晋城寺河矿下组煤底板带压开采条件的探讨

以山西沁水煤田寺河矿区为工程背景，依托水文地质补充勘探数据，从研究奥陶系峰峰组顶部岩层的阻水能力出发，论证了矿区内相对隔水层的存在性,最后通过流固耦合数值模拟研究证明了相对隔水层存在时，下组煤带压开采条件得到明显改善.因此研究下组煤带压开采条件的关键因素之一是确定奥陶系顶部岩组本身是否具备较好的阻水能力。     

龙固煤矿奥陶系顶部碳酸盐岩隔水特性分析研究

针对龙固煤矿21煤开采受奥陶系岩溶含水层威胁的问题,系统分析研究了奥陶系顶部碳酸盐岩的岩性、裂隙发育程度、充填程度、孔隙结构、钻孔涌水量等特性。研究结果表明:1矿区奥陶系顶部存在约60m厚的相对隔水层,由裂隙发育且充填率较高的八陡组石灰岩和部分裂隙不发育的阁庄组白云岩构成;2奥陶系顶部八陡组相对隔水层裂隙率为2%~9%,阁庄组相对隔水层裂隙率为2%~3%,相对隔水层残留裂隙较少且消压阻水作用明显;3奥陶系顶部碳酸盐岩孔隙直径绝大多数小于30μm,孔隙连通性差,有效孔喉比例小,天然条件下渗流能力较差;4出水钻孔均位于断层或者岩层裂隙发育等区域,断层、岩层破碎等导水通道是相对隔水层破坏的主要区域,也是21煤开采重点探测防治部位;5龙固煤矿奥陶系顶部存在60m厚的相对隔水层,可以为21煤安全开采提供一定的保障。     

龙固煤矿奥陶系顶部岩层隔水性研究

为了解决龙固煤矿下组煤带压开采问题,在充分了解矿区水文地质的基础上,对奥灰特别是其上界面石灰岩岩层进行了试验和宏观特征分析,结果表明:本区奥陶系顶部的石灰岩孔隙率和渗透率都相对较小,且石灰岩在一定的围压作用下具有一定隔水性能;奥陶系顶部岩层裂隙整体不发育,部分微裂隙均被方解石充填,钻孔在进入奥灰100 m以内,涌水量均很小;龙固煤矿奥陶系顶部岩层可视为相对隔水层,其厚度分布受构造影响较大,因此煤层开采时防治水的主要对象是垂向导水断裂和陷落柱等构造。奥陶系顶部相对隔水层为解放龙固煤矿下组煤提供了保障。     

带压开采防治水技术及研究方向

结合目前华北型煤田下组煤带压开采防治水技术现状,分析了下组煤带压开采的适用条件、安全标准和开采下限等主要技术问题。阐述了下组煤开采的主要防治水技术,水文地质条件勘察和采场综合探查是防治水工作的前提和关键;充分利用隔水层的天然阻水条件、适应充水或人工改造充水条件进行带压开采;利用底板突水监测预警技术进行预测预报。指出带压开采的研究方向:完善和发展安全评价体系;对带压条件进行分级;加强采场物探技术研究;确定开采下限及建立技术装备和安全保障体系。     

矿井峰峰组顶部岩层阻隔水性能综合评判

奥陶系峰峰组顶部地层是否可作为相对隔水层来利用,对矿井安全开采至关重要,研究通过地层沉积环境、地层岩性、钻井液漏失量、抽水试验、压水试验和水化学场等分析和试验方法,综合评判奥陶系峰峰组顶部地层阻隔水性能,结果表明,峰峰组顶部可以用作相对隔水层,正常地段可利用厚度为30 m左右,增加了15~#煤层底板隔水层的厚度,降低了煤层底板奥灰水的突水危险性。     

