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。     

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。     

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。     

大远煤业煤层底板奥灰突水危险性评价

煤层底板奥灰岩溶裂隙水是山西大远煤业有限公司主要水害类型之一,本文以大远煤业现主采煤层2#为例,结合井田钻孔资料分析了2#煤底板奥灰水压、奥灰水位、奥灰顶部相对隔水层厚度等因素。计算了突水系数,绘制底板承受的奥灰水压等值线图、隔水层厚度等值线图、奥灰含水层突水系数等值线图。用突水系数方法评价矿井突水危险性,并划分了井田带压开采安全区、相对安全区、相对危险区和危险区危险性分区。根据分区、突水危险性等具体条件,提出防治水建议。     

象山矿井主采3~#煤层涌水规律及充水因素分析

为查清矿井的涌水机理,为矿井防治水提供依据,依据大量生产资料,采用相关分析及理论分析相结合的方法,总结了象山矿井及主采3#煤层采面涌水规律,分析了充水因素,开展了煤层顶板含水层充水危险性预测。结果表明,矿井涌水量随着开采条件的变化总体呈现增高的变化趋势,采面涌水量具有背斜区低,向斜区高,回采期间具有先小后大,再由大变小的规律;充水通道主要为采动产生的顶板导水裂隙,充水水源主要来自煤层顶板山西组底部(K4)砂岩含水层与下石盒子组底部砂岩含水层水,涌水量大小与采面所在构造部位、顶板上覆含水层的岩性厚度及煤产量大小有关。在考虑采煤工艺和开采强度相同、同一采区构造类型相同、充水含水层富水性平面差异不够明显及大气降水及地表径流补给不变的情况下,依据顶板导水裂隙带范围内上覆砂岩含水层的岩性与厚度大小对3#煤层顶板含水层充水危险性进行了预测。为避免回采过程顶板突然涌水,应在顶板含水层充水危险性严重区采取事先疏放水措施。     

紫金煤业煤层底板奥灰突水危险性评价

紫金煤业奥灰(O2f)含水层岩溶裂隙较为发育,加之区内断裂构造发育,水文地质条件较为复杂。为解决煤层底板奥灰突水的评价难题,在分析矿井地质及水文地质条件的基础上,采用突水系数法和基于GIS的AHP型脆弱性指数法对煤层底板突水危险性进行评价,并将两种方法的评价结果进行了对比分析,得出最终评价结果。研究成果可为紫金煤业矿井防治水工作提供指导。     

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。     

曹家滩煤矿导水裂隙带发育规律影响因素数值模拟

煤层采后覆岩导水裂隙带发育高度是影响矿井涌(突)水的主要因素之一。以曹家滩煤矿综采条件为背景,运用FLAC 3D软件,模拟分析了固定采高情况下采宽、采深、推进速度对导水裂隙带发育高度的影响,揭示了曹家滩煤矿导水裂隙带发育规律。研究表明,曹家滩煤矿2-2煤层在采高6 m的条件下,煤层顶板导水裂隙带发育高度与工作面采宽、采深成较好的正相关关系,与工作面推进速度呈负相关关系,最终确定曹家滩煤矿2-2煤层的裂采比为27. 8倍。研究成果对矿井防治水工程设计及采煤保水有重要指导意义。     

李家楼煤矿离层水害的成因与防治

在东山煤矿集团李家楼煤矿1202工作面老空区短期突水的水源难以确定的情况下,水文地质条件分析否定了原有的陷落柱突水的认识,顶板导水裂隙带的计算确定了2#煤和上覆7.5 m的03#煤开采造成的顶板的复合破裂形成的导水裂隙带高度小于煤层顶板隔水层的厚度,隔水层与上覆厚层砂岩含水层组合具备了离层空间的形成条件,离层空间的底板的隔水层的完整性没有遭到破坏,大气降水给离层空间的充水具备了存储条件。离层带底板的突然破坏是造成突水的根本原因。离散元数值模拟再现了次生离层空间的形成过程,证实了水文地质条件分析的正确性,为以后的防治水工程指明了方向。     

榆神矿区曹家滩井田首采工作面涌水量预测

陕北侏罗纪煤田榆神矿区内煤炭资源丰富,但区内矿井普遍受到顶板水害影响。为了准确预测榆神矿区内矿井工作面涌水量,以曹家滩井田122106首采工作面为例,首先分析其导水裂隙带发育高度,判断其2~(-2)号煤回采后上覆含水层的波及情况,而后确定工作面顶板的主要充水含水层,再采用5种方法进行涌水量预测,最后进行对比分析确定涌水量预测值。结果表明:采用裂采比27倍作为导水裂隙带发育高度计算参考,工作面2~(-2)号煤回采高度6 m,导水裂隙带发育高度为162 m,波及上覆主要含水层为侏罗系延安组含水层和直罗组含水层,部分区域波及的风化基岩含水层。采用的5种方法计算工作面正常涌水量分别为404、570、617、464、589 m~3/h;最大涌水量取正常涌水量的1.2倍系数进行计算。通过对比分析各方法的适用条件,确定比拟法的计算值最能够接近矿井生产实际,即曹家滩井田122106首采工作面正常涌水量为464 m~3/h,最大涌水量为557 m~3/h。     

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。     

矿井突水模型试验顶板离层破断数值模拟研究

针对矿井突水模型试验中的顶板离层破坏,用有限差分程序(FLAC)中的interface单元模拟层理面,开展流-固耦合模拟研究.实现了对矿井突水模型试验中顶板离层破坏和突水全过程的模拟,模拟结果较好地刻画出煤层开采后顶板岩层从沉降、离层直至垮塌突水的整个过程,能有效反应出矿井突水前顶板围岩位移急剧增大,渗压先增大后迅速降低的过程.同时将计算结果与试验监测数据进行了对比,二者吻合较好,表明所用的方法能够正确模拟矿井突水和顶板破断过程,该方法可以为矿井顶板离层破断突水等问题提供数值基础和相关前兆参数.     

