煤礦地面水害區(qū)域治理工程鉆進層位控制

丁榮飛

摘 ?要：作為全國著名的大水礦區(qū)，焦作礦區(qū)開采山西組下部二1煤層時始終受到底板太原組L8灰?guī)r含水層高壓水的直接威脅;加上斷層多、突水機率大，超前探注頻繁，井下鉆探、注漿與采掘活動交叉并行、爭空間搶時間矛盾突出;且隨著礦井向深部區(qū)域延伸，水壓越來越高，井下鉆探注漿遇高水壓可能發(fā)生的施工安全風險越來越高;礦井防治水工程量大、難度高、時間緊，采掘活動受水害防治能力影響很大。

關(guān)鍵詞：地面水害;水文地質(zhì);工程治理

工程施工過程中主要依靠勘探資料預(yù)判地層傾角、L8灰?guī)r埋深等，控制鉆孔鉆進角度，以及根據(jù)鉆進過程中的巖層伽馬值驗證鉆進層位。但趙固二礦井田內(nèi)L8灰?guī)r平均厚9.31m，厚度較小，以往勘探資料精度不高，小型構(gòu)造不能有效探明，因此在工程施工過程中鉆孔容易鉆出L8灰?guī)r進入該灰?guī)r頂?shù)装宓哪鄮r中，造成塌孔、卡鉆等鉆孔事故，鉆進層位脫離L8灰?guī)r也直接影響地面水害區(qū)域治理工程治理效果。

礦井組織相關(guān)單位進行了6次試驗

趙固二礦北部注1-5驗孔

灰?guī)r含量測量試驗步驟：（取樣井深1620.00m，伽瑪值16.26）

1、取晾干的灰?guī)r采用電子稱進行稱重。（取樣重量100g）

2、把100g的灰?guī)r放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間10：19）

4、觀察燒杯里灰?guī)r的反應(yīng)情況。

5、待燒杯中灰?guī)r充分反應(yīng)后直至灰?guī)r不在起泡。（結(jié)束時間：11：30、灰?guī)r持續(xù)反應(yīng)時間為49分鐘）

6、過濾并分離鹽酸與灰?guī)r的混合物。

7、將分離后的灰?guī)r進行烘干。

8、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量48g、鹽酸反應(yīng)掉52g）

9、計算出灰?guī)r的含量。

結(jié)論：100g的灰?guī)r在加入鹽酸進行充分反應(yīng)后，灰?guī)r的含量為52%。

試驗日期：2018年6月2日

趙固二礦北部注3-2分支孔

灰?guī)r含量測量試驗步驟：（取樣井深998.00m，伽瑪值30）

1、取晾干的灰?guī)r采用電子稱進行稱重。（取樣重量30g）

2、把30g的灰?guī)r放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間9：36）

4、觀察燒杯里灰?guī)r的反應(yīng)情況。

5、待燒杯中灰?guī)r充分反應(yīng)后直至灰?guī)r不在起泡。（結(jié)束時間：9：42、灰?guī)r持續(xù)反應(yīng)時間為7分鐘）

6、過濾并分離鹽酸與灰?guī)r的混合物。

7、將分離后的灰?guī)r進行烘干。

8、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量24g、鹽酸反應(yīng)掉6g）

9、計算出灰?guī)r的含量。

結(jié)論：30g的灰?guī)r在加入鹽酸進行充分反應(yīng)后，灰?guī)r的含量為20%。

試驗日期：2018年6月2日

趙固二礦北部注3-2分支孔

灰?guī)r含量測量試驗步驟：（取樣井深1056.00m，伽瑪值：未測到）

1、取晾干的灰?guī)r采用電子稱進行稱重。（取樣重量50g）

2、把50g的灰?guī)r放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間16：40）

4、觀察燒杯里灰?guī)r的反應(yīng)情況。

5、待燒杯中灰?guī)r充分反應(yīng)后直至灰?guī)r不在起泡。（結(jié)束時間：16：10、灰?guī)r持續(xù)反應(yīng)時間為10分鐘）

