定向钻探注浆技术在煤矿水害防治中的应用.pdf

定向钻探注浆技术在煤矿水害防治中的应用赵卫博(陕西澄合华宇工程有限公司陕西 渭南)摘 要:定向钻探注浆技术在煤矿水害防治中的应用可以有效解决煤矿水害 该技术具有技术理论清晰、技术特点明显、技术应用广泛等优点 多分支钻探注浆、不同地质勘探、奥灰水层注浆等技术可以有效解决不同类型的水害问题 随着技术不断发展定向钻探注浆技术在煤矿水害防治中的应用更加广泛 本文对定向钻探注浆技术在煤矿水害防治中的应用进行探讨关键词:定向钻探煤矿水害应用技术防治中图分类号:.文献标识码:文章编号:()煤矿水害分类.断层及陷落柱水害断层及陷落柱水害指在煤矿开采的过程中矿体受力变形产生断层或陷落柱导致含水层与导水裂缝相通引起水流渗透引发水害问题 煤层在开采过程中出现断层或陷落柱导致煤层中的水通过断层或陷落柱进入巷道影响矿井的安全生产 断层及陷落柱水害主要有以下特点:可能会导致煤层变形和破裂需要加强矿井的支护和保护 水流渗透会增加矿井的渗水量影响矿井的生产和运行 断层和陷落柱具有不可预测性和随机性需要进行严密的监测 断层及陷落柱的发生会对矿井的安全性和稳定性产生不利影响断层及陷落柱水害会对煤矿生产、矿井环境和矿山安全产生不同影响具体表现为:影响煤矿生产效率 断层及陷落柱的发生会导致煤层破裂变形影响采掘进度和效率 增加采煤成本 为防止断层及陷落柱需要采取加固和支护措施增加成本 增加矿井的渗水量 断层及陷落柱水害会导致含水层与导水裂缝相通使矿井的渗水量增加水位升高严重时导致矿井内涌水或淹灭 影响矿井环境 断层及陷落柱水害会导致煤层中的水进入巷道使巷道内的湿度增加空气质量下降对矿工的身体健康产生不利影响 危及矿山安全 断层及陷落柱水害会影响矿井的稳定性使矿山出现地面塌陷、地面裂缝等危险对周边环境和人员的安全造成威胁.顶板水害顶板水害指在煤矿开采的过程中由于顶板煤层或矿层被破坏或者不稳定导致水从上方渗透进入巷道或采煤工作面 顶板水害是煤矿开采中最为普遍的水害类型也是最具危害性的水害类型 顶板水害主要有以下几个方面的表现:顶板煤层或矿层变形破裂 由于采煤压力的作用顶板煤层或矿层可能会发生变形和破裂导致水从上方渗透进入巷道或采煤工作面 顶板含水层受到破坏 由于采煤作业的影响顶板的含水层可能会受到破坏使含水层中的水进入巷道或采煤工作面 顶板开裂和坍塌 在煤矿开采过程中顶板可能会出现开裂和坍塌使地面的水进入巷道或采煤工作面顶板水害对于煤矿开采的影响主要体现在以下几个方面:增加煤矿开采成本 为了预防和控制顶板水害需要采取支护和加固措施增加开采成本 影响煤矿生产效率 由于顶板水害的影响可能影响采煤进度导致煤矿的生产效率下降 增加矿井渗水量顶板水害会导致地下水流量增加使矿井的渗水量增加水位升高 对矿井环境产生不良影响 由于顶板水害导致矿井内部潮湿空气质量下降对矿工的身体健康产生不利影响.底板水害底板水害指在煤矿开采的过程中由于底板岩层受到损坏而破裂或者不稳定导致地下水从底部渗透进入巷道或者采煤工作面 底板水害是煤矿开采中常见的水害类型具有很高危险性 底板水害主要有以下几个方面的表现:底板煤层变形、破裂 在煤矿开采的过程中由于底板受到采煤作业影响底板煤层可能会发生变形和破裂导致地下水从底部进入巷道或采煤工作面底板含水层受到破坏 由于煤矿在开采的过程中采煤工作面深入底部容易破坏底板含水层导致地下水从底部渗透进入巷道或采煤工作面 底板地质条件不稳定 在某些地质条件下底板可能存在自然断层或者夹层等地质构造遇到底部受力变形等情况容易引发底板水害底板水害对于煤矿开采的影响主要体现在以下几个方面:增加煤矿的开采成本 为了预防和控制底板水害需要采取支护和加固措施增加开采成本 