一、項(xiàng)目介紹
近年來隨著我國煤炭開采深度、開采強(qiáng)度、開采規(guī)模的擴(kuò)大，礦井含水奧陶系灰?guī)r構(gòu)成的巷道圍巖自穩(wěn)能力較差，支護(hù)困難較大，同時表現(xiàn)為大范圍的淋涌水現(xiàn)象，奧灰導(dǎo)通斷層極易導(dǎo)致嚴(yán)重突涌水，嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)。
注漿作為有效的技術(shù)手段在礦井突水災(zāi)害治理中得到廣泛的應(yīng)用，其中注漿材料及防治技術(shù)成為水害治理的關(guān)鍵因素。由于奧灰含水層的注漿改造為大體積工程，材料用量巨大，僅采用水泥材料進(jìn)行治理，導(dǎo)致開采成本過高，經(jīng)濟(jì)性低。同時，針對奧灰含水層注漿改造工程，缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo)，特別是采用特種材料治理時，治理設(shè)計(jì)存在一定的經(jīng)驗(yàn)性和盲目性。
項(xiàng)目利用礦區(qū)周圍堆砌的大量利用煤矸石，成功制備了適用于華北煤礦典型奧陶系灰?guī)r含水層長距離泵送的注漿改造材料，提出了該漿液在奧陶系灰?guī)r含水層中的擴(kuò)散與堵水規(guī)律，通過數(shù)值模擬提出了本項(xiàng)目材料注漿改造的最佳厚度。建立并優(yōu)化了新型綠色奧灰含水層注漿材料生產(chǎn)工藝，完成了注漿材料堵水加固現(xiàn)場中試應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了受水威脅煤層的安全開采，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。
二、主要創(chuàng)新點(diǎn)
1.新研制的過火煤矸石注漿材料強(qiáng)化了膠凝活性，具有良好的可注性、泵送性，凝結(jié)時間受溫度影響小、可控性強(qiáng)，材料結(jié)石體抗?jié)B性好、后期強(qiáng)度不降低等特點(diǎn)。
2.提出了新注漿材料在奧灰含水層中的擴(kuò)散加固模型，揭示了該材料的封堵與加固機(jī)理，為奧灰含水層的最佳改造厚度提供理論依據(jù)。
3.實(shí)現(xiàn)了新型注漿材料的工業(yè)化生產(chǎn)，并成功應(yīng)用于白莊煤礦奧灰含水層注漿改造工程。形成了奧灰含水層注漿改造與監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)體系。
三、應(yīng)用效果
該注漿材料在某煤礦成功應(yīng)用后，新增煤炭產(chǎn)量30萬噸；推廣至另一個礦業(yè)公司后，在嚴(yán)重受水威脅煤炭采區(qū)新增產(chǎn)量40萬噸；共累計(jì)安全采出煤炭70萬噸，新增產(chǎn)值3.63億元，利稅1.38億元。杜絕了突大水及人身事故，解放了受水威脅煤量，提高了資源回收率，保護(hù)了地下水資源，延長了礦井服務(wù)年限，經(jīng)濟(jì)、社會效益顯著。
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