孤島工作面開采底板水害防治技術應用研究

精品文檔-下載后可編輯孤島工作面開采底板水害防治技術應用研究1.礦區(qū)基本情況

米村煤礦26采區(qū)東鄰為已回采的28采區(qū)西翼各工作面及里28煤柱工作面，南距前高村斷層較近，西為已回采26采區(qū)的西翼工作面，北為正在回采的26擴大區(qū)煤柱工作面。26采區(qū)整體為單斜構造，局部煤底板起伏較大，褶曲、斷裂構造發(fā)育，且存在大面積薄煤區(qū)。西翼26011、26021工作面回采中各有20～50m3/h底板涌水現(xiàn)象；東部28041、28051、28071工作面回采中底板最大涌水達到180m3/h。

該區(qū)上限標高-106.6m，下限標高-148.0m，地面標高+255.3m～+268.6m，走向長1231～1265m，傾向長141m～201m，面積213489m2。

采區(qū)地面無村莊及水體。該區(qū)內(nèi)西北高，東南低，溝谷發(fā)育，黃土覆蓋層較厚，無地層出露。

2.底板承壓水治理

2.1底板突水性分析

26煤柱工作面煤底板距L1-4灰?guī)r頂68.73m，距O2灰?guī)r頂93.07m，由于L1-4灰?guī)r距O2灰?guī)r較近，存在一定的水力聯(lián)系，可以看成為同一個水體；由于采礦擾動引起的底板破裂深度，即礦壓破壞帶厚度Cp；另一方面下伏含水層高水壓在底板隔水層下部劈裂導升一定高度，即原始導升帶高度Dg；如果下伏含水層高水壓在底板隔水層下部劈裂導升一定高度后，其在導升段能量消耗很大，這是作用于有效隔水層段下部的實際壓力不能再取O2灰?guī)r觀測壓力至L1-4灰?guī)r頂?shù)脑級毫χ礟0，真正作用于有效隔水層段下部的實際壓力是導升水的殘余壓力Pc?？紤]多種因素的底板隔水層突水系數(shù)計算公式為：

式中Ts―突水系數(shù)，Mpa/m；

Pc―作用于有效隔水層的殘余壓力，（118.1+148.0+68.73-5）t/m2，即3.30Mpa；

Cp―礦壓破壞帶厚度，經(jīng)驗值13～18m，鄭煤一般取20m；

Dg―原始導升帶高度，經(jīng)驗值5m。

計算得，突水系數(shù)為0.069Mpa/m，《煤礦防治水規(guī)定》中規(guī)定：富水或底板受構造破壞塊段Ts大于0.06Mpa/m；正常塊段大于0.1Mpa/m為嚴重受水威脅。預計回采過程中有L1-4（O2）灰?guī)r水突出的可能；由于采礦擾動引起的底板破裂深度已超過隔水層厚度9.25m，考慮26采區(qū)其它工作面回采過程中遇斷裂構造誘發(fā)L1-4灰?guī)r水突出，28041、28071、28081等工作面老頂初次來壓時出現(xiàn)底板灰?guī)r水突出。

根據(jù)突水系數(shù)公式計算結果集地質(zhì)構造分析，預計26煤柱工作面回采過程可能會發(fā)生底板涌水現(xiàn)象。

2.2底板突水通道分析

如果26煤柱工作面回采過程中出現(xiàn)較大底板涌水可能有以下幾條原因：⑴工作面煤底板隔水層局部較薄，裂隙發(fā)育；⑵由于距前高村斷層較近，預計會有隱伏斷裂構造，垂直裂隙發(fā)育，造成L7-8灰?guī)r水于下伏L1-4灰?guī)r水水力聯(lián)系密切，補給量大。

受多種因素作用的采動裂隙于構造裂隙相疊加，在高承壓的O2灰?guī)r水作用下，可能是26煤柱工作面底板突水原因。

2.3底板承壓水防治技術方案

截流注漿技術作為礦井防治水技術方法之一是有特定的應用技術條件，并不是在所有的礦井水文地質(zhì)條件下都可實施注漿防治水方法。通常在選擇是否可用注漿技術防治礦井水害時應重點分析研究的條件有：①礦井充水含水層的動態(tài)補給量大且穩(wěn)定；②礦井水補給通道位置明確相對集中，只要阻斷局部導水通道就可使整個礦井的補給水量大幅減??；③礦井主要充水含水層為采掘工程的直接頂板、底板或自身含水層，且含水層存在有較大的穩(wěn)定補給水量，在礦井采掘過程中難以實現(xiàn)自然疏干或動態(tài)疏水量太大。

