煤層底板含水層注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)的應(yīng)用（一）

煤層底板含水層注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)的應(yīng)用（一）
摘要：文章根據(jù)焦作礦區(qū)水文地質(zhì)條件極其復(fù)雜、突水頻繁、水害威脅嚴(yán)重的實(shí)際情況分析了煤層底板含水層注漿改造的必要性和可行性，闡述了實(shí)施煤層底板含水層注漿改造技術(shù)的基本內(nèi)容及工程應(yīng)用實(shí)踐，取得顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會安全效益。

關(guān)鍵詞：煤層底板；含水層；注漿改造；注漿材料

1概況
1．1礦區(qū)概況
焦作礦區(qū)位于河南省西北部太行山南麓，為掩蓋式石炭二疊紀(jì)煤田，北依太行山，東至修武、輝縣，南抵武陟縣，西達(dá)博愛縣。東西走向長65km，南北傾斜寬20km，礦區(qū)總面積約1300km2。礦區(qū)主采煤層為山西組二，煤，煤層總厚6～9m，埋深100～1000m，為優(yōu)質(zhì)無煙煤，地質(zhì)儲量28．5億t。礦區(qū)現(xiàn)有8處生產(chǎn)礦井，生產(chǎn)能力350萬t／a。
1．2礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造
焦作煤田位于太行山復(fù)背斜東南翼，處于東西向構(gòu)造段新華夏系構(gòu)造的復(fù)合部位，區(qū)內(nèi)廣泛分布著燕山期以來新生成的各種構(gòu)造形跡，以多期活動的高角度正斷層為主，褶皺構(gòu)造表現(xiàn)微弱，斷裂構(gòu)造按其展布方向可分為NW向、NE向和近EW向三組，近EW向張性斷層和NE向壓扭性斷層控制著地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄。
1．3礦區(qū)主要含水層情況
礦區(qū)發(fā)育有四個含水層(組)，自上而下分別是第四系(Q)砂礫石含水層；二疊系(P1)砂巖裂隙含水層；石炭系(C3)薄層灰?guī)r巖溶含水層；奧陶系(02)巨厚層灰?guī)r巖溶含水層，其中后兩個含水層(組)對礦井安全生產(chǎn)威脅最大。石炭系(C3)薄層灰?guī)r巖溶含水層主要有八層灰?guī)r含水層(L8)和二層灰?guī)r含水層(L2)，八層石灰?guī)r層厚6一10m，上距二煤層18～40m，一般20m，該含水層含水性較強(qiáng)，是二，煤層的直接充水水源，礦區(qū)曾經(jīng)發(fā)生近千次八層灰?guī)r突水，最大突水量達(dá)6300m3／h。該含水層一旦通過構(gòu)造、礦壓破壞等形式與“二灰”、“奧灰”溝通，常會造成淹沒采區(qū)及礦井的災(zāi)害性突水事故，是礦井開采過程中重點(diǎn)治理對象。二層石灰?guī)r層厚8～12m，上距二，煤層70m，下距“奧灰”頂面一般20m，該含水層巖溶裂隙發(fā)育，富水性強(qiáng)，水位變化基本與奧灰水位同步，是上覆各含水層的補(bǔ)給水源。當(dāng)巷道與其接近或通過破碎帶與之相通時，將可能造成突水淹井的毀滅性災(zāi)害。奧陶系灰?guī)r含水層(02)為煤系地層之基底，厚400m，巖溶裂隙十分發(fā)育，富水性強(qiáng)，在太行山區(qū)直接接受大氣降水及地表水的大量補(bǔ)給，然后轉(zhuǎn)為地下徑流，向東南運(yùn)移進(jìn)入礦區(qū)深部，成為焦作礦區(qū)各含水層間接的強(qiáng)大補(bǔ)給水源。
1．4礦區(qū)水害威脅狀況
焦作礦區(qū)是全國著名的大水礦區(qū)，歷史上曾發(fā)生多次突水事故，截止2003年底集團(tuán)公司所屬礦井共發(fā)生60m3／h以上突水600余次，最大一次突水量為19200m3/h，因突水造成淹井17次，淹采區(qū)14次，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3億元之多，少出煤炭近千萬噸，生產(chǎn)礦井的正常涌水量最高達(dá)30000m3／h以上。
如此巨大的礦井涌水量，加上頻繁的突水，迫使工作面不得不進(jìn)行改造，使得煤炭生產(chǎn)難以正常進(jìn)行，無法使用綜采等先進(jìn)采煤工藝來提高礦井生產(chǎn)能力。

2煤層底板注漿改造技術(shù)在焦作礦區(qū)應(yīng)用的必要性
2．1水害壓煤
焦作礦區(qū)所屬各生產(chǎn)礦井均為水文地質(zhì)條件復(fù)雜礦井，主要充水水源為二煤層底板石炭系太原組薄層灰?guī)r巖溶裂隙水。隨著開采水平的不斷延深和開采范圍的不斷擴(kuò)大，水壓逐漸升高，水文地質(zhì)條件變得愈來愈復(fù)雜，突水威脅愈加嚴(yán)重，礦區(qū)受水嚴(yán)重威脅儲量高達(dá)14．5億t。如不采取有效措施解決水患威脅，將導(dǎo)致礦區(qū)可采儲量減少，礦區(qū)年產(chǎn)量逐年下降，直接影響到礦區(qū)的長遠(yuǎn)發(fā)展。
2．2礦井經(jīng)常性涌水量過大
焦作礦區(qū)每采一噸煤要排50～60t水，是全國平均水平的5～6倍，僅排水費(fèi)用每年就高達(dá)6000余萬元，噸煤排水費(fèi)用占噸煤成本20％，造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益低下。也造成排水泵房設(shè)備老化，礦井抗災(zāi)能力大大降低。
2．3突水頻繁突水量大
焦作礦區(qū)突水之頻繁，突水量之大，經(jīng)濟(jì)損失之驚人，都達(dá)到了極其嚴(yán)重的程度。近幾年來，隨著礦井開采水平的不斷延深，水文地質(zhì)條件變得愈加復(fù)雜，雖然開展了八層灰?guī)r含水層疏水降壓等多項(xiàng)綜合防治水工作，但對一些水文地質(zhì)條件復(fù)雜含水層富水性強(qiáng)的地區(qū)效果不明顯，而且巨額的排水費(fèi)用礦井也難以接受。
綜上所述，在焦作礦區(qū)應(yīng)用煤層底板含水層注漿改造這一新技術(shù)不僅是十分必要的，也是十分迫切的。