通的裂隙过水能力限制,奥灰水的补给量是有限的,可通过疏水钻孔将补给量全部疏出,使其不能在五灰层位上积聚水压。
3.2根据4193西面现状确定深部防治奥灰水方案
(1)对工作面进行物探,探明工作面底板赋水性和奥灰水原始导高;
(2)在富水区内按一定的终孔间距布置五、六灰钻孔,将
五、六灰水压降至0.1MPa以下,确保五、六灰具备足够的储水空间;
(3)疏水的效果要以奥灰水水压为标准,如富水区内奥水水压大于4MPa,要加大疏水量;
32山东煤炭科技2003年第4期
(4)五、六灰裂隙不发育的奥灰富水区内,可以不施工疏水钻孔;
(5)在富水区内回采过程中,必须坚持连续的矿压观测。
4 奥灰水治理应用技术
虽然疏水降压是保证工作面不突水的有效手段,但在某些特殊地段回采时突水是不可避免的,如在构造强烈的地段,19层煤底板的有效隔水层完全被破坏,奥灰水不再经过中间信息层(五灰)作用,直接发生突水;在未能探测到工作面内部富水区,在水压和采动矿压综合作用下,奥灰水突破底板造成突水等等,在这些区域,仅靠疏水降压是不够的。
4.1 大流量突水条件下特殊开采方式
(1)改变开采方法及支护形式
突水后,工作面下段改为伪倾斜开采,超前5~10m,把水改向老空区,突水支护形式由见四回一改为见五回一,增大控顶距,避免水流向煤壁侧。
(2)工作面底板铺双抗网、木鞋,即在支柱前先在底板铺设双抗布,再铺塑料网,然后铺大木鞋,倾斜使用支柱时再穿上5320mm 铁鞋,确保支柱不钻底。
通过采用该方法,4193西面突水量达15m 3P min 时,没有停面治理和留设煤柱,工作面仍保持了月产5万t 水平,并减少丢煤柱21831t,增收367万元。
4.2 隔离老空涌水和正压排水
后一与后三采区采完后,由于长期存在采空区涌水,还必须保留后三采区泵房进行排水,每年要花费大量的人力、物力进行巷道的维修、供风、供电,而且疏水巷长期受压易被淤堵,采空区水位升高,会积聚大量的水,成为威胁泵房安全
的一大隐患。
由于后三采区与后一采区相通,且后一采区西部巷道由于留设了下山煤柱,保持的比较完整,具备隔离排水的条件。
因此,在后一采区施工了五道挡水墙,成功对后一与后三采空区的涌水进行了隔离,利用1193东主巷与后一泵房30m 的高差进行正压排水,采取峰时蓄水和谷时排水的方法。
减少排水电费,全年节约资金287万元。
4.3 高承压水文孔钻探
井下高承压水钻探,在安全上必须解决二个问题:(1)孔口管承受力必须高于最大静水压力,以便对高承压水进行有效控制;(2)揭露高压水必须要有防喷措施。
围绕这两个问题,相继研究成功了/活塞压入法0固结孔口管技术、高压水涌出条件下孔口管的固结方法、简易有效的防喷装置以及高承压煤柱区内探放老空水技术。
/活塞压入法0固结孔口管技术易于操作,而且对浆液中颗粒粒度要求不严格,形成的结石体密度匀实、无空隙、抗张强度大,自1998年至今,井下有40多个钻孔的孔口管采用此种方法固结,效果良好,耐压试验压力比采用泵入法或围填法试验压力要高得多,20m 孔口管试验压力能达到9MPa 以上。
目前,潘西矿能够在6MPa 高压下安全施工钻孔,该项技术的发展和完善,为普遍开展奥灰赋水性探查和有控制地进行疏水降压提供了技术保证。
作者简介:李子林 ,男,1983年毕业于山东矿业学院,高级工程师,现任新矿集团潘西煤矿总工程师。
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图2 倾斜等值线图 单位
mm
图3 水平变形等值线图 单位mm
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2003年第4期 山东煤炭科技。