影响煤矿的生产效率 底板水害可能影响采煤进度导致煤矿生产效率下降 增加矿井的渗水量 底板水害会导致地下水流量增加进而使矿井的渗水量增加水位升高 对矿井环境产生不良影响 由于底板水害导致矿井内部潮湿空气质量下降对矿工的身体健康产生不利影响 防治的必要性防治煤矿水害是保障煤矿安全生产、提高煤炭资源利用率的重要举措 煤矿水害指在煤矿开采的过程中由于采煤作业对煤层、地质构造和地下水的影响导致地下水渗流、积聚和爆发给矿山生产带来严重威胁 煤矿水害对矿山的地质环境、采煤生产、安全生产等方面产生不利影响 下面介绍防治煤炭水害的必要性:保障煤矿生产安全 煤矿水害会对矿山的生产安全造成严重威胁 煤矿水害会增加煤矿事故发生的概率给采煤工人的生命安全和身体健康造成巨大威胁 因此防治煤矿水害对于保障煤矿的生产安全至关重要 提高煤炭资源的利用率 煤矿水害会导致大量的煤炭资源无法开采 防治煤矿水害可以有效提高煤炭资源的利用率对于推动煤炭工业的可持续发展具有重要意义 降低采煤成本 采取措施进行水害治理和防范会导致采煤成本增加 防治煤矿水害可以有效降低采煤成本提高煤炭企业的经济效益 定向钻探注浆技术.技术理论定向钻探注浆技术是在地下进行钻探通过注浆技术修复或加固岩体或者煤体中的漏水点或渗透区域 该技术需要依靠理论包括以下几个方面:钻孔定向控制理论:钻孔定向控制是定向钻探的关键技术是指通过控制钻头的位置和方向使钻孔达到预定的方向和深度 钻孔定向控制理论包括定向技术的选择、测量方法和数据处理等 注浆材料选择理论:注浆材料的选择是定向钻探注浆重要环节是指根据不同的钻孔工况和注浆目的选择合适的注浆材料 注浆材料选择理论包括注浆材料的分类、性能和适用范围等 注浆工艺控制理论:注浆工艺控制指对注浆过程中的各环节进行控制确保注浆效果和工程质量 注浆工艺控制理论包括注浆工艺参数的选择、注浆压力和速度的控制、注浆量和注浆时间的控制等 注浆效果评价理论:注浆效果评价是对注浆后的工程进行评价判断注浆效果 注浆效果评价理论包括注浆效果评价指标的选择、评价方法和数据分析等通过应用和掌握以上理论定向钻探注浆技术可以更加准确、有效地实现对煤矿水害的防治和控制提高煤炭资源利用率保障煤矿生产的安全.技术特点定向钻探注浆技术是一种高效、精确、可控的工程技术具有以下几个特点:高效:定向钻探注浆技术采用了现代化的机械设备和注浆材料能够快速、准确定位和处理煤矿水害提高施工效率 精确:通过定向钻探注浆技术钻孔的位置和方向可以被准确控制针对不同的水害问题进行定向修补提高治理精度 可控:定向钻探注浆技术采用了先进的工艺控制方法和装备可以实时监测和控制注浆过程中的各个环节保证工程质量和施工安全 适用性广:定向钻探注浆技术适用于各种地质条件和煤炭开采场景可以有效解决不同类型的煤矿水害问题 经济效益高:与传统的水害治理技术相比定向钻探注浆技术具有更高的经济效益可以降低工程成本提高资源利用率.技术应用定向钻探注浆技术在煤矿水害治理中具有广泛的应用主要包括以下方面:漏水点处理:定向钻探注浆技术可以通过钻探定位精准注浆修补煤层和岩体中的漏水点防止水流进入巷道和矿井 渗透区处理:针对顶、底板等存在渗透的问题采用定向钻探注浆技术进行加固和修补提高地下水位的承载力和岩体的稳定性防止地下水流动和岩层滑动引起的水害 多分支钻探注浆:在治理水害的过程中使用定向钻探注浆技术可以钻出多个分支钻孔通过交叉注浆将各个孔道连通起来形成一个更为稳固的防渗带提高治理效果 不同地质勘探:定向钻探注浆技术在地质勘探和煤炭储层开发中也有广泛应用通过钻探和注浆技术能够提高勘探的准确度和效率降低勘探风险 奥灰水层注浆:针对奥灰水层等高渗透性层位的水害问题定向钻探注浆技术可以通过钻孔和注浆的方式将水层与其他岩层分隔实现防渗堵水 定向钻探注浆技术在煤矿水害防治中的应用.