承压水体上开采Ts-q双因素安全评价方法研究

淮北矿区位于华北煤田东南缘,属华北型煤田,临涣、涡阳矿区位于该矿区南西块段。该区开采的二叠系下统山西组10煤层受下伏太原组灰岩水突水威胁。通过研究淮北临涣、涡阳矿区构造地质及太灰水文地质条件,界定了太灰含水层高承压弱富水的水文地质特征。经统计分析淮北、肥城等矿区200多个突水点突水系数与隔水层厚度、含水层钻孔单位涌水量之间的关系,提出了Ts-M、Ts-q承压水体上开采突水系数安全评价方法,解决了煤矿深部承压水体上开采安全评价依据不充分、防治水工程量大等问题。     

宿县矿区石炭系太灰地下水化学特征及水岩相互作用

石炭系太原组灰岩(简称"太灰")地下水是宿县矿区煤层开采主要的充水水源之一,为了研究安徽淮北煤田宿县矿区石炭系太灰地下水化学特征并分析其形成机理,文章综合运用Piper三线图、Gibbs图、相关性分析、主成分分析、离子组合比及饱和指数对矿区的地下水化学特征及水岩相互作用进行分析.结果表明:石炭系太灰地下水主要阳离子为N...     

受奥灰承压水威胁煤层安全开采的初步研究

华北各矿区是我国重要的煤炭基地,主要开採石炭二迭系煤层。煤系基盘为区厚的奥陶系灰岩。奥灰岩溶发育、富水性强、水压高、遇断裂极易与石炭系灰岩沟通,以底板突水形式,直接或间接地危害矿井安全开採,造成停产、淹井、甚至人身伤亡等重大灾害。华北地区受奥灰水威胁的主要是太原群下部煤层(简称下组煤),如:峰峰的小青、大青和下架煤;肥城、淄博的九、十层煤等。为了避免水害。多年来各矿区均先採二迭系及太原群上部煤层,以致下组煤长期不能开发,     

屯留矿区太原组与奥陶系含水层独立性验证与突水监测研究

通过屯留矿井下现场水文钻孔实测研究,证明该矿区太原组灰岩含水层与奥陶系灰岩含水层是两个完全独立的含水体系。现场实测太原组灰岩含水层分布均匀、范围广、渗透性好,可以作为奥灰水突水监测层。根据太原理工大学奥灰水突水监测理论与技术和屯留矿区现有的矿井开拓开采系统,设计了突水监控网,以对全矿区实时监测,保障安全开采。     

立井井筒地面预注浆工艺优化

恒源煤矿位于淮北煤田濉肖矿区的中西部,矿井设计生产能力200万t/a,主采二叠系下石盒子组4煤层及山西组6煤层,矿井深部采区地质储量1.2亿吨,深部采区作为矿井三水平与目前正在生产的浅部采区联合布置,原煤通过长约7.5km的主暗斜井运至浅部主井,提至地面。矿井深部     

基于水化学特征分析的象山矿井突水水源判别

为能够快速的、准确的识别矿井突水水源,减少煤矿人员伤亡和经济损失,以象山煤矿为例,应用Piper三线图法对井田内3组基岩含水层(奥陶系灰岩含水层、石炭系砂岩/灰岩含水层、二叠系砂岩裂隙含水层)中水质类型进行划分,采用水质分析对比和系统聚类分析相结合的方法,通过对井田内3组基岩含水层中28个水样进行的分析,获得了不同基岩含水层水的化学特征,根据水化学特征,将突水点处的待定水样和3组基岩含水层中的水样对比来判别矿井突水水源,同时提出了利用模糊聚类方法进一步确定矿井突水水源。研究结果表明,石炭系砂岩(灰岩)水和奥陶系岩溶水的水化学特征都与待定水样比较相似,不能轻易识别;聚类分析法能够排除干扰因素并最终精确判别矿井突水水源,即象山煤矿280排矸石门突水的水源为奥灰岩溶水,预测结果与实际相符,表明该方法针对矿井突水的水源判别具有较好的准确性。     

兖州矿区下组煤开采底板突水危险性评价

在系统收集兖州矿区各勘探阶段及各生产矿井水文地质资料的基础上,对兖州矿区下组煤底板奥灰含水层的水文地质特征进行了分析.利用单位涌水量资料对奥灰富水性进行了分区,综合考虑奥灰含水层的富水性、水压、隔水层厚度及底板破坏深度等因素,对影响下组煤各煤层开采的底板奥灰突水危险性进行了分区预测,为矿区奥灰水防治提供了依据.     

