干擾狀態(tài)下復(fù)合含

1、干擾狀態(tài)下復(fù)合含水層防治(fngzh)技術(shù)匯報(bào)(hubo)人：施龍青肥城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司山東科技大學(xué)肥城白莊煤礦有限公司共七十一頁(yè)匯報(bào)提綱課題立項(xiàng)背景課題主要(zhyo)研究?jī)?nèi)容課題主要研究成果課題創(chuàng)新點(diǎn)共七十一頁(yè)一、課題立項(xiàng)(l xin)背景白莊煤礦已進(jìn)入深部開(kāi)采，有儲(chǔ)量67%受到徐灰和奧灰?guī)r溶裂隙水威脅。如何實(shí)現(xiàn)承壓水上煤炭的安全開(kāi)采，是白莊煤礦目前面臨的主要(zhyo)課題。共七十一頁(yè)采用注漿改造底板，即改造五灰含水層的結(jié)構(gòu)是肥城礦區(qū)各井田在開(kāi)采淺部煤層的通常做法，然而進(jìn)入深部開(kāi)采，由于奧灰和五灰水力聯(lián)系密切，相互干擾(gnro)性強(qiáng)，導(dǎo)致注漿效果變差。因此研究干擾(gnro)狀態(tài)下

2、復(fù)合含水層防治技術(shù)迫在眉急。 共七十一頁(yè) 課題(kt)研究目的： 在分析白莊井田水文地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，對(duì)影響底板突水的最關(guān)鍵因素進(jìn)行深入研究，改進(jìn)注漿改造技術(shù)，確保深部煤炭資源的安全開(kāi)采。共七十一頁(yè)二、主要研究(ynji)內(nèi)容（1）礦井水文地質(zhì)特征 ；（2）基于分形(fn xn)理論的斷層對(duì)底板突水影響研究 ；（3）采場(chǎng)底板破壞深度研究 ；（4）注漿改造技術(shù)。共七十一頁(yè)三、課題(kt)主要研究成果1、在闡述白莊井田地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究(ynji)的白莊井田水文地質(zhì)特征，揭示了井田內(nèi)水文地質(zhì)條件復(fù)雜的原因。 白莊井田水文地質(zhì)特征體現(xiàn)以下幾個(gè)方面： 共七十一頁(yè)（1）邊界斷層造就了礦井半封閉型水

3、文地質(zhì)特征 白莊井田(jn tin)四周以斷層為界，形成相對(duì)獨(dú)立半封閉水文地質(zhì)單元。東、西、北為阻水?dāng)鄬訛檫吔?，南門(mén)則是進(jìn)水邊界。這種特征造成越往深部，五灰和奧灰富水性越強(qiáng)，水力聯(lián)系越密切。 共七十一頁(yè)井田西部F7斷層(duncng)剖面示意圖 井田北部F1-1斷層(duncng)剖面示意圖 共七十一頁(yè)井田(jn tin)東南部BF5斷層 共七十一頁(yè)（2）含水層富水差異性造成上、下組煤層不同水文地質(zhì)類(lèi)型 白莊井田上組煤開(kāi)采水文地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單型，而下組開(kāi)采則是復(fù)雜型。奧灰地表出露廣泛，直接接受大氣降水的補(bǔ)給，動(dòng)水量十分(shfn)豐富，是威脅下組煤開(kāi)采的主要水源層。 共七十一頁(yè)地層單位含 水 層

4、主 要 巖 性系組段層序厚度(m)含水性?shī)W陶系峰峰組上段（9）8154.68強(qiáng)主要為石灰?guī)r，上部有泥灰?guī)r(為泥晶-粉晶、細(xì)晶-中晶等結(jié)構(gòu)的石灰?guī)r，上部夾硅質(zhì)、泥質(zhì)粘土巖)。下段（8）749.26很弱上部為石灰?guī)r，下部為泥巖(上部為石灰?guī)r及灰質(zhì)白云巖，下部為硅質(zhì)、泥質(zhì)白云巖夾白云質(zhì)泥巖)。上馬家溝組上段（7）6101.76次強(qiáng)上部為泥灰?guī)r，中下部為致密石灰?guī)r(上部為白云巖，中下部為中晶、砂晶、泥晶石灰?guī)r)。下段（6）554.33強(qiáng)主要為致密灰?guī)r組成，其頂部、底部均夾有泥灰?guī)r，中部夾一層花斑灰?guī)r(主要為微晶、泥晶石灰?guī)r，頂部白云巖，底部灰云巖)。下馬家溝組上段（5）4134.83次強(qiáng)主要為花斑灰?guī)r

