利用地面定向钻探技术综合治理矿井大型断层
煤矿安全高效开采地质保障系统

一、实施地面补充钻探、三维地震勘探工程 控制煤层赋存情况及地质构造。
• 采区、工作面设计布置前通过钻探补充勘 探工程提高了勘探控制程度,采区高级储 量达到了100%,通过三维地震勘探查明了 采区内落差≥5m的断层及直径≥25m陷落柱 ,查明了3#煤层的底板起伏形态和波幅大 于或等于10m的褶曲。
• 至此,东四采区勘探储量级别全部达到了 高级储量,钻孔点距及线距分别达到了 600m,煤层连续性、稳定性等赋存情况得 到了高级控制,为采掘设计和部署提供了 第一手可靠资料。
(2)、地面三维地震勘探
• 随着三维地震勘探技术在全国煤田领域的 逐步推广,为进一步查明采区内落差形态和波幅大于或等于10m的褶曲, 于2003—2004年由山西煤田综合普查队和 山西第六工程勘察院对东四采区进行了三 维地震勘探,勘探面积共12.3Km2,形成 了三维地质勘探报告及相关煤层底板等高 线图(图1)。
• (2)综合确定异常区域:根据单孔异常位 置,结合煤层底板等高线图、临近巷道揭 露情况和地勘资料,综合分析,从而对地 质异常区给予确定和预测。
图5 综合分析异常区示意图
三、利用无线电波透视(坑透)等井下物探 技术查明回采工作面的构造及异常。
• 回采前通过坑透结合井下钻探(千米定向 钻孔、MK抽放钻孔)进一步查明了作面内 断层及其分布范围,精确控制陷落柱的长 、短轴,查明冲刷带、厚夹矸的发育情况 等。
• 1.2 顶、底板岩性空间分布及其稳定性
• 煤层顶、底板岩层稳定是确保安全、高效 生产的基本条件。
• 1.3 构造
• 构造对煤厚变化(尤其是侧向变化)、瓦 斯和矿井水的突出有重大影响。
• 1.4 矿井水文地质及瓦斯地质
定向钻探技术在煤矿探放水施工中的应用

定向钻探技术在煤矿探放水施工中的应用摘要:定向钻探技术应用于煤矿探防水施工,能够借助精细勘探发挥地形优势,减少传统开挖施工人力资源投入,降低人工挖掘作业的安全风险隐患,对提高工作效率,保障施工质量具有积极作用。
笔者就此进行研究,并提出了相关意见和建议。
关键词:煤矿开采探放水施工定向钻探技术应用探讨煤矿探放水施工是开采挖掘作业的前提保障,是确保煤矿采掘环境安全,提高煤炭产量的重要措施。
将定向钻探技术用于探放水施工,能够在勘探资料、导航设备的精准指引下,借助信息传感系统确定工程施工范围、走向,克服传统大开挖施工工程面大、对井下巷道作业环境的影响,减少工程开挖量,减轻对煤层应力结构的破坏,提高工作效率,降低施工成本,保障煤矿生产安全。
1定向钻探技术在煤矿探放水施工的优势1.1煤矿探放水施工概述煤矿探放水施工以煤层地质勘探设计为背景,施工过程主要分布于不同深度、不同空间的煤层之间。
为防止开采过程中的水患风险,煤矿开采前期要采取探放水工艺释放预探区域内积水,为杜绝巷道掘进过程中漫水透顶事故,必须遵照“预测预报,有掘必探,物探先行,钻探论证”的原则,对采区地质及水文状况进行精准测量,准确标注巷道地面位置,为确定开采标高,制定区域,实施防治水患措施创造有利条件。
1.2定向钻探技术在煤矿探放水施工应用煤炭探放水施工中最大的安全隐患就是煤层底板透水事故,特别是在水文地质条件复杂、水井用量大,以及矿井底板突水丰富的区域此种风险尤为突出。
将定向钻探技术应用于煤矿探放水施工,可以发挥该项技术长距离钻孔、传感导航的优势,借助地质勘探数据对开采挖掘工作面以及周边水体环境进行数据采取,应用信息反馈回收技术分析水文地质条件、预估水体含量,为实施定向钻探技术创造条件。