华北型煤田深部开采底板突水机理与区域治理关键技术

通过对华北型煤田邯邢矿区大采深高承压水和下组煤开采条件下9起较典型的煤层底板承压突水实例进行深入系统分析,基于时空4维结构概念,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理,即从空间上在上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层和因采动影响而产生的各种破坏损伤及原始导升裂隙带等,按阻水能力大小划分11个阻水"分带";从时间上按煤层底板渗水及突水通道形成进程划分4个"时段"。鉴于邯邢矿区矿井深部煤层和下组煤开采受奥灰承压水威胁现状和保水开采需要,提出了奥灰岩溶水上带压开采的"区域超前治理"水害理念、"超前主动、区域治理、全面改造、带压开采"防治水指导原则和底板阻水能力评价方法;相应成功地研发了区域超前治理关键等技术体系,特别是地面多分支水平钻进关键技术研究,取得了很好的安全技术效果,创新了大采深矿井和开采下组煤奥灰水害治理方法与技术,为安全开采受承压水威胁的煤炭资源,保护煤系基底奥灰水环境提供一条新途径。     

大佛寺煤矿地下含水层对煤层气开采的影响分析

矿井地下含水层的赋存、径流特征不仅影响煤层气的含量大小及煤层开采,而且对煤层气井的排采有重要影响。大佛寺煤矿延安组含煤地层以上自上而下发育含水层七层,隔水层六层,其中与主采4#煤层开采及煤层气赋存有关的含水层分别为延安组下段4上煤-4煤间砂岩含水层、延安组上段4上煤以上砂岩含水层、直罗组下部砂岩含水层、宜君组砾岩含水层及洛河组砂岩含水层。为研究地下含水层对煤层气开采的影响,论文在阐述地下含水层发育特征基础上,利用煤层气开采井取得的水化学指标经分析对比,得出4#煤煤层气井的排采水主要来自煤层顶板4上煤~4煤间砂岩含水层段水的认识;依据该含水层距离煤层的间距、含水层厚度大小及矿井构造发育程度等指标,提出了圈定水文地质条件有利的煤层气开发区段的标准是煤层距顶板充水含水层较远,间距大于10 m,构造上处于背斜部位,不利区段的的标准是煤层距顶板充水含水层间距小于3 m,构造上断层发育或顶板含水层厚度在10 m以上,断层发育。     

基于岩性及结构特征的砂岩含水层富水性评价

煤层顶底板砂岩水害是常见的矿井水害类型之一,其影响程度与含水层富水性密切相关。以营盘壕煤矿22采区2煤层为例,分析了顶板砂岩含水层的富水性影响因素,选取了以砂岩等效厚度、砂岩岩性系数、岩芯采取率及砂泥岩层比率等4项指标作为含水层富水性的评价指标,采用熵权系数法、主成分分析法和层次分析法确定各指标的权重,构建富水性预测模型,基于该模型对砂岩含水层的富水性进行评价。结果表明,研究区顶板砂岩含水层富水性具有强、中、弱3个等级的分区,其中直罗组砂岩含水层以弱-中等富水区为主,强富水区零星分布,志丹群砂岩含水层则以中等-强富水区为主,弱富水区零星分布。富水性评价结果与钻孔抽(放)水试验的单位涌水量具有较好的一致性。     

浅谈瞬变电磁法在煤矿探测底板含水性中的应用

良庄煤矿是1954年开采得老矿,随着矿井开采时间不断延长,资源枯竭成为制约煤矿发展得主要障碍,为了延长矿井的寿命,自2004年良庄煤矿开始回采十五层煤。十五层煤底板下距徐家庄灰岩深度平均23m,距奥陶系灰岩65m,根据邻近的水文观测孔资料分析,徐家庄灰岩水位在-300米、奥陶系灰岩水位在±0米,十五层煤得开采受徐、奥灰突水威胁。因此工作面开采前,必须对工作面底板主要含水岩层(徐灰、奥灰)的含水性进行探测,为工作面得安全开采提供可靠依据。煤矿底板富水性探测的方法有很多种,矿井瞬变电磁法探测是将成熟的地面瞬变电磁法应用于煤矿井下,在良庄煤矿是一种尝试,2004年8月矿井瞬变电磁作为一种新技术,在良庄煤矿东21513工作面回风巷,首次使用矿井瞬变电磁法探测工作面底板富水构造,取得了很好的效果,因此矿井瞬变电磁被广泛应用于后组煤工作面底板富水构造探测。     

良庄井田后组煤的安全开采评价

在对区域和良庄井田水文地质特征分析的基础上，探讨了开采煤层底板徐家庄灰岩和奥陶系灰岩水文地质特征，得出了徐家庄灰岩和奥陶系灰岩岩溶裂隙的发育及其富水性受断裂构造控制的结论。通过对煤层底板岩层的组合特征、厚度变化及含水层水位分布规律的研究，利用突水系数法评价了井田内后组煤开采的安全性，得出了徐灰水、奥灰水对11煤的开采影响不大，对13煤的开采有一定的影响，对15煤的开采威胁大的结论。     

临县杨家岩井田地质特征及煤层分析

山西省临县杨家岩井田位于河东煤田临县杨家岩一带,井田含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组．可采煤层为山西组4号、5号煤层和太原组10号煤层,均为气煤。对临县杨家岩井田地质特征及煤层水地质条件进行了分析。     

