《安全管理论文》之煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用 VIP专享VIP免费

煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用1概况1.1矿区概况焦作矿区位于河南省西北部太行山南麓，为掩盖式石炭二叠纪煤田，北依太行山，东至修武、辉县，南抵武陟县，西达博爱县。东西走向长65km，南北倾斜宽20km，矿区总面积约1300km2。矿区主采煤层为山西组二1煤，煤层总厚6～9m，埋深100～1000m，为优质无烟煤，地质储量28.5亿t。矿区现有8处生产矿井，生产能力350万t/a。1.2矿区地质构造焦作煤田位于太行山复背斜东南翼，处于东西向构造段新华夏系构造的复合部位，区内广泛分布着燕山期以来新生成的各种构造形迹，以多期活动的高角度正断层为主，褶皱构造表现微弱，断裂构造按其展布方向可分为NW向、NE向和近EW向三组，近EW向张性断层和NE向压扭性断层控制着地下水的补给、径流和排泄。1.3矿区主要含水层情况矿区发育有四个含水层（组），自上而下分别是第四系（Q）砂砾石含水层；二叠系（P1）砂岩裂隙含水层；石炭系（C3）薄层灰岩岩溶含水层；奥陶系（O2）巨厚层灰岩岩溶含水层，其中后两个含水层（组）对矿井安全生产威胁最大。石炭系（C3）薄层灰岩岩溶含水层主要有八层灰岩含水层（L8）和二层灰岩含水层（L2）。八层石灰岩层厚6～10m，上距二1煤层18～40m，一般20m，该含水层水性较强，是二1煤层的直接充水水源，矿区曾经发生近千次八层灰岩突水，最大突水量达6300m3/h。该含水层一旦通过构造、矿压破坏等形式与“二灰”、“奥灰”沟通，常会造成淹没采区及矿井的灾害性突水事故，是矿井开采过程中重点治理对象。二层石灰岩层厚8～12m，上距二1煤层70m，下距“奥灰”顶面一般20m，该含水层岩溶裂隙发育，富水性强，水位变化基本与奥灰水位同步，是上覆各含水层的补给水源。当巷道与其接近或通过破碎带与之相通时，将可能造成突水淹井的毁灭性灾害。奥陶系灰岩含水层（O2）为煤系地层之基底，厚400m，岩溶裂隙十分发育，富水性强，在太行山区直接接受大气降水及地表水的大量补给，然后转为地下径流，向东南运移进入矿区深部，成为焦作矿区各含水层间接的强大补给水源。1.4矿区水害威胁状况焦作矿区是全国著名的大水矿区，历史上曾发生多次突水事故，截止2003年底集团公司所属矿井共发生60m3/h以上突水600余次，最大一次突水量为19200m3/h，因突水造成淹井17次，淹采区14次，造成的直接经济损失达3亿元之多，少出煤炭近千万吨，生产矿井的正常涌水量最高达30000m3以上。如此巨大的矿井涌水量，加上频繁的突水，迫使工作面不得不进行改造，使得煤炭生产难以正常进行，无法使用综采等先进采煤工艺来提高矿井生产能力。2煤层底板注浆改造技术在焦作矿区应用的必要性2.1水害压煤焦作矿区所属各生产矿井均为水文地质条件复杂矿井，主要充水水源为二1煤层底板石炭系太原组薄层灰岩岩溶裂隙水。随着开采水平的不断延深和开采范围的不断扩大，水压逐渐升高，水文地质条件变得愈来愈复杂，突水威胁俞加严重，矿区受水严重威胁储量高达14.5亿t。如不采取有效措施解决水患威胁，将导致矿区可采储量减少，矿区年产量逐年下降，直接影响到矿区的长远发展。2.2矿井经常性涌水量过大焦作矿区每采一吨煤要排50～60t水，是全国平均水平的5～6倍，仅排水费用每年就高达6000余万元，吨煤排水费用占吨煤成本20％，造成企业经济效益低下。也造成排水泵房设备老化，矿井抗灾能力大大降低。2.3突水频繁突水量大焦作矿区突水之频繁，突水量之大，经济损失之惊人，都达到了极其严重的程度。近几年来，随着矿井开采水平的不断延深，水文地质条件变得愈加复杂，虽然开展了八层灰岩含水层疏水降压等多项综合防治水工作，但对一些水文地质条件复杂含水层富水性强的地区效果不明显，而且巨额排水费用矿井也难以接受。综上所述，在焦作矿区应用煤层底板含水层注浆改造这一新技术不仅是十分必要的，也是十迫切的。3煤层底板注浆改造技术在焦作矿区应用的可行性煤层底板含水层注浆改造技术就是沿工作面下顺槽大面积布置注浆钻孔，通过注浆钻孔注浆来充填底板灰岩含水层的岩溶裂隙和导水裂隙，从而大大减弱含水层的富水性并切断水源补给通道，使受注含水层被改造为不含水或弱含水层，同时亦增强了煤层底板隔...