同时,定向钻探技术机械化程度高、操控技术成熟、适应不同作业环境的特点,能够针对井下探查顶班水、老空井水,以及煤层底部增压水进行全方位无遗漏探查。
在此基础上,利用定向钻技术优势采取加固孔壁、封堵水源等针对性措施,能够有效解决传统钻探技术人工开挖量大,施工人员安全风险高,技术条件相对粗糙的弊端,将先进施工设备的科技优势转化为现实生产力[1]。
定向水平分支孔在断层地面注浆加固治理工程的应用

定向水平分支孔在断层地面注浆加固治理工程的应用摘要随着煤田开发难度的增加,利用地面定向水平分支孔解决煤田开发当中的一些难题已成为煤田开发的重要课题。
近年来定向水平分支孔技术在煤田的应用和推广,已成为煤田开发当中地面治理工程的主要技术手段。
定向水平分支孔在煤矿灰岩含水层改造工程,陷落柱探查工程、断层地面治理工程等方面得到了广泛应用。
因煤田开发的需要,部分大巷需要穿过一些断层破碎带等复杂地质结构体内,定向水平分支孔地面预注浆加固治理工程技术有效解决这一难题。
关键词定向钻进;水平分支;轨迹控制;侧钻;注浆0引言在煤田防治水领域当中的灰岩含水层改造工程[1]、陷落柱探查工程以及断层地面注浆加固治理工程当中,定向水平分支孔得到了广泛的应用,且取得了良好的效果。
本文以淮北矿业集团A煤矿BF2断层为例,介绍了煤矿主体大巷过断层时预注浆加固治理工程应用情况。
在治理加固后断层带掘进预设巷道,既可提高掘进速度又可提高巷道质量增加服务年限。
1地面定向水平分支孔在断层地面治理工程的应用1.1治理思路大巷过断层破碎带既影响掘进效率,又给安全带来很大风险。
为解决大巷过断层破碎带这一问题,引用定向水平分支孔技术对断层破碎带进行地面预注浆加固治理,在断层带附近形成一个具有水泥封堵填充的灰、岩结合体,将破碎松散带加固形成具有整体性稳定性较好的人工地质改造体。
A煤矿七采区主体巷道过BF2断层地面定向治理工程设计1组定向水平分支孔,分支沿设计巷道钻进,建立地面和断层破碎带的联通通道后,在以巷道为中心轴线的范围内注浆充填加固形成稳定结合体。
(地面注浆治理工程原理图见图1)。
图1定向水平分支孔断层治理示意图1.2定向水平分支孔技术1.2.1定向软件使用定向专业软件,使用误差计算模型,行业权威轨迹计算方法等手段实现定向轨迹专业设计,轨迹控制的动态监控。
施工当中借助该软件实时对比设计和实钻轨迹,实现了轨迹可视化的目的,大大提高了钻孔的精度,提高了施工效率。
煤矿地质钻探技术的应用

Mei kuang di zhi zuan tan ji shu de ying yong 煤矿地质钻探技术的应用■田波随着我国煤炭事业的不断发展,科学技术水平的提高,钻探技术被广泛的应用到煤矿生产与事故预防中来。
除在勘探工作阶段进行的地面钻探勘查之外,在煤炭开采过程中,为了满足井下地质探查、瓦斯防治、水害治理等安全生产工作的要求,在井下也进行诸多的钻探作业。
本文介绍了煤矿井下地质钻探技术的应用,并分析了钻探技术在煤矿应用中的一些问题。
一、煤矿钻探技术应用(—)地质勘探在地质勘探中,钻探技术是一项重要的核心组成,通过进行地质钻探,可清楚、精确的对地质构造、地层岩性、地下水特征以及煤层分布等方面内容予以掌握,同时通过煤岩芯、水样的取样检测,水文地质试验或者瓦斯压力测试等工作,进行各种技术参数与水文地质资料的搜集,为矿井开采设计与施工提供可靠的地质参考依据。
(二)水害防治钻探技术在水害防治方面发挥着重大的作用,钻探可以查清楚突水问题的水源、出水的位置,还可以通过钻探研究出导水通道。