深部矿井奥灰水带压开采条件评价及防治水建议

随着矿井采掘工程向深部的延伸,基底奥陶系灰岩含水层水位高、水压大、富水性强,是造成矿井水害的主要因素之一。针对此问题,选取某矿十三水平及深部相关资料进行研究,综合分析研究区奥灰岩溶发育特征,采用突水系数法对该区域进行带压开采条件评价,并给出相应的防治水建议。结果表明,研究区奥灰含水层水位高、压力大、不均一、强富水,对本区域的安全回采形成一定威胁。研究区奥灰埋深较大、水压较高、隔水层间距不足,突水危险性较高,开采时需重点进行构造探查及治理工作。     

埠村煤矿徐灰水特征及其防治措施分析

埠村煤矿有4个主要含水层,其中徐家庄石灰岩含水层组（简称徐灰水）和中奥陶系石灰岩含水层组（简称奥灰水）,对石炭系太原组煤的开采具有严重威胁。为研究徐灰水特征,详细分析了汛期对徐灰水和奥灰水水位的影响;设计了徐灰水放水实验,重点对放水实验过程中各钻孔水位的变化进行了统计分析。制定了徐灰水的防治措施,为石炭系太原组煤的安全开采提供了科学依据。     

基于模糊聚类的顶板砂岩富水性预测研究——以龙固井田为例

华北石炭一二叠纪煤系山西组煤层开采受项板砂岩含水层水影响严重.砂岩含水层富水性取决于多种因素,以龙固煤矿山西组3煤开采为例,分析了煤层顶板砂岩富水性的影响因素.在单因素分析的基础上,应用模糊聚类方法时含水层富水性进行了评价.研究表明,龙固煤矿山西组砂岩含水层富水性受砂岩厚度、砂泥岩组合特征及构造发育程度等因素影响,将这些影响因素作为含水层富水性指示信息样本进行聚类分析,对含水层富水性进行了分级分区.研究成果对该区矿井水防治具有一定的指导意义,也为含水层富水性的预测研究开辟了一种新的途径.     

宁正煤田侏罗系煤层顶板富水性及涌(突)水风险评价

为研究宁正煤田侏罗系煤层顶板含水层的富水性,运用主客观因素综合赋权的方法,选取含水层厚度、粗砂岩含量、冲洗液消耗量、岩芯采取率、砂泥岩互层数、泥岩含量作为富水性评价的指标,对8煤层的顶板富水性进行分析。结果表明：利用模糊层次分析法-熵权法综合赋权得到各项指标的综合权重,结合逼近理想解排序法的基本原理建立了煤层顶板富水性评价模型,南部地区涌水量约为0.2L/S,中部和北部涌水量约为0.27L/S,西北部涌水量约为0.36L/S,西南部涌水量约为0.43L/S,在煤田内涌水量最大。并通过已知涌水点的分布,对所建立的评价模型进行检验,验证了该模型的准确性。宁正煤田8煤层顶板富水性在西部和东部部分地区N703、N109钻孔周边的富水性最强,在南部补406、补601周边的富水性最弱。     

地面定向钻技术在综采面突水治理中的应用

朱庄煤矿是一座生产能力2.2百万吨/年的大型矿井,水文地质类型为极复杂型。发生突水的Ⅲ631综采工作面位于Ⅲ63采区上部,为该采区右翼首采面。开采煤层为山西组6煤层,含煤地层之下为太原群灰岩。工作面走向长412.5m,倾斜宽180m。煤层倾角16~18°,煤层厚度平均2.8m。     

水害隐患监测系统在煤矿的应用

为解决赵庄煤业带压开采问题,根据矿井现有的水文监测钻孔,结合已有水文资料,基于石炭系太原组各层灰岩含水层的变化,提出了奥陶系灰岩岩溶水突出的监测理论与技术。研究了水文数据传输系统的设计方案,水害预警系统的敏感指标,形成了水害预警自动化监测系统,给赵庄矿防治水提供了科学技术手段,确保矿井安全开采。     

薄层灰岩带压开采防治水技术研究

为了实现西坡矿5111工作面安全带压开采,减小底板薄层灰岩含水层对回采工作面的安全威胁,通过水文地质条件分析、采后底板破坏深度预计、突水系数法评价等多种手段评价该面带压开采突水危险性,认为工作面最大突水系数为0.084 MPa/m,大于安全带压开采临界值0.06 MPa/m,发生底板突水的可能性较大。采用矿井直流电法超前探查、井下钻探工程跟进验证、疏水降压工程治理相结合的综合防治水技术手段,探查工作面底板薄层灰岩含水层及隔水层富水异常区,验证并疏放薄层灰岩含水层水,有效降低了工作面底板隔水层带压值,最终实现工作面安全带压开采。结果表明5111工作面底板薄层灰岩含水层富水性不均一,局部存在富水异常区,且具有可疏放性,经过10 d疏水降压,薄层灰岩含水层水位下降36 m,底板隔水层带压值和突水系数均降低至安全带压开采临界值以下,从而实现了工作面安全带压开采,为西坡矿5#煤层安全开采提供了技术支撑,也为该地区条件相似工作面的开采奠定了基础,完善了底板水害防治技术体系。