突水系数法分析预测煤层底板突水危险性的探讨

为了预测煤矿深部带压开采奥灰突水危险性,合理划分危安区。研究了华北型煤田特征、模拟试验及相关资料,对以往突水系数公式进行了综合分析对比,在此基础上,提出突水系数修正公式,并对高家塔煤矿9号煤层带压开采奥灰突水危险性及危安区进行了预测、划分。结果表明：突水系数可由0.043~0.091 MPa/m修正为0.067~0.127 MPa/m,突水性分区可由相对安全区-相对危险区修正为相对危险区-危险区。实际生产矿井带压开采突水事故证明了突水系数修正公式的合理性。     

潞安矿区司马煤矿15号煤层带压开采分区划分

通过收集潞安矿区司马煤矿及周边矿井以往水文、地质资料,对司马煤矿15号煤层进行了带压开采分区划分,重新确定了井田内的奥灰水水位标高为635 m^638 m,并绘制了司马煤矿奥灰水等水位线图;计算了15号煤层突水系数为0.010 MPa/m^0.181 MPa/m,根据突水系数和底板完整性将司马煤矿全井田划分为非突水危险区、突水威胁区和突水危险区,并绘制了司马煤矿15号煤层带压开采分区图.针对突水威胁区、突水危险区分别提出了防治措施,为司马煤矿未来开采15号煤层提供了技术保障.     

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。     

太贤井田煤层底板突水危险区水文地质条件及带压开采方案研究

太贤井田主采的5#煤层受到底板奥灰高水压威胁,为了探索5#煤层安全带压开采方法,利用"突水系数"法与地层分析法评价5#煤层带压现状、隔水层发育规律以及底板突水危险程度,针对高突水危险区提出利用奥灰上部地层为有效隔水层的防治技术新探索,并制定了与可研与建设规划同步的水文地质补充勘探、底板注浆改造等理论可行、经济优选的综合防治水技术与对策,实现井田5#煤层的安全带压开采。     

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。     

小尾沟煤矿奥灰水带压水文地质条件评价

根据小尾沟煤矿地质资料,对井田水文地质条件进行分析,采用突水系数法、安全水头压力值计算法等方法对该矿奥灰水带压水文地质条件进行了评价。根据水文孔资料推测,井田内奥陶系O_2f+O_2s水位标高为525.50—527.50 m,井田内南部9、10、11号煤层最低底板标高为440 m,低于奥灰水位,属局部带压开采煤层。经计算,11号煤层的掘进工作面的安全隔水层厚度为4.78 m,小于矿井11号煤层至奥灰界面隔水层平均厚度21.60 m。采用突水系数法对回采工作面奥灰带压进行评价,经计算,井田内11号煤层最大突水系数为0.047MPa/m,小于临界值0.06 MPa/m,另在带压区范围内的断层两侧划出30 m的范围作为突出危险区;采用安全水头压力值计算法对回采工作面奥灰水带压进行评价,经计算,井田内煤层底板隔水层承受的水头压力均小于安全水头压力。     

基于“五图双系数法”的煤层底板突水危险性评价

晋城矿区3号煤层带压开采问题突出,部分矿井受奥灰水威胁较大,进行突水危险性评价是完善矿井水害防治体系的前提,也是矿井安全生产的基础。以胡底煤业为例,通过“五图双系数法”对其3号煤层底板奥灰水突水危险性进行评价。结果表明,胡底煤业3号煤层带压系数T_d为0.035～0.048 MPa/m,突水系数T_t为0.043～0.059 MPa/m,均小于临界值0.06 MPa/m,配合三级判别,全井田属非直通式相对安全区,煤层底板有效保护层抵抗水头压力的能力相对较高,底板突水的危险性较小,开采过程中仍应加强隐伏构造的探查与防治。     

王家岭煤矿2号煤层顶底板突水危险性分析

根据王家岭井田地质、水文地质条件,提出了井田内上马家沟组岩溶含水层应属富水性中等-强含水层。采用关键层理论及突水系数法,研究了王家岭煤矿开采2号煤层时的充水因素及顶底板突水危险性。通过对煤层顶板的基岩风化裂隙水及采空积水的分析,对2号煤层底板太原组和上马家沟组灰岩岩溶水突水系数进行了计算。结果表明：井田南部2号煤层,雨季时基岩风化裂隙水对煤层开采有较大影响;201、202、204、206采区南部为采空积水透水危险区;201、202采区为太灰突水危险区和奥灰突水相对危险区,其他采区为相对安全区或安全区。     