随着技术的不断进步,钻探科技不断创新,方式越来越多,目前应用比较多的有底板多分支水平井地面定向钻进及注浆加固改造技术、煤矿大□径排水井钻进技术、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等,效果良好。
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。
(三)防灭火在煤矿开采过程中,经常会遇到具有煤炭自燃危险的煤层,为了预防采空区煤炭发生自燃,就必须要先予以钻探注浆,从地面或井下巷道通过钻孔,向危险区域灌注具有灭火性能的材料或避免发生自燃的浆体,降低煤炭自燃危害。
另外,在井下煤柱应力集中区,煤柱受压变形,柱体内裂隙发育,易造成漏风跑风,采用小钻浅孔注浆加固、堵漏也可以起到较好的现场效果。
(四)裂隙带加固在对我国某些矿区采空区治理的过程中,也将钻探注浆技术利用其中,通过钻孔由地面向采空区上覆岩层产生的离层裂隙带中,进行水泥浆体的灌注,起到控制地表塌陷或者是岩层下移的问题,对地面设施起到有效的保护作用。
川应急函【2019】274号附件四川省煤矿隐蔽致灾地质因素普查技术要求

第三节 普查工作的手段 普查工作的手段主要包括地质调查、地球物理勘探、钻 探、化探、监测、煤层瓦斯参数测定等。 地质调查主要指现场踏勘、走访、地质测绘及对以往勘 查资料和采矿及地质、水文地质资料进行收集、整理与分析。 地球物理勘探方法包括重力法、磁法、电磁法、地震法, 工作方式包括地面物探、井下物探或地面井下综合物探。 钻探包括地面钻探、井下钻探、定向钻探等。 化探主要指水文地球化学探测,分析以及解释地下水的 成因、赋存条件、分布特征及运移规律。
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第二章 分则 第一节 采空区、老窑(井筒) 一、工作目标 (一)查明采空区分布范围、形成时间、积水状况等, 并将相关信息标绘在矿井充水性图等图件上,建立煤矿和周 边采空区资料台账。 (二)收集废弃老窑(井筒)闭坑时间、开采煤层、范 围,是否开采煤柱和充填情况等资料。 (三)定量计算采空区、老窑(井筒)的积水量,定性 评价采空区对矿井生产区域的威胁程度。 二、工作手段 主要包括资料收集、调查访问、野外踏勘、物探、钻探、 化探。 (一)采空区普查内容 1.收集采矿、地质和水文地质方面的相关资料、基本 查清采空区的位置、开采深度、顶板垮落情况、积水情况、 着火情况、开采厚度、开采年限、开采方式、顶板管理方式 等,评判采空区对生产区域的影响。 2.调查地表裂隙、陷落的特征和分布规律,包括地面塌 陷坑、台阶、裂缝的位置、形状、大小、深度及延伸方向等。 3.根据调查区的地质特征综合分析判断采空区的赋存 特征及地层纵向上的物性变化特征,选择有效的物探探查方
四川省煤矿隐蔽致灾地质因素
普查技术要求
第一章 总则 第一节 普查工作的政策依据 为贯彻落实《四川省应急管理厅关于印发 2019 年煤矿 安全生产工作要点的通知》(川应急[2019]36 号)相关要求, 进一步规范全省煤矿隐蔽致灾地质因素普查工作,根据《煤 矿安全规程》(2016)、《煤矿地质工作规定》(2014)及相关技 术规程、规范、规定,结合全省煤矿事故案例、当前煤矿隐 蔽致灾地质因素的基本特征,制定本要求。
定向钻进技术在煤矿地质防治水工作中的应用

定向钻进技术在煤矿地质防治水工作中的应用摘要:近年来,我国对煤矿资源的需求不断增加,煤矿地质防治水工作也越来越受到重视。
在开采煤炭资源时,各类水害的干扰,严重影响采煤作业的安全性及效率,甚至有引发安全事故的可能性。
