南屯煤矿下组煤防治水技术综合应用

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1、南屯煤矿下组煤防治水技术综合应用煤矿现代化增刊南屯煤矿下组煤防治水技术综合应用南屯煤矿徐建国朱振雷刘劲摘要随着厚煤层储量的日益减少,南屯煤矿已经由开采3煤转入配采16上,17煤阶段,深入分析下组煤水文地质条件对安全生产意义重大.由于本井田精查勘探主要对象为上组煤,下组煤勘探工程量少,自2002年起开始了下组煤的水文地质补充勘探,并进行了下组煤一432m水平和全井田奥灰放水试验,对底板突水危害进行了评价及治理措施研究,期问采用了系统的方法和手段,本文重点论述底板突水评价及技术研究路线应用思路.关键词下组煤底板突水评价技术研究路线应用思路矿

2、井水害是多年来威胁煤矿安全生产的一个技术难题,尤其是近年来,随着开采深度和广度上不断增加,受水威胁更趋严重.随着矿井开采时间的延长,上组煤储量越来越少,为确保矿井持续稳步发展,下组煤的开采就迫在眉睫,而影响下组煤开采的主要含水层就是奥灰.随着采深的加大,煤层底板所受的水压越来越大,承压水对下组煤开采的威胁就越来越严重.南屯煤矿近年来在下组煤防治水方面开展了大量的工作,形成了一套底板突水评价及技术研究路线.1概况南屯井田位于兖州向斜南翼,总体呈单斜构造,属水文地质条件中等型矿井,矿井地质条件类型为Ⅱ一IaIIbIcIdⅡeIfillg.下

3、组煤主采l6上和l7煤,现开采水平为一432m水平,生产采区为十一采区,直接充水含水层为十下灰岩含水层,间接充水含水层为十四灰和奥陶系灰岩含水层.2底板突水评价及技术研究路线底板突水危害评价及治理研究的主要方法和手段包括:井下水文地质钻探,岩石物理,力学性质测试,井下放水试验.水质及环境同位素测试,地下水数值模拟计算,奥灰含水层原始导高测试,带压开采分区方法等.研究的技术路线见下图.l收集分析,整理与本项目有关的各种资料I上进行井下水文地质钻探,探测底板隔水层岩性,厚度,强度,结构特征.测定带压系数l进行井下放水试验及示踪试验,水质测试

4、,分析十四灰,奥灰富水性特征及水力联系进行地下水数值模拟,,,墨要水力至—/是}反演计算水文地质参数,并预测矿井涌水量l奥灰水的带压开采十四灰水的带压开采1i带压开采分区及评价If不同分区防治水技术,方法和措施下组煤安全回采图1底板突水研究技术路线图3水文地质补充钻探南屯煤矿下组煤补充勘探钻孔施工采用了井上,下孔相结合的方式.地面孔由于受上组煤采空区影响,对钻孑L孔位布?14?置影响很大,同时在井下施工钻孑L可最大限度的减少钻探工程量,节省资金,并可作为井下放水试验钻孑L,后期井下奥灰孔可作为工业供水水源使用.3.I地面钻探主要技术要求

5、及施工方法钻孔施工主要涵盖以下内容:取芯率与钻孔孔径要求.为保证取得足够的各类分析试验样品和满足水文长观孔抽水段孔径要求,取试验样品段孔径不小于9lmm,抽水段孔径不小于1l0mm;奥灰钻孑L穿过十四灰后要加强水位观测,了解奥灰导升高度;对非抽水层段要进行严格止水;岩心鉴定时应增加岩芯RQD统计;按《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》对十三灰,十四灰和奥灰等含水层进行单孑L稳定流抽水试验.对抽水层段采用压风机或CO洗井,达到水清砂净为止.抽水试验原则上做三次水位降深,降深要控制合理,并按规范要求组织施工.设计钻孔抽水时附近钻孔加密观测.水位

6、,流量,水温观测.每次抽水试验取水样两组进行工业全分析.煤芯进行瓦斯,煤尘爆炸指数监测.根据工程需要,对重点层段岩样进行物力力学性质测定.根据《煤田地质勘探规程》,常规测井方法通常为非煤系地层不少于三种方法,煤系地层不少于4种方法的原则,在南屯煤矿补勘中,采用聚焦电阻率法,人工放射性法,自然放射性法,声波时差法和钻孔超声波成像测井法五种方法进行测井.设计在地面孔l6上煤顶板上60m至终孔段进行超声波成像测井,主要目的是探测l6上和17煤顶底板裂隙发育情况,为深入评价顶底板富水性和阻水能力提供直观的资料.3.2井下钻探主要技术要求及施工方

7、法主要技术要求及施工方法:施工前应先施工钻机硐室,硐室规格为进深4m,宽4m,高6m;先装好孔口管(其深度必须在探放水设计中规定)和控制闸阀,并进行耐压试验,达到设计承受的水压后,方可继续钻进.特别危险的地区,应有躲避场所,并规定避灾路线.钻孔内水压过大时,应采用反压和有防喷装置的方法钻进,并有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施;奥灰钻孑L穿过十四灰后要加强水位(压)观测,了解奥灰水导升高度;单孔放水试验:每孑L(含水层)进行3次降深放水试验,降深由小到大.如水量很小可进行一次最大流量放水试验.每孔取样2次进行水质分析.4井下奥灰放水

8、试验放水试验是了解含水层补径排条件直接而有效的方法.南屯井田进行了奥灰放水试验,井田内奥灰水文观测孔水位煤矿现代化增刊均有反映,效果很好,对了解井田内十四灰,奥陶系含水层的水文地质特征,二者之间的水力联系具