6、過濾并分離鹽酸與灰?guī)r的混合物。

7、用清水清理分離后灰?guī)r。

8、將分離后的灰?guī)r進行烘干。

9、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量40g、鹽酸反應(yīng)掉10g）

10、計算出灰?guī)r的含量。

結(jié)論：50g的灰?guī)r在加入鹽酸進行充分反應(yīng)后，灰?guī)r的含量為20%。

試驗日期：2018年6月6日

趙固二礦北部注1-4分支孔

灰?guī)r含量測量試驗步驟：（取樣井深1080.00m，伽瑪值11.36）

1、取晾干的灰?guī)r采用電子稱進行稱重。（取樣重量51g）。

2、把51g的灰?guī)r放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間19：00）

4、觀察燒杯里灰?guī)r的反應(yīng)情況。

5、待燒杯中灰?guī)r充分反應(yīng)后直至灰?guī)r不在起泡。（結(jié)束時間：19：30、灰?guī)r持續(xù)反應(yīng)時間為30分鐘）。

6、過濾并分離鹽酸與灰?guī)r的混合物。

7、用清水清理分離后灰?guī)r。

8、將分離后的灰?guī)r進行烘干。

9、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量30g、鹽酸反應(yīng)掉21g）。

10、計算出灰?guī)r的含量。

結(jié)論：51g的灰?guī)r在加入鹽酸進行充分反應(yīng)后，灰?guī)r的含量約為41%。

試驗日期：2018年6月11日

趙固二礦北部注2-1分支孔

灰?guī)r含量測量試驗步驟：（取樣井深1102.00m，伽瑪值13.92）

1、取晾干的灰?guī)r采用電子稱進行稱重。（取樣重量50g）

2、把50g的灰?guī)r放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間17：00）

4、觀察燒杯里灰?guī)r的反應(yīng)情況。

5、待燒杯中灰?guī)r充分反應(yīng)后直至灰?guī)r不在起泡。（結(jié)束時間：17：53、灰?guī)r持續(xù)反應(yīng)時間為53分鐘）

6、過濾并分離鹽酸與灰?guī)r的混合物。

7、用清水清理分離后灰?guī)r。

8、將分離后的灰?guī)r進行烘干。

9、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量24.6g、鹽酸反應(yīng)掉25.4g）

10、計算出灰?guī)r的含量。

結(jié)論：50g的灰?guī)r在加入鹽酸進行充分反應(yīng)后，灰?guī)r的含量為50%。

試驗日期：2018年6月6日

趙固二礦西部驗2孔

灰?guī)r含量測量試驗步驟：（取樣井深2380.00m，伽瑪值15）

1、取晾干的灰?guī)r采用電子稱進行稱重。（取樣重量30g）。

2、把30g的灰?guī)r放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間16：40）

4、觀察燒杯里灰?guī)r的反應(yīng)情況。

5、待燒杯中灰?guī)r充分反應(yīng)后直至灰?guī)r不在起泡。（結(jié)束時間：17：15、灰?guī)r持續(xù)反應(yīng)時間為35分鐘）。

6、過濾并分離鹽酸與灰?guī)r的混合物。

7、用清水清理分離后灰?guī)r。

8、將分離后的灰?guī)r進行烘干。

9、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量18g、鹽酸反應(yīng)掉12g）。

10、計算出灰?guī)r的含量。

結(jié)論：30g的灰?guī)r在加入鹽酸進行充分反應(yīng)后，灰?guī)r的含量約為40%。

試驗日期：2018年6月20日

總結(jié)：通過以上6次試驗，最終確定了L8灰?guī)r巖粉中碳酸鈣等與鹽酸反應(yīng)成分重量比例標準，作為工程鉆進層位確認的標準，間接提高地面水害區(qū)域治理工程治理效果。斷層破碎帶等構(gòu)造發(fā)育區(qū)域鉆孔巖粉與鹽酸反應(yīng)后減少重量比例不小于20%，其他區(qū)域巖粉與鹽酸反應(yīng)后減少重量比例不小于40%。

參考文獻

[1] ?王建華，江東，潘華，張連明.煤礦礦井水害的防治-煤礦井筒地面預(yù)注漿工藝的研究[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，1999（02）：64-68.