浅析煤层底板灰岩水对煤层开采的威胁

通过对断层、裂隙、完整底板破坏引起突水的类型、特征进行研究,并对隔水层的阻水作用进行分析。结果表明:断层、裂隙结构面是承压水从煤层底板突出的薄弱面,这些构造带破坏了岩体本身的完整性,易形成导水通道;构造带的特性对煤层底板突水起着控制作用。隔水层由于强度、厚度、裂隙等原因,也不能完全降低煤层底板灰岩水对煤层开采的威胁。在煤层开采时,煤层底板灰岩水对煤层开采的威胁要引起足够重视。     

桑树坪矿11~#煤层带压开采安全性评价

以渭北煤田桑树坪煤矿为例,通过对11~#煤充水因素和底板有效隔水层阻水性能进行分析,采用突水系数修正公式对煤层底板突水危险性进行预测和分区。结果表明:井田北部区域突水系数均小于0.06 MPa/m,属于带压开采安全区;井田中南部大部分区域突水系数大于0.06 MPa/m,其中突水系数介于0.06~0.1 MPa/m的正常块段,属于带压开采过渡区;突水系数介于0.06~0.1 MPa/m的构造破坏块段、大于0.1 MPa/m的地段,属于带压开采危险区。     

煤层底板突水危险性的可拓评判及应用

为了全面评价煤层底板突水危险性,选取断层密度、断层导水性、裂隙发育程度、承压水水压、含水层富水性、岩溶发育程度、强水源补给、隔水层厚度、隔水层强度、隔水层完整性、开采厚度、开采深度、工作面斜长等13个因子作为影响底板突水的主要因素,以物元理论、可拓集合论和关联函数运算为基础,建立了煤矿开采底板突水危险性等级评价的物元模型。应用该模型对淮北某矿3612工作面底板突水危险性进行评价,验证了其正确性。选取近年来煤层底板突水的典型案例作进一步的应用分析,其结果与实际相吻合。基于可拓评判法的煤层底板突水危险性分类具有较高可靠度和实用性,研究结果为煤层底板突水危险性分类提供了一种新的思路和方法。     

断层影响下底板隔水层的破坏机理研究

为了研究断层对底板隔水层稳定性的影响,根据岩石剪切破坏的极限平衡条件推导出隔水层破坏的临界水压力公式,并提出突水判据.基于临界水压力公式分析了断层倾角、内聚力和断层煤柱宽度对底板隔水层破坏的影响规律.结果表明,断层倾角越小,底板隔水层能够承受的临界水压越小,底板就越容易发生突水;若断层带内聚力越小,即断层带强度越软弱,底板临界水压力也随之减小,此时底板发生突水的可能性越大;断层煤柱留设宽度越大,底板越不容易发生突水.工程应用表明预设的煤柱宽度偏小,有发生底板突水的可能,为保证安全开采,根据所推出的临界水压力公式计算得出合理的断层煤柱宽度应为34.3 m.     

龙泉矿承压水下工作面带压开采安全评价

针对龙泉煤矿7、9号煤层处于带压开采状态,可能存在底板突水风险,采用理论分析和现场相结合针对带压开采进行了安全评价。得到井田内奥灰水位标高1 123.95～1 129.46 m,7号煤层底板隔水层厚度平均90.07 m,9号煤层底板隔水层厚度平均57.67 m;隔水层相互叠置组成的地层结构,具有很好的隔水性能及抗突水能力;并采用突水系数法针对7、9号煤层工作面进行了分区,得到了带压开采相对安全区和危险区的分布位置。     

水下开采矿山突水渗透系数与改进伯格斯模型

突水是矿山深部开采面临的主要挑战之一,对于水下开采矿山,分析研究影响矿山突水的关键因素是防治突水事故发生的重要环节。在分析矿山工程地质条件对矿山突水的影响的基础上,进一步分析上覆岩层的渗透性能及断层破碎带对渗透性能的影响,通过构建改进伯格斯本构模型,分析研究岩石的蠕变断裂特点,为采取相关措施避免矿山突水事故发生提供理论支撑。在对含有断层和裂隙的围岩的力学性能和破坏过程的分析中,得到矿山突水事故发生评价的重要影响参数,为下一步矿山突水事故的预防和相关措施的实施提供了理论参考和工作指导。     

