煤矿水害防治技术研究.ppt

2019-7-19
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420m3/h
古汉山矿利用注浆改造系统封堵11071工作面突水点工程布置图
2019-7-19
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壁后注浆堵水技术 1．适用条件
壁后注浆堵水主要应用于巷道或井筒淋水。
2．施工步骤
（1）收集资料，编写施 工设计和安全技术措施 （2）施工前的准备工作 （3）注浆孔施工 （4）注浆堵水
分析放射性同位素氚（T）的含量可以看出：直接接受 大气降水补给且孔隙及溶隙发育的含水层其氚含量高，如第 四系砂砾岩孔隙水和奥陶系岩溶水的氚值均在5T.U以上；间 接接受大气降水补给且裂隙或溶隙不甚发育的含水层其氚含 量低，如顶板砂岩裂隙水和底板L8灰岩水的氚值均小于 0.5T.U。这说明顶板砂岩裂隙水和底板L8灰岩水的运移速度 较慢，地下水的补给来源主要为邻近含水层，这与实际的水 文地质条件是吻合的。
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演马庄矿西二F3断层进水口截流工程布置图
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六、防水煤岩柱留设技术
（一）冲积层防水煤柱留设技术
赵固一矿设计留设55米，我们通过探 测分析研究，留设30米保证了安全生产。
（二）断层防水煤柱留设技术
朱村矿三号井断层派生构造发育，设 计留设180米防水煤柱，通过采取措施只留 设了60米，提高了资源回收率。
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强大的排水阵地
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九、断层防水技术
巷道过较大断层（根据本矿区发生突水的最小 断层而定）必须进行预注浆加固，如果巷道误 揭较大落差断层，必须停止施工，对断层进行 注浆加固，并对断层带巷道采用特殊支护方式。
煤矿水害防治技术研究
xx
教授级高工 河南煤化焦煤集团副总工程师
2019-7-19
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突水水源探查技术 突水水源识别技术 煤层底板含水层注浆改造技术 突水点注浆封堵技术 帷幕注浆截流技术 防水煤岩柱留设技术 水害隔离技术 疏水强排技术 断层防水技术
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朱村矿东北区泵 房口突水点，水量为 4m3/min，水压 1.5Mpa，突水水源为 L8灰岩岩溶水。在突 水点附近施工了2个注 浆孔，注入Ф 1～2mm砂子5m3，锯沫10m3，双液浆
150m3，将突水点全部封堵，堵水率为100％。
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打止浆垫注浆堵水技术
1．适用条件
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注浆材料有两类：一类是固料类，包括： 砂子、石子、锯末、粉煤灰、海带和玉米芯等 。另一类是液体类，包括：纯水泥浆、粘土水 泥浆、水玻璃水泥浆等。
自55年以来，焦作矿区共进行地面注浆堵 水84次，共封堵水量1745m3/min，其中最大一 次封堵水量320m3/min。
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100%。
2019-注浆截流技术
(一)含水层露头帷幕注浆截流
浅部帷幕注浆截流就是在L8灰岩隐伏露 头附近对第四系底砾岩和L8灰岩隐伏露头进 行注浆，切断L8灰岩与其它强含水层的水力 联系，使L8灰岩隐伏露头带由强补给边界变 为弱补给边界，减少L8灰岩的补给量，降低 L8灰岩的突水威胁及突水量。
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七、水害隔离技术
为了控制水害蔓延，根据不同的水害威 胁情况，采用分翼、分采区建筑防水闸门进 行水害隔离。
在全国率先设计制造安装了承压最高的 （5.5MPa）防水闸门。
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八、疏水强排技术
顶板水疏放：通过物探及水文地质条件分析， 合理布置疏水钻孔，对疏放的顶板水利用管路进 行集中排放。
打钻动水注浆堵水技术 1．适用条件
煤矿井下一些突水点由于受种种条件限制，其他堵 水方法施工困难或采用其他方法经济上不合理时，可采 用施工注浆孔方法对突水点进行封堵。
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2．施工步骤
（1）收集突水点资料，编写施工设计和安全技术措施。 （2）施工注浆孔 （3）注浆堵水
3．实例
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三、煤层底板含水层注浆改造技术
煤层底板含水层注浆改造技术，是通过注浆 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，实现工作面不突水开采。
九里山矿底板含水层注浆改造地面注浆站
2019-7-19
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特征曲线法
