深厚松散层土体结构特征及综放提限开采分析

由于煤系地层距松散含水层的距离越来越近,松散层底部或潜在威胁的含水层对矿井安全生产的威胁程度也逐渐增加。通过现场钻探取芯、钻孔资料统计分析及土工试验的方法,分析并掌握了2301N工作面附近深厚松散层底部地层的垂向沉积结构特征、深埋粘土及砂土的岩性特征;通过深厚松散层"底含"赋存特征、富水性、水力联系的分析,并结合研究区域深埋粘土特殊的土体特性,综合分析认为2301N综放工作面可留设防砂煤岩柱,并且该区域深厚松散层底部的厚粘土层可作为安全煤岩柱的保护层。     

界沟矿7211工作面防砂煤岩柱留设研究

在详细分析松散层底部“四含”的富水性及岩土物理性质的基础上,以界沟煤矿7₂11工作面为地质背景,利用FLAC3D软件建立了7₂煤开采的工程地质模型,研究了采动后顶板岩层位移、应力及塑性区变化规律。按数值分析法、规程法和实测类比法确定了留设的防砂安全煤岩柱高度最大为24.6m,结合工程实际情况,工作面可安全生产,研究结果为松散含水层下近煤层安全开采提供了指导和借鉴。     

宿南矿区"四含"沉积相与富水性关系研究

以宿南矿区为例,通过对"四含"沉积物沉积前的古地形、沉积物的颗粒大小与磨圆度、物质来源,得出沉积相特征.结合区内"四含"水文地质特征,分析了"四含"富水性与沉积相之间的关系.经数值模拟计算的结果和沉积相与富水性之间的关系的综合分析,将区内"四含"分为强富水区、中等富水区和弱富水区三种类型,为煤矿一阶段水平开采前对于确定煤岩柱类型和留设合理的煤岩柱高度提供了技术支撑.     

五沟煤矿防砂煤岩柱高度留设研究

通过计算机数值模拟、相似材料模拟实验及"三下开采规程"等方法研究五沟煤矿1033工作面需要留设的安全防砂煤岩柱高度,并参考实测成果资料,综合确定出1033工作面留设的防砂煤岩柱安全高度及其开采上限标高,通过资源回收、经济评价表明1033工作面提高开采上限的可行性和必要性.为今后的10煤层含水层工作面留设防砂煤岩柱开采提供大量实际技术经验,回收大量煤炭资源,获得更大经济效益,实现矿井安全开采和可持续发展.     

新生界底部含水层三维数值模型及疏放性评价

通过对安徽祁东煤矿新生界底部含水层("四含")的水文地质条件分析,建立了水文地质概念模型和数学模型。运用V isualM odflow软件对模型进行识别和验证,从而识别出"四含"内部参数特征。运用识别后的模型采用两种方案对"四含"进行疏放,结果表明:"四含"在一定时间内是能够疏干的,方案2的时间效益优于方案1,这为"四含"水害的防治、煤岩柱类型划分与高度的合理留设提供一种重要的参考依据。     

带压综采工作面矿井综合物探及安全性评价研究

采用瞬变电磁法和无线电波透视法对大饭铺矿61114工作面带压开采区域进行导水通道和富水性探测,综合分析瞬变电磁法和无线电波透视法圈出的异常重叠区域,据此对带压开采区域进行安全性评价分析,提出安全开采措施。结果表明:矿井瞬变电磁法主要探明含水层范围及富水性,无线电波透视法主要探明煤层及隔水层构造发育情况,而两种方法探测的异常体重叠区域则可能既有含水体,又有导水通道,为带压综采工作面防治水工作重点区域;对于井下综合物探圈定的重叠异常区需要进行提前打钻验证,当揭示存在富水构造异常区时,及时进行安全分析,必要时需实施注浆封堵导水构造或留设防水煤岩柱,保证工作面的安全采掘。     

巨厚含水松散层下放顶煤开采提高回采上限的可行性研究

通过对综放工作面防水煤岩柱质量及松散层底部含隔水性的试验分析研究，论证了提高回采上限的可行性，使煤柱高度缩小了１７ｍ，解放原定压煤４．６万ｔ     

桃园煤矿"四含"三维数值模型及疏放性研究

通过对桃园煤矿新生界底部"四含"的水文地质条件分析,利用有限差分方法,建立地下水三维数值模型.运用水位拟合对"四含"内部参数进行识别.运用验证后的模型,采用两种方案对"四含"进行疏放,结果表明:"四含"在一定时间内是能够疏干的,方案2的时间效益优于方案1.这为"四含"水害的防治、煤岩柱类型划分与高度的合理留设提供一种重要的参考依据.     

皖北钱营孜煤矿含、隔水层特征及评价

为查明皖北钱营孜煤矿及周围水文地质情况,在对皖北钱营孜煤矿主、副和风三个钻孔调查的基础上,获取了该矿基本水文地质特征,井对各含水层进行了评价,结果表明:该矿从顶往底可分为松散层和二叠系含、隔水层,其中松散层含水层与二叠系含水层之间无明显的水力联系.新生界松散层第一含水层直接接受大气降水补给,富水较强,第二含水层富水性较弱,第三含水层富水性较强.尽管目前二叠系含水层富水性较弱从而不会对煤层开采造成大的威胁,但在未来的开采工作中应予以注意,因为它是井筒开挖的直接充水含水层.     

