昭陽煤礦導(dǎo)水裂隙帶高度探測方案設(shè)計

63209工作面提高開采上限導(dǎo)水裂隙帶高度觀測方案科 技 大 集團(tuán)昭陽煤礦O一二年五月-1-/12wordwordwordword目錄111113567

22555777I/12生產(chǎn)地質(zhì)條件工作面位置與井上下關(guān)系63209工作面位于井田西部西六采區(qū)，東以F4斷層保護(hù)煤柱線為界，西以F56320963209工作面10316480平方米。30米，四周無相鄰采掘工作面，該工作面中上部下面為-400m水平運(yùn)輸、回風(fēng)大巷，間距分別為31米和54米。工作面對應(yīng)地表為農(nóng)田和樹木，無建筑物。煤層63209工作面設(shè)計開采煤層為3 層煤，依據(jù)63209工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順下3.0-3.63.3m。1.3 頂?shù)装逄卣?3209工作面所采的3 煤層為組煤系地層，煤層直接頂巖性為粉砂巖，厚度下4.0米，灰黑色，微波狀水平層理發(fā)育，有少量黑色炭屑物，真密度2705kg/m3，層根本頂巖性為細(xì)砂巖，厚度10.0米，淺灰色,成分石英為主，少量長石與暗色礦物，硅質(zhì)膠結(jié)，上部微波狀水平層理，呈互層狀，有黑色炭屑，夾泥質(zhì)團(tuán)塊，下部夾有黃鐵礦結(jié)核，具亮性滑面；煤層直接底巖性為泥巖，厚度1.75米，灰黑色，較疏松，含少量炭屑與植物化石；煤層老頂巖性為粉細(xì)砂互巖，厚度8.0米，淺灰色，間夾粉砂巖薄層。米，工作面周期垮落步距為12米。本面開采的3 煤層上部為3 煤層，兩層煤的下 上層間距平均為20米，3 層煤未開采。上地質(zhì)構(gòu)造據(jù)現(xiàn)有巷道揭露狀況，工作面有大斷層兩條即：F4F5斷層。F4、F51/12wordword4/12看，在工作面存在落差較小的斷層較多。區(qū)的西北部，工作面褶曲不發(fā)育，對回采沒有影響。水文地質(zhì)318～24m3/h左右。影響回采的其它因素

