首采工作面顶板岩层覆含水量分析及防治水工程实践

针对金家渠煤矿首采工作面采前煤层顶板受含水层威胁,顶板涌水量大、导水裂隙带发育完全等现状,综合应用理论分析、现场实测,基于"大井法"工作面顶板动态补给量预计,分析水源、通道和强度三方面工作面充水条件,预测了工作面开采前顶板水害类型和涌水量大小,提出了以顶板水和离层水为主的"控水采煤"防控技术方案,根据矿井排供水量关系,将疏控水技术与矿井水深度处理技术相结合,实现了该矿区首采工作面顶板水害综合防治开采。     

基于GIS信息系统及人工神经网络的砂岩富水性预测研究——以赵庄矿3号煤层顶板砂岩为例

在分析赵庄矿自然地理、区域构造、区域水文地质条件、矿井突水灾害的基础上,根据研究区的断裂构造、隔水层厚度、奥灰水压以及奥灰顶部富水性在空间区域上的变化特征,研发了基于GIS组件的顶板砂岩水预测信息系统,该系统主要实现了评价指标的自动统计、图形的管理等功能,具有强大的空间分析功能,同时应用非线性的人工神经网络(ANN)技术确定了各主控因素的权重系数,在此基础上建立了煤层顶板砂岩富水分区评价模型,大大提高了预测指标统计的速度和精度。并应用该系统对3号煤层顶板砂岩富水性进行了评价,为井田3号煤层顶板突水危险性评价与预测和井下水害防治提供理论依据。     

赵家寨煤矿背斜轴部综合防治水技术研究及应用

结合赵家寨煤矿建设期间及投产后的防治水实践,阐述了预测预报、新型物探设备对富水区底板注浆改造层位的确定、综合分析顶板含水层的富水性等防治水技术在赵家寨煤矿滹沱背斜轴部合理的应用,确保背斜轴部首采工作面安全回采的实践经验对类似矿井防治水工作有所借鉴。     

青龙寺煤矿5~(-2)煤层顶板含水层突水危险性评价

为评价青龙寺煤矿5-2煤层顶板含水层突水危险性,保证矿井的安全生产。文中利用地理信息系统(GIS)对影响煤层顶板直接充水含水层富水性的5个主控因素进行了分析,通过层次分析法(AHP),计算出各主控因素的权重值,构建了含水层富水性分区图;通过对导水裂隙带发育高度的计算,然后与5-2煤层顶板隔水岩段加以比较,建立了顶板冒裂安全性分区图;通过叠加含水层富水性分区图与顶板冒裂安全性分区图,建立了煤层顶板直接充水含水层突水危险性综合分区图。研究结果表明:在矿区西北、东北部和西南局部富水性较弱,东南部富水性较强;而顶板冒裂安全性在矿区中部和西南部处于冒裂非安全严重区,其他区域为冒裂非安全一般区。青龙寺煤矿5-2煤层顶板含水层突水危险性为:在矿区西北、东北和中部地区主要为相对安全区和较安全区,5-2煤层顶板含水层突水危险性较弱;在矿区西南和东南部地区主要为较危险区和危险区,5-2煤层顶板含水层突水危险性较强,从而对即将进行生产的5-20102和5-20104工作面煤层顶板水害防治方案的制定提供了科学依据。     

黄陵一号煤矿2号煤层顶板涌(突)水危险性分区预测

在分析黄陵一号煤矿水文地质条件与充水因素的基础上,认为直罗组下段含水层是2号煤层顶板涌(突)水的主要水源。通过经验公式计算与实测冒落带和裂隙带(简称"两带")高度的对比分析,认为经验公式不适合该区开采实际,适合该区的冒采比和裂采比分别为5.7和25.2.以裂采比32为阈值,对矿井中北部2号煤层待采区进行了顶板涌(突)水危险性分区预测,为矿井防治顶板水害提供了依据。     

连续开挖诱导断层活化顶板突水机制的模拟分析

以中关铁矿采动断层突水为例,对连续开挖过程断层活化顶板突水进行有限元模拟,从力学角度研究断层带应力和损伤区迁移过程,分析断层活化机制.研究表明:连续开挖是造成断层损伤区产生、累积扩展到贯通的主要诱因;随着开挖推进断层带内剪应力集中区域沿断层从上到下逐渐向顶板转移,断层损伤区状态由压剪变为拉剪,并不断扩展;损伤区在断层揭露时完全贯通,形成导水通道并诱发突水灾害.因此,对于工作面前方的非导水断层,采用水平超前钻孔未必能查明断层活化导水情况,为确保安全,需补充斜向上钻孔,探查更高位置断层的导水性.     

