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        大型導(dǎo)水陷落柱綜合探查與阻水塞建造關(guān)鍵技術(shù)研究

        2021-07-15 03:30:28臧歡歡
        同煤科技 2021年3期

        研發(fā)起止時(shí)間:2018.1~2020.12

        完成單位:晉能控股集團(tuán)有限公司、中煤科工集團(tuán)西安研究院有限責(zé)任公司、晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司、晉能控股山西科學(xué)技術(shù)研究院有限公司

        成果水平:國(guó)際領(lǐng)先

        1 項(xiàng)目背景

        巖溶水害一直是影響我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的主要水害之一。隨著我國(guó)淺部煤炭資源逐漸枯竭,煤炭開采深度不斷增大,煤礦生產(chǎn)受巖溶水害影響更加突出。目前,塔山礦煤層開采深度逐漸增大,帶壓開采程度不斷增強(qiáng),再加上井田斷裂構(gòu)造、陷落柱發(fā)育,在礦井采掘過程中發(fā)生奧灰突水的可能性越來越大,直接威脅礦井安全生產(chǎn),奧灰水是礦井今后防治水工作的主要安全隱患。為了進(jìn)一步提升晉能控股煤業(yè)集團(tuán)礦井奧灰水害防治技術(shù)水平,提高礦井奧灰水害防治技術(shù)能力,有效指導(dǎo)今后礦井安全生產(chǎn),有必要以塔山礦8228工作面奧灰水害注漿治理工程為示范工程,開展對(duì)晉能控股煤業(yè)集團(tuán)塔山礦大型導(dǎo)水陷落柱綜合探查與治理技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析研究,在確保礦井安全采掘生產(chǎn)的同時(shí),也將為礦井防治水積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)數(shù)據(jù),并形成晉能控股煤業(yè)集團(tuán)礦井導(dǎo)水陷落柱綜合探查與治理技術(shù)體系,對(duì)實(shí)現(xiàn)礦井今后安全生產(chǎn)具有重要的理論和實(shí)際指導(dǎo)意義。

        2 研究?jī)?nèi)容

        (1)收集礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)資料和奧灰水害綜合探查成果,進(jìn)一步分析塔山礦8228工作面充水水源和導(dǎo)水通道。

        (2)根據(jù)定向水平鉆進(jìn)鉆速、鉆液消耗量、巖屑錄井、隨鉆測(cè)井等綜合探查資料,分析研究陷落柱發(fā)育范圍及空間分布特征,建立三維地質(zhì)模型,并對(duì)陷落柱內(nèi)部松散體膠結(jié)程度進(jìn)行三維刻畫分區(qū)研究,指導(dǎo)陷落柱治理中采取合理有效的注漿治理工藝。

        (3)依據(jù)陷落柱松散體膠結(jié)特征,研究不同分區(qū)介質(zhì)定向水平分支孔成孔關(guān)鍵技術(shù)和注漿工藝方法。

        (4)依據(jù)煤層開采水文地質(zhì)條件,對(duì)阻水塞立體建造技術(shù)進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)大型通道的有效封堵截流。

        3 主要研究成果

        (1)利用井上下物探和地面定向水平鉆井探查技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)導(dǎo)水陷落柱空間發(fā)育范圍的準(zhǔn)確探查(圖1-圖3)。

        圖1 突水區(qū)地面三維地震探查成果示意圖(左)

        圖2 突水區(qū)地面CSAMT探查成果示意圖(右)

        圖3 導(dǎo)水陷落柱發(fā)育邊界探查成果示意圖

        (2)根據(jù)松散體膠結(jié)不同特征,采用鉆進(jìn)軌跡控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了陷落柱松散體內(nèi)定向水平孔軌跡有效控制(如表1)。

        表1 陷落柱松散體各分區(qū)定向水平鉆成孔控制技術(shù)一覽表

        (3)基于地面定向水平鉆等綜合探查成果,利用Surpac軟件對(duì)陷落柱松散體空間發(fā)育特征進(jìn)行了主通道區(qū)、裂隙區(qū)和次生裂隙區(qū)分區(qū)(如圖4),為陷落柱注漿分類治理提供了依據(jù)。

        圖4 基于鉆液漏失量陷落柱破碎體三維刻畫分區(qū)圖

        (4)創(chuàng)建了陷落柱阻水塞立體建造注漿工藝分區(qū)控制技術(shù)(如表2),實(shí)現(xiàn)了對(duì)導(dǎo)水陷落柱有效治理。

        表2 阻水塞建造注漿工藝控制技術(shù)一覽表

        4 應(yīng)用效益

        該項(xiàng)研究成果在塔山煤礦8228 工作面及8226 接續(xù)工作面成功應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了對(duì)8228工作面奧灰水害的截流堵源,解放了煤炭資源,獲取了大型導(dǎo)水陷落柱綜合探查與阻水塞建造的關(guān)鍵技術(shù),形成了一套適合大同礦區(qū)類似條件下導(dǎo)水陷落柱治理技術(shù),項(xiàng)目成果為塔山煤礦奧灰水害防治積累了防治水技術(shù)經(jīng)驗(yàn),為大同礦區(qū)奧灰水害防治提供了重要評(píng)價(jià)依據(jù)和基礎(chǔ)資料。

        本項(xiàng)目于2021年4月8日通過了中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織的專家鑒定,研究成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

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