煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件

煤礦突水點井下動水注時堵技術研究與應用煤礦突水點井下動水注時堵技術1煤礦突水點井下動水注漿封堵技術研究與應用概況1、華北型煤田存在的水文地質問題華北型煤田是我國石炭二疊紀聚煤期形成的重要煤田,面積約110多萬km2,煤炭年產量占全國原煤產量的60%以上。在我國能源工業(yè)中占有舉足輕重的位置華北型煤田目前開釆的主要是石炭二疊系煤層,在煤系地層中分布有數(shù)層石炭系薄層灰?guī)r(以下簡稱為薄灰其下為巨厚的奧陶系灰?guī)r(以下簡稱為奧灰)。由于奧灰含水層溶洞和裂隙發(fā)育,富水性極強,加上斷裂構造復雜,使得煤層回采過程中,受到嚴重的巖溶水害威脅煤礦突水點井下動水注漿封堵技術2①礦井突水頻繁突水量大且時刻受到特大型突水的威脅按照水文地質條件的差異及復雜程度,我國共劃分為6個煤礦水害區(qū)(圖1-1),最為嚴重的煤礦水害主要分布在華北和華南區(qū),其中以華北地區(qū)尤為突出據(jù)統(tǒng)計,華北地區(qū)從1956年到2019年共突水2000余次,淹井250余次,死亡近兩千人,直接經濟損失近百億元河南煤田位于華北型煤田南端,同樣受底板灰?guī)r的水害威脅。最近幾年,義煤新安煤礦、鞏義市西村鎮(zhèn)西洼煤礦、鄭州煤電集團弋灣煤礦新平井、伊川縣奮進煤礦黃村分礦等相繼發(fā)生突水淹井事故,造成了重大的人員傷亡和經濟損失。國家投資40億元的永城煤電集團,目前礦井涌水量已達到礦井設計排水能力,礦井安全受到嚴重威脅①礦井突水頻繁突水量大且時刻受到特大型突水的威脅3圖例:(1)華北石炭二疊紀煤田的巖溶——裂隙水水害區(qū);(2)華南晚二疊紀煤田的巖溶水水害區(qū);(3)東北侏羅紀煤田的裂隙水水害區(qū);(4)西北侏羅紀煤田的裂隙水水害區(qū);(5)西藏、滇西中生代煤田的裂隙水水害區(qū);(6)臺灣第三紀煤田的裂隙—孔隙水水害區(qū)圖1-1我國煤礦水害分布圖圖例:(1)華北石炭二疊紀煤田的巖溶——裂隙水水害區(qū);(2)4②水害壓煤數(shù)量大我國是煤礦水害“壓煤”最多的國家,全國統(tǒng)配煤礦共601處,受水威脅的礦井285處,占47.5%。受水害威脅導致不能開采的煤炭上百億噸,占總儲量的31“壓煤”數(shù)量巨大。在華北煤田中的一些大水礦區(qū),受水威脅的煤炭儲量竟高達礦井總儲量的45%以上。③經常性涌水量大、排水費用高華北型煤田各大水礦區(qū)經常性涌水量一直居高不下,由此導致排水量大、排水費用高。不但提升了煤炭成本,而且浪費了寶貴潔凈的地下水資源。全國每年用于排水的費用高達50多億元,河南省年排水費用也高達3億多元,焦作礦區(qū)年排水費用為8000萬元。此外,經常性大流量排水使礦井排水系統(tǒng)處于極限運行狀態(tài),時刻威脅著礦井和礦工生命的安全。②水害壓煤數(shù)量大52、焦作礦區(qū)水文地質問題①受水威脅儲量巨大,水害壓煤嚴重焦作礦區(qū)受水威脅儲量約60132.6萬噸,目前僅解放4685.0萬噸,尚有92.2%約55447.6萬噸的儲量等待解放。特別是位于石炭系薄層灰?guī)r下的一煤(儲量9462萬噸)的局部,一2煤(儲量27909萬噸)的全部,總計37371萬噸,受水威脅最為嚴重,不能正常開采②礦井經常涌水量大、排水費用高、經濟負擔重焦作礦區(qū)是全國著名的水大礦區(qū)之一,歷年來曾發(fā)生0m3/min以上的突水500余次,其中10m3/min以上的突水72次,最大一次突水320m3/min。全區(qū)總涌水量高達400~500m3/min。突水后造成淹采區(qū)14次,淹井17次,經濟損失達3億多元。隨著排水量的增加及電價的提高,2、焦作礦區(qū)水文地質問題62019年焦作煤業(yè)集團公司所屬的8對生產礦井,總涌水量達282m3/min,排水費用高達8000萬元,噸煤排水電費高達20~30元3、焦作礦區(qū)水害防治理論及技術研究現(xiàn)狀針對上述嚴重的水害威脅狀況,焦作礦區(qū)除了正常留設底板隔水巖柱外,自上世紀50年代還投入了大量的人力物力,開展了一系列的防治水理論研究工作并采取了多種防治水措施①淺部帷幕注漿截流2019年焦作煤業(yè)集團公司所屬的8對生產礦井,總涌水量713Q41Qo.1-°一338y工201圖1-2九里山礦淺部截流工程平面圖13Q48焦作煤田總體為一單斜構造,在地層淺部隱伏露頭附近,各含水層通過第四系底礫巖發(fā)生密切的水力聯(lián)系,淺部帷幕注漿截流(圖1-2)就是在L灰?guī)r隱伏露頭附近對第四系底礫巖和Ls灰?guī)r隱伏露頭進行注漿,切斷Ls灰?guī)r與其它強含水層的水力聯(lián)系,使L3灰?guī)r隱伏露頭帶由強補給邊界變?yōu)槿跹a給邊界,減少L灰?guī)r的補給量,降低L灰?guī)r的突水威脅及突水量。如九里山礦一二采區(qū)淺部帷幕注漿,共注入砂子2332.48m3,水泥2477.07噸,而礦井涌水量僅減少6~7m3/min。這說明Ls灰?guī)r補給范圍廣,補給量大,局部截流是難以根治水害的②疏水降壓強排焦作煤田總體為一單斜構造,在地層淺部隱伏露頭附9圖1-4九里山井底大泵房圖1-4九里山井底大泵房10煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件11煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件12煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件13煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件14煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件15煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件16煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件17煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件18煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件19煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件20煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件21煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件22煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件23煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件24煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件25煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件26煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件27煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件28煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件29煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件30煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件31煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件32煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件33煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件34煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件35煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件36煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件37煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件38煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件39煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件40煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件41煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件42煤礦突水點井下動水注漿封堵技術課件43煤礦