底板下三带探测技术实例应用

1 底板下三带探测技术实例应用底板下三带探测技术实例应用 XX2 1 中国煤炭地质总局水文地质局 河北 邯郸 056004 2 山东科技大学 山东 青岛 266590 摘摘 要要 本文重点介绍采用 钻孔双端封堵测漏装置 探测底板破坏深度方法 目的是获得采动 底板破坏深度的实际数据 为正确评价下组煤开采受水威胁程度及进行底板防治水工作提供依据 关键词关键词 煤层底板 下三带 探测 1 探测原理 底板破坏深度探测方法采用 钻孔双 端封堵测漏装置 获国家专利 专利号 90225165 1 该方法是在井下采煤工作 面周围选择合适的观测场所 例如可在相 邻工作面的顺槽 轨中巷 或可测工作面 停采线或开切眼以外的巷道中开掘钻窝 机房 向工作面下方打俯斜钻孔或向 工作面上方打仰斜钻孔 在工作面回采前 可以研究底板岩层的原始裂隙发育规律 在工作面回采以后可以研究煤层底板的破 坏深度 采用 钻孔双端封堵测漏装置 沿钻孔进行分段封堵注水 测定钻孔各段 的漏失流量 以此了解岩石的破坏松动情 况 确定煤层底板的破坏深度 钻孔双端封堵测漏装置 是进行井 下钻孔分段注水观测的主要设备 它包括 孔内封堵注水探管和孔外控制装置及观测 仪表系统 通过耐压细径软管 调节阀门 和仪表向探管两端胶囊注入空气形成球形 栓塞 在钻孔内形成一定长度 设计为 1 米 的双端封堵孔段 通过钻杆 调节阀 门和压力流量仪向封堵孔段定压注水 可 以测出单位时间内注入孔段并经孔壁裂隙 漏失的水量 实测结果表明 尚未遭受破 坏的泥岩 砂岩组合 在 0 1MPa 的注水压 力下 每米孔段每分钟的注水流量值小于 1 升 甚至趋于 0 而在岩体破坏裂隙发育 范围内可达每分钟 20 升 见图 1 作者简介 王炳强 1979 男 河北永年县人 工程师 毕业于石家庄经济学院 原河 北地质学院 主要从事煤田地质 水 文地质 环境地质工作 钻 场 号 钻 孔 号 开孔 层位 钻孔 俯角 设计 孔深 m 实际 孔深 m 探测 深度 m K145 707370 DB1 K2 11 煤 底板 35 808380 K340 909490 DB2 K4 11 煤 底板 35 100102100 K545 707370 DB3 K6 11 煤 底板 35 808370 K745 6072 770 DB4 K8 11 煤 底板 35 708180 合计 620661 7630 2 压力表压力表 进气阀 放气阀调压阀 堵孔操作台 压力表 调压阀 接高压气源 放水阀 接高压水源 注水操作台 流量表进水阀 巷道 钻机 岩体 钻杆 钻孔 探管 耐压软管 高压胶管 图图 1 1 钻孔双端封堵测漏装置钻孔双端封堵测漏装置 2 观测孔及其参数 本次施工观测剖面 4 个 观测孔 8 个 孔径 89mm 终孔深度均为本溪组铝土 泥岩 观测剖面均位于工作面停采线附近 观测孔均向采空区底板施工 其中 DB1 DB2 剖面布置在新 112 工作面 DB3 剖面布置在新 109 工作面 DB4 剖面布置在 新 107 工作面 观测钻孔基本参数见表 1 表表 1 1 底板破坏深度探测钻孔基本参数一览表底板破坏深度探测钻孔基本参数一览表 3 观测方法 观测钻孔完成后 应用清水冲洗 除 去孔内碎渣 将 钻孔双端封堵测漏装置 下入孔内 通过耐压细径软管向探管两端 胶囊注入空气形成球形栓塞 在钻孔内形 成 1 米的双端封堵孔段 注水观测漏失量 注水压力 0 1Mpa 测试观测完封堵孔段后 依次通过钻杆向下推移探管 逐米分段封 堵 注水观测 直至全孔测试完成 推移 双端堵水器时应保持平稳 确保注水管路 不漏水 胶囊封堵严密 注水压力稳定 快速观测确保观测数据准确可靠 4 测试结果 DB1 剖面 K1 K2 孔分别在孔深 60m 63m 范围内漏失量大于 1L min 最大 达 12 L min 应为底板破坏范围 换算成 垂直深度分别为 42 43m 43 02m 见图 2 DB2 剖面 K3 K4 孔分别在孔深 67m 77m 范围内漏失量大于 1L min 最大 达 12 L min 应为底板破坏范围 换算成 垂直深度分别为 43 07m 44 17 米 见图 3 DB3 剖面 K5 K6 孔分别在孔深 59m 59m 范围内漏失量大于 1L min 最大 达 8 L min 应为底板破坏范围 换算成垂 直深度分别为 39 0m 41 72m 见图 4 DB4 剖面 K7 K8 孔分别在孔深 64m 74m 