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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

冀中能源总工程师谈深部矿井水害区域治理关键技术

2017-09-11

  “地面区域超前治理”的防治水新理念是冀中能源集团提出的。目的是解决大采深高承压水矿井奥灰水害威胁严重,微小型底板隐伏陷落柱难以探明的难题。治理方法为,采用地面多分支定向钻进技术或径向射流造孔技术对煤系地层基底奥陶纪灰岩或煤层底板薄层灰岩进行地面区域治理,实现矿井奥灰水害源头的根本性治理。


  目前,冀中能源集团有8对矿井正在实施地面区域治理,通过多年的实践,取得了一定的经验,但在设计、施工、质量检验和机理理论方面还有很多问题待解决。为了给其他深部矿井水害区域治理提供技术参考,冀中能源总工程师张党育撰文《深部开采矿井水害区域治理关键技术研究及发展》,对水害区域治理技术存在的问题及难点进行了总结,并分4部分提出了水害区域治理关键技术。


  关键技术一:岩溶发育规律及水害治理模式。正确认识奥陶系在空间和时间上的岩溶发育规律及富水特征,特别是研究奥陶系顶部岩溶发育特征及其风化充填后的阻隔水性能和改造的可行性,是矿井防治底板突水的重要基础工作。此外,需要总结矿区区域治理经验,研究不同的治理模式及其适用条件。


  关键技术二:定向钻井设计及施工工艺优化。钻孔布置是水害治理工程设计的关键环节,直接影响着治理效果和工程造价。邯邢矿区区域治理工程中定向井布置方法包括:定向井最优化方法、三维井群布置方法、复合含水层治理布孔法、复杂治理区无盲区布孔法。针对钻孔需要反倾向钻进问题,研究人员提出可以通过改进钻具组合、冲洗液加润滑剂、加水力振荡器等方法改善;将井斜控制在合理范围内,可以解决水平分支孔全角变化率偏大,施工难度大的问题;利用绳索取心技术代替传统岩心管取心等,可以解决钻孔取心问题。


  关键技术三:注浆关键技术及工艺优化。研究人员从高压状态浆液凝结性能、注浆扩散机理、控制注浆关键技术、注浆工艺优化、注浆效果综合检验技术5个方面进行了论述。


  关键技术四:水文地质信息综合判识技术及水害管控体系构建方法。研究水文地质信息综合判识技术、掌握深部开采水害管控体系构建方法能够改善区域治理技术有效性和针对性,提升底板水害治理技术的科学性。


  研究人员最后指出,统筹规划采掘工程及水害治理工程,可以形成深部开采矿井水害管控技术体系,既治理已有突水点,又覆盖未采区水害探查治理,同时兼顾对可能新发生的突水点治理,实现水害治理与水资源保护双重目的。


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  责任编辑:宫在芹
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