33/h，目下1.2m3/min；CO23/t,19.21m3/min19.21m3/min；煤塵層；無地溫與沖擊地壓。影響不大，主要加強(qiáng)頂板治理，實行有效支護(hù)。word觀測方法選擇傳統(tǒng)的采動導(dǎo)水裂隙帶高度觀測方法是地面鉆孔沖洗液耗量法，需要在地面上位于采空區(qū)回風(fēng)巷或機(jī)巷兩側(cè)肯定的圍，以采空區(qū)一側(cè)為主施工數(shù)個鉆孔，通過鉆進(jìn)過程中鉆孔沖洗液消耗量的變化，求得采動導(dǎo)水裂隙帶高度和分布形態(tài)，2.1所示。一旦煤層埋藏較深，不但消耗鉆孔工程量較大，觀測的準(zhǔn)確度也難以掌握。2.1地面鉆孔沖洗液觀測法為了削減工程費(fèi)以與提高觀測的準(zhǔn)確度，本次觀測承受了井下仰孔分段注水觀測方法。該方法的性特點是在煤礦井下采煤工作面四周選擇適宜的觀測場所，例如可在相鄰工作面的區(qū)段平巷或所測工作面的停采線或開切眼以外的巷道中開掘鉆場，向采空區(qū)上方打仰斜鉆孔，鉆孔應(yīng)避開冒落帶而斜穿裂縫帶，到達(dá)估量的裂縫帶頂界以上肯定高度，使用“鉆孔雙端封堵測漏裝置〞沿鉆孔進(jìn)展分段封堵注水，測定鉆孔各段水的漏失流量，以此了解巖石的裂開松動狀況，確定裂縫2.2所示。該系統(tǒng)在構(gòu)造上有兩條通路，充氣通路和注水通路。由高壓氣體瓶充氣掌握臺和孔封堵膠囊組成充氣通路；由高壓水、注水掌握臺、進(jìn)水推桿和孔注水探管組成注水通路。首先通過充氣通路給膠囊肯定壓力的氣體使其膨脹，封堵孔所在孔段的兩端；然后通過注水通路給膠囊向封堵段恒壓注水，由注水掌握臺掌握水壓并讀取注水流量。每測定一個孔3/12wordwordwordword4/125/12到測出整個鉆孔各段的漏失量，依據(jù)漏失量變化狀況確定圍巖破壞圍。112鉆孔3鉆窩4注水裝置孔鉆儀表觀測臺2.2觀測原理與儀器構(gòu)造觀測導(dǎo)水裂隙帶高度的井下仰孔分段注水觀測方法是由科技大學(xué)與礦務(wù)局共19901127日通過專家工程量少、投資省、觀測效果明顯〞等優(yōu)點，具有較普遍的適用性和推廣意義；觀測設(shè)備“構(gòu)造簡潔、操作便利，易于現(xiàn)場井下應(yīng)用，所獲資料牢靠〞煤炭系統(tǒng)屬首次應(yīng)用〞。該技術(shù)方法和儀器設(shè)備均獲得國家制造專利，并于1993年在煤炭工業(yè)專利技術(shù)與產(chǎn)品信息交易會上被定為推廣工程，獲得榮譽(yù)證書。該技術(shù)方法能在任意傾角的巖石鉆孔進(jìn)展分段封堵注水，測定孔段漏失流量，確定巖體的裂隙與松動狀況，為安全防與巖體加固供給參數(shù)；用于探測覆巖裂縫帶高度，比傳統(tǒng)的地面鉆孔沖洗液消耗量觀測法節(jié)約工程費(fèi)用70%以上，具有準(zhǔn)確度導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度估量觀測方案必需以最大高度與形態(tài)估量都比較準(zhǔn)確為前提。覆巖破壞最大高度估量依據(jù)工作面頂板覆巖巖性條件，頂板巖層由粉砂巖、細(xì)砂巖等組成，依據(jù)其3

煤層頂板屬于中硬偏硬地層，為保證探測圍超過實際破壞帶高度，按中硬下巖層估量，按“三下〞采煤規(guī)程中公式進(jìn)展，中誤差取正值，其估量公式：H 100M 5.6 〔1〕li 1.6M3.6MHliM

10 〔2〕3.3m31.6-46.2m。為防止消滅裂5~10m孔段的深度，以便測出肯定長度的不漏水孔段，作為確定裂隙帶頂界的依據(jù)，實際最大掌握高度為55m。覆巖最大破壞高度形成時間估量1~2個月，甚至更長，而有實際應(yīng)用價值的參數(shù)是覆巖最大破壞帶高度。覆巖破壞帶形態(tài)估量63209工作面傾角較小，屬于緩傾斜煤層。依據(jù)已有爭論成果，其最終形態(tài)總體上為典型的“馬鞍型〞，但由于煤體條件以與自煤層開頭自下而上覆巖強(qiáng)度組合的不同，而破壞帶最高點在采空區(qū)邊界的位置〔邊界、外還是邊界上〕不同，如此估量本工作面破壞帶形態(tài)為起點在煤體部，邊界漸漸向煤體轉(zhuǎn)移、最高點在開采邊界采空區(qū)側(cè)的“馬鞍型〞。word觀測布置方案依據(jù)63209工作面實際開采條件與現(xiàn)有可應(yīng)用巷道，一般選擇在停采線四周沒有大的地質(zhì)構(gòu)造，其次要考慮鉆孔開工處〔鉆窩〕圍巖的完整性，以便于巷道峒室的維護(hù)和觀測孔孔口的完整，還應(yīng)考慮水源、通風(fēng)行人的便利。綜合考慮上述因63209工作面停采線四周的軌道巷，停采線外距離停采20m63209工作面軌道巷布置采前、采后觀測鉆孔。從鉆窩向工作面方向施工兩個采后裂隙觀測孔，向反方向施工一個鉆孔作為圖 觀測工程剖面示意圖層頂板處開頭算起。4.1鉆窩鉆孔要素一覽表鉆窩號 孔號