中煤平朔井工二矿水文地质类型划分

煤矿突水事故时仅次于顶板、瓦斯的第三大矿井灾害,煤矿水文地质类型划分是科学确定矿井水文地质条件、突水危险性的手段。根据国家《煤矿防治水规定释义》,在系统整理分析平朔井工二矿的各类水文、构造、气候的相关资料,主要从矿井受采掘破坏或者影响的含水层及水体、矿井开采受水害影响程度以及防治水工作难易程度等方面进行水文地质类型划分,提出平朔矿区井工二矿的矿井水文地质类型为中等型的结论,从而分析和评价矿井水害对煤矿开采的影响程度,为经济合理地搞好矿井防治水工作提供了基础资料。     

新疆哈密大南湖矿区七号矿井3煤顶板突水危险性预测

基于大南湖矿区七号矿井的水文地质资料,本区地层可划分为一个隔水层和三个含水层;首采区瞬变电磁勘探划分出顶板相对富水区,结合导水裂隙带发育特征,使用"三图-双预测法"对矿井3煤顶板突水危险性分区进行预测。结果显示:矿井西北部顶板发生突水的危险性大;中部及北部大部分区域发生突水的危险性较大;东部和西南部为相对安全区,并根据此结果提出相应的防治水措施。     

FLAC3D模拟采动岩体渗流规律

为从根本上研究煤层开采工程中因顶板冒落、放顶垮落造成的顶板突水通道的变化规律,首次运用FLAC3D数值软件的应力-渗流耦合系统,结合工程实践,系统分析了采动岩体的渗流矢量、渗流速度、孔隙压力及导水边界线动态发展的普遍规律和分布特征,进行了顶板突水危险区域的识别,得出了一些对防治采场顶板突水有益的结论,可为煤矿顶板突水防治提供理论依据.数值模拟结果表明采动岩体渗流通道的发展明显受煤层开采的影响,且当主关键层破断时,采场最易发生顶板突水事故.在此基础上,将采场的渗流动态变化特征与采动岩体的破断、运动规律结合分析,给出了采场顶板破断及破断岩块再组合压实过程中渗流裂隙的扩展、闭合普遍演化过程.如果水源有限且现有设备能及时排除水患,当煤层采完后,采动岩体能重新压实闭合失去导水性能,地下水位能逐步恢复,即保护第四系及地表水的采煤技术可以实现.同时证明FLAC3D的应力-渗流耦合系统能预测并预算采动岩体裂隙产生、发展、闭合及相关危害性的可靠的数值定量分析软件,可作为一个新方法在顶板突水防治和保水采煤技术中应用.图5,表1,参11.     

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。     

含煤地层中断层突水机理探讨

含煤地层中断层的突水是矿井的主要水害问题之一.对断层的地质、水文地质特征进行了分析,研究了断层的详细结构,断层落差与断层宽度的关系,断层的导水性能及最大突水量与稳定水量的关系,结合国内已有的断层带试验资料,探讨了断层的突水机理.含水层的高压水克服岩层结构面的阻力,以突然方式涌入井巷的现象是含水层水压、矿山压力、隔水层和断层诸因素相互作用,破坏其平衡的结果,研究断层的突水机理是为了预测和预防突水灾害.突水机理用突水系数来表述,文中对断层的突水系数作了研究,提出取正常岩体强度的1/2,并在本矿区进行了应用,也可以为其他相似水文地质条件的矿井作为参考.对断层突水机理的研究还可以扩展应用到防水煤柱的留设及最大可能突水量预测等方面.     

矿井瞬变电磁法在整合矿井老空及灰岩水探测中的应用

瑞龙煤矿为资源整合矿井,150104工作面为瑞龙煤矿的首采工作面,工作面上方存有老空水及灰岩水,对工作面的安全形成了威胁,针对上述问题,采用矿井瞬变电磁对工作面上方老空区积水和灰岩赋水情况进行了探测,查明了老空水和顶板灰岩水的富水区的分布情况,确定了4个异常区并对异常区进行了探放水,消除了水害威胁,保证了矿井安全。     

