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当前位置:首页 > 行业资料 > 冶金工业 > 第9讲葛泉巷道掘进防治水
葛泉矿风井9#煤开采防治水技术方案煤炭科学研究总院西安分院报告人:靳德武CCRI.XI’ANBRANCH1、基本情况葛泉井田试采区位于井田南翼大油村向斜,F13断层以北至煤层露头线区域内。西侧及西北侧被F6与F12断层切割,而F13、F6与F12三条断层,均属向区外倾斜的高角度正断层,从而造成试采区呈高踞于周边地区的地垒构造。试采区储量试采区9#煤保有储量为2521.5万吨,其中-150m水平以上保有储量为1173.9万吨,可采储量为693.3万吨。区域地下水径流方向为南西向北东。即从西部补给区向东沿岩体两侧,经中关、西郝庄分为两股:一股沿葛泉井田西侧或浅部向北,与沙河—周公村——百泉迳流带汇合;另一股则沿葛泉井田南,由西郝庄向东,与紫泉——冯村——百泉径流带汇合,井田南翼9#煤试采区,靠近该径流带。CCRI.XI’ANBRANCH图例56781234P+COэZArOOOOOOOOOOOOOOOOOP+CP+CP+CP+CP+CP+CP+CP+CP+CэээээээZAr武安康二城鼓山岩体北洛河洛南磁山河洛北磁山岩体河紫山岩体云驾岭固镇岩体郭二庄王窑白沟西石门小屯桥西郝庄矿山村马会河新城岩体褡裢中关临洛关矿山岩体村沙岩体河河百泉里七达活泉邢台白马河邯郸Z綦百泉泉域水文地质略图1—石炭二叠系;2—奥陶系;3—寒武系;4—震旦系5—太古界;6—闪长岩;7—铁矿床;8—奥灰水流向特征层层间距统计表特征层间距(m)平均(m)9#煤20~28.5424.7本溪灰岩8.8~16.6813.44奥灰2、风井区本溪灰岩(简称本灰)富水性特征南风井下组煤试采区有10个钻孔揭露本溪灰岩,有2个钻孔发生钻具陷落现象;简易水文地质观测钻孔9个,其中严重漏水孔3个,泥浆消耗量大于0.5m3/h的钻孔3个。CCRI.XI’ANBRANCH2、风井区本溪灰岩(简称本灰)富水性特征本灰抽水试验2次,即补30孔和葛68孔,单位涌水量分别为0.0066L/s·m、0.00993L/s·m,渗透系数分别为0.1008m/d、0.03191m/d;统计资料表明,葛泉井田42﹪的勘探孔在穿过本溪组灰岩含水层时漏水量较大。据南风井掘进头前方探查孔观测资料,探查孔钻进至本溪灰岩含水层顶部进入本溪灰岩时单孔涌水量均大于45m3/h;CCRI.XI’ANBRANCH2、风井区本溪灰岩(简称本灰)富水性特征本区本溪灰岩含水层富水性极不均一,局部岩溶裂隙比较发育,富水性较强。本区本溪灰岩与奥陶系灰岩含水层之间隔水层厚度最薄处只有8.8m,大多数区段本溪灰岩含水层与奥陶系灰岩含水层之间水位差别很小,加之本区岩溶陷落柱比较发育,因此,本溪灰岩水与奥灰水之间存在水力联系的可能性较大。从区域资料分析,本区本灰厚度大于东庞、章村、显德汪等井田,本灰含水层是本区底板水害防治的重点。CCRI.XI’ANBRANCH3、“葛泉井田南翼9#煤试采区水文地质条件评价”的主要结论试采区奥灰顶面距下组煤主采煤层9#煤底板38~55m,奥灰含水层是开采9#煤主要充水水源;试采区不存在小窑水害问题;-150m水平以上均位于突水系数的安全区(T<0.06Mpa/m及过渡区(T=0.06~0.15Mpa/m),开采9#煤是可行的。CCRI.XI’ANBRANCH4、“葛泉矿风井区巷道掘进防治水工程设计”设计要点大青灰岩水的防治:轨道石门穿过大青灰岩前实行疏水降压方式(已经实施),放水孔5个,钻探工程量242.2m,已疏放大青灰岩水100万m3,水压由1.5MPa降至0.1MPa,证明大青灰岩是可以疏降的;CCRI.XI’ANBRANCH底板水的探查:采用物探和钻探相结合的方法,即利用物探超前探测,根据物探探查结果布设钻孔予以验证。