煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用 .docVIP

　　煤层底板含水层注浆改造技术在焦作矿区的应用 1概况 1.1矿区概况 焦作矿区位于河南省西北部太行山南麓，为掩盖式石炭二叠纪煤田，北依太行山，东至修武、辉县，南抵武陟县，西达博爱县。东西走向长65km，南北倾斜宽20km，矿区总面积约1300km 2。矿区主采煤层为山西组二1煤，煤层总厚6～9m，埋深100～1000m，为优质无烟煤，地质储量28.5亿t。矿区现有8处生产矿井，生产能力350万t/a。 1.2矿区地质构造 焦作煤田位于太行山复背斜东南翼，处于东西向构造段新华夏系构造的复合部位，区内广泛分布着燕山期以来新生成的各种构造形迹，以多期活动的高角度正断层为主，褶皱构造表现微弱，断裂构造按其展布方向可分为N，上距二1煤层18～40m，一般20m，该含水层水性较强，是二1煤层的直接充水水源，矿区曾经发生近千次八层灰岩突水，最大突水量达6300m3/h。该含水层一旦通过构造、矿压破坏等形式与“二灰”、“奥灰”沟通，常会造成淹没采区及矿井的灾害性突水事故，是矿井开采过程中重点治理对象。二层石灰岩层厚8～12m，上距二1煤层70m，下距“奥灰”顶面一般20m，该含水层岩溶裂隙发育，富水性强，水位变化基本与奥灰水位同步，是上覆各含水层的补给水源。当巷道与其接近或通过破碎带与之相通时，将可能造成突水淹井的毁灭性灾害。奥陶系灰岩含水层（O2）为煤系地层之基底，厚400m，岩溶裂隙十分发育，富水性强，在太行山区直接接受大气降水及地表水的大量补给，然后转为地下径流，向东南运移进入矿区深部，成为焦作矿区各含水层间接的强大补给水源。 1.4矿区水害威胁状况 焦作矿区是全国著名的大水矿区，历史上曾发生多次突水事故，截止2003年底集团公司所属矿井共发生60m3/h以上突水600余次，最大一次突水量为19200m3/h，因突水造成淹井17次，淹采区14次，造成的直接经济损失达3亿元之多，少出煤炭近千万吨，生产矿井的正常涌水量最高达30000m3以上。 如此巨大的矿井涌水量，加上频繁的突水，迫使工作面不得不进行改造，使得煤炭生产难以正常进行，无法使用综采等先进采煤工艺来提高矿井生产能力。 2煤层底板注浆改造技术在焦作矿区应用的必要性 2.1水害压煤 焦作矿区所属各生产矿井均为水文地质条件复杂矿井，主要充水水源为二1煤层底板石炭系太原组薄层灰岩岩溶裂隙水。随着开采水平的不断延深和开采范围的不断扩大，水压逐渐升高，水文地质条件变得愈来愈复杂，突水威胁俞加严重，矿区受水严重威胁储量高达14.5亿t。如不采取有效措施解决水患威胁，将导致矿区可采储量减少，矿区年产量逐年下降，直接影响到矿区的长远发展。 2.2矿井经常性涌水量过大 焦作矿区每采一吨煤要排50～60t水，是全国平均水平的5～6倍，仅排水费用每年就高达6000余万元，吨煤排水费用占吨煤成本20％，造成企业经济效益低下。也造成排水泵房设备老化，矿井抗灾能力大大降低。 2.3突水频繁突水量大 焦作矿区突水之频繁，突水量之大，经济损失之惊人，都达到了极其严重的程度。近几年来，随着矿井开采水平的不断延深，水文地质条件变得愈加复杂，虽然开展了八层灰岩含水层疏水降压等多项综合防治水工作，但对一些水文地质条件复杂含水层富水性强的地区效果不明显，而且巨额排水费用矿井也难以接受。 综上所述，在焦作矿区应用煤层底板含水层注浆改造这一新技术不仅是十分必要的，也是十迫切的。 3煤层底板注浆改造技术在焦作矿区应用的可行性 煤层底板含水层注浆改造技术就是沿工作面下顺槽大面积布置注浆钻孔，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，同时亦增强了煤层底板隔水层的强度，实现工作面不突水开采。 3.1注浆开采有成熟的技术和成功的经验 注浆改造含水层进行开采源于1984年，经过20年来的发展，经历了地面打孔、地面注浆和井下打孔、井下注浆两个发展阶段后，现已实现了井下大面积打孔地面连续注浆的新工艺，已经积累了成熟的注浆改造技术和丰富的经验。 3.2各矿井水文地质条件已经查明，有利于注浆改造技术的实施 国家级工业性试验项目《华北型煤田奥灰岩深水综合防治工业性试验》，历经“七五”、“八五”两期工业性试验阶段，通过钻探、物探等多种探测手段，焦作矿区各矿井水文地质条件已经基本查明，为防治水工作奠定了基础。 3.3新型注浆材料确保了注浆改造开采既可行又经济 随着注浆技术的发展，注浆材料也经历了从单液水泥浆到水泥、粘土、水玻璃等多元材料的发展过程，水泥粘土浆不但注浆成本低，材料来源广，而且浆液流动性好，充填效果佳，改造质量高，确保经济可行。 3.4新型物探手段有助于注浆改造技术成功应用 直流电流物探等新型物探手段的焦作矿区已经推广应用多年，通过对