水灾防治(第11章)ppt课件.ppt

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1、矿井水灾防治第十一章煤层底板注浆加固技术第一节概述华北及华东地区二叠纪下统山西组的二1煤普遍发育，煤层赋存稳定，厚度大，储量丰富，煤质好，经济价值高，开采条件好，是许多矿区的主要开采煤层之一。太原组上段L7~8灰岩，下段L1~4灰岩。L7~8灰岩水是开采二1煤的直接充水水源，岩溶裂隙发育，含水丰富，如果没有其他水源补充，L7~8灰岩突水量一般在300m3/h左右。L1~4灰岩中间夹有一1、一2、一3、一4四个薄煤层，煤层和灰岩顶板直接接触。几层灰岩厚度相对较大，岩溶裂隙发育，含水丰富，是开采二1煤的第一间接充水水源。如果与L7~8

2、灰岩之间有水力联系，可以直接补充L7~8水，突水量一般在500~1000m3/h之间。奥陶系灰岩厚度大，溶隙、溶槽、溶洞发育，富水性强，是开采二1煤的第二间接充水水源。一旦遇到断裂构造，与L1~4灰岩、L7~8灰岩及二1煤层之间发生水力联系，突水量可高达1000~10000m3/h。由于灰岩水的补给属侧向补给，补给范围很广，所以二1煤底板水属于动储量，一旦发生突水，水量大、水压高，难以疏排，轻者给煤矿造成经济损失，重者造成重大的人身伤亡事故。寒武系灰岩的含水性相对较弱，以溶洞水为主。华北部分地区缺失奥陶系地层，寒武系白云质灰岩直接与本

3、溪群、太原群地层呈不整合接触，开采过程中偶尔发生溶洞突水，突水量最高达30000m3/h。二1煤下部地层有几个含水性很强的灰岩岩溶含水层：太原组薄层灰岩含水层奥陶系灰岩含水层寒武系灰岩含水层在二1煤层与几个含水层之间有几个良好的隔水层，发挥了很好的隔水作用。１）二1煤底板至太原组灰岩之间的海相泥岩和砂质泥岩隔水层岩性致密均匀，隔水性能好，华北和华东地区普遍发育。海相泥岩的厚度和致密程度决定其隔水性能，河南郑州矿区海相泥岩厚度为8~12m，焦作矿区20~23m，鹤壁矿区30~40m，永城矿区50m，海相泥岩越厚，隔水性能越好。３）本溪组

4、地层主要是铝土质泥岩、砂质泥岩、泥岩，夹有煤线和黄铁矿、赤铁矿薄层，如果本溪组地层较厚，可有效阻隔奥陶系与L1~4灰岩之间的水力联系。２）太原组中段的砂质泥岩隔水层它起到了阻隔L1~4灰岩与L7~8灰岩之间水力联系的作用。人们希望三个良好的隔水层能有效地阻隔二1煤底板突水，但这仅是个美好的愿望，在煤矿生产建设过程中，二1煤底板突水事故不断发生。尤其是回采工作面底板突水及工作面后方采空区底板滞后突水，水量大、水压高，轻者淹没工作面，重者淹没整个采区，给矿井安全生产带来很大影响。近年来，回采工作面底板突水事故呈上升趋势，究其原因有以下几点

5、：①二1煤底板海相泥岩地层太薄，不足于抵抗底板突水压力。②回采工作面前后方煤层底板受矿山压力扰动，破坏了底板隔水层的完整性，降低其强度，弱化其隔水性能。③煤层底板岩层中存在有裂隙、溶隙、断层、陷落柱等，沟通了含水层与二1煤层之间的水力联系。④开采深度越来越大，承担的水压越来越高，突水的概率增高，突水量也相对增大。⑤采煤方法不正确，巷道布置不合理，回采工艺不对路，不利于底板水的防治。⑥水文地质工作不到位，防治水措施不得力，没有认真贯彻执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水方针。⑦防治水安全投入不够，矿井排水能力不足，防治

6、水工程不完善。2001年肥城矿区首先提出对二1煤底板进行注浆加固的方案：在回采工作面上、下顺槽及开切眼准备出来之后，先用直流电法仪或瞬变电磁仪对回采工作面圈定范围内煤层底板含水层进行超前探测，找出可能发生突水的局部区域（低阻区）在上、下顺槽向低阻区上方海相泥岩打钻在地面建立注浆站，通过输浆管路与钻孔孔口管上的高压闸阀连接，注浆加固海相泥岩，充填其涌水通道，防止开采期间回采工作面及其后方采空区底板突水。近几年来，焦作矿区、永城矿区、郑州矿区也相继采用了这一技术，并取得了成功，这一技术有着广泛的推广应用前景。第二节注浆加固层位的确定①岩

7、层厚度应大于由于矿山压力向底板中传播所形成的破碎带厚度。②加固地层可注性强，浆液可在地层中大面积扩散，在高压注浆条件下不跑浆，浆液利用率高。③加固以后可有效改变底板岩层的物理力学性质，提高其强度和隔水性能，有效防止底板突水。④在井下布置钻场方便，辅助工程量小，注浆钻孔钻进工程量小。为了保证注浆加固煤层底板的防治水效果，必须首先确定加固哪一个层位。如果加固层位距离煤层太近，在注浆过程中可能会出现大量跑浆，浪费注浆材料，达不到加固目的；加固层位距离煤层太远，钻孔工程量大，技术经济不合理；加固层位太薄，加固后其强度仍然不足以抵抗水的压力；加

8、固层位太厚，可能会消耗更多的注浆材料，费工费时，影响回采进度。合理的加固层位应该是：一、回采引起底板岩层形成破碎带厚度的确定（一）理论计算法（二）巷道观测（三）钻孔透视法（四）钻孔电视法二、注浆加固底板层位的确定二1煤底