运用定向钻进技术,用多分支开孔的方式,控制好探查的精度和轨迹,防止煤矿开采受到水害的影响。
本文首先对定向钻进技术概述,其次探讨定向钻进技术在煤矿地质防治水中的应用,期望能推动我国煤矿行业的技术革新,提升整体监督、管理、生产水平。
关键词:定向钻进技术;地质防治水;煤矿引言相比其他钻进技术,定向钻进可精确控制钻孔轨迹沿设计方向钻进,且钻进深度和施工效率均优势明显,在井下地质勘探、注浆指导和瓦斯抽放等领域内得到广泛应用,成为各大矿区开展地质工作不可或缺的技术手段。
随钻测量及定向钻进是近年来普遍推广的一项技术,随钻测量可以实时反馈钻孔信息,钻孔精度高,一次探放距离远,钻孔轨迹区域可控,能够有效减少探查时间,提高探、掘作业工作效率。
可见,运用定向长钻孔技术进行灰岩水治理试验很有必要,能够进一步提升矿井安全保障水平。
1.定向钻井技术概述定向钻进技术是一种新型的地质勘探工程技术,需要与先进的钻探设备、测量仪器等协同配合,通过钻孔连接水源,实现水文地质勘探和地下水治理,其被广泛应用于煤矿地质防治水、城市地下管网建设、隧道工程、海洋资源勘探等领域。
传统的地下水勘探方式大多依靠井筒,而井筒受到地形地貌的影响,有时难以探测到关键的水文地质信息,难以有效地治理地下水。
而定向钻进技术则可以不受井筒限制,能够钻进任何角度和深度的地层,获取更准确和全面的水文地质信息,可以实现对井下地质的三维探测和监测。
定向钻进技术的工作原理是通过在井下钻孔的过程中,利用特殊的钻头和导向装置控制钻孔方向,以实现在煤层或者围岩中的水源位置定位和地下水源治理。
钻孔可以按照预先设计的路线,经过复杂的计算机模拟和精细测量,达到规定的坐标、深度和方向,以及精度和稳定性要求。
矿井瓦斯治理中定向钻孔技术的应用

矿井瓦斯治理中定向钻孔技术的应用摘要:随着我国社会的迅速发展,矿产资源需求越来越多,矿井建设也不断增加。
瓦斯作为煤的伴生物,会随着煤矿的开采不断向回采空间涌出,过高的瓦斯浓度不利于井下呼吸,且存在爆炸风险,需要合理对井下瓦斯进行控制。
目前常用的瓦斯治理技术有埋管法、高抽巷法、尾巷法等方面,不过受到成本、效率、管理等方面因素影响,整体的瓦斯治理价值不高。
结合新时代下钻探技术的不断发展,在水害防治、瓦斯治理和构造探测中,定向钻孔技术得到的广泛应用,且有着良好的反馈效果。
因此,有必要结合案例,进行定向钻孔技术的应用讨论。
关键词:矿井瓦斯治理;定向钻孔;技术应用引言自20世纪50年代开始,定向钻进技术开始应用于瓦斯抽放钻孔的施工,能够施工大深度的煤层水平钻孔。
随着科技进步及装备水平的提升,定向钻进技术得到突飞猛进的发展。
相比其他钻进技术,定向钻进可精确控制钻孔轨迹沿设计方向钻进,且钻进深度和施工效率均优势明显,在井下地质勘探、注浆指导和瓦斯抽放等领域内得到广泛应用,成为各大矿区开展地质工作不可或缺的技术手段。
1定向钻探技术原理及应用优势1.1定向钻探技术原理定向钻探技术在具体应用时,主要就是通过对钻用千米钻机进行应用,从而完开展钻探防水钻孔作业,开展钻孔施工中,施工人员对随钻探测量系统进行应用,能够实现对钻孔作业中,钻孔轨迹、钻孔方角位等各项内容进行全面测量,做好相应调整工作,保证钻孔能够严格依据指定方向施工,达到积水区域,能够一次实现对积水的精准排放。
1.2定向钻探技术在应用时的优势通过对定向钻探技术进行应用,能够实现对采掘作业面周围可能存在的水体情况进行全面探查,精准掌握周围情况。
从当前定向钻探技术的实际应用情况来看,将该项技术应用到老空水、顶板水、底板承压水等各个方面的探查都取得了不错效果。