对于探查后确认的导水断层和岩溶陷落柱采用留设防水煤岩柱、注浆封堵的方法加以预防;已掘巷道的处理:直流电法再探测,探查隐伏构造,防治滞后突水。CCRI.XI’ANBRANCH表2探水钻孔涌水情况统计表探孔位置方位倾角孔深(m)出水点水量(m3/h)/水压(MPa)距9#煤底板距离探110#测点前16.5m335º-9º78.0352.5m(砂岩)72.3m(粉砂岩)3.2/1.554.8/1.58.5探2迎头位置323º-10º86.945.0(砂岩)73.1(揭本灰)86.9(本灰厚2.9m)1.0/1.567/1.580/5.0探310#测点前7.5m垂孔7.5砂岩14/3.7探410#测点前25.1m165º-30º89.5418.9551.65(本灰厚2.6m)54m(本灰厚3.1m)71m(本灰厚10.5m)75m(本灰厚12m)5/32.5/60/66/30/3.8CCRI.XI’ANBRANCH主要的水文地质问题掘进段本灰水文地质条件趋于复杂化,局部地段本灰含水层岩溶裂隙十分发育;据探测资料,在进入本灰含水层前存在多点异常区,且异常区有可能上移至接近煤层底板附近,增大了探水工作的难度和复杂性。CCRI.XI’ANBRANCH主要的水文地质问题9#煤开采的底板直接充水含水层为本溪灰岩,由于隔水层厚度发生变化,应按照本灰含水层做出评价。目前其实测水位+40m,隔水层厚度以24.7m计算,底板破坏深度以10m计,其有效隔水层厚度为14.7m,按临界突水系数0.06MPa/m考虑,底板所能承受的水头为88m,则-50m水平以上基本上认为可以安全开采的。CCRI.XI’ANBRANCH6、对轨道上山下一步防治水工作重点安排及考虑从已有资料并不能得出本灰含水层普遍富水的规律,未掘巷道及首采工作面本灰富水情况,要求随采掘工程的进行,将出水情况在矿井充水性图上标示出来;工作面回采前,要求对本灰含水层进行一次简易的放水试验,放水水量暂定为100~200m3/h之间,放水孔及观测孔根据实际打钻出水情况及巷道施工条件,以不少于5个为宜,放水试验前应做出专门的放水试验设计;CCRI.XI’ANBRANCH6、对轨道上山下一步防治水工作重点安排及考虑根据本灰含水层放水试验评价结论,完善工作面防治水设计,主要针对本灰含水层采用局部注浆方式还是大面积注浆改造方式做出补充设计;如果实行本灰含水层大面积注浆改造,应尽快提出地面造浆站的建设方案及注浆设计并付诸实施,以利于首采工作面及早出煤;CCRI.XI’ANBRANCH6、对轨道上山下一步防治水工作重点安排及考虑巷道掘进包括工作面准备期间,针对水文地质异常地段采取局部加固的方法进行处理;CCRI.XI’ANBRANCH6、对轨道上山下一步防治水工作重点安排及考虑针对探3孔9#煤煤层底板3.7m打钻出水的实际情况,要求采用电测深方法对已掘巷道进行一次全面探查(目前按迎头退后70m范围);对异常区进行钻探验证,确属异常区进行注浆加固处理,加固处理结束后,应施工专门的检查孔对注浆加固效果进行评价,不能满足巷道掘进安全要求的,对检测出的异常段进行补注加固处理;CCRI.XI’ANBRANCH6、对轨道上山下一步防治水工作重点安排及考虑对检测出的煤层底板浅部异常带,注浆施工中难免存在孔口管固结困难、注浆效果不理想的情况,应尽可能使注浆段下移至安全岩帽(经过计算确定)以下,以切断本灰与出水段之间的水力联系;CCRI.XI’ANBRANCH6、对轨道上山下一步防治水工作重点安排及考虑根据三极电测深成果,轨道上山巷道迎头位置至后方25m范围内1#异常区已经延伸至巷底15m以深,15m以浅9#煤底板为相对高阻异常区,且周边探查孔已经验证上述范围煤层直接底板较为完整,探查孔开孔位置选择在迎头后方10m处。