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许疃断层导富水性及治理措施

作者:未知

  摘  要:文章通过对许疃煤矿断层导富水性,通过钻孔钻探得出了断层的具体位置,做抽水试验得出了断层的富水性,分析了断层的富水性对煤矿是否安全掘进开采的影响,并提出了加固处理措施、并对断层进行了注浆加固。
  关键词:钻孔;断层;抽水试验;富水性;注浆加固处理
  中图分类号:TD745 文献标志码:A         文章编号:2095-2945(2019)17-0109-02
  Abstract: Based on the water conductivity of fault in Xutuan Coal Mine, the specific location of fault is obtained by drilling, the water abundance of fault is obtained by pumping test, and the influence of water abundance of fault on whether the coal mine is safe and stubborn is analyzed. The reinforcement measures are put forward, and the fault is strengthened by grouting.
  Keywords: drilling; fault; pumping test; water enrichment; grouting reinforcement treatment
  1 礦区概况
  许疃煤矿位于安徽省毫州市蒙城县许疃镇境内,北距淮北市80km,东北距宿州市约37km,西南距蒙城县城约28km。矿井北端与童庄井田毗邻,南端至板桥断层,西北与界沟煤矿相邻,浅部止于各可采煤层露头,深部以32煤层-800m水平投影线和采矿许可的边界为界、与赵集勘查区、许疃深部相邻。走向长约9~12km,宽约3~7km,矿井面积约52.5923km2。
  许疃煤矿位于童亭背斜以南,总体为一走向南北,向东倾斜的单斜构造,矿井主采煤层32、71、72、82、10煤层平均总厚11.01m。
  许疃煤矿与任楼煤矿相临,任楼煤矿在试生产期间首采工作面发生了特大型岩溶陷落柱突水灾害,导致整个矿井被淹。许疃煤矿与任楼煤矿处于同一水文地质单元,回采二叠系山西组7、8煤层时同样受到太灰水和奥灰水的潜在威胁。许疃煤矿主采煤层距奥灰顶界面的距离在250m以上,仅有当采区内存在落差较大的断层或陷落柱时,深部灰岩水才可能通过断层或岩溶陷落柱导升而引起突水。
  2 许疃断层初期探查情况
  许疃断层位于矿井北部(原84与86采区边界),逆断层,走向NWW,倾向SSW,倾角55~63°,落差115-325m,矿井内延伸长度约8100m。有8个孔穿过,地震有35个剖面点(A-13、B-14、C-8)控制。该断层切割F5逆断层,在切割处,落差最大,向深部方向变小,于矿井东部界外尖灭。该断层为矿井内最重要的断层之一,它控制着井田内南北煤层发育程度和煤质差异分布。为查明断层。据65-66-3孔抽水试验资料:统一换算后q=0.0003l/s.m, K=0.0009m/d,富水性弱,水化学类型为HCO3~Na。PH值8.4,矿化度0.234g/l,全硬度1.91德国度。
  3 增加钻孔探查许疃断层详细位置
  根据许疃断层分布、考虑北翼运输、轨道大巷及-630m回风大巷展布情况,地面现场施工条件、提高速度和效率以及钻探施工等因素,布置了4个地面探查孔,孔位选择在回风大巷与运输大巷之间的断层带位置,终孔至断层下盘灰岩,终孔深度均在760m左右,探查许疃断层导富水性及断层影响范围。
  4 钻孔施工中遇到的水文地质情况
  施工钻孔到施工现场后施工步骤为钻孔定位→钻进至基岩风化带以下→测井→扩孔、下第一趟套管、水泥浆止水、检查止水效果→钻进至7煤下→测井→扩孔、下第二趟套管、水泥浆封闭止水→检查止水效果→进行抽水试验。钻孔取芯从(200m)开始取芯至终孔。验收各煤层取样,岩芯采取后及时清洗干净、做到了按顺序摆放,并做好了岩芯的编录及裂隙发育等描述工作,岩芯保存到矿方验收后方可丢弃。基岩以下清水钻进,并做消耗量观测,做到认真及时准确。断层水文孔的工作内容主要有钻孔冲洗液漏失量观测、钻孔水位观测、取3-2煤、7煤、8-2煤常规电测井以及抽水试验。