孔性 孔徑

方位 仰角〔°〕孔深〔m〕Ⅰ－1Ⅰ Ⅰ－2Ⅰ－3

采前孔采后孔采后孔

Ф89Ф89Ф89

211°58°

50° 5542° 6547° 60觀測地點除能放置一臺150鉆機(jī)與其鉆桿等配套器材外，還需容納4～6人進(jìn)2.5m上下，不宜過1Mpa1Mpa的高壓氣源也可。6/12wordwordwordword10/127/12觀測工程實施要求井下鉆窩的施工1〕施工時間63209回風(fēng)巷停采線四周沒有大的構(gòu)造，可向工作面方向打鉆作為采前孔，采前孔施工與觀測應(yīng)不受超前采動影響的條件下完成。2〕鉆窩規(guī)格鉆窩布置在巷道中，以保證鉆機(jī)能向側(cè)幫斜上方打鉆，鉆機(jī)處需加強(qiáng)支護(hù)。井下仰孔的施工1〕施工時間1.5個月施工。2〕鉆孔構(gòu)造狀況適當(dāng)調(diào)整。井下仰孔分段注水觀測1〕觀測時間鉆孔成孔后馬上進(jìn)展觀測。2〕觀測次數(shù)觀測1次，如對局部觀測結(jié)果有疑，可進(jìn)展局部或全孔段的重復(fù)觀測。3〕觀測方式1～，10m處直到孔底，不允許空段或“跳越式〞觀測。4〕觀測前的預(yù)備工作20mm的閥門。如已有鉆機(jī)用水源管路如此不必另設(shè)?！?1MPa20mm的閥門〔3〕觀測站需事先挖好排水溝，勿使站積水，影響工作?！?〕打好鉆孔后，鉆機(jī)不得撤走，用于鉆機(jī)推送分段注水觀測探管?！?〕有條件時，設(shè)置燈光，以利工作。5〕井下觀測程序〔1〕管路連接Φ20閥門連通，膠管連接捆扎鐵絲，要與管路連掛，以防滑脫；擾；Φ8增加塑管接頭與探管進(jìn)氣〔水〕端連通；Φ25高壓膠管，以與①一樣的方法將注水操作臺進(jìn)水端與高壓水源管路Φ20閥門連通；Φ15高壓膠管，用與①一樣的方法與鉆機(jī)鉆桿進(jìn)水端接頭連通，鉆桿接頭處用棉紗纏繞密封；⑦將探管通過底端接頭與鉆桿出水端連通，鉆桿接頭處用棉紗纏繞密封。〔2〕密封性檢查為準(zhǔn)。查排解。注視調(diào)壓壓力表，緩慢關(guān)小調(diào)壓閥門，使壓力升至，檢查注水系統(tǒng)各管路接頭有無漏水之處，假設(shè)有漏水之處應(yīng)加以排解。④檢查完畢后，翻開堵孔調(diào)壓閥和進(jìn)氣閥，翻開注水調(diào)壓閥。(3)鉆孔分段注水觀測②注水調(diào)壓：漸漸關(guān)小注水調(diào)壓閥，使注水壓力到達(dá)規(guī)定的數(shù)值。規(guī)定數(shù)值+0.1MPa。高程靜壓注水操作臺至探管所在孔段高度的高程靜水壓力，每次注水觀測完畢后，即可測得此值。測一分鐘的流量值，記入手簿。④解除封孔：翻開堵孔調(diào)壓閥，孔膠囊卸壓收縮，孔段貯水泄出?？勺髯⑺畨毫Φ幕?。1m2m，線纏繞在鉆桿接頭處使其密封。系統(tǒng)是否密封，覺察問題與時排解。在注水時，如覺察孔口向外淋水或泄水，或有其它現(xiàn)象，應(yīng)與時記入手簿表格中的備注欄。6〕觀測記錄格式井下觀測記錄格式如下：孔深〔m〕孔深〔m〕高程靜壓(MPa)注水流量〔升/分〕注水壓力(MPa)備注１ ２ ３

時間：

操作：

記錄： 7〕觀測資料整理與繪圖〔1〕上井后與時將井下觀測記錄復(fù)抄到一樣格式的復(fù)抄記錄本