差异性富水次联通状态下治水采煤技术研究.ppt

差异性富水次联通状态下治水采煤技术研究 汇报人 施龙青肥城矿业集团有限责任公司山东科技大学肥城白庄煤矿有限公司 汇报提纲 课题立项背景课题主要研究内容课题主要研究成果课题创新点 一 课题立项背景 白庄煤矿从建井至2008年年底 共生产出原煤1953 2万吨 截止2008年年底 矿井工业储量为7434 8万吨 可采储量3532 3万吨 其中受水威胁储量为2350 7万吨 占可采储量67 下组煤开采亟需解决两大难题 一是下组煤底板五灰含水层 奥灰含水层富水性 富水区域的如何准确探测 以保证探放水钻孔的有效性及注浆钻孔的针对性 二是下组煤底板五灰含水层中的水如何做到充分疏放 以保证最大程度的疏水降压 减少承压水到底板的破坏 针对白庄煤矿8810工作面安全开采亟需解决的问题 开展本课题研究 课题研究目的 为白庄井田深部下组煤其它工作面的安全开采提供范例 二 主要研究内容 1 井田地质及水文特征 2 五灰岩溶裂隙水网络分布 3 奥灰岩溶裂隙水网络分布 4 含水层次连通性研究 5 8810工作面安全开采途径 技术路线流程图 三 课题主要研究成果 1 在分析白庄井田区域地层组合 构造分布 地表及地下水系分布和运动特征基础上 划分出了肥城煤田区域四个水文地质亚区 揭示了白庄井田所处的区域水文地质单元的位置 井田区域水文单元划分图 区 为泰山群花岗片麻岩裂隙水区 分布于盆地东北部 区 为裸露的石灰岩裂隙岩溶水区 分布于盆地南部和西南部 区 为隐伏的寒武系 奥陶系石灰岩岩溶水区 分布于盆地中部及东南部 区 为隐伏煤系多层裂隙岩溶水区 即肥城煤田 白庄煤矿位于 区中西部 肥城煤田区域地质构造图 2 通过对白庄井田含水层 隔水层 井田边界条件 断层导水性 封孔不良钻孔及周边矿井充水条件分析 揭示了五灰含水层和奥灰含水层差异性富水次联通的特征 获得了白庄井田深部五灰和奥灰水力联系十分密切的重要结论 五灰 奥灰次联通原因 1 井田内 五灰与奥灰相距3 75 11 86m 平均6 60m 2 张性正断层特别发育 3 奥灰与煤系间普遍发育层间滑动薄弱面 3 分析了基岩裂隙水网络及岩溶裂隙水网络特征 获得了灰岩中地下水的分布特征 揭示了其在区域上明显的规律性 1 从地下水的补给区向排泄区地下水网络的有序性增强 2 岩溶裂隙水网络的方向性明显 具有向地下水排泄方向的收敛性 在空间上呈现自排泄口处展开的树枝网状脉络 岩溶网络规律性 3 地下水网络的多期性 由于构造运动的作用 以及多期地下水矢量渗流场的存在 有些地区地下往往存在不止一期地下水网络体系 白庄井田河流分布图 白庄井田五灰至奥灰层间距统计表 白庄井田综合水文地质图 4 在分析岩石裂隙的连通性基础上 阐明了影响岩石裂隙连通性的主要因素 并根据地下水矢渗流量场的方向 探究了岩溶裂隙水网络在地下空间的状态 地下岩石中裂隙的连通状态变化的主要因素 1 岩石中裂隙的连通性与上覆岩压相关 处于相对较深空间位置的裂隙在同等岩性条件下闭合的更快 浅部岩层中的裂隙则相对稳定 所以在同等岩性条件下 浅部裂隙的连通性较深部好 2 岩石裂隙的连通性和裂隙的发育密度相关 初始裂隙密度高的部位 岩石中裂隙的连通具有多途径 此不通彼通 总存在可供水体流动的空间 岩石中的裂隙在构造作用强大的部位 发育密度高 远离大的构造带岩石中裂隙的密度明显降低 3 在岩层中 构造应力比较集中的部位 裂隙更容易闭合 如向斜构造的轴部和压性断层的应力集中部位等 处于构造应力集中部位的岩石承受比其相邻区域更大的挤压应力的作用 同样岩性的岩石变形量大于相邻区 裂隙的连通性必然较差 4 在同等地质条件下 岩层中裂隙的连通状态和岩石的硬度相关 坚硬的岩石可以承受较大的压力而不变形 发育其中的裂隙自然可以保留相对较长的时间 软弱岩层在外力的作用下会很快发生应变是裂隙较快的闭合 岩溶裂隙水网络在地下空间的状态 1 收敛性 及汇向排泄源点 2 剖面上的最佳渐近岩溶曲面 3 平面上的流网的曲面 4 网络向上岩溶发育的不均等性 5 向排泄区岩溶发育强度增加 6 向排泄区的垂向岩溶带趋于变窄 5 通过放水试验 注浆改造资料的研究 获得了8810工作面五灰和奥灰的岩溶裂隙水网络的空间分布情况 揭示了具体工作面内岩五灰和奥灰岩溶富水不均一性的程度 8810工作面五灰放水等值线图 8810工作面五灰注浆等值线图 8810工作面五灰水网络示意图 8810工作面奥灰放水等值线图 8810工作面奥灰注浆等值线图 8810工作面奥灰水网络示意图 6 通过对奥灰岩层与顶部五灰之间的水动力条件 隔水层的岩性组合 断层影响等因素分析 揭示了五灰和奥灰含水层次联通性状态下水力联系的特性 8810工作面五灰 奥灰柱状图 8810工作面及相邻区域断层 7 指出了疏水降压 注浆改造 缩短工作面跨度 留设断层防水煤柱是受次联通含水层底板突水威胁的工作面安全开采的主要防治水途径 给出了8810工作面安全开采的具体途径 四 课题创新点 1 根据突水点 注浆量及等水位线的分布 探索了五灰 奥灰的岩溶网络分布体系相互联系 揭示了奥灰岩溶网络系统对底板突水的控制作用 2