定向钻探钻孔后,利用钻孔,能够应用加固改造、封堵水源等措施进行处理,与传统钻探技术相比,优势显著,主要体现在探测距离长、钻孔总体长度短、精度高、施工现场布置设备数量少等多个方面。
《煤矿防治水细则》全文

《煤矿防治水细则》全文目录第一章总则 (1)第二章矿井水文地质类型划分及基础资料 (2)第一节矿井水文地质类型划分 (2)第二节基础资料 (4)第三章矿井水文地质补充勘探 (6)第一节一般规定 (6)第二节水文地质补充调查 (6)第三节地面水文地质补充勘探 (9)第四节井下水文地质补充勘探 (10)第四章井下探放水 (11)第五章矿井防治水技术 (14)第一节地表水防治 (14)第二节顶板水防治 (16)第三节底板水防治 (17)第四节老空水防治 (18)第五节水体下采煤 (19)第六节防隔水煤(岩)柱留设 (21)第七节防水闸门与防水闸墙 (22)第八节注浆堵水 (23)第九节井下排水系统 (24)第六章露天煤矿防治水 (25)第七章水害应急处置 (26)第一节应急预案及实施 (26)第二节排水恢复被淹井巷 (27)第八章附则 (28)附录一含水层富水性及突水点等级划分标准 (30)附录二矿井水文地质图件主要内容及要求 (31)附录三采掘工作面水害分析预报表和预测图模式 (34)附录四安全水头值计算公式 (35)附录五安全隔水层厚度和突水系数计算公式 (36)附录六防隔水煤(岩)柱的尺寸要求 (37)第一章总则第一条为了加强煤矿防治水工作,防止和减少事故,保障职工生命安全和健康,根据《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国矿山安全法》《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》和《煤矿安全规程》等,制定本细则。
第二条煤炭企业、煤矿和有关单位的防治水工作,适用本细则。
第三条煤矿防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则,根据不同水文地质条件,采取探、防、堵、疏、排、截、监等综合防治措施。
煤矿必须落实防治水的主体责任,推进防治水工作由过程治理向源头预防、局部治理向区域治理、井下治理向井上下结合治理、措施防范向工程治理、治水为主向治保结合的转变,构建理念先进、基础扎实、勘探清楚、科技攻关、综合治理、效果评价、应急处置的防治水工作体系。
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利用地面定向钻探技术综合治理矿井大型断层
作者:靳卫虎
来源:《科学与技术》2018年第27期
摘要:本文介绍了地面定向钻探技术在矿井的应用,并通过地面定向钻孔沿巷道穿断层探查,对探查范围内断层破碎带进行注浆综合治理实例分析,得到了地面定向钻探技术综合治理矿井大型断层过程中的一些常见问题及解决方法,证明了地面定向钻探技术综合治理矿井大型断层具有广泛的推广应用前景。
关键词:定向钻探;大型断层;高压注浆
1 地质概况
1.1治理区地质概况
袁店一井煤矿东翼大巷(东翼轨道大巷、东翼回风大巷、东翼运输大巷)位于矿井东部,由原东翼三条大巷生根至矿井边界附近,顺矿井边界穿aF1断层∠60~70°H=260~310m和五沟杨柳断层∠65~75°H=140~325m,5‰上山施工。
大巷外段(方位N50°)施工层位位于32煤顶板约78~145m,里段(方位N114°)施工层位变化较大,aF1断层前位于32煤顶板约170m,aF1断层后位于32煤底板约125m,局部受断层影响将揭露32煤,穿五沟杨柳断层后层位位于10煤顶板约10m。
