(一)基本原理
針對我國煤礦賦存地質(zhì)條件極為復雜,礦井水害造成人員財產(chǎn)損失嚴重的問(wèn)題,對各類(lèi)煤礦水害區(華北石炭-華北石炭-二疊紀煤田的巖溶-裂隙水、華南晚二疊紀煤田的巖溶水和西北侏羅紀煤田的砂礫巖裂隙水)開(kāi)展了巷道斷層型突水和裂隙型突水的災變演化和動(dòng)力失穩機理研究?;谖覈旱V巷道突水事故資料的深入分析,首先明確了煤礦巷道水害類(lèi)型及分布,分析了突水的各種條件(富水層或水體、動(dòng)力源或水壓、突水通道),揭示了突水主控因素(致災因素和防突因素)的主要特征。從煤礦水害防治原
則、多種方法預測預警和水害治理技術(shù)(疏水降壓、注漿改造、帷幕截流、注漿堵水、留設煤柱)等角度提出了煤礦巷道水害綜合防治技術(shù)體系,解決了煤礦巷道突水災害防治的技術(shù)問(wèn)題。
(二)關(guān)鍵技術(shù)描述
(1) 巷道致災構造綜合物探方法
本課題通過(guò)以突破含水構造空間位置、賦存形態(tài)的定量描述和水量的定量預報為目標,將探測斷層、陷落柱等構造的地震法、探查導水斷層、溶洞等含水體的電法和探查區域性富水構造等含水層的電磁法進(jìn)行深度綜合,建立基于多元地球物理信息聯(lián)合反演理論的突水災害源綜合定量超前預報方法及集成系統,為巷道突水災害源的超前預報定量識別、監測預警與災害控制提供科學(xué)方法。
(2) 巷道突水在害防治技術(shù)
①疏水降壓:根據物探方法探測的致災構造形態(tài)和補給條件,在具有足夠排水能力且經(jīng)濟合理的條件下選用;
②在承壓含水層周邊構筑止水帷幕,截斷井田區域徑流補給,改造井田含導水構造, 保障下組煤安全開(kāi)采與解放可采儲量;
③注漿堵水作為超前改造的一種補充手段,對于涌水量不大的地層可先行通過(guò)后注漿堵水,注漿堵水難度和成本通常遠大于超前改造。
(三)工藝流程
(1) 涌水治理基本原則如下。
①先分類(lèi),后治理:對圍巖類(lèi)型和含水構造進(jìn)行分類(lèi),針對性制定相應的治理方案。
②先探測,后封堵:物探鉆探等方法確定通道及裂隙展布,為鉆孔布置提供依據(關(guān)鍵孔)
③先引排,后注漿:鉆孔引流、降低治理區域水量,利于漿液擴散與留存封堵。
④先加固,后止水:破碎圍巖先期加固,提高強度,保證注漿安全,解決跑串漿。
⑤先試驗,后施工:連通、材料選擇配比試驗,提出注漿施工相關(guān)參數。
(2) 結合地質(zhì)分析、物探與鉆探、連通試驗,查明含導水構造基本特征:水源— 水壓—水量—導水通道。
(3) 各類(lèi)注漿設計關(guān)鍵技術(shù):①富水斷層破碎帶涌水型,②節理裂隙涌水型,③ 管道或溶腔涌水型,④孔隙和微裂隙涌水型。
(4)以地質(zhì)資料、探測資料、監測信息、試驗研究及施工反饋信息指導后續施工, 以關(guān)鍵孔為載體進(jìn)行設計的綜合治理技術(shù)體系見(jiàn)圖 1。