9102工作面采前防治水安全性评价

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昌恒煤矿主采煤层厚9.2m,采用综放开采,煤层上覆有4煤采空区水、顶板砂岩裂隙水,下有奥灰强含水层,矿井前期采掘过程中曾发生突水淹面、淹巷事故。9102工作面走向长1687m,断层、隐伏地质异常体等构造较为发育,水害防治工程量大,为确保9102综放面绿色高效开采,避免突水事故的再次发生,进行采前防治水安全性评价是十分必要的。论文在查阅国内外强承压含水层、断层、陷落柱、地质异常体灾害治理前沿技术与最新研究成果的基础上,分析了工作面开采可能的出水水源,针对物探异常区、断层破碎带、隐伏地质异常体设计井上、下探查注浆治理与检查验证孔,依据《“三下”采煤规范》《煤矿防治水细则》等规程规范,计算了奥灰水采动突水系数、预计了顶板采动垮落带和导水裂隙发育高度,评价了底板岩体抗变形能力和阻隔水性;构建了数学分析模型,揭示了断层破碎带、陷落柱和地质异常体等地质异常体在采动影响下活化导水的可能性。获得如下成果:(1)9102工作面机巷长度约为1684m,风巷长度约为1680m,切眼宽度约为200m,采厚9.2m。影响该面的安全开采水害因素为:上覆4103综采面和南翼9101综放面采空区积水、F1断层水、XI地质异常体与底板奥灰强含水层水。(2)对9102工作面采用无线电波坑透、音频电透视和瞬变电磁等多种物探方式进行了探测与信息收集解析,发现地质异常区34个,其中底板富水异常区13处,针对异常区,设计井下探查钻孔135个,工程量13568.6m,共注入水泥4247.9吨;经验证工作面异常区断层和陷落柱等地质异常体(含)导水性较差,各孔注浆的终孔压力及检验验证孔的出水量均小于1m3/h,满足设计要求。(3)工作面的底板顶板的主要岩层构成为砂岩和粉质泥岩其力学特性测试结果表明其强度较低,隔水类矿物微观成份含量高,大部分属于软岩至中硬类,顶板底板的砂岩层中均存在粉砂岩和泥质砂岩的互层现象,与奥灰接触的岩石特性据井下探查钻孔揭露均为铝质泥岩,其厚度不小于9.5m,阻水性能优越,对工作面的安全绿色开采有着良好的隔断作用。(4)采取了岩样,测试了物理力学性质,将实际的地质情况通过软件数据化,结合实验数据量化模型参数,建立采动演化规律的计算机分析模型,对断层和地质异常体影响工矿下,获得了顶板导水裂隙带高度和底板破坏带深度。(5)依据分析成果,设计井下疏放4煤采空区积水仰上钻孔和底板灰岩注浆加固改造孔;疏干4煤和南翼9煤采空区积水,增加底板隔水层的有效厚度,经计算奥灰含水层突水系数最小值为0.0319Mpa/m,最大值为0.0464Mpa/m,小于0.06 Mpa/m,满足《煤矿防治水细则》要求,具备安全开采的条件。(6)论文采用“大井法”和“水文地质类比法”对工作面进行涌水量预估,对正常工作条件下和工作面极端条件下的涌水量进行评估,得出了正常涌水量和最大涌水量。并根据相关结果和《煤矿防治水细则》对煤矿的排水系统进行优化设计,且结合9102工作面实际特征,编制相关应急处置方案。综上所述:从预防水害和安全开采的角度出发,在将开采时的安全监控和排水工作做到位的情况下,工作面的开采工作安全隐患极低。截至论文撰写完成时,工作面的前1086m已开采完成,涌水量小于15m3/h,未发生水害安全事故。说明论文研究成果具有较高的可靠性,所采取的物探预测、钻探验证、采空区水超前疏放、断层破碎带与陷落柱注浆改造治理的方法与手段切实可行,具有广泛的推广应用价值。图[36]表[28]参[68]
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