5、，底局部夾角礫(灰云巖、含硅質(zhì)灰云巖和泥晶石灰?guī)r組成)。中段（4）3186.34弱厚層狀花斑石灰?guī)r(白云巖、灰云巖、含硅質(zhì)灰云巖和含硅質(zhì)灰?guī)r組成)。下段（3）255.87強(qiáng)由角礫狀石灰?guī)r、致密石灰?guī)r夾泥巖、灰?guī)r組成(硅質(zhì)、泥質(zhì)角礫巖及含硅質(zhì)灰云巖)。亮甲山冶里組上段（2）185.95弱由石灰?guī)r夾竹葉狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r組成(硅質(zhì)、泥質(zhì)白云巖夾砂粒白云巖，上部有兩層硅質(zhì)含泥質(zhì)灰?guī)r)。肥城煤田(mitin)奧陶系石灰?guī)r含水性分段表 共七十一頁(yè)（3）底板損傷造成隔水層隔水能力下降。肥城煤田斷裂構(gòu)造發(fā)育，特別層間滑動(dòng)構(gòu)造普遍發(fā)育，造成隔水層遭受程度不同的損傷破壞，極大(j d)地降低了煤層底板的隔水能力

6、。 共七十一頁(yè)巖石名稱(chēng)單向抗壓強(qiáng)度（MPa）單向抗拉強(qiáng)度（MPa）單向抗剪強(qiáng)度（MPa）煤1頂板粉砂巖72.533.455.31煤3頂板粉砂巖55.362.774.26煤3頂板中砂巖176.978.6113.61煤3底板粘土巖29.971.462.31煤7頂板粉砂巖15.650.781.20煤7底板粉砂巖24.861.211.91煤8頂板石灰?guī)r164.248.2112.63煤8底板粘土巖40.161.983.12煤8底板細(xì)砂巖117.935.909.07煤9頂板粉砂巖28.681.432.21煤9頂板泥灰?guī)r250.9612.5519.30煤102頂板粉砂巖30.961.552.38煤102底板

7、粘土巖26.531.332.04煤11底板泥質(zhì)巖52.952.654.07徐家莊石灰?guī)r39.266.961.71各煤層頂?shù)装鍘r石(ynsh)力學(xué)強(qiáng)度表 共七十一頁(yè)煤層7煤8煤9煤102煤與四灰層間距(m)28.735.4/30.7/與五灰層間距(m)58.771.5/69.528.938.9/35.021.528.7/25.016.721.4/18.5白莊井田(jn tin)下組煤各煤層隔水層厚度統(tǒng)計(jì)表 共七十一頁(yè)（4）斷裂導(dǎo)致含水層相互干擾形成(xngchng)復(fù)合含水層 白莊井田內(nèi)導(dǎo)水?dāng)鄬虞^發(fā)育，導(dǎo)致五灰和奧灰形成相互干擾復(fù)合含水層，密切了兩者水力聯(lián)系。共七十一頁(yè) 導(dǎo)水?dāng)鄬又饕ǎ篎21

8、斷層 、F3-3斷層 、F3-1斷層 、BF25斷層 、BF62斷層 、F3斷層 、F03斷層 、F27斷層 、F15斷層 、F12斷層 、F22斷層 、 BF40 、F24-1斷層、BF102斷層 。 出水(ch shu)水質(zhì)資料分析表明兩含水層在水質(zhì)和水動(dòng)態(tài)變化上基本一致，可視為復(fù)合含水層。共七十一頁(yè)（5）井田及周邊老窖水對(duì)礦井安全開(kāi)采(kici)威脅小 白莊煤礦周邊及其井田內(nèi)有較多的采空區(qū)和小煤窯，但是它們并沒(méi)有對(duì)礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成明顯的威脅。 共七十一頁(yè)序號(hào)積水地點(diǎn)積水情況積水來(lái)源威脅程度評(píng)價(jià)采取措施13106工作面積水上限： -268.2m，積水下限： -270.7m積水面積： 10

