煤礦礦井防治水講座

潘二煤礦礦井防治水講座

發(fā)言提綱1關于礦井水害2潘二礦水文地質條件3本次突水原因及治理4礦井常見水害及防治技術5礦井突水及治理工程案例6今后工作建議關于礦井水害1關于礦井水害水害一直伴隨礦井的建設和生產(chǎn)輕則影響生產(chǎn)進度，增加排水費用重則造成淹面、淹巷、淹采區(qū)甚至淹井嚴重時造成大量人員傷亡水害相比瓦斯等災害治理難度大、時間長、費用高追排水時間長還存在清淤和巷修等問題復礦周期長必須切實做好防治水工作，杜絕水害發(fā)生西北侏羅紀煤田裂隙水水害區(qū)華北石炭二疊紀煤田巖溶裂隙水水害區(qū)東北侏羅紀煤田裂隙水水害區(qū)華南晚二疊世煤田巖溶水水害區(qū)臺灣古近紀煤田裂隙孔隙水水害區(qū)西藏滇西中生代煤田裂隙水水害區(qū)我國煤礦水害5近年來水害統(tǒng)計近年來，煤礦重大水害事故數(shù)量及死亡人數(shù)總體呈下降趨勢，但仍造成重大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。2000～2015年全國煤礦水害事故起數(shù)與死亡人數(shù)統(tǒng)計圖6關于礦井水害今年礦井水害陜西：神木板定梁塔礦山西：淹井+人員傷亡近幾年陜西：照金煤礦，潰水潰沙內蒙：上海廟煤礦，底板砂巖河北：九龍礦、梧桐莊礦，奧灰水板定梁煤礦采空區(qū)突水事故現(xiàn)場圖應急搶險救援工程布置平面圖照金煤礦4.25突水潰沙事故2016年4月25日，陜西銅川照金煤礦202工作面回采過程中發(fā)生突水潰沙事故，造成11人死亡。11潘二礦水文地質條件2潘二礦水文地質條件太灰含水層（

距A組煤底板平均16.17m）C3Ⅰ組：13.50～19.40m，含C31、C32、C33上、C33下灰?guī)r4層，占35.41%。

C３Ⅱ組：7.92～17.57m，含C35、C36、C37、C38、C39灰?guī)r5層，其中C34灰?guī)r缺失，占25.43%。

C3Ⅲ組：15.44～22.57m，含C310、C311、C312灰?guī)r3層，占39.16%。奧灰含水層（

距A組煤底板平均160m）鉆孔揭露厚度3.22-191.71m,標高H=-20m，K=0.0024～0.967m/d，q=0.0055~1.283L/s·m。本次突水原因及治理3“5.25”突水原因及治理5月23日22：51分：Q突=15m3/h突水點標高H=-470m，P突=4.5MPa24日8:56分Q突=50m3/h，19:20分Q突=90m3/h；25日16:28分：Q突=240m3/h，22:46分：Q突=3024m3/h，淹井后經(jīng)測算突水量最大達14000m3/h。6月24日：巷道截流前奧灰水位-419m，水位下降約400m，穩(wěn)定突水量≤1000m3/h。突水經(jīng)過突水原因及治理突水聯(lián)絡巷附近先后經(jīng)過井上下鉆探、井下物探探查，均未發(fā)現(xiàn)大的垂向導水構造突水聯(lián)絡巷上覆已采工作面回采過程中也未發(fā)現(xiàn)較大斷層和垂向導水構造突水聯(lián)絡巷掘進過程中地層連續(xù)，未發(fā)現(xiàn)滲淋水現(xiàn)象，壓力顯現(xiàn)正常，沒有片幫、底鼓現(xiàn)象突水點50m范圍內僅發(fā)現(xiàn)一條落差1m正斷層，無滴淋水突水瞬間涌水量巨大，水溫達44°，突水后奧灰水位驟降綜合分析認為：突水水源為奧灰水，突水通道可能為隱伏小型陷落柱前期工作及突水原因“5.25”突水原因及治理突水災害治理現(xiàn)場突水原因及治理截流和堵源同時進行；全程在動水條件下進行；施工了4（5分支）個鉆孔，截流3+1，堵源1+4鉆探總進尺3495.83m；共灌注沙石骨料30315噸，注入水泥15515.88噸工程歷時77天，其中截流歷時25天，堵源歷時37天，突水通道形態(tài)探查及注漿充填加固歷時15天。突水災害治理概況突水原因及治理突水原因及治理礦井常見水害及防治423礦井常見水害及防治地表水馮家塔、板定梁塔等過溝開采注意天氣礦井常見水害及防治頂板水黃陵礦、檸條塔等超前探查：物探+鉆探提前疏放+回避開采黃陵一號煤礦402工作面富水異常區(qū)探測井下放水疏降原理示意圖礦井常見水害及防治老空水王家?guī)X等，山西較多超前探查：物探+鉆探提前疏放