  86采区后期增加施工4个钻孔,钻探工程量3020m,其中四孔均穿过断层,从取芯结果看,穿过断层的四个钻孔在570m至600m处岩芯破碎,其它处正常。1号孔在570-590m有20m的破碎带,岩性为粉砂岩,泥岩,泥质胶结,岩芯挤压揉皱,呈糜棱状,断层泥岩发育,较破碎,明显挤压现象。泥岩、断口参差状,泥质胶结,局部岩芯挤压揉皱,呈糜棱状,断层泥岩发育,较破碎,明显挤压现象,局部见擦痕,推测为逆断层,落差约为125m;2号孔在580-591m有9.20m的破碎带。泥质胶结,岩芯较破碎,断口参差状,局部岩芯挤压揉皱,呈糜棱状,断层泥岩发育,较破碎,明显挤压现象,有揉搓状,推测为逆断层,落差约为120m;3号孔在582-587m有5m的破碎带。泥质胶结,岩芯较破碎,断口参差状,局部岩芯挤压揉皱,呈糜棱状,断层泥岩发育,较破碎,明显挤压现象,有揉搓状,推测为逆断层,落差约为117m;4号孔在575-596m有21m的破碎带,泥质胶结,岩芯较破碎,断口参差状,局部岩芯挤压揉皱,呈糜棱状,断层泥岩发育,较破碎,明显挤压现象,推测为逆断层,落差约为136m。
  4个钻孔施工时认真执行“规程”、“规范”要求,单孔施工时技术人员作好了单孔设计,对施工人员进行技术交底,并做好“三边”工作,现场绘制了有关图纸和曲线,下套管后进行了止水检查:做了止水检查,检查止水要求先检查丝扣是否漏水,然后钻具扫孔至管口以下0.5m左右,检查套管的封闭情况;采用水位差法,提钻后将管内加满水,观测管内水为升降变化,连续观测了4小时以上,管内水位升降≤10cm止水合格,止水检查记录在止水检查记录表中。正式抽水前作了一次最大水位降深的试验抽水,初步了解水位降低值(S)与涌水量(Q)的关系,以便是正式抽水时合理选择水位的降深、抽水设备及方法;抽水时应尽设备能力做最大降深,降深次数一般不少于3次,抽水点做到合理分布,每次水位降深间距不应小于3m。最大降深S1对于潜水应等于1/3至1/2H(H为从含水层底板算起的水位高度);对于承压水应尽可能降至含水层顶板。且S2=2/3S1,S3=1/3S1。本工程施工每个钻孔因涌水量较小、(1号孔q=0.00035L/s.m;2号孔q=0.00042L/s.m;3号孔q=0.00056L/s.m;4号孔q=0.00039L/s.m),每个钻孔均进行了一次最大降升的抽水试验;各孔抽水的水位、流量的稳定时间不少于8小时。抽水试验后期在出水管口采取2L水样进行了水质分析。施工的4个钻孔出抽水试验水量均较小,约在1.5m3/h,水温34℃,经水样水质化验为砂岩裂隙水。各钻孔结束后均进行了注浆、封孔,共计注浆量210吨。
  通过各种物探、钻探等方法验证断层呈现状态、断层较发育,其顶界面发育在82煤底板下平均20m的位置。
  钻孔钻进时冲洗液漏失量较大,说明裂隙较发育,岩芯破碎,但抽水试验时涌水量很小,说明总体富水性较弱,水质及水温均显示为砂岩裂隙水,也说明了该断层带与灰岩水没有导通。
  后期通过钻孔对断层带进行了注浆加固,断层注浆加固施工效果良好,对该区域的围岩性质、水文地质条件都有所改善,也对今后该区域的煤层开采增加了安全保障。
  5 结束语
  各钻孔抽水试验后:得出单孔最大q=0.00056L/s.m, K=0.00098m/d,富水性弱。根据抽水试验资料得出许疃断层属于弱富水性断层。本文在总结勘查区地质钻孔成果的基础上,结合断层在掘进开采过程中可能出现的工程地质问题对断层带的岩性进行了分类,分类的方法简单明确。施工的钻孔对断层进行了注浆加固,施工钻孔附近区域断层注浆加固施工效果良好,对该区域的围岩性质、水文地质条件多有所改善。后期开采地质构造受采动影响,许疃断层需要增加钻孔进行注浆加固治理,应增加地面定向钻孔并建立地面集中注浆系统,注浆能力大于30m3/h,注浆材料以水泥为主,加适量黏土,注浆后应增加水文钻孔做抽水试验予以验证,确保安全开采。
  参考文献:
  [1]淮北矿业集团公司许疃煤矿建井地质报告[R].
  [2]国家安监总局.淮北矿业集团公司许疃煤矿86采区地质说明书[Z].煤矿床水文地质探查工程质量标准,2011.
  [3]GB 12719-91.矿区水文地质工程地质勘探规范[S].
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