CCRI.XI’ANBRANCH7、对首采工作面防治水工作的考虑(1)工作面巷道掘进阶段在上、下巷掘进过程中,利用直流电法对掘进头前方,巷道底板及侧帮进行探测。要求超前探测的有效距离为:掘进头前方40~50m,底板20m,侧帮10m。若经探测分析认为无异常,则应保留15~20m的超前距继续掘进。若探测认为有异常,要即时分析产生异常的原因,判别异常可能对应的地质构造形式,并超前打钻进行探放水验证。CCRI.XI’ANBRANCH7、对首采工作面防治水工作的考虑(1)工作面巷道掘进阶段若探放水量较大,可利用该孔进行简易放水试验,并注浆封堵,然后再继续掘进;若探放水量较小,可继续掘进,并利用该孔作为水压、水量监测孔;如果水压水量逐渐增大,应停止掘进,立刻进行注浆,其效果经探查合格后,再继续掘进。直至上、下巷全部掘进结束为止。CCRI.XI’ANBRANCH7、对首采工作面防治水工作的考虑(2)工作面回采前阶段①工作面底板构造及其富水性的探测与治理利用坑透仪对工作面内部进行探测,确定工作面内部构造。利用音频电透视对工作面底板进行探测,确定底板隔水层的构造及其富水性,并结合直流电法对底板探测的成果,研究确定奥灰水原始导高。通过对以上探测成果的综合研究,提出对工作面底板构造及其富水性的评价,并圈定出可能发生的突水危险区。CCRI.XI’ANBRANCH7、对首采工作面防治水工作的考虑(2)工作面回采前阶段①工作面底板构造及其富水性的探测与治理凡探测和分析认为存在的底板富水区与工作面内部断层,必须打钻验证,确认为是富水区(包括断层、裂隙带),应进行注浆封堵,对底板隔水层薄弱带或隔水层厚度明显变薄地段可进行注浆加固改造。CCRI.XI’ANBRANCH7、对首采工作面防治水工作的考虑(2)工作面回采前阶段②底板水文地质条件探查与试验施工1~3水文地质试验钻孔,进入奥灰15~30m,完成如下任务a.确定隔水层厚度及岩性组合;b.确定隔水层构造发育情况及富水性;c.探查奥灰水原始导升高度;d.作为阻抗水侵试验孔;e.可根据钻孔涌水量的大小,选择简易放水试验孔;f.取芯测试岩石力学指标;g.测定带压系数CCRI.XI’ANBRANCH7、对首采工作面防治水工作的考虑(3)工作面回采阶段利用KTS-1A型矿井突水监测仪实时监测孔内应力、应变、水温、水压值的变化。对输入的数据即时处理,并绘制成曲线和图表,实现工作面突水可视化动态监测的目标。CCRI.XI’ANBRANCH超前探测有异常?继续掘进直至巷道掘进结束无有打钻验证观测涌水量、水压、水温、水质本灰与9#煤之间底板砂岩出水下行式注浆封堵本灰出水涌水量10m3/h留作放水孔或观测孔首采工作面回采前本灰简易放水试验疏降难易易难且整体富水大面积注浆改造本灰局部注浆加固注浆封孔是否CCRI.XI’ANBRANCH工作面巷道掘进阶段回采前回采过程中首采工作面回采构造及富水性探查阻水性能试验突水监测超前探测打钻验证涌水量30m3/h涌水量30m3/h水压、水量逐渐增大简易放水观测水压变化情况注浆封堵作水压、水量监测孔停止掘进、进行注浆检验注浆效果,达到要求后继续掘进直流电法音频电透视圈定突水危险区注浆加固注浆改造CCRI.XI’ANBRANCH
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