CN110344850A - 一种煤层开采底板灰岩水防治方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤层开采底板灰岩水防治方法，可解决我国石炭二叠系煤炭资源开采过程中，容易发生底板灰岩水害的技术问题。包括以下步骤：S100、煤层底板灰岩水文地质条件综合勘探；S200、划分煤层底板灰岩岩溶含、隔水层位置，确定实施改造具体层位；S300、根据具体层位实施注浆改造和疏水降压；S400、采用物探对煤层底板垂向导水通道进行探测，然后注浆封堵；S500、基于注浆改造层进行探测验证与钻探取芯分析相结合，综合评价注浆和治理效果，确定安全开采可行性。本发明在煤层底板灰岩水文地质条件综合勘探基础上划分出底板灰岩岩溶含、隔水层，并确定实施改造具体层位，实施注浆改造与疏水降压，并采用物探对通道进行探测，然后注浆封堵。最后采用突水系数、数值模拟、物探与钻探检测多种方法综合评价，确定安全开采可行性。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种煤层开采底板灰岩水防治方法。
背景技术
在我国石炭二叠系煤炭资源开采过程中，灰岩水害一直是威胁其安全的重要灾源之一。一旦突水，不仅给矿山安全生产造成危害，同时也导致重大的经济损失。据统计，上世纪五十年代至今，我国北方煤矿山西组与太原组煤层开采时，因灰岩含水层突水近1300余次，其中淹井事故发生200余次，造成极大经济损失与人员伤亡事故。近年来，随着浅部资源逐渐枯竭，煤炭资源开采不断向深部拓展，深部灰岩含水层水压不断增大，煤炭开采受灰岩岩溶水威胁程度逐渐增加，灰岩水害问题已经成为深部矿井生产重大安全隐患之一；而淮南煤田地处华北板块南缘，其灰岩沉积特征有着与华北板块其他地方相似特点，同时也存在着自身的特点，如弱富水、少补给、联通差等特点。
发明内容
本发明提出的一种开采底板灰岩水防治方法，可解决在我国石炭二叠系煤炭资源开采过程中，容易发生灰岩水害的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种开采底板灰岩水防治方法，包括以下步骤：
S100、煤层底板灰岩水文地质条件综合勘探；
S200、划分煤层底板灰岩岩溶含、隔水层位置，确定实施改造具体层位；
S300、根据步骤S200中的具体层位实施注浆改造和疏水降压；
S400、采用物探对煤层底板垂向导水通道进行探测，然后进行注浆封堵；
S500、基于步骤S300、S400注浆改造层进行探测验证与钻探取芯分析相结合，综合评价注浆和治理效果，确定安全开采可行性。
进一步的，所述步骤S100煤层底板灰岩水文地质条件综合勘探；包括：
通过煤层底板灰岩水文地质勘探及矿井开采对灰岩岩溶揭露，对比分析可溶岩层富水性和渗透性差异性，确定其边界条件，科学划分出含水层和隔水层的结构。
进一步的，所述S300根据步骤S200中的具体层位实施注浆改造和疏水降压；包括：
S301、针对含水层，通过底板注浆，堵塞局部通道，增强底板岩石力学强度，形成了人工再造隔水关键层；
S302、针对含水层水压较高情况，采用局部疏放，在井下施工疏放钻孔，实施疏水降压，降低含水层水位，从而达到降低水压效果。
进一步的，所述S400采用物探对煤层通道进行探测，然后进行注浆封堵；包括：
对垂向集中通道，包括断层、陷落柱进行探测，并对导水通道进行注浆封堵，形成足够高度和强度的止水塞。
进一步的，所述S500、基于步骤S400注浆改造层进行探测验证与钻探取芯分析相结合，综合评价注浆和治理效果，确定安全开采可行性；包括：
采用突水系数、数值模拟、物探与钻探检测相结合方法，并对上述注浆改造层进行探测验证与钻探取芯分析相结合，综合评价注浆和治理效果，以满足开采要求，方能进行工作面回采工作。
由上述技术方案可知，本发明的开采底板灰岩水防治方法本发明针对开采水文地质条件，提出了一种底板灰岩水害防治的综合方法，其过程为在煤层底板灰岩水文地质条件综合勘探基础上，科学划分出底板灰岩岩溶含、隔水层的具体层位，实施注浆改造与疏水降压，并采用物探对通道进行探测，然后注浆封堵。最后采用突水系数、数值模拟、物探与钻探检测等多种方法综合评价后，确定安全开采可行性。工程实践证明，该方法是确保煤组安全开采的一种行之有效方法，是制定煤矿防治水安全措施的重要依据，可以推广应用到我国类似水文地质条件的矿山。
附图说明
图1是本发明方法的流程图；
图2是本发明实施例1煤组开采底板灰岩水害防治方法与技术流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本实施例所述的开采底板灰岩水防治方法，针对本发明安徽淮南煤田的水文地质条件，通过大量煤层底板灰岩钻孔对含、隔水层特性揭露，以及通过井下灰岩水害防治工程实践，提出一种针对淮南煤田煤层开采底板灰岩水害的综合有效防治方法。