东翼轨道大巷标高-740.5m~-723.6m,长约3377m,东翼回风大巷标高-740.5m~-710.6m,长约3481m,东翼运输大巷标高-740.5m~-722.2m,长约3446m。
东翼大巷施工期间主要受煤层顶底板砂岩裂隙水和断层水影响。
其中aF1和五沟杨柳断层为大型断层,落差较大,掘进施工期间影响较大。
据2017-D5孔对aF1断层破碎带抽水试验资料:q=0.00016L/(s.m),k=0.000198m/d,富水性弱。
103采区大巷穿aF1断层期间也无水文地质异常,由此说明aF1断层富水性弱、导水性差。
2 东翼大巷穿aF1断层综合治理方案
2.1 巷道穿aF1断层情况分析
aF1断层为正断层,倾角约60~70°,落差260~310m,断层面较为破碎。
巷道穿断层时可能出现地应力大、顶板垮落、巷道支护困难、水害隐患等工程及水文地质问题。
需对aF1断层进行综合工程治理。
以保障后期巷道的安全掘进。
东翼回风、皮带、轨道大巷设计穿过aF1断层,自断层上盘向断层下盘掘进,平面位置见图2-。
目前,东翼回风巷已经掘进至H18点前32.5m,预计距离aF1断层面约113m。
三条巷道空间位置布置及施工现状,见图2-、图2-。
简述如下:
回风大巷:该巷道在断层影响范围内是平巷,底板标高为-723.51m~-721.95m,坡度为5‰。
掘进至距离断层113m处,已停止掘进;
皮带大巷:该巷道在断层影响范围内为下山,下坡15°施工150m后变平按5‰下坡施工,底板标高在-735m~-695m之间,现未掘进至断层区域;
轨道大巷:该巷道在断层影响范围内是平巷,底板标高为-736.19m~-735.363m,坡度为5‰,巷道施工至距断层面150m停止掘进。
2.2 治理方案
根据井下巷道情况及地面钻机施工能力,合理设计技术方案,施工地面定向顺层钻孔精确进入巷道位置沿巷道中心钻进,超前探查治理区段潜在水害威胁,并进行高压注浆加固,通过分段“探注结合”施工,有效加固治理区段的断层裂隙。
通过高压注浆将周围构造裂隙充填压密,对断层带围岩进行注浆改性,为巷道穿越断层带支护创造条件,从而达到超前掩护巷道掘进的目标。
2.2.1 治理范围
东翼三条巷道平行布置,间距为40m,回风巷道已掘进至距离断层面约120m。
断层治理需进行高压注浆,必须保证60m的注浆安全距离。
因此,断层上盘回风、皮带巷查治范围自巷道停掘位置延伸60m起,距离断层面约60m;因断层位置可能不准,下盘控制距离约100~120m。
总治理区段160~180m。
2.2.2 查治方案
1、巷道查治
设计1组地面水平孔3个支孔分别分序次控制三条巷道治理区段。
钻孔水平段自断层下盘进入预设位置,沿巷道中心线向巷道停掘位置方向分段钻进查治。
单孔注浆查治范围预计10~20m范围。
2、检验加固
根据巷道查治施工情况,检验治理效果。
若巷道查治孔注浆量小、浆液扩散距离较小,需设计3个机动分支孔对巷道顶部距巷道中心线10m处进行注浆加固。
检查孔孔轨迹与3个巷道孔平行,即将3个巷道分支孔向上平移10m,对巷道顶板进行综合治理;若巷道治理孔注浆量大、浆液扩散距离大,調整机动孔位置,减少检查孔数量。
3 综合治理工程设计
3.1 钻探工程设计
3.1.1钻孔布置
设计S1孔组顺巷道水平孔组3个巷道治理支孔。
分别为S1-1(回风巷)、S1-2(皮带巷)、S1-3(轨道巷)。
另机动孔位于巷道上方,根据治理情况而定,暂编号为S1-1-1(回风巷)、S1-2-1(皮带巷)、S1-3-1(轨道巷)。
钻孔轨迹平面布置下见图3-。
3.2 注浆工程设计