多分支钻探注浆多分支钻探注浆技术结合了地面注浆技术和随钻导向测量技术通过定向钻孔确定地下水害的位置实现超前注浆减少地下水害的风险 在施工钻孔地面上包含直指控段、造斜段、顺层分支空段等在进行治理时首先需要进行顺层钻探利用区域性超前定向钻探技术勘查灰层底板的构造观察是否存在溶洞缝隙以及隐伏构造 然后使用高压注浆封堵缝隙 在使用多分支钻探注浆技术时应分段施工探注结合 在整个煤层底板上构建完整的“水泥止水塞”后就可以隔绝三灰层以及地下含水层的水源避免发生地下含水层的突水灾害 多分支钻探技术能够在煤层地表的多分支近水平层进行水层钻孔形成顺层钻孔群呈现“网状分布”钻孔距离应保持在 有利于对含水层的含水空间、压浆通道和导水通道进行注浆封堵断绝突水问题 多分支钻探注浆技术能够隔绝三灰及奥陶系灰岩水层突入工作区提高地下作业的安全性顺层多分支钻探注浆技术使用起来比较复杂需要前期设计好施工图纸确保施工流程的精准性 例如钻探设计、钻孔导向、注浆系统和判层都要标注清楚确保注浆顺利进行.不同地质勘探除了多分支钻探注浆技术定向钻探注浆技术还可以应用于不同的地质勘探中在煤矿水害防治中起到重要作用 定向钻探技术是通过对钻孔方向、位置和长度的控制将钻孔控制在目标区域内进行勘探或施工在不同地质的勘探中定向钻探技术可以根据不同的勘探目的和地质条件选择不同的钻探方式和工艺流程得到精确的勘探结果 例如在勘探矿井采空区时施工人员使用定向钻进技术通过控制钻头走向找准定向打钻目标保证打孔间隔在 左右开始下钻如果在钻探过程中未出现速度突然加快然后卡钻或地下水返水等情况就可以判断该区域为采空区利用随钻系统确定该区域的坐标做好采空区标记为矿井施工提供安全保障另外在开掘地质较为松软的巷道时需要依靠超前钻探确定煤层情况这时在煤层底板或顶板使用定向打钻技术可以探测煤点位置技术人员以此绘制煤点分布图确定断层位置设计掘进轨迹.奥灰水层注浆奥灰水层注浆指对煤层底下出现的奥陶系灰岩水层采用注浆技术进行封堵和控制 奥灰水层注浆的目的是通过封堵灰岩孔隙和裂隙使水层不再向煤层和矿井涌水防治煤矿水害定向钻探注浆技术在奥灰水层注浆中的应用非常广泛 首先定向钻探注浆技术可以精确定位奥灰水层的位置和厚度确定注浆位置和注浆厚度其次定向钻探注浆技术可以使注浆材料穿过奥灰水层并进入灰岩孔隙和裂隙实现封堵的效果 最后定向钻探注浆技术可以控制注浆压力和流量使注浆材料均匀分布在灰岩孔隙和裂隙中提高注浆效果和封堵效果.顶、底板水害治理顶、底板水害是煤矿常见的水害定向钻探注浆技术可以治理该问题 治理顶板水害时定向钻探注浆技术可以用于封堵含水层隐伏危害降低含水层的渗透性减少涌水量降低煤矿工作面的涌水灾害风险具体来说通过定向钻探注浆技术预测煤层顶板的含水层位置和规模然后在该区域进行注浆形成水固结体达到封堵顶板含水层的目的对于底板水害的治理定向钻探注浆技术可以用于封堵煤层底板的孔隙和裂隙提高煤层底板的强度和稳定性减少涌水灾害的发生次数 具体来说可以通过定向钻探注浆技术预测煤层底板孔隙和裂隙的位置及规模然后在该区域进行注浆形成坚固底板达到封堵底板孔隙和裂隙的目的 此外还可以利用定向钻探注浆技术在底板开采排水孔将底板水引入管道通过地面设备对煤层底板进行排水处理降低底板水害风险参考文献:张磊刘斌刘宝振等.定向钻探注浆技术在煤矿水害防治中的应用.陕西煤炭():.王春海.定向钻探技术在李雅庄煤矿水害防治中的应用.山东煤炭科技():.梁国胜.矿井水害防治中定向钻探注浆技术的应用研究.当代化工研究():.作者简介:赵卫博()男 陕西渭南人 本科 采矿工程师 从事煤矿地测防治水工作