【正文】 層）。巖性以灰、灰綠色細(xì)、中、粗粒砂巖為主，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)、 15 松散含水層三 煤直羅組砂巖裂隙孔隙含水層上段直羅組砂巖裂隙孔隙含水層下段152.25二 煤四 煤六 煤67.25十二 煤十 煤十六 煤63.733.37~371.4560.279.32~587.599.32~288.6698.334.910.39~10.7148.73~88.5949.61~136.9284.4249.61~136.9284.4229.22~91.9361.033.89~111.08十八 煤 圖 23 主要煤層與含水層上下關(guān)系示意圖 膠結(jié)程度較差，具大型交錯(cuò)層理，局部地段裂隙發(fā)育，鉆探上表現(xiàn)為漏孔現(xiàn)象。垂向上，對(duì)井田影響較大的含水層為直羅組下段砂巖含水層（ Ⅱ ）及 2～ 6煤間砂巖含水層（ Ⅲ ）；以往抽水試驗(yàn)資料： Ⅱ 含水層單位涌水量為～ L/s 14 (2)地下含水層 井田含水層按巖性組合特征及地下水水力性質(zhì)、埋藏條件等，由上而下劃分為 以下主要含水層： ① 第四系孔隙潛水含水層（ Ⅰ ） 本區(qū)第四系孔隙潛水含水層全井田分布，地層厚 ～ ，平均厚 ；地下水主要賦存于風(fēng)積沙丘、小型洼地中。 地質(zhì)構(gòu)造 井田褶曲構(gòu)造為主，由西向東有長梁山向斜、鴛鴦湖背斜、張家廟向斜、張家廟背斜、大羊其向斜、馬家灘背斜，并伴生次 一級(jí)的向背斜。厚度變化總體呈現(xiàn)為：自井田中部向南北逐漸變薄。 13 全區(qū)可采煤層 3 層、大部可采煤層 8 層、局部可采煤層 8 層、不可采煤層 4 層。鉆孔揭露厚度 ～ ，平均 。巖性以灰褐、紫紅、紫褐色粉砂巖和泥巖為主，夾灰白、灰綠 色中～細(xì)粒砂巖，底部普遍有一層褐紅色砂巖與下伏直羅組地層呈假整合接觸。巖性由灰、灰白色長石石英砂巖，深灰色、灰黑色粉砂巖、泥巖、煤和少量含鋁質(zhì)泥巖組成，底部以一套淺白或黃色帶紅斑的粗粒砂巖、含礫粗粒砂巖，與下伏三疊系上統(tǒng)上田組（ T3s）呈假整合接觸。經(jīng)鉆孔揭露井田內(nèi)地層由老至新依次有：三疊系上統(tǒng)上田組（ T3s）；侏羅系中統(tǒng)延安組（ J2y）、直羅組（ J2z）；侏羅系上統(tǒng)安定組（ J3a）；古近系漸新統(tǒng)清水營組（ E3q）和第四系（ Q）。本區(qū)鐵路網(wǎng)完善，鐵路交通比較便利 (詳見 21 井田交通位置圖 )。北部有國道主干線銀（川）～青（島）高速公路 (GZ25)及國道 307線東西向通過，距 井田約 20km；井田西側(cè)有磁窯堡～馬家灘三級(jí)公路南北向通過，從馬家灘向南接于鹽興一級(jí)公路，向西與 211 國道相接；鴛（鴦湖）～馮（記溝）一級(jí)公路可直接通往井田。 井田呈北西～南東條帶狀展布，北以新堿溝北正斷層和楊家窯正斷層為界，南至第 32勘探線；西以李新莊西側(cè)斷層和長梁山～馮記溝向斜軸為界，東至馬柳斷層。 41′ 38″至 106176。 為了將該科技項(xiàng)目推廣應(yīng)用于神華集團(tuán)，一方面要全力做好本科技項(xiàng)目的后續(xù)工作（第三階段收集數(shù)據(jù)、第四階段綜合分析及編制成果報(bào)告，第五階段組織項(xiàng)目驗(yàn)收），另一方面由于正在實(shí)施的試驗(yàn)區(qū)為煤層沖刷變薄帶，紅柳煤礦對(duì)該區(qū) 域煤層不進(jìn)行回采，無法通過回采可靠驗(yàn)證所施工井下定向試驗(yàn)鉆孔對(duì)頂板含水層的疏水效果，再加之僅用一個(gè)鉆場(chǎng)的井下定向鉆孔進(jìn)行試驗(yàn)，收集的數(shù)據(jù)少和結(jié)論不充分。 