断层影响下底板突水通道研究

基于岩体极限平衡理论,综合考虑断层本身性质和矿山压力中应力降低区的作用,解得底板隔水层的极限水压解析式,推导出底板突水力学判据,结合华泰煤矿7502工作面,解得底板隔水层的极限水压大于实际承压水水压,底板隔水层中没有形成突水通道;基于FLAC3D流固耦合理论,建立了断层影响下煤层开采的数值模型,得出断层带中的承压水导升高度(8m)较正常岩层(6m)高,断层影响下底板岩体应力呈非对称分布,断层附近的底板采动破坏深度(24m)大于未受断层影响的底板破坏深度(20m),底板破坏区与断层导通,承压水通过断层进入破坏区,形成突水通道,发生底板突水。结果表明:断层影响下的底板突水,往往不是底板隔水层破坏导致,而是承压水通过断层进入采动破坏区所致。     

浅谈煤层底板灰岩水对开采的威胁

分析了断层、裂隙以及底板破坏等原因导致的突水类型,探究了隔水层的阻水效果及作用,结果表明,断层以及裂隙结构等破坏了岩体本身的完整性,承压水由煤层底板的薄弱面突出,很容易导致导水通道的形成。实际施工期间,构造带可以一定程度上控制突水问题,但由于强度以及裂隙等因素的限制,隔水层也无法从根本上彻底解决灰岩水对煤层的威胁,由此,在煤层开采过程中,企业应充分重视此问题,做好相应的预防工作。     

大型断层下盘奥灰顶段及断层带注浆加固技术

根据大型断层下盘奥灰顶段距上部巷道实际隔水层厚度为16m,仅比安全隔水层厚度大3.6m的情况,提出了提前对断层下盘奥灰顶段及断层带进行注浆加固改造,将奥灰顶段15m(垂距)改造为隔水层,增加巷道底板安全隔水层厚度,注浆加固结果表明成功的避免了巷道可能发生的突水事故,保证了附近工作面回采安全,确保了大型断层上部巷道能够长期使用,取得了显著的安全和经济效益,这种方法有较高的实用性,以较小的投入达到了巷道继续使用的目的,对于其他矿井进行类似的工作,提供了良好的依据。     

基于改进模糊层次分析法的煤层底板突水危险性评价

为了使平煤五矿二1煤层能够安全开采,通过分析矿区地质、水文地质条件,选取寒灰含水层水压、富水性、底板有效隔水层等效厚度、脆性岩厚度和断层分形维数作为底板突水的主要影响因素,并采用改进模糊层次分析法(IFAHP)确定各因素的权重,建立煤层底板突水评价模型,对底板突水危险性进行分区。结果表明:五矿寒灰突水危险性由东向西先增强、后减弱,且以己四采区的突水危险性最高。     

基于AHP_TFN的底板突水危险性预测

针对下组煤开采的底板突水问题,以龙固井田为研究对象,在综合分析后,确定出断裂构造、奥灰水压、有效隔水层厚度的3个主控因素,并利用Surfer得出3个主控因素的专题图。使用层次分析法（AHP）和梯形模糊数法（TFN）分别计算一级因子及其子类的权重,建立了基于AHP_TFN的预测模型。对煤层底板突水危险性进行了分区,为以后开采过程中的底板水防治提供了科学依据。     

复杂地质条件下特厚煤层综放开采突水危险性分析

老虎台矿开采煤层最大厚度130 m,采区大型断裂带14条,开采历史80余年,水文地质条件复杂。应用Midas-GTS有限元分析软件及实际工程资料分析了老虎台矿开采的突水危险性,详细分析了突水水源及突水通道。突水水源包括第四纪冲积层含水层、地表水、移动盆地中积水、断层水及老采区水;突水通道主要是受开采影响形成的导水裂隙带及活化的断层。通过分析得出现今73003^#及73004^#开采工作面突水危险性很高,须采取必要措施方可继续开采。     

