煤層底板含水層注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)的應(yīng)用.doc

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1、煤層底板含水層注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)的應(yīng)用煤層底板含水層注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)的應(yīng)用煤層底板含水層注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)的應(yīng)用煤層底板含水層注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)的應(yīng)用煤層底板含水層注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)的應(yīng)用　　　　td=“13619”>　　　　1概況　　1.1礦區(qū)概況　　焦作礦區(qū)位于河南省西北部太行山南麓，為掩蓋式石炭二疊紀(jì)煤田，北依太行山，東至修武、輝縣，南抵武陟縣，西達(dá)博愛縣。東西走向長(zhǎng)65km，南北傾斜寬20km，礦區(qū)總面積約1300km2。礦區(qū)主采煤層為山西組二1煤，煤層總厚6～9m，埋深100～1

2、000m，為優(yōu)質(zhì)無煙煤，地質(zhì)儲(chǔ)量28.5億t。礦區(qū)現(xiàn)有8處生產(chǎn)礦井，生產(chǎn)能力350萬t/a?！　?.2礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造　　焦作煤田位于太行山復(fù)背斜東南翼，處于東西向構(gòu)造段新華夏系構(gòu)造的復(fù)合部位，區(qū)內(nèi)廣泛分布著燕山期以來新生成的各種構(gòu)造形跡，以多期活動(dòng)的高角度正斷層為主，褶皺構(gòu)造表現(xiàn)微弱，斷裂構(gòu)造按其展布方向可分為NW向、NE向和近EW向三組，近EW向張性斷層和NE向壓扭性斷層控制著地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄。　　1.3礦區(qū)主要含水層情況　　礦區(qū)發(fā)育有四個(gè)含水層，自上而下分別是第四系砂礫石含水層；二疊系砂巖裂隙含水層；

3、石炭系薄層灰?guī)r巖溶含水層；奧陶系巨厚層灰?guī)r巖溶含水層，其中后兩個(gè)含水層對(duì)礦井安全生產(chǎn)威脅最大。石炭系薄層灰?guī)r巖溶含水層主要有八層灰?guī)r含水層和二層灰?guī)r含水層。八層石灰?guī)r層厚6～10m，上距二1煤層18～40m，一般20m，該含水層水性較強(qiáng)，是二1煤層的直接充水水源，礦區(qū)曾經(jīng)發(fā)生近千次八層灰?guī)r突水，最大突水量達(dá)6300m3/h。該含水層一旦通過構(gòu)造、礦壓破壞等形式與“二灰”、“奧灰”溝通，常會(huì)造成淹沒采區(qū)及礦井的災(zāi)害性突水事故，是礦井開采過程中重點(diǎn)治理對(duì)象。二層石灰?guī)r層厚8～12m，上距二1煤層70m，下距“奧灰”

4、頂面一般20m，該含水層巖溶裂隙發(fā)育，富水性強(qiáng)，水位變化基本與奧灰水位同步，是上覆各含水層的補(bǔ)給水源。當(dāng)巷道與其接近或通過破碎帶與之相通時(shí)，將可能造成突水淹井的毀滅性災(zāi)害。奧陶系灰?guī)r含水層為煤系地層之基底，厚400m，巖溶裂隙十分發(fā)育，富水性強(qiáng)，在太行山區(qū)直接接受大氣降水及地表水的大量補(bǔ)給，然后轉(zhuǎn)為地下徑流，向東南運(yùn)移進(jìn)入礦區(qū)深部，成為焦作礦區(qū)各含水層間接的強(qiáng)大補(bǔ)給水源?！　?.4礦區(qū)水害威脅狀況　　焦作礦區(qū)是全國(guó)著名的大水礦區(qū)，歷史上曾發(fā)生多次突水事故，截止xx年底集團(tuán)公司所屬礦井共發(fā)生60m3/h以上突水6

5、00余次，最大一次突水量為19200m3/h，因突水造成淹井17次，淹采區(qū)14次，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3億元之多，少出煤炭近千萬噸，生產(chǎn)礦井的正常涌水量最高達(dá)30000m3以上?！　∪绱司薮蟮牡V井涌水量，加上頻繁的突水，迫使工作面不得不進(jìn)行改造，使得煤炭生產(chǎn)難以正常進(jìn)行，無法使用綜采等先進(jìn)采煤工藝來提高礦井生產(chǎn)能力?！　?煤層底板注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)應(yīng)用的必要性　　2.1水害壓煤　　焦作礦區(qū)所屬各生產(chǎn)礦井均為水文地質(zhì)條件復(fù)雜礦井，主要充水水源為二1煤層底板石炭系太原組薄層灰?guī)r巖溶裂隙水。隨著開采水平的不斷延深

6、和開采范圍的不斷擴(kuò)大，水壓逐漸升高，水文地質(zhì)條件變得愈來愈復(fù)雜，突水威脅俞加嚴(yán)重，礦區(qū)受水嚴(yán)重威脅儲(chǔ)量高達(dá)14.5億t。如不采取有效措施解決水患威脅，將導(dǎo)致礦區(qū)可采儲(chǔ)量減少，礦區(qū)年產(chǎn)量逐年下降，直接影響到礦區(qū)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展?！　?.2礦井經(jīng)常性涌水量過大　　焦作礦區(qū)每采一噸煤要排50～60t水，是全國(guó)平均水平的5～6倍，僅排水費(fèi)用每年就高達(dá)6000余萬元，噸煤排水費(fèi)用占噸煤成本20％，造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益低下。也造成排水泵房設(shè)備老化，礦井抗災(zāi)能力大大降低?！　?.3突水頻繁突水量大　　焦作礦區(qū)突水之頻繁，突水量之大，經(jīng)

7、濟(jì)損失之驚人，都達(dá)到了極其嚴(yán)重的程度。近幾年來，隨著礦井開采水平的不斷延深，水文地質(zhì)條件變得愈加復(fù)雜，雖然開展了八層灰?guī)r含水層疏水降壓等多項(xiàng)綜合防治水工作，但對(duì)一些水文地質(zhì)條件復(fù)雜含水層富水性強(qiáng)的地區(qū)效果不明顯，而且巨額排水費(fèi)用礦井也難以接受。　　綜上所述，在焦作礦區(qū)應(yīng)用煤層底板含水層注漿改造這一新技術(shù)不僅是十分必要的，也是十迫切的?！　?煤層底板注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)應(yīng)用的可行性　　煤層底板含水層注漿改造技術(shù)就是沿工作面下順槽大面積布置注漿鉆孔，通過注漿鉆孔注漿來充填底板灰?guī)r含水層的巖溶裂隙和導(dǎo)水裂隙，從而大

8、大減弱含水層的富水性并切斷水源補(bǔ)給通道，使受注含水層被改造為不含水或弱含水層，同時(shí)亦增強(qiáng)了煤層底板隔水層的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)工作面不突水開采?！　?.1注漿開采有成熟的技術(shù)和成功的經(jīng)驗(yàn)　　注漿改造含水層進(jìn)行開采源于1984年，經(jīng)過20年來的發(fā)展，經(jīng)歷了地面打孔、地面注漿和井下打孔、井下注漿兩個(gè)發(fā)展階段后，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了井下大面積打孔地面連續(xù)注漿的新工藝，已經(jīng)積累了成熟的注漿改造技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)。