云岗矿8号煤层底板奥灰水突水危险性评价

为了预测云岗矿8号煤层底板突水的危险性,采用五图双系数法,根据煤层底板破坏深度、隔水层厚度、底板水头值、有效隔水层厚度以及突水系数,将8号煤层带压开采区底板突水的危险性划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级区,通过判别结果表明:8号煤层井田内为非直通型-带压开采安全,在井田西南角为发生直通式突水危险大,在发生突水时,突水量中部比西部和南部大.     

保德煤矿奥灰突水危险性评价及其防治对策

通过对保德煤矿水文地质条件和突水影响因素分析研究,认为井田构造不发育,煤层底板隔水层隔水性能较好。利用突水系数法对煤层底板奥灰突水危险性进行了评价,8#和11#煤层底板突水系数均小于临界突水系数,在无隐伏导水断层或导水陷落柱等导水构造的情况下可实现安全带压开采。针对奥灰突水的特点,提出防治对策是掘进工作面和回采工作面应采用物探和钻探手段进行综合探查,加强矿井水情监测监控预警系统、防排水系统、应急救援等安全保障措施。     

基于多变量的太灰含水层突水风险性分类判别研究

太灰含水层为华北型煤田的下组煤开采直接充水含水层,下组煤层开采时,在具有强水源补给或接近导水通道的部位,常会发生较大的灾害性突水事故.针对近年太灰含水层突涌水事故,从矿井水文地质条件、突水事故经过、原因、特点等方面进行统计分析,确定突水系数、含水层富水性、补给条件、断裂构造是否导通煤层及层位关系为太灰含水层突水风险分类...     

深部下组煤首采面带压试采奥灰突水危险性分区评价

为了探究华北型煤田深部下组煤底板带压开采安全可行性,以济北矿区某煤矿高承压水体下组煤首采面采掘为工程背景,结合在该面施工的9个奥灰钻孔和1个奥灰水文观测孔资料,运用突水系数法和底板岩层综合阻水强度法对正常块段奥灰突水的危险性进行预测评价与分区。分析表明奥灰突水值大于0.1 MPa/m的区域存在2处;而根据底板岩层综合阻水强度法计算,各个钻孔的综合阻水强度值均大于相应的实际水压值,并把实际水压值与其相应的综合阻水强度值作比值进行分析。2种方法对比分析表明,奥灰突水系数偏大的险区和实际水压与其相应的综合阻水强度的比值大的分布区域基本重合,比较符合实际情况。这为济北矿区及地质条件相似矿井煤炭资源向深部带压开采所引起的底板水防治提供了新的评价方法。     

基于RFPA数值模拟的底板突水危险性评价

为解决杨村煤矿十采区下组煤开采受底板突水威胁问题,运用RFPA数值模拟软件对杨村煤矿十采区16上煤层开挖过程中的底板破坏规律进行了研究。通过建立符合实际条件的数值模型,计算出了煤层在分步开挖过程中底板受矿井压力作用影响下的破坏深度和发展规律。在此研究基础之上,利用考虑煤层底板破坏深度的突水系数法对研究区煤层开采过程中的底板突水危险性做出了合理评价,并将研究区划分为较危险区和危险区2个等级。该研究成果为杨村煤矿十采区16上煤层的安全开采提供了可靠依据,可以有效地指导采区开采过程中的底板水防治工作。     

巨厚煤层工作面底板突水危险性评价

为准确预测龙王沟巨厚煤层底板突水的危险性，运用五图双系数法对6煤层底板奥陶系灰岩水危险性进行评价，根据工作面底板破坏深度和底板水压资料，计算了带压系数和突水系数，采用Suffer软件绘制了底板破坏深度、底板保护层深度、底板有效保护层厚度、底板水压的等值线图，再根据三级判别标准绘制出带水头压力开采评价图。结果显示:井田西部和3个陷落柱异常区为危险区，井田中部为较危险区，井田东部为安全区。整体来看，龙王沟井田6煤层底板奥陶系灰岩发生突水的可能性较小。     

