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。     

孙疃煤矿1028工作面底板突水特征与水源识别

在研究孙疃煤矿地质条件及水文地质特征的基础上,对1028工作面底板突水特征、水化学特征、含水层水位动态变化,得出1028工作面突水水源主要来源于10煤上下砂岩裂隙水,太原组灰岩上、中含水层段水是主要补给水源,与第四含水层和太原组灰岩下含水层段无关.     

煤矿井下巷道高压突水注浆封堵施工技术

本文详细地介绍了老君堂煤矿井下21081工作面下顺槽高压突水具体情况,分析突水水源及突水机理,通过注浆封堵技术彻底解决了工作面突水问题,为矿井施工突水的治理积累了宝贵的经验。     

综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价

为评价综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性,以焦坪矿区某井田为例,通过水质分析和导水裂隙带发育高度分析相结合的方法,对矿井顶板涌(突)水水源进行了判定,同时在基于GI-变异系数法的含水层富水性分析,基于砂泥岩分布图的离层发育危险性分析和基于裂采比的冒裂安全性分析的基础上,通过叠加分析对顶板涌(突)水危险性进行了评价。结果表明:矿井顶板涌(突)水水源为白垩系下统洛河组下段砂岩裂隙潜水含水层水,以及发育在宜君组粗砾岩与直罗组顶部泥岩之间离层空间内的离层水。顶板涌(突)水危险的区域主要分布在井田中部和西部,其中中部的一、二盘区由于煤层采厚较大,导水裂隙带突破洛河组底界的范围较广,顶板涌(突)水危险性最大,且存在局部离层强突水区;井田西部三、四盘区主要为顶板涌(突)水中等危险区;井田东北部五盘区,大部分区域为相对安全区,局部存在含水层突水中等危险区。     

采掘工作面顶板含水构造应用矿井瞬变电磁探查技术

一、引言长期以来,采煤工作面内和巷道掘进前方的地质构造异常、顶（底）板突水灾害等问题一直困扰着煤矿安全生产．而其中的水害是影响矿井安全生产最多的重大灾害,由于矿井突水迫使工作面停产、搬迁．造成人员伤亡的事故屡见不鲜。目前,直接探测矿井各种突水构造的物探方法主要有矿井直流电法勘探方法、无线电波透视法、音频电透视法、瑞雷波法、矿井地质雷达法和矿井瞬变电磁法等,矿井瞬变电磁法凭借其对低阻异常体反应灵敏,方向性强,体积效应小、横向分辨率高、工作效率高和成本低等优点．在探测隐伏含（导）水构造、充水钻孔、采空区积水等方面取得了很好的应用效果,因此矿井瞬变电磁法应用于井下探测是一种很有发展前途的电磁探测方法。     

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.     

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。     

综合物探技术在构造突水性探测中的应用

为避免井下揭露突水构造引发矿井事故,针对许厂煤矿3311工作面进行构造突水性探查,从根本上消除安全隐患,在对比研究了各种物探方法应用条件的基础上,选择利用瞬变电磁法和电磁波透视法探查。对探查数据进行精细解释,划分出低阻异常区,结合地质资料,预测地质构造的突水性。     

顶板导水裂缝带多段封堵同步测漏系统与应用

针对工作面回采后覆岩导水裂缝带发育高度探测难题,为掌握地下开采引起的岩层移动规律和确定导水裂缝带高度参数,研制了顶板导水裂缝带多段封堵同步测漏系统,并详细介绍系统的主要结构、功能和操作步骤.该系统主要包括探测子系统、封堵子系统、供给子系统和推进子系统,实现了顶板钻孔多探测单元、任意角度、同步精准连续测量,且与普通注水系统相比,该系统中测试探头移动次数减少了2/3.以新宏煤矿21010工作面开采条件为工程背景,在理论预计和数值模拟的基础上,将该系统运用到实际工程中.顶板导水裂缝带高度理论预计结果为40.25m,数值模拟结果为36.87m,而现场实测结果为38.50m.结果表明系统测量结果准确,观测过程高效.顶板导水裂缝带多段封堵同步测漏系统的研制和应用,不仅成倍减少工作量,而且实现连续精准测量,丰富了导高现场观测手段,对预防矿井突水灾害具有重要的实用价值.     

底板隐伏导水断层安全性评价

构造地质断层存在着向工作面底板隐伏延伸的可能性,并成为沟通含水层的导水通道,对工作面的安全性造成影响。为了对底板隐伏导水断层的安全性进行评价,以鲁西南某矿三采区31336工作面为例,通过底板钻探,利用钻孔水压和水温异常定位了隐伏导水通道位置。运用递进导升突水的评价法,认为在回采过程中,隐伏导水断层不会和底板破坏区接通,不需要对导水通道治理也不会发生突水。工作面的安全回采证实了结论的正确性,研究成果对条件类似的工作面具有借鉴作用。     