范围内漏失量大于 1L min 最大达 12 L min 应为底板破坏范围 换算成垂直深 度分别为 37 0m 41 14m 见图 5 图图 2 2 DB1DB1 K1K1 K2K2 孔采后实测漏失量图孔采后实测漏失量图 10 11 14161820222426282931333539414344 4547 485051 52 54 55 5961 6264666770 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 37 57 80 90 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 15171921232527 29 31 32 34363840434648 53 545658606264666870727476 100 11 11 77 9080 44 17 43 07 35 40 漏 失 量 L Min L Mim 漏 失 量 DB2 K4钻孔深度 m DB2 K3钻孔深度 m 图图 3 3 DB2DB2 K3K3 K4K4 孔采后实测漏失量图孔采后实测漏失量图 3 图图 4 4 DB3DB3 K5K5 K6K6 孔采后实测漏失量图孔采后实测漏失量图 图图 5 5 DB4DB4 K7K7 K8K8 孔采后实测漏失量图孔采后实测漏失量图 综合 4 个剖面 8 个钻孔实测结果 新 阳煤业有限公司开采 9 10 11 煤层工作面 采空区底板破坏深度为 37 00 44 17 米 最大底板破坏深度为 44 17 米 5 测试结果评述 影响煤层底板采动破坏带深度的主要 因素有开采方式 开采深度 煤层倾角 开采厚度 工作面斜长 煤层底板抗破坏 能力 统计分析研究 煤层底板采动破坏 带深度是随开采深度增加 煤层倾角增大 开采厚度增大 工作面斜长增大而加深的 综采一次采全高放顶比薄煤层或厚煤层分 层开采底板破坏严重 底板抗破坏能力越 弱底板采动破坏带深度越深 新阳煤矿 9 10 11 煤层为厚煤层 综采一次采全高放 顶开采 工作面斜长 200 215m 底板岩性 为粉砂岩 砂质泥岩 抗破坏能力不强 因此底板采动破坏带深度相应就大 目前 我国规程 规范 规定推荐的采动导水破 坏带深度计算公式均为薄 中等厚煤层或 厚煤层分层开采的经验公式 不适合现在 综采一次采全高放顶条件 计算结果一般 偏小 据山东科技大学总结的大采深厚煤 层综采一次采全高放顶的底板采动破坏带 深度经验公式计算 新阳煤矿开采 9 10 11 煤层形成的采动导水破坏带深度为 h1 0 0618H 7 93 5 23 L 0 127 0 837M 2 5961 0 0618 330 7 93 5 23 200 0 127 5 0 837 7 92 2 5961 46 956m h1 为采 动导水破坏带深度 L 为开采工作面斜长 为开采煤层倾角 M 为开采煤层厚度 本次实测的最大底板采动破坏带深度为 44 17 米 二者接近 说明测试结果比较符 合实际 但由于本次测试条件所限 仅在 南部一个采区进行了测试 而且未进行采 前测试 仅供新阳矿区参考使用 参考文献 1 白喜庆 王炳强等 山西汾西集团新阳煤业有限责任公司 水文地质补充勘查报告 2013 2 柳聪亮 谭志祥 李培现 白力改 邓喀中 底板采动 导水破坏带深度求取方法研究 2010 3 武强等 煤矿防治水规定释义 Bottom plate with three examples of the application of detection technology Wang Bingqiang Bai Xiqing Zhu Lu Hydrogeological Exploration Bureau CNACC Handan Hebei 056004 Shandong University of Science and Technology Shandong Qingdao 266590 Abstract Abstract This paper introduced using the drilling double block leakage testing device for detecting the depth of destroyed floor 4 approach the goal is to get the real data of floor failure depth of mining