如图1所示，本发明实施例的一种开采底板灰岩水防治方法，包括以下步骤：
S100、煤组底板灰岩水文地质条件综合勘探；
S200、划分煤组底板岩溶含、隔水层位置，确定实施改造具体层位；
S300、根据步骤S200中的具体层位实施注浆改造和疏水降压；
S400、采用物探对煤层底板垂向导水通道进行探测，然后进行注浆封堵；
S500、基于步骤S300、S400注浆改造层进行探测验证与钻探取芯分析相结合，综合评价注浆和治理效果，确定安全开采可行性。
以下针对上述步骤具体说明：
第一步：1煤组底板灰岩水文地质条件综合勘探
对淮南煤田1煤组底板太原组灰岩和奥陶系灰岩含水层水文地质条件进行勘探。通过灰岩水文地质勘探及矿井开采对灰岩岩溶揭露，不仅确定其边界条件，更重要在于科学划分出含水层和隔水层的结构，通过对比分析可溶岩层富水性和渗透性差异性，得出淮南煤田奥陶系顶部为风化带隔水层；在太原组13层灰岩中，第1～2灰、5～11灰、13灰岩溶不发育，具有较好的阻水能力；3～4灰、12灰厚度大，在浅部循环条件好部位岩溶裂隙较发育、富水性相对较强，其中3～4灰，岩溶水是1煤组开采的直接突水水源，是防治水重点之一。
第二步：划分1煤组底板岩溶含、隔水层位置
第2.1步淮南煤田太原组11、12和13灰岩距离奥陶系灰岩顶板较近，奥陶系顶部风化带为性能较好的隔水层，阻止下部奥陶系岩溶水向上越流，故将奥灰顶部风化带至13灰作为相对隔水层。
第2.2步、依勘探揭露，在天然隔水层划分中，太原组11灰底板至5灰顶板，为低渗透性、弱富水的隔水层，可作为天然隔水层。
第三步：注浆改造：1煤组底板太原组1-2灰可作为天然的隔水层，但3灰至4灰为含水层，可通过底板注浆，堵塞局部通道，增强底板岩石力学强度，形成了人工再造隔水关键层；
第四步：若3灰至4灰含水层存在水压较高情况，可采用局部疏放，在井下施工疏放钻孔，实施疏水降压，降低含水层水位，从而达到降低水压效果；
第五步：通过预先探测与封堵相结合：重点对垂向集中通道，如断层、陷落柱进行探测，并对导水通道进行重点注浆封堵，形成足够高度和强度的止水塞；
第六步：通过上述综合治理后，采用突水系数、数值模拟、物探与钻探检测相结合等方法，并对上述注浆改造层进行探测验证与钻探取芯分析相结合，综合评判注浆和治理效果，以满足开采要求，方能进行工作面回采工作。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种煤层开采底板灰岩水防治方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、煤层底板灰岩水文地质条件综合勘探；
S200、划分煤层底板灰岩含、隔水层位置，确定实施改造具体层位；
S300、根据步骤S200中的具体层位实施注浆改造和疏水降压；
S400、采用物探对煤层底板垂向导水通道进行探测，然后注浆封堵；
S500、基于步骤S300、S400注浆改造层位进行探测验证与钻探取芯分析，综合评价注浆和治理效果，确定安全开采可行性。
2.根据权利要求1所述的煤层开采底板灰岩水防治方法，其特征在于：所述步骤S100煤层底板灰岩水文地质条件综合勘探；包括：
通过煤层底板灰岩水文地质勘探及矿井开采对灰岩岩溶揭露，对比分析可溶岩层富水性和渗透性差异性，确定其边界条件，科学划分出含水层和隔水层的结构。
3.根据权利要求1所述的煤层开采底板灰岩水防治方法，其特征在于：所述S300根据步骤S200中的具体层位实施注浆改造和疏水降压；包括：
S301、针对含水层，通过底板注浆，堵塞局部通道，增强底板岩石力学强度，形成了人工再造隔水关键层；
S302、针对含水层水压较高情况，采用局部疏放，在井下施工疏放钻孔，实施疏水降压，降低含水层水位，从而达到降低水压效果。
4.根据权利要求1所述的煤层开采底板灰岩水防治方法，其特征在于：所述S400采用物探对煤层底板垂同导水通道进行探测，然后注浆封堵；包括：
对垂向集中通道，包括断层、陷落柱进行探测，并对导水通道进行注浆封堵，形成足够高度和强度的止水塞。
5.根据权利要求1所述的开采底板灰岩水防治方法，其特征在于：所述S500、基于步骤S400注浆改造层进行探测验证与钻探取芯分析相结合，综合评价注浆和治理效果，确定安全开采可行性；包括：
采用突水系数、数值模拟、物探与钻探检测相结合方法，并对上述注浆改造层进行探测验证与钻探取芯分析相结合，综合评价注浆和治理效果，以满足开采要求，方能进行工作面回采工作。
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