张双楼矿区9~#煤层底板突水危险性分析及防治

分析了张双楼矿9#煤层开采的充水含水层的富水性和导水性,利用突水系数法评价了9#煤层底板的突水危险性,根据评价结果和采区水文地质资料论证了疏降四灰水安全开采9#煤层的可行性,通过疏水降压工程的实施解放了受水害威胁的煤层。     

蒋庄煤矿太原组煤层开采底板突水危险性分区分级研究

华北地区越来越多的煤矿将要开采太原组下部煤层,基底奥灰突水危险性随之增加。为合理评价滕州矿区蒋庄煤矿162、163采区太原组16煤底板奥陶突水危险性,在分析采区地质及水文地质特征的基础上,利用基于GIS的AHP型"脆弱性指数法",选取奥灰(富水性与水压力)、断裂构造(密度、断层交点和端点的分布、断层规模指数)和有效隔水层厚度因素作为评价指标,建立预测模型。应用本模型对研究区奥灰突水危险性进行了分区分级,分为安全、较安全、较危险和危险四个等级,对每个等级的分布进行了分区。经验证,预测效果符合实际,并与"突水系数法"预测结果相比,更详细、具体。分区分级结果有助于指导矿井16煤开采防治水工作。     

五阳煤矿3煤层底板突水危险性评价

为了对五阳煤矿3煤层底板进行突水危险性评价,保障五阳煤矿在承压水威胁条件下进行安全开采,在详细分析五阳煤矿水文地质条件和矿井揭露特征的基础上,从主要含水层、隔水层、水压、地质构造及采掘活动等方面对五阳煤矿3煤层底板突水危险性进行评价,通过在突水系数中考虑隔水层岩性—结构特征和开采活动的影响,建立了3 煤层底板突水危险性评价体系。研究表明,五阳煤矿3煤层底板奥陶纪灰岩岩溶水突水危险性极大,随着开采深度的增加,底板受采动影响破裂越严重,发生突水的危险性进一步增加。     

晋城成庄井田煤层气直井开发后煤层底板突水危险性评价

以晋城矿区成庄井田为依托,分析煤层气开发后煤层底板岩石破裂压力、地应力、煤层底板含水层水压和隔水层有效厚度等条件,建立了煤层气开发后煤层底板突水危险性评价理论与方法,揭示煤层气直井开发对煤炭开采底板突水影响机制。研究结果表明:煤层气井煤层底板完井深度和采动矿压与承压水的水压使煤层底板隔水层形成贯通的破裂,如果隔水层中的最小水平主应力大于承压水的水压,从应力方面,就不会发生突水,如果相反,就会发生突水;煤层气井煤层底板完井深度和采动矿压与承压水的水压未能使底板隔水层形成贯通的破裂,开采煤层承受的水压与煤层到主要含水层间有效隔水层厚度之比,决定了煤层底板突水危险性。根据煤层底板隔水层岩石破裂压力、水压和水压与隔水层厚度比值等关键参数,将煤层底板突水危险性划分为安全(Ⅰ)、中等安全(II)、安全性差或有危险(III)和安全性极差或极有危险(Ⅳ)4类。成庄井田太原组15号煤层距奥灰含水层间距小,且变化大,煤层气垂直井开发后煤炭开采受奥灰水威胁。如果9号煤层气完井深度与煤炭开采底板破坏深度15 m相同计算,煤层底板突水危险性主要为中等安全,仅在深部存在突水危险性;煤层气开发后3号煤层开采过程中不会发生底板突水。     

煤层底板承压含水层上安全开采技术研究

基于我国华北煤电煤层底板太灰含水层富水性具有明显的差异性,在特定条件下可作为隔水层,为了准确确定底板隔水层厚度,预测底板突水危险性,结合新义煤矿首采区二1煤底板实际情况,运用物探、钻探等手段对其灰岩富水性进行探查分析。结果表明:该矿首采区底板灰岩可作为隔水层,从而将底板隔水层平均厚度增加至54 m左右,运用突水系数法评价得出首采区大部分区域的突水系数均小于正常块段临界突水系数0.1 MPa/m,在前期底板注浆加固基础上可以实现安全带压开采。