磁西一号超千米深井煤层开采底板突水危险性评价

磁西一号井田煤层埋藏较深,其开采主要受深部奥灰承压水的威胁,为了成功开采以解放深部呆滞煤炭资源,保障矿区可持续发展,对磁西一号矿2#煤层开采奥灰突水危险性进行了评价。文章以峰峰矿区东部和磁西一号矿水文地质条件为基础,对矿井充水因素、含水层之间水力联系、采动裂隙带有效隔水层厚度、底板抗压强度及隔水能力等进行分析研究, 主要采用突水系数法对煤层底板突水危险性进行了评价,通过计算得出：带压开采2#煤层突水系数平均为0.056MPa/m,位于过渡区,突水系数具备带压开采的基本条件。由于井田内煤层埋藏深度较大的区域控制程度较低,地质、水文地质条件不清楚,开采前需要进行补充勘探,经充分论证后,方可进行试采。     

薛湖煤矿矿井充水主控因素与矿井涌水量预测研究

河南薛湖煤矿在开采过程中受到了水害的影响,为了确保煤矿安全、高效生产,分析了矿井水文地质条件,研究了矿井冲水的主控因素,并对矿井涌水量进行预测计算。研究结果表明,薛湖煤矿矿区发育六大含水层（组）和三大隔水层（组）,煤系地层的二叠系砂岩裂隙含水层是危害矿井生产的主要含水层,随着生产的进行,顶板砂岩水多被疏干,对生产的安全不会造成很大的影响。二2主采煤层的直接充水水源为二叠系二2煤层顶板砂岩裂隙承压水,间接充水水源为二2煤层底板和奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水,矿井的自身采空区积水是薛湖矿的充水水源之一。二2煤的导水途径主要有裂隙、断层和封闭不良钻孔3种,高角度正断层可能成为导水通道。越往深部开采水压将会越大,构造和裂隙的发育增加了底板水涌入矿井的危险。选取比拟法和稳定流解析法对采区矿井涌水量进行计算,比拟法计算的全矿井正常涌水量656 m 3/h、最大涌水量787 m 3/h比较符合近年来矿井充水的实际情况,可以作为下一步矿井开采的依据。但随着开采水平的不断延深,太灰岩溶水向矿井突水的概率也将大大提高,若出现短期内多点突水情况,将会超过比拟法预算的最大涌水量。     

采煤突水安全敏感性的AHP-熵权法分析

以不同矿区综采导水裂隙带高度的实例数据作为分析样本,利用Mathmatica软件对影响采煤突水安全的地质构造条件、岩石力学强度和开挖扰动等因素进行概化分析建立评估模型,运用AHP-熵权理论对导水裂隙带发育敏感性因素进行综合评估,从而对采煤突水安全性进行评价并提出相应的安全措施。研究表明：地下水位和开采厚度是影响导水裂隙带发育的各因素中所占权重最大的2个因素,其次是硬岩系数。地下水位与裂隙带高度大致呈指数增长关系,采厚与裂隙带高度大致呈二次函数的关系。由此可知,控制采厚和留设防水煤岩柱能大大降低导水裂隙带的高度,且优化采煤工作面有利于进一步减少突水灾害。该研究丰富了矿井顶板水害防范的方法,对水体下深部矿井的安全生产具有实际的指导意义。     