9、122.6m2，積水量：3037m3頂板砂巖水、生產(chǎn)用水較小1、制定老空水管理臺(tái)帳2、加強(qiáng)水情觀測(cè)23108工作面積水上限： -273.0m，積水下限：-281.3m積水面積：6755m2，積水量：2027m3頂板砂巖水、生產(chǎn)用水較小1、制定老空水管理臺(tái)帳2、加強(qiáng)水情觀測(cè)38400深部采區(qū)積水上限： -246.7m，積水下限： -303.8m積水面積：78149.0m2，積水量：36840.0m3底板滲水生產(chǎn)用水較小1、制定老空水管理臺(tái)帳2、-430m掘進(jìn)時(shí)，提前施工超前探鉆孔48402面積水上限： -174.4m，積水下限： -180.0m積水面積：14255.8m2，積水量：7698.1m

10、3底板滲水生產(chǎn)用水較小1、制定老空水管理臺(tái)帳2、加強(qiáng)水情觀測(cè)礦井(kungjng)老空積水情況表共七十一頁(yè)礦井名稱(chēng)積水區(qū)面積(m2)積水量(m3)積水區(qū)上下限標(biāo)高(m)對(duì)白莊井田威脅程度評(píng)價(jià)采取措施華玫公司2.91051.8105-158.2-138.0老空水沿四灰、7煤頂板砂巖裂隙涌入白莊井田，過(guò)水通道為整個(gè)白平邊界段，給白莊煤礦排水帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)。實(shí)施邊界帷幕截流工程，封堵過(guò)水通道新查莊煤礦邊界附近無(wú)積水鑫國(guó)公司邊界附近無(wú)積水隆源煤礦邊界附近無(wú)積水新陶陽(yáng)煤礦邊界附近無(wú)積水相鄰礦井(kungjng)老空積水統(tǒng)計(jì)表 共七十一頁(yè)（5）復(fù)合型五灰、奧灰水是底板突水主要水源 大量的突水資料表明，盡管白

11、莊井田充水水源較多，但是真正對(duì)礦井產(chǎn)生威脅的主要是五灰、奧灰復(fù)合水力(shul)系統(tǒng)。 共七十一頁(yè)序號(hào)突水地點(diǎn)突水時(shí)間掘進(jìn)或回采水源水量(m3/h)頂板或底板突水出水點(diǎn)與含水層距離(m)突水點(diǎn)標(biāo)高(m)備注最大穩(wěn)定1風(fēng)井1972.1.25建井3I層煤頂板砂巖34280頂板-52.52西大巷F24斷層處1978.5.12掘進(jìn)斷層帶305頂板-140.033400集中皮帶下山1980.4.22掘進(jìn)3I層煤頂板砂巖7820頂板-65.047400軌道下山1987.12.17掘進(jìn)四灰180100底板10-178.057400集中軌道下山1990.8.17掘進(jìn)四灰3520底板1.5-165.063309

12、面1985.5.4回采3I煤頂板砂巖90頂板-205.878402面1993.8.20回采五灰198底板34.7-169.588401上出口1996.9.16掘進(jìn)四灰350270頂板-170.0平陰礦出水98401上出口1997.1.24掘進(jìn)四灰850120頂板-170.0平陰礦出水108603面1998.12.8回采五灰8080底板35.72-169.5各含水層突水資料(zlio)統(tǒng)計(jì)表 共七十一頁(yè)118603面1999.3.17回采五灰6060底板36.4-166.0128404面1993.9回采五灰60底板35.1-175.61310404面2003.10.5回采五灰142底板21.0-

13、190.5149601面2004.12.8回采五灰、奧灰505底板29.4-179.5-179.0奧灰出水159603面2004.7.26回采五灰、奧灰187底板23.6-178.0奧灰出水169401里面2005.9.14回采奧灰743743底板23.2179401中面2006.1.19回采五灰164164底板23.9-184.01810603面2007.6.10回采奧灰5850底板30-180.11910405面2008.1.14回采五灰4930底板50-258.02010409面2008.10.29回采五灰3232底板60-275.02110601面2008.11.27回采五灰5945底

14、板40-200.0共七十一頁(yè) 月 年 1 2 3456789101112最小涌水量最大涌水量年平均備注m3/hm3/hm3/h2005427421.8453.2450.7453.5458.7463.6462.2467.4430.3442.6435.2421.8467.4447.1 2006431435.1438457.6454.5461.1821.21220.51395.91412.11145861.1430.91412.1794.4 2007922878.9888.3862.8850.9866.5840.4840.8813.2839843.8804.4804.4922.0854.3 2008