集團(tuán)公司于 2020 年 10 月決定為環(huán)境安全工程公司采購一臺(tái)ZDY6000LD 井下定向探放水鉆機(jī)施工井下定向鉆孔進(jìn)行水害治理，同時(shí)，經(jīng)能源工程公司立項(xiàng)，集團(tuán)公司確定《中長距離定向鉆進(jìn)技術(shù)在礦井水害治理中的應(yīng)用研究》科 技項(xiàng)目為 2020年科技項(xiàng)目，實(shí)施該科技項(xiàng)目共分五個(gè)階段，即第一階段準(zhǔn)備工作（收集資料及編制方案設(shè)計(jì)和采購設(shè)備），第二階段現(xiàn)場(chǎng)施工，第三階段收集數(shù)據(jù)，第四階段綜合分析及編制成果報(bào)告，第五階段組織項(xiàng)目驗(yàn)收。鴛鴦湖礦區(qū)的紅柳礦、石槽村礦、麥垛山礦在試生產(chǎn)或建設(shè)期間出 現(xiàn)較大涌水，因此，寧煤集團(tuán)公司所轄的鴛鴦湖礦區(qū)、馬家灘礦區(qū)由于本區(qū) 2 號(hào)煤頂板直羅組砂巖含水層沉積環(huán)境復(fù)雜，富水性不均勻且滲透性差可疏性差，隨著井筒和井田開拓揭露，對(duì)礦井生產(chǎn)安全和作業(yè)環(huán)境的影響越來越大，防治水工作是當(dāng)務(wù)之急。目前主要影響礦井開采的含水層為直羅組砂巖含水層組，含水層厚 , 平均厚度 127 m，該含水層滲透性差，為富水性較強(qiáng)含水層。 為了 探索 寧東各 礦井 效果最佳 的防治水技術(shù) 手段和技術(shù)路線， 7 環(huán)境安全工程分公司借鑒多年施工中長距離 (600800m)定向瓦斯鉆孔的施工經(jīng)驗(yàn)和治理瓦斯的良好效果， 經(jīng)與中煤科工集團(tuán)西安研究院多次論證和分析，通過對(duì)原中長距離定向鉆機(jī)及工藝技術(shù)進(jìn)行改造后達(dá)到有效進(jìn)行水害治理的目的。從目前施工情況 8 和觀測(cè)數(shù)據(jù)情況來看，《 中長距離定向鉆進(jìn)技術(shù)在礦井水害治理中的應(yīng)用研究》科技項(xiàng)目攻克了許多技術(shù)難題，取得了階段性成果，效果顯著和明顯，可得出以下初步 結(jié)論：一是 中長距離定向鉆機(jī)施工中長距離定向探放水鉆孔是可行的；二是可實(shí)現(xiàn)在 在中硬完整地層中開分支技術(shù)；三是較常規(guī)鉆孔相比，可縮減大量鉆孔工程量、延長疏放水時(shí)間、增加鉆孔在含水層中的穿行距離和高效地超前探放水， 提高疏水效果， 可有效解決神華寧煤集團(tuán)寧東礦區(qū)煤層頂板低滲透性含水層水常規(guī)鉆孔疏放效果差的問題。距銀川市約 66km，在靈武市以東約 50km處，地理極值坐標(biāo)位于東經(jīng) 106176。 56′ 56″之間。 本區(qū)公路交通方便，經(jīng)過多年建設(shè)已形成較為完善的公路網(wǎng)。另外， 10 擬建的太（原）～中（衛(wèi)）～銀（川）鐵路從井田北部約 15km處東西向通過。 11 地質(zhì)特征 地層 井田內(nèi)大部分地區(qū)被第四系（ Q）風(fēng)積砂所覆蓋，僅在井田西南部有零星基巖出露。 (2)侏羅系中統(tǒng)延安組（ J2y） 為一套內(nèi)陸湖泊三角洲沉積，是井田內(nèi)主要含煤地層，在井田內(nèi)沒有出露，鉆孔揭露厚度 ～ ，平均 。 (4)侏羅系上統(tǒng)安定組（ J3a） 為一套干燥氣候條件下河流、湖泊相紅色沉積，俗稱“紅層”，在井田內(nèi)沒有出露，鉆孔揭露最大殘留厚度 。 (6)第四系（ Q） 井田內(nèi)廣泛發(fā)育，底部為白堊系礫巖風(fēng)化殘留卵礫石和鈣化結(jié)核；中部為沖淤積的黃沙土；頂部為現(xiàn)代風(fēng)積沙丘及沙土層。其中：編號(hào)煤層 23層，自上而下編號(hào)為： 3 3 3 下、 4 4 4 11 1 15 1 15 1 17 172 及 1 18 182 煤。井田內(nèi)見煤點(diǎn) 91個(gè)，煤層厚度 ～ ，平均 ，可采厚度 ～，平均 ，屬中厚～厚煤層。夾矸巖性以泥巖、炭質(zhì)泥巖和粉砂巖為主，多位于煤層的中下部，層位較為穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤類為不粘結(jié)煤。井田最高高程點(diǎn)位于 H1407孔西邊的山丘上，海拔高程為 +，最低高程點(diǎn)位于 H3005 孔附近，海拔高程為 +，井田內(nèi)最大相對(duì)高差 130m,未見地表涇流。 ② 侏羅系碎屑巖裂隙孔隙承壓含水層（ Ⅱ ～ Ⅴ ） 包括侏羅系安定～直羅組含水層、中統(tǒng)延安組含水層。 侏羅系中統(tǒng)直羅組裂隙孔隙含水層（ Ⅱ ） 本含水層全井田發(fā)育，廣泛分布，屬干旱條件下的河流沉積物。該層地下水水位標(biāo)高 +1306～ +1388m，含水層厚 ～，平均厚度 ，與直羅組地層分布規(guī)律相似，含水層厚度沿馬家灘背斜軸南部抬升使得南部厚度較薄，自南而北厚度逐漸增大。含水層厚約 ～ ，平均厚度 ，北部沿古近系粘土層零點(diǎn)線以北與表層第四系含水層、古近系風(fēng)化層含水層形成統(tǒng)一含水層。底部為一厚層灰白、黃褐或紅色含礫石英長石粗砂巖，俗稱 “ 七里鎮(zhèn) ”砂巖，砂巖底部含石英小礫石，泥質(zhì)膠結(jié)、顆粒支撐，膠結(jié)程度較 17 差，松散～較松散，錘擊易碎，遇水振蕩或手捻可散。 (4)地下水的補(bǔ)給、涇流和排泄 井田地下水補(bǔ)給來源，主要為大氣降水，其次為含水層之間的越流補(bǔ)給。該工作面回風(fēng)巷位于一號(hào)回風(fēng)斜井井口西北 640～ 2420m,巷道大體平行于礦工業(yè)廣場(chǎng)至一號(hào)立風(fēng)井的道路，位于路西側(cè)約 390m 處?！?155186。工作面所采煤層為 2 煤， 煤質(zhì)特征為 黑色 、 塊狀，半暗型，絲 絹 、絲炭光澤， 參差狀斷口 ，含黃鐵礦結(jié)核， 為 簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的 穩(wěn)定厚煤層，煤種為不粘結(jié)煤 （ BN）。～ 155186。煤巖層沿走向、傾向均有一定的起伏變化。 3121 工作面頂板直羅組下段粗砂巖含水層靜儲(chǔ)量預(yù)計(jì) 根據(jù)紅柳煤礦 1121 工作面 涌水機(jī)理，二煤頂板含水層 周期性涌水水量以直羅組下段粗砂巖含水層古封存地下水靜儲(chǔ)量為主，因此，需要對(duì) 3121 工作面 頂板充水含水層進(jìn)行靜儲(chǔ)量預(yù)測(cè)計(jì)算，為疏放水鉆孔 工程布置提供依據(jù)。 