2.4底板承壓水害防治技術及注漿層位選擇

26煤柱工作面L7-8灰?guī)r含水層屬于礦井直接充水含水層，局部富水性較強，但已大部疏放；二1煤底板距L1-4灰?guī)r含水層頂68.73m，其富水性較強，若與O2灰?guī)r含水層存在一定的水力聯(lián)系，則不易疏干，可通過截流注漿封堵L1-4灰?guī)r含水層與上部L5灰?guī)r含水層及L7-8灰?guī)r含水層的水力聯(lián)系通道，通過注漿加固改造含水層為隔水層。

26煤柱工作面二1煤底板距L5灰?guī)r含水層頂48.38m，L5灰?guī)r平均厚度3.6m，若工作面發(fā)生較大涌水，那么L5灰?guī)r含水層可能是L1-4灰?guī)r含水層補給L7-8灰?guī)r含水層的通道之一，正常情況下L5灰?guī)r含水層與L1-4灰?guī)r含水層間的隔水層平均厚度為20.35m，若將L5灰?guī)r含水層進行注漿改造為隔水層，那么L5灰?guī)r含水層將承接下部隔水層與上部隔水層，切斷L1-4灰?guī)r含水層與L7-8灰?guī)r含水層之間的聯(lián)系通道，確保有效隔水層厚度。

綜合以上分析，26煤柱工作面底板承壓水害防治技術選擇截流注漿的水害防治技術，對L1-4灰?guī)r含水層上部的L5灰?guī)r含水層進行注漿改造。

2.5底板水害治理實施

直流電法物探：26煤柱工作面貫通后對其進行了直流電法物探，物探成果及解釋顯示，下付巷為下3點向東16m～下3點向西195m段，距下3點365～485米、430～460米、523～542米、560～650米、690～715米、770～785米、890～945米段，視電阻率為20～50，且大多在25m以深為低阻異常區(qū)。

底板注漿加固的鉆探設計：選擇在低阻異常區(qū)、斷層附近在下付巷共布置鉆場5個，每個鉆場4個孔，孔深以達到L5灰?guī)r含水層底部的砂質(zhì)泥巖段為標準。平面上終孔間距

底板注漿加固的施工工藝和技術要求：26煤柱工作面底板注漿加固礦外施工隊選用的鉆探設備為重慶煤科所生產(chǎn)的ZYG―300D型全液壓鉆機；本礦施工隊選用的鉆探設備為重慶煤科所生產(chǎn)的ZYG―200D型全液壓鉆機。該型鉆機鉆進能力及穩(wěn)定性、可靠性較好，能適應井下狹小的空間和復雜的工作環(huán)境；注漿采用ZBY―50/70型注漿泵，該泵最大注漿量可以達到70m3/h，可滿足注漿需要。注漿工藝采用全口混合式，即依次揭露多個含水層直至終孔在設計位置后封堵孔口進行全孔注漿。

底板注漿改造施工中關鍵環(huán)節(jié)是套管下入的質(zhì)量和注漿量的把握，26煤柱工作面底板改造過程中采用二級套管，一級套管下至L8灰?guī)r頂，注漿時以套管外壁翻漿為之，二級套管下至L7灰?guī)r底，下入的套管要與鉆孔周圍結合緊密和牢靠，否則會出現(xiàn)注漿過程中高壓漿液從套管周圍細小的縫隙中或鉆場周圍裂隙中跑出，造成“跑漿”現(xiàn)象，這種情況往往造成鉆孔報廢或注漿材料的浪費檢驗套管質(zhì)量是利用清水做耐壓試驗，即注入清水后壓力必須達到4.0Mpa以上并穩(wěn)定30min套管周圍不出現(xiàn)滲水為合格標準。

注漿泵向鉆孔注漿時壓力可以達到20Mpa，但漿液混合器上的壓力讀書為0，說明漿液正在進入含水層的巖溶裂隙中，隨著注漿量的加大，直至注漿混合器的壓力讀數(shù)逐漸回升到4.0Mpa以上并穩(wěn)定20min，才能達到設計要求。

鉆孔施工情況：已施工的下付巷下5點向東13.5m處第一鉆場、下11點向東11.0m處第二鉆場、下14點向東31.0m處第三鉆場。共設計鉆孔6個，實施鉆孔6個，孔深64.0m～75.2m，終孔最大水量5m3/h，總進尺405.6m，注漿用水泥48.2t。

3應用效果評價

26煤柱工作面底板水害預測預報及直流電法探測結果較準確，突水層位分析到位，確定的防、堵相結合的防治水方案合理，從2022年5月份開始回采至今，工作面回采范圍內(nèi)僅出現(xiàn)少量底滲水現(xiàn)象，沒有大面積涌水，26煤柱工作面底板水害防治取得階段勝利。

4結論

1.提出了底板注漿改造過程中，改變以往對L7-8及L6灰?guī)r作為注漿改造目標層的做法，在不接觸L1-4灰?guī)r含水層而直接把L1-4灰?guī)r含水層上部的L5灰?guī)r作為注漿改造目標層