2010年3月28日，華晉焦煤有限責任公司王家?guī)X煤礦在20101回風巷掘進時，因老空區(qū)積水情況未探明，防水煤柱失效導致老空區(qū)透水事故，造成38人死亡、115人受傷。造成38人死亡老空透水案例礦井常見水害及防治底板水奧灰水+薄層灰?guī)r水斷層+陷落柱+裂隙帶河北、河南、山東等超前探查：物探+鉆探底板加固+構造帶注漿+疏干降壓Hp推進方向含水層斷層導升帶水位塑性變形帶陷落柱水壓Ｐ關鍵層采空區(qū)采動破壞區(qū)⑴⑵煤層巖層巖層裂隙塑性變形帶陷落柱水壓Ｐ關鍵層采空區(qū)采動破壞區(qū)巖層巖層煤層奧灰區(qū)域超前治理技術地面徑向射流造孔技術地面定向水平分支造孔技術井下定向水平分支造孔技術該技術在峰峰集團梧桐莊煤礦進行了試驗，其優(yōu)點是造孔速度快（灰?guī)r中鉆進100m需2h）、無盲區(qū)、和注漿工作銜接好。缺點是射流鉆具需要專門鉆機配合。通過一個地面主孔衍生出多個水平分支鉆孔，制奧灰注漿改造范圍，可以達到區(qū)域注漿改造的目的。該項技術在峰峰九龍礦進行了試驗，通過一個主孔，衍生出16個水平分支鉆孔，形成2個注漿改造工作面該項技術已在陜西韓城礦務局桑樹坪煤礦取得初步成功，鉆孔最大孔深達到718m，綜合鉆進效率30～50m/天。常規(guī)注漿改造示意圖有效段穿層鉆孔陷落柱陷落柱盲區(qū)

(a)剖面圖(b)平面圖以穿層鉆孔方式施工，有效孔段短，盲區(qū)范圍大可靠性差，不能有效預防巖溶水害事故

常規(guī)鉆進及注漿改造底板含水層40井下定向鉆進及注漿改造（加固）底板含（隔）水層主要特點：無效孔段短，有效段長，鉆孔軌跡可靠應用：焦作趙固一礦、韓城桑樹坪礦等

定向鉆孔最大孔深：687m；注漿量總計：17275m3；巖石普氏硬度:平均:

6.56；

13個注漿效果檢查孔涌水量:0.2~3m3/h，平均:1.6m3/h。趙固一礦井下定向鉆進煤層底板加固42韓城桑樹坪礦奧灰頂部定向鉆進注漿改造砂巖灰?guī)r朱莊煤礦地面鉆進底板灰?guī)r超前治理44下行前進式劈裂連續(xù)灌注順層定向鉆示意圖

朱莊礦Ⅲ采區(qū)多個工作面發(fā)生200~400m3/h涌水，嚴重影響安全生產(chǎn)。采用地面超前區(qū)域治理技術后，工作面最大涌水量<5m3/h，實現(xiàn)了安全回采。朱莊礦Ⅲ采區(qū)區(qū)域改造鉆孔布置圖改造前富水區(qū)（藍色）區(qū)域改造前后物探探查成果圖改造后富水區(qū)消失46底板疏水降壓礦井突水及治理工程案例5突水水害治理技術5-1突水災害治理是一項系統(tǒng)工程快速反應，處治得當精心組織，調動各方力量綜合采用排水、注漿等治理技術方法——控制水位上升，截斷通道+封堵源頭注漿技術是水害治理的主要手段特大奧灰突水是水害治理的難點水量大、流速大、注漿量大、工藝復雜以下以奧灰突水治理為例奧灰突水條件5-15-2峰峰集團黃沙煤礦112124工作面陜煤韓城桑樹坪礦峰峰集團黃沙礦112106工作面河北磁縣申家莊煤礦2302工作面淮北煤業(yè)桃園煤礦1035工作面2010.11.192011.08.072011.12.112012.05.262013.02.035-2.1突水位置及埋深黃沙礦2124

工作面位置：2124工作面溜子道迎頭后30m底板埋深：825m桑樹坪礦位置：禹昌礦11煤掘進頭底板埋深：270m黃沙礦2106

工作面位置：2106工作面采空區(qū)埋深：800m申家莊礦位置：2302工作面采面底板埋深：835m桃園煤礦位置：1035機巷切眼埋深：500m5-2.2最大涌水量和水壓5-2.3突水水源、通道及過水通道黃沙礦2124