3.2.1 注浆方法
采用孔口密闭止浆、静压分序分段下行式注浆法。
要求从治理段按单位注浆段长依次分段钻进、注浆,上一段未达到注浆结束标准,不得进行下一段施工。
注浆单位段必须根据具体情况临时调整。
只要未达到注浆结束标准,每次注浆前后均须压水,若压不进水,则下钻具进行透、扫钻孔至孔底,以便下次再注。
3.2.2 注浆材料
水泥采用P.O.42.5普通/复合硅酸盐早强水泥,其质量应符合国家GB175-92标准,不得使用受潮结块的水泥或过期的水泥。
造浆用水水质须满足国家混凝土拌合用水质量标准,其
SO4-2含量应4。
预计注浆量:5000吨。
3.2.3 施工工艺
注浆使用具有国内先进水平自动化程度高、劳动强度低、污染小的搅拌系统,可连续制浆和注浆。
采用中低流量高压聚能泵(20~120L/min,耐压20~30MPa)注入孔内,整个系统由供电、供水、供储灰、制浆、注浆、输浆、止浆等7个部分,注浆以水泥单液浆为主。
4 工程实施情况
根据断层注浆量较小的情况,本工程共实施1个钻孔单元,累计施工4个钻孔,3个分支孔和1个验证钻孔,机动孔未施工。
4.1钻探工程
工程历时3个月共完成4个分支孔,累计钻探进尺2421m,其中,一开进尺295.66m,下入244.5mm×8.94mm套管295.3m;二开进尺516.34m,下入177.8mm×8.05mm套管811.8m;
三开进尺1609m,沿巷道治理区段钻进段长587m其中S1-1孔钻进段长157m,S1-2孔钻进段长156m,S1-3孔钻进段长174m,S1-1-1孔钻进段长100m。
4.2 注浆工程
4个分支孔采取分段注浆,累计沿巷道治理区段钻进段长587m,累计注水泥1858t。
其中S1-1注水泥838 t,S1-2注水泥306 t,S1-3注水泥699 t S1-1-1注水泥15t。
5 治理效果
1、本工程是淮北矿业集团首次试验性地采用地面水平定向孔高壓注浆技术解决超前掩护巷道过大型断层的问题,推广价值高,安全效益显著。
2、根据钻探录井记录及简易水文观测结果,表明治理区域裂隙发育程度地,无水源补给通道,消除了潜在水害威胁。
3、通过地面高压注浆,三条大巷穿断层破碎带围岩得到了充分充填加固,为巷道穿越断层的支护创造了有利条件。
6 结束语
综合治理工程基本达到预期效果,但工程实施过程中仍有些问题需要解决。
1、S1钻孔单元注浆期间,S1-3孔第二段、S1-3孔第三段和S1-2孔第一段钻进过程中,都出现不同程度的孔内返水情况,总返出水量约276m3,最大单位时间返出量达到10m3/h。
主要是由于高压注浆浆液压力沿地层原生裂隙及构造裂隙发育方向扩散;另由于局部构造作用,成为力的卸载通道,在岩石力学薄弱区域形成卸载点,在后续施工治理东翼皮带大巷的S1-2孔钻探工程时,孔内出现大量返水情况,表明两侧先行施工的S1-1孔以及S1-3孔高压注浆产生的压力传导至中间的东翼皮带大巷周围,在S1-2孔钻探施工过程中再次揭露该处地层裂隙,使得应力释放,水泥浆液析出水分从孔口返出。
注浆水在井下巷道施工过程中存在次生水害影响,因此必须在巷道恢复掘进施工前采用物探超前探测和钻探验证相结合的方法循环探查验证,掩护巷道施工安全。
2、根据井下巷道实揭情况,局部见注浆水泥痕迹,但未见到钻孔及验证钻孔,说明定向钻孔的施工精度仍存在较大误差。
建议对定向设备仪器定期检校以及对当地的磁偏角的校正。
3、实际注浆量与设计注量相差较大,注浆设计时要根据大型断层的导富水性以及断层断开的煤系地层的岩层情况合理设计浆液比重和注浆压力。
(作者单位:淮北矿业股份有限公司袁店一井煤矿)。