根据突水水质资料，选定矿化度、(Ca+Mg)/(K+Na) 、K+Na、Ca、Mg、Cl、SO4、HCO3等8个数据，给出了6 种突水水源的特征曲线如下：
标准样综合图
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10 1
2
3
4
5
6
7
8
地表水 Q P 老空水 C3 O2
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⑵水闸墙施工 ①选定水闸墙施工地点： ②水闸墙施工： ③关闭放水管
1－突水点 2－水闸墙 3－放水管 4－巷道
建水闸墙堵水工程示意图
演马庄矿二水平底板巷 水闸墙堵水1080m3/h
2019-7-19
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3．建水闸墙注浆堵水 4．实例
演马庄矿西大巷突水点于1966年发生突水，截至堵 水前水量仍有18.5m3/min，水压1.4Mpa，该段巷道 已废弃，因此，决定在西大巷突水点两端建两座水闸墙 将突水点封堵，堵水率为100％。
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（二）、井下注浆堵水
煤矿突水点井下动水注浆封堵技术就是在井下对正 在涌水的突水点进行注浆封堵。它具有比地面注浆堵水 节省工程量、位置准确、施工工期短等优点，但井下突 水点动水注浆具有水压高、井下环境受限等缺点，给注 浆堵水带来困难，需要通过研究解决一些技术难题。煤 矿井下突水点动水注浆堵水按堵水的方法进行分类可以 分为：壁后注浆堵水、利用煤层底板含水层注浆改造系 统注浆堵水、建水闸墙堵水或建水闸墙注浆堵水、打钻 注浆堵水和建止浆垫注浆堵水。
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3．实例
中马村矿23皮带巷突水点水量240m3/h，水压 1.40Mpa，巷道距突水含水层仅6.5m。突水点涌水由2根 Ф150mm钢管导出10m以外，止浆垫向巷道两侧巷帮各 开挖0.5m，厚0.5m，长10m，待止浆垫凝固后，对围岩 注浆加固。关闭高压闸阀，发现有围岩渗水现象，打开 闸阀放水，再进行围岩 注浆加固，凝固之后， 再关闭高压闸阀，无渗 水现象开始注浆，水泥 浆注至压力1.5Mpa，双 液浆注至终压3.0Mpa。 将突水点封堵，堵水率
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孔注入4m3直径Ф 2～5mm的石子，又注10m3直径Ф 1～2mm 砂，后注5m3锯沫，最后注入850m3粘土水泥浆将突水点 封堵，堵水率100%。
建水闸墙堵水或建水闸墙注浆堵水技术 1．适用条件 2．施工步骤
⑴收集有关资料，编制施工设计及安全技术措施
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酸溶法扩大岩溶裂隙增加注浆量技术研究
2019-7-19
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四、突水点注浆封堵技术
按突水点水流是否流动可分为：动水注浆 堵水和静水注浆堵水。按作业场所不同可分为： 地面注浆堵水和井下注浆堵水。 （一）地面注浆堵水
地面注浆堵水按突水点是否流动可分为动 水注浆堵水和静水注浆堵水。
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富水性极不均一，对L8灰岩富水性较弱的地 区可以疏降开采。判别条件：涌水量1m3/min 水位降深大于5m的地区，适宜疏水降压开采， 涌水量1m3/min水位降深小于5m的地区，应 采用煤层底板含水层注浆改造开采。
疏水降压工程的形式有：
1. 专门疏水巷道控放型
2. 井下钻孔控放型
3. 突水点控放型
底板水疏放：焦作矿区底板突水主要水源为 L8灰岩水、L2灰岩水和O2灰岩水，其中L2灰岩水 和O2灰岩水富水性强，因其距二1煤层较远，故 可采用防、堵的办法避免发生突水，而L8灰岩距 二1煤仅20∼40m，在目前生产水平的水压下，突 水系数均大于临界突水系数极易发生突水，但其
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九里山矿多元水力联通试验图
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九里山矿浅部截流工程平面图
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（二）奥灰垂向进水口截流
奥灰水通过断层破碎带或陷落柱等垂向补 给煤层底板薄层灰岩，至使薄层灰岩富水性大 增，接受补给十分充足，对矿井的安全生产构 成巨大威胁，因此对奥灰垂向进水口进行截流 是十分必要的。
2019-7-19
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二、突水水源识别技术
不同含水层由于其埋深、赋存条件的差异表现 在水文地球化学特征上也有差异，这为判别水源 提供了依据。
水动力场法 突水发生后，突水含水层水位会发生相应
的变化。水位的观测方法有：传统的人工观测 法、现代的遥测法及水位自动监测系统。水位 下降的含水层即为突水含水层。
水质特征曲线
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同位素法
各水源同位素测试结果
水源 δD(‰)
孔隙水 -75.34
老顶砂岩水 -76.36
L8灰岩水 -74.35
奥陶系灰岩水 -75.48
δ18O(‰)
-9.03
-8.85
-10.36