毛乌素沙漠南缘煤矿开采涌水及其对浅层地下水影响的预测分析

在毛乌素沙漠南缘煤矿区水文地质特征分析的基础上,构建矿井涌突水预测的地下水三维流数值模拟模型。研究结果表明,矿井涌水量主要来自浅层地下水蒸发量和溢出量的减少,以及地下水储存量的释放;矿井涌水形成了与采空区形态基本一致的浅层地下水位降深场。研究后认为,矿井涌突水量的大小,主要受覆岩垂向渗透性能强弱以及覆岩之上含水层富水程度的影响;矿井涌突水量的极值差与极值比,基本能够反映覆岩之上含水层地下水对矿井涌突水量的贡献与影响。煤矿采空区之上覆岩垂向渗透系数(0. 01～1. 0) m/d,对应的矿井涌突水量变幅最大,增速最快;采空区导水裂隙带一旦导通上覆第四系或白垩系含水层(即覆岩垂向渗透性能的大幅增强),覆岩之上含水层的地下水就会大量漏失,甚至出现疏干含水层的现象,这对浅层地下水流场和溢出量都会造成巨大的影响。     

范各庄矿三水平南二采区奥灰岩溶发育特征及突水危险性评价

随着煤层开采深度的增加,奥陶系灰岩含水层成为威胁煤矿安全生产的重要因素之一。针对这一问题,以范各庄矿三水平南二采区为例,在充分收集矿区地质资料的基础上,综合分析了研究区的奥灰岩溶发育特征,并采用物探及突水系数法,对研究区进行突水危险性评价。结果表明:研究区奥灰岩溶发育整体较弱,但具有局部发育的特点;研究区属于突水危险性分区的安全区。该研究为保障矿井安全生产提供参考。     

煤矿综放开采裂高采厚比范围的确定

为计算某井田位于含水层下3号煤层采用综放开采的采后顶板裂隙带高度,采用类比法、数值模拟和试采工作面实测的方法分别确定。通过计算得出:采用类比法确定裂采比为18,裂隙带高度为163.08 m,;采用数值模拟确定裂采比为14.57,裂隙带高度为132 m;工作面实测的裂采比为13.47,裂隙带高度为122 m。通过综合分析可得:综放开采的裂采比小于综采分层开采的裂采比;当顶板岩性为坚硬岩层,采用综放开采时其裂采比的范围在12.71至18之间,该井田的裂采比应取值为14.57。研究确定了3号煤层综放开采的裂采比,为防止工作面与含水层导通提供了理论依据。     

宁武煤田大汉沟矿区晚石炭-早二叠世煤系水文地质特征

在研究宁武煤田大汉沟矿区地表径流、主要含水层与隔水层、地下水补给、径流和排泄条件的基础上,考虑到矿井充水等因素,计算了矿井涌水量。通过计算2#—5#煤层在不同的底板突水系数条件下安全区、过渡区和危险区的开采水平范围,发现2#—4#煤层大都处于安全区-过渡区,仅5#煤层在最低开采水平至1189.70m时处于危险区。通过计算2#—5#煤层的冒落带和导水裂隙带的高度,发现局部地区下部煤层采空区垮落的导水裂隙大都影响上部煤层的开采。通过分析2#—5#煤层的水文地质类型,认为先期开采地段2#—4#煤层水文地质类型为中等,5#煤层为中等-复杂。通过解析法预算出矿井涌水量,2#—5#煤层的矿井正常涌水量为3738.82m3/d,最大涌水量为249.25m3/h。     

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。     

天祝煤矿3228工作面突水机理分析及水害防治

天祝煤矿3228工作面在回采过程中出现三次突水,最大突水量为77.2 m3/h,严重威胁着工作面的安全生产。在充分分析矿井和工作面地质及水文地质资料的基础上,采用煤层顶板"上三带"(垮落带、导水裂缝带和整体弯曲下沉带)理论、水文地质学原理、地表岩移理论等,并结合地表裂缝带的研究成果,分析了工作面突水水源及突水机理。结果表明:3228工作面煤层回采过程中,其导水裂缝带穿透了上覆窑街组含水层,窑街组含水层是工作面的主要突水水源;地表裂缝和导水裂缝带不连通,金沙河河水和苦水峡组含水层中的水均不会溃入工作面。3228工作面水质化验资料证明了上述分析的正确性。在此基础上,采用"大井法"对3228工作面的涌水量进行计算,计算结果与实际出水量基本一致。并制定了相应的防治水措施,确保了3228工作面安全回采。