承压因素与Ⅰ类采动等级水体下防水煤岩柱的留设

同类型水体下防水煤岩柱的留设问题一直是采矿工程中研究的热点.在分析淮南煤田潘集矿区、淮北煤田兴隆庄矿区、兖州煤田百善矿区的水文地质条件及突水实例的基础上,针对Ⅰ类采动等级水体下留设的防水煤岩柱不能确保安全生产问题,探讨了含水层承压与Ⅰ类水体下防水煤岩柱的留设问题,提出了相关建议.     

近松散含水层溃砂机理及判据研究

深厚松散层下煤碳滞压量巨大,提高开采上限是近松散层下安全采煤的重要研究课题。基于海孜煤矿西部井松散层下浅部采区压煤问题,通过相似材料模拟试验及理论分析,从覆岩裂隙破坏发展规律及松散层砂土颗粒性质入手,研究工作面溃砂机理,试验结果和理论分析基本吻合,同时提出工作面溃砂判据,研究结果对合理留设浅部工作面安全保护煤(岩)柱,最大限度提高开采上限具有现实指导意义。     

苏南任墅煤矿砾石含水层下开采的研究

本文着重介绍在80—81年间我院与江苏太湖煤炭公司合作开展的一项科研的基本成果与初步结论.文中简述了根据观测、试验查明的任墅煤矿水文地质条件,导水裂缝带和冒落带高度及其透水性,复岩破坏特征和矿山压力的显现规律,以及地表移动变形参数;论证了该矿第四系底部砾砂富含水层下安全煤柱留设和高度确定的方法,在我国首次提出了在此种水体下留设“防砂煤柱”开采浅部煤层的方案.本文还强调指出,在与任墅煤矿条件相似的砾砂含水层及某些地面水体下,可以运用本项观测研究成果,尽量留设“防砂煤柱”开采浅部煤层,并应在此类问题上进行深入、广泛的探讨和实践,以便缩小目前我国许多生产和新建矿井留设的安全煤柱高度,大大减少煤炭资源的损失.     

王家山煤矿水洞沟合理留设防水煤柱的探讨

在水洞沟区域 ,如何留设安全防水煤岩柱才能既保证矿井安全生产 ,又尽可能地减少煤炭损失是王家山煤矿急需解决的一个重大技术难题。 1 999年底靖远矿务局和西安科技学院充分协商 ,一致同意就王家山矿四号井洞沟合理安全防水煤岩柱问题立项进行研究。     

大佛寺煤矿顶板涌水规律及影响因素

洛河组是大佛寺煤矿煤层开采的主要充水含水层,但在不同区域内的涌水强度存在巨大差异。文中在统计分析不同区域工作面涌水资料的基础上,总结了顶板涌水的规律,并分析了涌水与采厚采宽等生产因素以及含(隔)水层、煤与含水层间距、地质构造等地质因素之间的关系,找出了影响不同区域顶板涌水的关键因素。区内洛河组含水层富水性弱-中等,其厚度决定了该层的整体富水性,是工作面涌水的基本条件,煤层采厚及煤与含水层间距直接影响导水裂隙带在洛河组含水层中的延伸范围,对工作面涌水强度影响很大。通过分析砂泥岩比、结构系数对砂泥岩互层型隔水层隔水性的影响以及区域构造在顶板涌水中的作用,认为隔水层岩性变化减小了有效隔水厚度,而结构的复杂程度对采后导水裂隙发育具有明显影响,地质构造更是从充水水源和导水通道这两方面促进了中厚煤层开采时顶板涌水的发生。研究认为洛河组富水性、开采强度及煤与含水层间距是影响区内4煤层开采过程中顶板涌水的主要因素,隔水层岩性及结构变化、区域构造则在4上煤开采涌水过程中发挥重要作用。     

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.     

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。     

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.     

皖北孙疃煤矿防砂煤岩柱开采可行性研究

为探究防砂煤岩柱开采是否可行,以皖北某煤矿的地质资料和工作面概况为基础,通过理论计算垮落带高度、保护层厚度以及安全防砂煤岩柱最大高度,并运用FLAC 3D软件对煤岩柱合理留设的大小进行科学研究。结果表明：参照规范,当覆岩为软弱型和中硬型时,垮落带分别为9.59 m、14.17 m,保护层厚度分别是10.4 m、15.6 m,安全防砂煤岩柱的最大高度为29.77 m。覆岩产生的竖向应力、位移以及剪切应力均在安全开采的范围之内,煤矿开采是合理的、可行的。     

淮北桃园煤矿北八采区太原组灰岩含水层放水试验水质监测成果分析

为了判断桃园煤矿北八采区太原组灰岩含水层富水性及其补给水源,在井下对太原组灰岩含水层实施了放水试验,采取不同放水阶段太原组灰岩水样,对其常规水化学指标进行了测试,并与井田各含水层水化学指标进行了分析对比。结果表明：北八采区太原组灰岩水与井田南部采区新生界松散层第四含水层水以及煤系砂岩水的水质差别较大,与南部采区太原组灰岩水的水化学指标也存在一定的差异,而与奥陶系灰岩水的水化学指标基本一致;并随放水时间的延长,水质更势同于奥陶系灰岩水;北八采区太原组灰岩水与奥陶系灰岩水存在水力联系,接受奥陶系灰岩水的补给。研究成果对该区太原组灰岩水的防治有重要的指导意义。     

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。