复杂地形地质条件下矿井富水性探测技术与应用

黄土塬区地形地质条件复杂,运用瞬变电磁法开展矿井水探测能取得较好效果。在试验基础上,获取了测区大定源回线装置最佳发射框尺寸、发射频率及供电电流等参数,并将其运用于有效性试验,获得了区内视电阻率分布特征。实验区视电阻率三维切片图表明:煤系地层中不连续分布的低阻异常,推断为巷道分布位置;由于顶板冒落,裂隙可能导通上部砂岩含水层,建议开采前采取有效的探放水措施。     

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。     

镇城底矿28107回采工作面两带发育高度研究

为研究镇城底矿8~#煤层顶板两带发育高度情况,以28107工作面为研究对象,根据《三下采煤规程》中的相关经验公式对回采工作面煤层顶板两带高度进行预计,利用FLAC~(3D)计算机软件模拟井下施工过程中顶板导水裂隙带的发育高度,应用井下仰孔压水试验法实际探测工作面的两带发育高度。通过三种方法的综合比对分析,确定镇城底矿28107工作面垮落带发育高度范围为15.90～20.95 m,导水裂隙带发育高度范围为53.82～58.85 m,对该矿防治水工作有重要指导意义。     

同位素示踪技术在潘北矿太原组灰岩水水化学特征中的应用

潘北矿深部煤层开采工作面突水水源主要来自第四系松散层水、煤层上覆顶板砂岩裂隙水和下伏底板太原组石灰岩水、奥陶纪和寒武纪白云岩水.为了探讨太原组石灰岩水与其它水体之间的水力联系.采集潘北矿主要含水层水样品25件,采用MAT 253同位素质谱仪测试样品中氢氧同位素值,研究结果表明:(1)太原组石灰岩水主要表现为三种水质化学类型;(2)太原组石灰岩水的氢氧同位素含量差别较大;(3)太原组石灰岩水的主要补给源为地表水体和深部古水.     

深部矿井底板隐伏含水构造瞬变电磁探测应用

介绍了瞬变电磁法视电阻率计算和时-深转换基本原理;根据现场地质水文资料,并结合实际巷道工作面操作环境,应用PROTEM EM-47HP系统,对12051工作面底板开展隐伏含水构造探测,印证了该系统对低阻异常体敏感、定向性好、精度高的特点;利用BETEM后处理软件分析数据,经正-反演处理得到底板地层视电阻率断面图和顺层剖面图,初步确定了存在突水危险的隐伏含水构造异常区,为下一步钻孔查证提供了依据。     

义马煤田煤矿水害规律与防治技术

为了掌握义马煤田水害规律以正确指导煤矿的防治水工作,分析研究了历次突水资料、地质构造、小煤矿分布、河流流经区域、主要含水层和隔水层、采煤厚度及采后导水裂隙发育情况等,指出:随着小煤矿的关闭、河道疏浚、浅部地裂缝充填和大矿采掘活动向深部转移,矿井主要水害由大气降水、地表河水和小窑水转化为顶板水;顶板水威胁主要在义马向斜的核部、采深大于700 m的区域,断层尖灭端和断层带富水性较强,顶板突水及其强度与采厚、周期来压关系密切。针对顶板水害,提出了采用"三图—双预测法"对顶板突水的水源、通道和强度做出预测和评价;采用井上下物探方法,圈出顶板疑似富水区,并进行采前预疏放;完善工作面排水系统,提高抗水灾能力等防治水技术。     

高密度电法在煤层工作面底板含水体探查中的应用

根据高密度电阻率法的工作原理、装置形式和异常特点,结合对华丰煤矿31105工作面底板含水体探测的实例,阐述高密度电阻率法在矿井含水层富水性评价过程中的应用,通过地电影像的图像显示,使得断面异常形态清晰明了.探查结果表明,31105工作面底板存在五个主要的徐、奥灰低阻异常,为底板水防治的重要部位.     

基于耦合评价的安山煤矿顶板突水预测模型研究

为预防西部浅埋煤层开采面临的顶板突水灾害,需要构建准确的突水预测模型来为煤炭安全生产提供有效保障。选取安山煤矿2001工作面为工程背景,以层次分析法与灰色关联法为理论依据,在顶板突水因素选择级分析的基础上,分别对地表汇水特征、含水层的富水性、隔水土层的隔水性、覆岩组合特征、开采扰动特征5个方面计算各影响因素的权重,并对其关联度进行计算,建立了定性与定量指标为一体的浅埋煤层顶板突水预测模型,然后结合实际工程参数进行顶板突水点及突水危险性预测。结果表明:安山煤矿2001工作面顶板突水危险性综合等级很低,但是该工作面地表汇水特征及覆岩组合特征对应突水危险级别相对较高,达到指标阀值时易造成突水事故。为避免相关灾害发生,工作面在实际回采过程中,矿方参考预测结果在雨季过沟谷地形段时加强了地表水和地下水的水量监控,并采取沟谷水提前抽放及封堵措施预防工作面顶板突水。     

新安煤矿3112工作面顶板砂岩水探测及评价

运用PROTEM-47瞬变电磁仪在新安煤矿3112工作面进行了顶板砂岩水控制工作。经过探测分析，得出两个主要相对赋水区域。根据探测结果进行了涌水量预计，井提出了预防措施。     

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。