利用以上公式，分別對(duì) 定向鉆孔覆蓋范圍內(nèi) 3121工作面頂板直羅組 下段 粗砂巖的 含水層 總靜儲(chǔ)量 及下一次周期來壓井下定向鉆孔覆蓋范圍內(nèi)含水層的靜儲(chǔ)量進(jìn)行 估算，結(jié)果分別為 萬 m m3，具體 見表 31 所示。 (2)鉆孔布置 本次工作面常規(guī)疏放水鉆孔共布置了 119 個(gè)鉆孔，其中開切眼布置了 7 個(gè)鉆孔；機(jī)巷布置了 49 個(gè)鉆孔；風(fēng)巷布置了 63個(gè)鉆孔。 定向疏放水鉆孔的目的 (1)繼續(xù)研究中長距離定向鉆機(jī)施工中長距離定向探放水鉆孔的鉆進(jìn)工藝。 ②定向鉆孔 試 驗(yàn)工程盡可能以 鉆孔成孔性、 提高疏放水量為目的。 ⑥根據(jù)井下定向探放水鉆機(jī)能力，結(jié)合工作面情況，合理布置鉆孔長度。其中一號(hào)鉆場(chǎng)布置了 7 個(gè)鉆孔，鉆孔編號(hào)依次為： 7；二號(hào)鉆場(chǎng)布置了 8個(gè)主孔 1 個(gè)分支孔，鉆孔編號(hào)依次為： 2 8；三號(hào)鉆場(chǎng)布置了 5 個(gè)鉆孔，鉆孔編號(hào)依次為 5； 四號(hào)鉆場(chǎng)布置了 2 個(gè)主孔 2 個(gè)分支孔，鉆孔編號(hào)依次為： 1 21。 綜上所述，本次定向疏放水鉆孔在上分層中共布置了 12個(gè)鉆孔，在下分層中共布置了 10個(gè)鉆孔。施工上分層含水層鉆孔采用 φ 195mm 擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔后 下 設(shè)φ 159mm，壁厚 8mm 的孔口管 固孔， 在含水層 中 以 φ 96mm 裸孔鉆進(jìn)至終孔位置 ，鉆孔結(jié) 構(gòu)如圖 4 42 所示： 26 直徑96mm至終孔直徑165mm直徑127mm采用水泥漿進(jìn)行填充直徑1 2 7 m m 閘板閥 圖 41 下分層含水層鉆孔結(jié)構(gòu)圖 27 直徑195mm直徑159mm采用水泥漿進(jìn)行填充直徑127mm閘 板閥出隔水層泥巖2m直徑133mm至終孔直徑96mm 圖 42 上分層含水層鉆孔結(jié)構(gòu)圖 (6) 孔口裝置 探放水或需要收集放水時(shí)的水量、水壓等資料時(shí)， 需 要安裝質(zhì)量合格耐壓達(dá) 4Mpa 的控水閥門（ φ 127mm閘板閥或蝶閥 ） 和 壓力表。 孔口裝置示意圖如圖 43 所示。 工程量情況 本次定向疏水鉆孔預(yù)計(jì)工程總量為 9517m，其中一號(hào)鉆場(chǎng)鉆孔繼 29 續(xù)做為試驗(yàn)孔進(jìn)行施工，若試驗(yàn)成功則二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)鉆場(chǎng)的鉆孔做為后續(xù)推廣應(yīng)用的鉆孔進(jìn)行施工，具體情況見下表： 一、一號(hào)鉆場(chǎng) 鉆場(chǎng) 孔號(hào) 開孔參數(shù) 分支點(diǎn) （ m） 累計(jì)孔深 (m) 工程量 (m) 預(yù)計(jì)封孔長度（ m） 終孔層位下段粗砂巖含水層 方位角 傾角 一號(hào)鉆場(chǎng) 1 30 456 456 28 上分層 2 25 498 498 37 下分層 3 30 522 522 28 上分層 4 25 552 552 3