陕北榆神矿区煤层开采顶板涌水规律分析

榆神矿区是我国陕北煤炭基地的重要组成部分,针对榆神矿区煤层开采顶板覆岩含水层涌水规律研究不足等问题,通过系统分析地质与水文地质结构特征,将矿区开采煤层覆岩划分为松散孔隙、基岩与风化裂隙、烧变岩孔洞裂隙4个含水层组,以及主、亚2个隔水保护层组;根据煤层采动导水裂隙与覆岩含(隔)水层组不同组合关系下的含水层涌水特征,提出了浅埋煤层侧向直接涌水、中深煤层侧向与垂向复合涌水,以及深埋煤层侧向涌水与垂向弱涌水3种含水层涌水模式;并采用数值分析方法,以榆神矿区典型矿井为研究对象,构建了采煤工作面尺度上煤层开采3种模式涌水分析模型,模拟结果显示,浅埋煤层侧向直接涌水型(凉水井井田),主采煤层为4^-2煤层,采动导水裂隙直接发育至松散含水层,工作面顶部含水层被疏干,总涌水量为47 m³/h,地下水流场受采动影响大;深埋煤层侧向涌水与垂向微涌水型(小壕兔1号井田),主采煤层为1^-2煤层,采动导水裂隙发育至基岩含水层,总涌水量为21.87 m³/h,以侧向涌水为主,由于主、亚隔水层复合保护,垂向涌水微弱;中深煤层侧向与垂向复合涌水型(曹家滩井田),主采煤层为2^-2煤层(均厚约为11 m),在分层开采条件下导水裂隙发育至基岩含水层内部,其侧向涌水量为23.17 m³/h,垂向涌水量为12.67 m³/h,地表松散含水层地下水流场变化较小,在一次采全高条件下导水裂隙突破亚隔水层,发育至风化基岩含水层底部,总涌水量增至131 m³/h,对松散含水层影响较大。此外,当导水裂隙带高度小于180 m、不能沟通风化基岩含水层时,随导水裂隙带高度增加涌水量增加幅度不大,当导水裂隙带高度大于180 m、导水裂隙揭露富水性较好的风化基岩含水层时,涌水量增加幅度较大,由此可见,抑制导水裂隙发育高度与覆岩强含水层的接触关系,是控制煤层覆岩涌水的一项重要措施。     

山西省阳坡泉煤矿水文地质特征及水压带开采技术研究

阳坡泉煤矿位于鄂尔多斯聚煤盆地东缘的河东煤田中段东边缘。通过对矿区钻井、测井资料、含水岩性组合及出露特征分析,主要含水层为奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层、碎屑岩裂隙含水层、松散岩类孔隙含水层。大气降水、地表水、含水层水、奥灰水是煤田的主要充水来源。根据突水系数法对矿井西翼盘区各主采煤层进行了带压开采安全性评价,10、11、13号煤层最大突水系数值分别为0014、0015、0027 MPa/m,在构造破坏地段工作面回采有可能发生突水。依据该矿井奥灰突水带压评价,提出了该矿井带压开采的路线和安全保障措施,加强导水构造和底板薄弱带的探查与治理,以保障矿井安全开采,同时希望能够为广大同行提供一定的借鉴。     

高水压突水危险工作面防治水关键技术

为实现赵固二矿11011工作面在高水压突水条件下安全回采,对高水压底板进行加固,对断层进行预注浆治理;利用相似模拟实验对底板突水及加固效果进行研究;并应用经验公式、力学理论分析、神经网络和基于支持向量机等多种方法预测底板破坏深度为20.12～23.63 m;利用直流电勘探法测得底板破坏深度为23.48 m。结果表明:底板加固后富水区明显减小,部分区域富水区消失,断层水量明显减小,开采未发生突水危险,实现了工作面的安全回采。     

东滩煤矿采区构造复杂程度及突水危险性分区对比探究

为了探究东滩煤矿五七采区开采山西组3煤层底板突水危险性,根据研究区地质、水文地质、断层和钻孔等资料,较系统分析了研究区断裂分布特征。在此基础上,采用分形分维方法和突水系数法对五七采区的断裂构造复杂程度及突水危险性分别进行了分区研究。结果发现,虽2种方法的计算原理和量化分区参数不同,但评价结果具有较好的匹配性。获得了五七采区煤层底板在东北部区域分维值高,地质构造复杂,突水系数值大,应属于突水危险区,东南部区域属于突水相对危险区,西部区域基本属于安全区。研究结果对五七采区安全带压掘采和水害防治具有重要的参考价值。     

斜沟煤矿采区大巷钻孔突水原因浅析

斜沟煤矿二水平21采区辅运大巷上山掘进遇特厚煤层垂直导水裂隙带,沟通顶板砂岩裂隙含水层水,造成工作面钻孔突水,累计突水量26 511 m3,影响大巷施工2个月。通过本次钻孔突水,对煤层浅埋薄基岩区顶板砂岩裂隙水影响矿井安全生产有了进一步认识,为今后斜沟煤矿及相似地质条件矿井防治顶板砂岩裂隙水积累了一定的经验。