煤矿地面水害区域治理工程钻进层位控制

丁荣飞

摘  要：作为全国著名的大水矿区，焦作矿区开采山西组下部二1煤层时始终受到底板太原组L8灰岩含水层高压水的直接威胁;加上断层多、突水机率大，超前探注频繁，井下钻探、注浆与采掘活动交叉并行、争空间抢时间矛盾突出;且随着矿井向深部区域延伸，水压越来越高，井下钻探注浆遇高水压可能发生的施工安全风险越来越高;矿井防治水工程量大、难度高、时间紧，采掘活动受水害防治能力影响很大。

关键词：地面水害;水文地质;工程治理

工程施工过程中主要依靠勘探资料预判地层倾角、L8灰岩埋深等，控制钻孔钻进角度，以及根据钻进过程中的岩层伽马值验证钻进层位。但赵固二矿井田内L8灰岩平均厚9.31m，厚度较小，以往勘探资料精度不高，小型构造不能有效探明，因此在工程施工过程中钻孔容易钻出L8灰岩进入该灰岩顶底板的泥岩中，造成塌孔、卡钻等钻孔事故，钻进层位脱离L8灰岩也直接影响地面水害区域治理工程治理效果。

矿井组织相关单位进行了6次试验

赵固二矿北部注1-5验孔

灰岩含量测量试验步骤：（取样井深1620.00m，伽玛值16.26）

1、取晾干的灰岩采用电子称进行称重。（取样重量100g）

2、把100g的灰岩放置到烧杯中。

3、将配制好的稀盐酸加入烧杯。（开始时间10：19）

4、观察烧杯里灰岩的反应情况。

5、待烧杯中灰岩充分反应后直至灰岩不在起泡。（结束时间：11：30、灰岩持续反应时间为49分钟）

6、过滤并分离盐酸与灰岩的混合物。

7、将分离后的灰岩进行烘干。

8、称出烘干后岩屑的重量。（剩余重量48g、盐酸反应掉52g）

9、计算出灰岩的含量。

结论：100g的灰岩在加入盐酸进行充分反应后，灰岩的含量为52%。

试验日期：2018年6月2日

赵固二矿北部注3-2分支孔

灰岩含量测量试验步骤：（取样井深998.00m，伽玛值30）

1、取晾干的灰岩采用电子称进行称重。（取样重量30g）

2、把30g的灰岩放置到烧杯中。

3、将配制好的稀盐酸加入烧杯。（开始时间9：36）

4、观察烧杯里灰岩的反应情况。

5、待烧杯中灰岩充分反应后直至灰岩不在起泡。（结束时间：9：42、灰岩持续反应时间为7分钟）

6、过滤并分离盐酸与灰岩的混合物。

7、将分离后的灰岩进行烘干。

8、称出烘干后岩屑的重量。（剩余重量24g、盐酸反应掉6g）

9、计算出灰岩的含量。

结论：30g的灰岩在加入盐酸进行充分反应后，灰岩的含量为20%。

试验日期：2018年6月2日

赵固二矿北部注3-2分支孔

灰岩含量测量试验步骤：（取样井深1056.00m，伽玛值：未测到）

1、取晾干的灰岩采用电子称进行称重。（取样重量50g）

2、把50g的灰岩放置到烧杯中。

3、将配制好的稀盐酸加入烧杯。（开始时间16：40）

4、观察烧杯里灰岩的反应情况。

5、待烧杯中灰岩充分反应后直至灰岩不在起泡。（结束时间：16：10、灰岩持续反应时间为10分钟）

6、过滤并分离盐酸与灰岩的混合物。

7、用清水清理分离后灰岩。

8、将分离后的灰岩进行烘干。

9、称出烘干后岩屑的重量。（剩余重量40g、盐酸反应掉10g）

10、计算出灰岩的含量。

结论：50g的灰岩在加入盐酸进行充分反应后，灰岩的含量为20%。

试验日期：2018年6月6日

赵固二矿北部注1-4分支孔

灰岩含量测量试验步骤：（取样井深1080.00m，伽玛值11.36）

1、取晾干的灰岩采用电子称进行称重。（取样重量51g）。

2、把51g的灰岩放置到烧杯中。

3、将配制好的稀盐酸加入烧杯。（开始时间19：00）

4、观察烧杯里灰岩的反应情况。

5、待烧杯中灰岩充分反应后直至灰岩不在起泡。（结束时间：19：30、灰岩持续反应时间为30分钟）。

6、过滤并分离盐酸与灰岩的混合物。

7、用清水清理分离后灰岩。

8、将分离后的灰岩进行烘干。

9、称出烘干后岩屑的重量。（剩余重量30g、盐酸反应掉21g）。

10、计算出灰岩的含量。

结论：51g的灰岩在加入盐酸进行充分反应后，灰岩的含量约为41%。

试验日期：2018年6月11日

赵固二矿北部注2-1分支孔

灰岩含量测量试验步骤：（取样井深1102.00m，伽玛值13.92）

1、取晾干的灰岩采用电子称進行称重。（取样重量50g）

2、把50g的灰岩放置到烧杯中。

3、将配制好的稀盐酸加入烧杯。（开始时间17：00）

4、观察烧杯里灰岩的反应情况。

5、待烧杯中灰岩充分反应后直至灰岩不在起泡。（结束时间：17：53、灰岩持续反应时间为53分钟）

6、过滤并分离盐酸与灰岩的混合物。

7、用清水清理分离后灰岩。

8、将分离后的灰岩进行烘干。

9、称出烘干后岩屑的重量。（剩余重量24.6g、盐酸反应掉25.4g）

10、计算出灰岩的含量。

结论：50g的灰岩在加入盐酸进行充分反应后，灰岩的含量为50%。

试验日期：2018年6月6日

赵固二矿西部验2孔

灰岩含量测量试验步骤：（取样井深2380.00m，伽玛值15）

1、取晾干的灰岩采用电子称进行称重。（取样重量30g）。

2、把30g的灰岩放置到烧杯中。

3、将配制好的稀盐酸加入烧杯。（开始时间16：40）

4、观察烧杯里灰岩的反应情况。

5、待烧杯中灰岩充分反应后直至灰岩不在起泡。（结束时间：17：15、灰岩持续反应时间为35分钟）。

6、过滤并分离盐酸与灰岩的混合物。

7、用清水清理分离后灰岩。

8、将分离后的灰岩进行烘干。

9、称出烘干后岩屑的重量。（剩余重量18g、盐酸反应掉12g）。

10、计算出灰岩的含量。

结论：30g的灰岩在加入盐酸进行充分反应后，灰岩的含量约为40%。

试验日期：2018年6月20日

总结：通过以上6次试验，最终确定了L8灰岩岩粉中碳酸钙等与盐酸反应成分重量比例标准，作为工程钻进层位确认的标准，间接提高地面水害区域治理工程治理效果。断层破碎带等构造发育区域钻孔岩粉与盐酸反应后减少重量比例不小于20%，其他区域岩粉与盐酸反应后减少重量比例不小于40%。

参考文献

[1]  王建华，江东，潘华，张连明.煤矿矿井水害的防治-煤矿井筒地面预注浆工艺的研究[J].中国地质灾害与防治学报，1999（02）：64-68.