柴沟矿薄基岩顶巨厚煤层过沟开采防治水技术

在过沟区域开采浅埋薄基岩顶板巨厚煤层时,将面临严重的水害威胁。柴沟煤矿在雨季过沟开采1503工作面,其煤层厚度20 m,埋深200 m.根据开采经验,该条件下回采后形成的裂缝带将直接导通至地表,届时将给井下生产带来严峻的水害威胁。通过对矿井及工作面水文地质条件及充水因素进行全面分析,应用理论计算,对不同地段的涌水量进行预测,认为工作面开采的主要充水水源为地表水和大气降水,且水量较大;充水通道主要为开采形成的顶板裂缝带。故提出"拦截、封堵、疏导"的防治水方案,具体为采前筑坝铺管打泄水孔,采中裂缝封堵及采后回填压实等3个阶段完成,同时提出相应的防治水技术措施,以此确保工作面安全过沟开采。     

徐庄煤矿7199综放工作面突水分析

为实现7199工作面在高水压突水条件下安全回采,通过对徐庄煤矿水文地质条件分析、水质化验及工程验证确定突水水源,采用瞬变电磁探测法和巷道地震共偏移法探测技术探测7199工作面顶板含水层区域,通过工作面两巷及切眼数据综合计算,得到工作面面内及周边和顶板方向上下的相对低阻异常区域的分布情况.结果表明:较大低阻异常区域主要集中在工作面近溜子道一侧;7199工作面突水水源为顶板砂岩水和分界砂岩水,存在底含和侏罗白垩水间接补给;主要的导水通道为采动导水裂隙带.     

威胁巷道的承压水水害隐患预测及防治研究现状

我国华北型煤田由于深部水文地质条件复杂,奥陶纪灰岩含水层富水性强,水压值大,造成下组煤开采过程中常因掘进中巷道围岩因高水压会造成突水灾变事故,危及生产安全。文中首先总结了近年来部分开拓工程突水实例,并分析了巷道开拓突水机理,然后综述性地论述了巷道高承压突水和巷道延伸开拓工程水害防治的研究现状和主要技术成就,文章对受高承压水威胁的巷道水害的预测和防治具有一定的指导意义和实用价值。     

郑州矿区水害特征及成因分析

在郑州矿区二十一次典型突水案例中,有十四次是二1煤底板C3灰岩水和O2灰岩水所致,另有六次为老窑水所致,一次是洪水灌入造成淹井。经综合分析,可看出矿区的水害主要来自C3、O2灰岩水。按突水水源分类,在二十一次突水案例中有顶板裂隙水害、底板薄层灰岩水害、底板奥灰一寒灰水害、老窑水害和地表水害;根据突水通道分类,有破碎带水害、滑动构造水害、采动裂隙带水害、人为通道水害等。根据郑州矿区水害的类型,总结提出了四种水害发生原因,有针对性地提出了不同水害的防治技术。     

孔庄煤矿太原群四灰赋水规律研究

本文分析了孔庄煤矿太原群四灰水害情况的主要水文地质工程方法,总结了四灰水害特征及赋水规律,提出了防止四灰突水的具体措施和建议,对煤矿水害防治具有重要的理论和实践意义。     

基于GIS的金属矿巷道突水预测

突水事故是地下开挖工程中常见的工程事故,为保障矿区的安全开采,以金属矿地下巷道为研究对象分析突水的主要影响因素,建立基于GIS和BP神经网络的脆弱性指数突水预测模型,并进行金属矿井突水预测.研究结果表明:金属矿巷道突水是多因素共同作用的结果,影响金属矿巷道突水危险性程度由大到小的因素依次是采动影响、断层、充水含水水压、巷道围岩防突性能和充水含水分布特性;巷道中严重的突水灾害易发于充水含水丰富且距离采场近的区域,并且与距断层的距离、充水含水水压和巷道围岩防突性能密切相关.     

铝土矿地下开采水害分析

地下开采铝土矿是我国铝土矿山的必然选择和发展趋势。水害是要面对的主要威胁之一,根据突水水源、采掘方式、岩体结构、突水形式和突水量等,对铝土矿地下开采中的水害进行了分类,说明了其特征。结合段村—雷沟铝土矿,根据勘探资料以及矿区地质与水文地质条件,段村—雷沟铝土矿的水害类型有地表水水害、冲积层水水害、岩溶水水害、断层水水害和采空区积水水害,论述了段村—雷沟铝土矿的水害类型及其对矿山建设的影响,分析了其成因,给出了该铝土矿山防治水害的总体思路和原则。     

赵家寨煤矿综合防治水技术探讨及应用

结合赵家寨煤矿建设期间的防治水实践,阐述了预测预报、超前物探、富水区底板超前预注浆、帷幕注浆、营造止浆（层）墙处理突水点等综合防治水技术在赵家寨煤矿建设中的应用,以期对类似矿井防治水工作有所借鉴。