工作面突水通道及水源：采動影響及高水壓下，斷層突水（奧灰），距離出水點30m。過水通道：112124工作面溜子道桑樹坪礦突水通道及水源：11煤底板采動裂隙，距離（奧灰）20m。過水通道：禹昌礦→昌順礦→桑樹坪礦黃沙礦2106

工作面突水通道及水源：采動影響及高水壓下，隱伏導水陷落柱突水（奧灰），距離出水點60m。過水通道：112106工作面運料巷和溜子道（雙巷）申家莊礦突水通道及水源：采動影響及高水壓下，隱伏導水陷落柱突水（奧灰），距離出水點50m。過水通道：2302工作面運輸巷和回風巷（雙巷）桃園煤礦突水通道及水源：采動影響及高水壓下，隱伏導水陷落柱突水（奧灰），距離出水點20m過水通道：1035機巷5-2.4治理過程中的穩(wěn)定水量和水壓高壓中等水量低壓大水量中壓特大水量高壓小水量靜水奧灰突水治理5-35-3.1治理方案一黃沙礦桑樹坪礦申家莊礦1、動水2、出水點不明3、巷道位置清楚先截流后堵源5-3.1治理方案二桃園煤礦1、靜水2、出水位置清楚3、巷道位置清楚4、要求工期短截流和堵源并行5-3.2技術關鍵點黃沙礦

2124工作面高壓

>4MPa流量大

3600方煤巷

煤質松軟鉆孔深度大

>800m桑樹坪礦大斷面25m×3m流量大6580方管道流和滲流并存黃沙礦

2106工作面中壓1.7MPa特大流量

1.08萬方雙煤巷

煤質松軟鉆孔深度大

>800m申家莊礦高壓

>4MPa小流量

40方雙煤巷

煤質松軟地面條件差

水庫內鉆孔深度大

>850m桃園煤礦靜水無壓截流易反復大斷面煤巷煤質松軟5-3.3堵水時間5-3.4堵水注漿量桑樹坪煤礦堵水5-4突水概況禹昌煤礦11#煤底板采動裂隙導通奧灰水（煤層底板與奧灰頂間隔20m）昌順煤礦11#煤采空區(qū)與禹昌煤礦和桑樹坪煤礦部分貫通桑樹坪煤礦最大涌水量達到13200方/h，穩(wěn)定涌水量6580方/h（+333）11年8月7日，奧灰水（+375m）通過11煤底板（+325）采動裂隙進入禹昌煤礦，淹沒采空區(qū)后流入昌順煤礦，經(jīng)昌順煤礦后壓垮封墻從桑樹坪煤礦北二車廠涌出（+280m），淹沒+280生產(chǎn)系統(tǒng)，后水位被控制在+333m。禹昌煤礦桑樹坪煤礦昌順煤礦奧灰水桑樹坪煤礦注漿堵水工程探查注漿鉆孔布置圖孔號截流階段加固階段總水泥漿量備注骨料量水泥漿量水泥漿量Z2110010205371557Z3538533535370Z41213046955755270骨料中含300m3米石Z54171380175555Z629308801484515725Z7009536.59536.5截流中未注骨料和水泥Z80200733933截流中未注入骨料合計25716751026436.533946.5堵水工程總水泥量18550噸黃沙礦2106面堵水5-5鉆孔探查顯示（1）突水通道為隱伏的正斷層與陷落柱復合構造。（2）其中正斷層的落差約為60~70m，傾角約為60°~70°。（3）陷落柱長軸約為60~70m，短軸約為25~35m，發(fā)育高度在工作面大煤底板以下約60m。在奧灰水的壓力和采動破壞的共同作用下，導水裂隙帶發(fā)展，溝通陷落柱和斷層組合構造，致使奧灰水突破煤層底板發(fā)生采空區(qū)滯后突水突水通道探查堵水方案設計巷道截流運輸巷截流-------------------------------------------------------------------------11年12月30日開始進行運料巷截流，至12年2月3日1#孔基本接頂，累計灌注骨料9757m3。2月3日至24日進行運輸巷水泥漿灌注加固，累計注水泥14210t。綜合分析注漿時鉆孔起壓情況及掃孔漏失情況，判斷上巷已成功截流。溜子道截流-------------------------------------------------------------------------12年2月3日開始進行溜子道截流，經(jīng)歷屢次接頂沖潰反復之后，至3月29日巷道接頂基本成功，累計灌注骨料53366.69m3。此后開始大量灌注水泥加固，至4月18日巷道截流成功，累計注水泥14045t。綜上：本次地面注漿堵水工程11年12月15