华北型煤田底板灰岩含水层超前区域治理模式与选择准则

发布时间：2025-01-14 09:11

　　 为建立系统的超前区域水害探查治理技术体系,分析概括我国石炭–二叠纪煤田煤层赋存及水文地质条件,从水害治理工程的系统性出发,围绕我国煤层底板水害超前区域治理工程施工过程中钻孔施工条件、层位选取、钻进工艺3个主要因素,概化形成适用于我国华北型煤田地质及水文地质条件的底板含水层注浆改造模式。综合考虑煤层埋深、煤层底板承受水压、底板岩层结构组合等判识指标,确定了各类治理模式的选择准则;结合钻孔布设、注浆材料2项指标,进一步划分出超前区域治理亚类模式。以淮北矿区、韩城矿区2个典型超前区域治理工程实践为例,分析了各区域治理模式的选取原则及工程应用效果。研究成果对指导我国煤层底板含水层超前区域治理工程模式选择与底板注浆工程实施具有重要理论指导作用。

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【部分图文】：

图1 我国华北型煤田典型地层结构柱状

我国华北型煤田普遍缺失上奥陶统、志留系、泥盆系及下石炭统，石炭–二叠纪地层直接覆盖在中奥陶统巨厚灰岩之上。煤层底板主要地层包括太原组灰岩、泥岩互层，本溪组铝土质泥岩，奥陶系峰峰组、马家沟组灰岩地层(图1)。1.1煤层底板充水因素

图2 煤层底板灰岩含水层充水结构

根据华北型煤田地层结构，煤层回采后产生底板扰动破坏带，在隔水层较薄时裂隙带易直接导通底板含水层；同时，潜在的断层、陷落柱等垂向导水构造，易直接(或间接)导通底板太原组薄层灰岩、奥陶系厚层灰岩含水层，造成底板突水事故[4](图2)。由此可知，华北型煤田煤层开采过程中，底板突水威胁主....

图3 华北型煤田奥陶系厚度等值线

华北型煤田奥陶系中下统发育较全，而中统上部和上统在大部分地区缺失。奥陶系总厚度约300～1600m(不包括平凉组、背锅山组)，为一套稳定的碳酸盐岩建造。华北型煤田奥陶纪地层总厚度变化规律如图3所示。由此可知，在整个华北型煤田区，奥陶系灰岩地层全区发育且厚度大，是超前区域治理主....

图4 注浆改造层位选择准则

薄层灰岩顶底板均为泥岩隔水地层，注浆时属于全封闭顶底有界结构，浆液在顶底界内顺层扩散，注浆效果好，是优先选择层位[14]。但是，对于煤层底板到奥灰间距较小的矿井，改造薄层灰岩难以满足防治水的要求，需选择奥灰顶部相对隔水的风化充填带、垂向导升侵水带层位进行改造[15]。其具体层位选....

本文编号：4026719