15、715721666634584534513635780.1747740.3761.6513.0780.0669.3 2009585627585.7530485557602587596584.7541.2536.2485.0627.0568.1 白 莊 井 田 20052009 年 涌 水 量 統(tǒng) 計(jì) 表 共七十一頁(yè)2、基于分形理論，采用(ciyng)斷層影響因子法及分?jǐn)?shù)維法，對(duì)斷裂分形特征進(jìn)行了定量研究，對(duì)斷裂構(gòu)造控制或影響底板突水的程度進(jìn)行了定量化劃分，揭示了斷裂構(gòu)造對(duì)奧灰?guī)r溶裂隙橫向、縱向分布的控制作用。共七十一頁(yè)斷層影響(yngxing)因子的表達(dá)式 共七十一頁(yè)井田7煤層斷層影響(yng

16、xing)因子 共七十一頁(yè)井田(jn tin)8煤層斷層影響因子 共七十一頁(yè)7煤斷層(duncng)分維等值線(xiàn)圖共七十一頁(yè)8煤斷層(duncng)分維 共七十一頁(yè)白莊煤礦奧灰?guī)r溶(ynrng)裂隙帶 共七十一頁(yè)7105里工作面底板地層(dcng)電阻率三維數(shù)據(jù)體68米深度水平切片（五灰頂） 共七十一頁(yè)7105里工作面底板地層電阻率三維數(shù)據(jù)體71米深度(shnd)水平切片（五灰中間）共七十一頁(yè)7105里工作面底板地層(dcng)電阻率三維數(shù)據(jù)體75米深度水平切片（五灰底） 共七十一頁(yè)7105里工作面底板地層電阻率三維數(shù)據(jù)體85米深度(shnd)水平切片（奧灰頂） 共七十一頁(yè)7105里工作面底板地

17、層電阻率三維數(shù)據(jù)(shj)體95米深度水平切片（進(jìn)奧灰10米）共七十一頁(yè)7105里工作面底板地層電阻率三維數(shù)據(jù)(shj)體105米深度水平切片（進(jìn)奧灰20米） 共七十一頁(yè)7105里工作面底板地層(dcng)電阻率三維數(shù)據(jù)體115米深度水平切片（進(jìn)奧灰30米 共七十一頁(yè)7105里工作面底板地層(dcng)電阻率三維數(shù)據(jù)體125米深度水平切片（進(jìn)奧灰40米 共七十一頁(yè)3、采用理論研究、數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法，對(duì)白莊井田下組煤開(kāi)采造成的底板破壞(phui)深度進(jìn)行了深入研究，闡明了在斷裂構(gòu)造發(fā)育區(qū)域，礦山壓力對(duì)底板造成的實(shí)際破壞(phui)深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“規(guī)程”公式獲得的理論計(jì)算值，揭示了損傷

18、底板破壞(phui)深度計(jì)算公式的合理性及“下四帶”理論的科學(xué)性。 共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)4、根據(jù)研究成果，改進(jìn)了注漿改造底板，配制成本低、效果好的FCLC漿液與灌注工藝，開(kāi)發(fā)了自動(dòng)跟蹤控制注漿監(jiān)測(cè)技術(shù)，提出了最佳的注漿孔的布設(shè)(b sh)及結(jié)構(gòu)，形成了注漿效果檢查與評(píng)價(jià)體系。 共七十一頁(yè)薄層(bo cn)灰?guī)r注漿改造剖面示意圖 共七十一頁(yè)漿液(jingy)柱狀擴(kuò)散圖 共七十一頁(yè) FCLC漿液(jingy)注漿圖 共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)共七十一頁(yè)四、課題(kt)創(chuàng)新點(diǎn)（1）利用斷層(duncng)影響因子法和斷層(duncng)分維法，對(duì)井田下組煤在干擾狀態(tài)復(fù)合含水層水文地質(zhì)條件下底板突水危險(xiǎn)性進(jìn)行了定量分區(qū)劃分，實(shí)現(xiàn)了斷裂構(gòu)造對(duì)底板突水危險(xiǎn)評(píng)價(jià)從定性到定量的探索。共七十一頁(yè)（2）應(yīng)用分形理論首次對(duì)井田內(nèi)