煤礦地面水害區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，焦作礦區開采山西組下部二1煤層時始終受到底板太原組L8灰巖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域延伸，水壓越來越高，井下鉆探注漿遇高水壓可能發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。

關鍵詞：地面水害;水文地質;工程治理

工程施工過程中主要依靠勘探資料預判地層傾角、L8灰巖埋深等，控制鉆孔鉆進角度，以及根據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L8灰巖平均厚9.31m，厚度較小，以往勘探資料精度不高，小型構造不能有效探明，因此在工程施工過程中鉆孔容易鉆出L8灰巖進入該灰巖頂底板的泥巖中，造成塌孔、卡鉆等鉆孔事故，鉆進層位脫離L8灰巖也直接影響地面水害區域治理工程治理效果。

礦井組織相關單位進行了6次試驗

趙固二礦北部注1-5驗孔

灰巖含量測量試驗步驟：（取樣井深1620.00m，伽瑪值16.26）

1、取晾干的灰巖采用電子稱進行稱重。（取樣重量100g）

2、把100g的灰巖放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間10：19）

4、觀察燒杯里灰巖的反應情況。

5、待燒杯中灰巖充分反應后直至灰巖不在起泡。（結束時間：11：30、灰巖持續反應時間為49分鐘）

6、過濾并分離鹽酸與灰巖的混合物。

7、將分離后的灰巖進行烘干。

8、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量48g、鹽酸反應掉52g）

9、計算出灰巖的含量。

結論：100g的灰巖在加入鹽酸進行充分反應后，灰巖的含量為52%。

試驗日期：2018年6月2日

趙固二礦北部注3-2分支孔

灰巖含量測量試驗步驟：（取樣井深998.00m，伽瑪值30）

1、取晾干的灰巖采用電子稱進行稱重。（取樣重量30g）

2、把30g的灰巖放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間9：36）

4、觀察燒杯里灰巖的反應情況。

5、待燒杯中灰巖充分反應后直至灰巖不在起泡。（結束時間：9：42、灰巖持續反應時間為7分鐘）

6、過濾并分離鹽酸與灰巖的混合物。

7、將分離后的灰巖進行烘干。

8、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量24g、鹽酸反應掉6g）

9、計算出灰巖的含量。

結論：30g的灰巖在加入鹽酸進行充分反應后，灰巖的含量為20%。

試驗日期：2018年6月2日

趙固二礦北部注3-2分支孔

灰巖含量測量試驗步驟：（取樣井深1056.00m，伽瑪值：未測到）

1、取晾干的灰巖采用電子稱進行稱重。（取樣重量50g）

2、把50g的灰巖放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間16：40）

4、觀察燒杯里灰巖的反應情況。

5、待燒杯中灰巖充分反應后直至灰巖不在起泡。（結束時間：16：10、灰巖持續反應時間為10分鐘）

6、過濾并分離鹽酸與灰巖的混合物。

7、用清水清理分離后灰巖。

8、將分離后的灰巖進行烘干。

9、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量40g、鹽酸反應掉10g）

10、計算出灰巖的含量。

結論：50g的灰巖在加入鹽酸進行充分反應后，灰巖的含量為20%。

試驗日期：2018年6月6日

趙固二礦北部注1-4分支孔

灰巖含量測量試驗步驟：（取樣井深1080.00m，伽瑪值11.36）

1、取晾干的灰巖采用電子稱進行稱重。（取樣重量51g）。

2、把51g的灰巖放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間19：00）

4、觀察燒杯里灰巖的反應情況。

5、待燒杯中灰巖充分反應后直至灰巖不在起泡。（結束時間：19：30、灰巖持續反應時間為30分鐘）。

6、過濾并分離鹽酸與灰巖的混合物。

7、用清水清理分離后灰巖。

8、將分離后的灰巖進行烘干。

9、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量30g、鹽酸反應掉21g）。

10、計算出灰巖的含量。

結論：51g的灰巖在加入鹽酸進行充分反應后，灰巖的含量約為41%。

試驗日期：2018年6月11日

趙固二礦北部注2-1分支孔

灰巖含量測量試驗步驟：（取樣井深1102.00m，伽瑪值13.92）

1、取晾干的灰巖采用電子稱進行稱重。（取樣重量50g）

2、把50g的灰巖放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間17：00）

4、觀察燒杯里灰巖的反應情況。

5、待燒杯中灰巖充分反應后直至灰巖不在起泡。（結束時間：17：53、灰巖持續反應時間為53分鐘）

6、過濾并分離鹽酸與灰巖的混合物。

7、用清水清理分離后灰巖。

8、將分離后的灰巖進行烘干。

9、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量24.6g、鹽酸反應掉25.4g）

10、計算出灰巖的含量。

結論：50g的灰巖在加入鹽酸進行充分反應后，灰巖的含量為50%。

試驗日期：2018年6月6日

趙固二礦西部驗2孔

灰巖含量測量試驗步驟：（取樣井深2380.00m，伽瑪值15）

1、取晾干的灰巖采用電子稱進行稱重。（取樣重量30g）。

2、把30g的灰巖放置到燒杯中。

3、將配制好的稀鹽酸加入燒杯。（開始時間16：40）

4、觀察燒杯里灰巖的反應情況。

5、待燒杯中灰巖充分反應后直至灰巖不在起泡。（結束時間：17：15、灰巖持續反應時間為35分鐘）。

6、過濾并分離鹽酸與灰巖的混合物。

7、用清水清理分離后灰巖。

8、將分離后的灰巖進行烘干。

9、稱出烘干后巖屑的重量。（剩余重量18g、鹽酸反應掉12g）。

10、計算出灰巖的含量。

結論：30g的灰巖在加入鹽酸進行充分反應后，灰巖的含量約為40%。

試驗日期：2018年6月20日

總結：通過以上6次試驗，最終確定了L8灰巖巖粉中碳酸鈣等與鹽酸反應成分重量比例標準，作為工程鉆進層位確認的標準，間接提高地面水害區域治理工程治理效果。斷層破碎帶等構造發育區域鉆孔巖粉與鹽酸反應后減少重量比例不小于20%，其他區域巖粉與鹽酸反應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-煤礦井筒地面預注漿工藝的研究[J].中國地質災害與防治學報，1999（02）：64-68.