赵庄矿峰峰组碳酸岩层隔水性能研究及应用

为解决山西晋煤赵庄矿下组煤水压高、传统隔水层薄所带来的安全带压开采问题,采用水文地质钻探、抽水试验、压水试验、地应力测试及室内试验等技术手段,通过对奥灰顶部岩性、裂隙岩溶充填情况、钻探漏水、岩石力学指标及渗透性试验等各方面的综合研究,论证了下组15#煤底板奥灰顶部峰峰组岩层的相对隔水性。结果表明：赵庄矿15#煤下伏的奥陶系顶部峰峰组上段岩性为深灰色厚层石灰岩,致密坚硬,局部夹白云质灰岩和泥灰岩,强度较高,裂隙多呈不规则状且大量被充填,构成渗透性很差的岩层|本区奥灰峰峰组顶部至少存在30m厚度的相对隔水层段,15#煤底板隔水层厚度在38.75～67.25m之间,平均厚度为57m,且隔水性能较好|采用突水系数法对赵庄矿开采下组15#煤突水危险性评价,说明利用奥陶系顶部相对隔水层可使突水危险性大幅降低,从而解放大量煤炭资源。     

白云乌素煤矿奥陶系顶部碳酸岩层隔水性及应用研究

为了解决内蒙古桌子山煤田下组煤安全带压开采问题,依据多年研究成果—"华北奥陶系顶部存在碳酸盐岩隔水层"观点,选择与骆驼山煤矿相邻的白云乌素煤矿为研究试验现场,对下组(16#)煤底板岩层开展了宏观、微观研究和试验开采,结果表明:1)本区煤层底板下伏的奥陶系顶部存在碳酸盐岩隔水层厚约150 m,其岩性为黑灰色泥灰岩局部夹泥岩沉积,真正含水层段在其下的桌子山组青灰色白云岩化石灰岩中;2)克里摩里组黑灰色泥灰岩孔隙直径绝大多数小于5μm,孔隙连通性差,难以形成有效孔喉,天然条件下难以渗流;3)本区新构造运动的表现是大型老断裂的复活和部分小型新断裂的产生,断裂为碳酸盐岩层岩溶发育提供初始通道,也构成岩溶水的主要储移空间和通道;4)桌子山矿区奥灰岩溶水对煤矿安全带压开采的主要威胁是导水断裂和陷落柱等垂直通道部位,白云乌素矿重点防御的是黑龙贵逆断层和F14正断层。白云乌素矿多个工作面的安全开采证实了奥陶系顶部碳酸岩层不仅是隔水层,而且是隔水关键层。     

屯兰矿奥陶系隔水关键层厚度分析

随着华北地区诸多煤矿开始进入太原组下组煤的开采,研究奥陶系峰峰组岩溶发育深度和赋存规律及能否为下组煤的安全开采提供隔水作用就显得十分重要。以西山屯兰矿奥陶系岩溶地下水系统的水动力条件为基础,利用钻孔实际揭露奥陶系顶部岩溶发育深度和矿井瞬变电磁方法探测岩溶分布状况,综合以上分析推断自峰峰组顶部向下35 m厚度范围内为近乎无水,可作为防峰峰组局部中等富水区突水的隔水关键层。峰峰组上段顶部近35 m隔水层和峰峰组下段约70 m的第1泥灰岩石膏隔水层可作为防上马家沟组中上部第2含水层组突水的隔水关键层。     

潞安矿区下组煤带压开采突水危险性分析

从含水组段的划分、岩溶发育情况、富水性分析和分区以及岩溶含水层水位等方面分析了下组煤底板中奥陶统含水层水文地质特征,从隔水层岩性及厚度两方面分析了隔水层性质,在此基础上用突水系数法从底板隔水层只有本溪组和考虑峰峰组二段作为隔水层两方面分别计算了下组煤带压开采时的突水系数。结果表明,在底板隔水层只有本溪组情况下,不能保障下组煤开采的安全性;将峰峰组二段看作相对隔水层,则下组煤的安全带开采是有保障的。     

古交矿区奥陶系顶部隔水关键层厚度研究

 目前,越来越多的华北矿井进入深部开采阶段,太原组下组煤开采受奥陶系岩溶水害威胁越来越严重。利用奥陶系顶部隔水关键层解放底板受奥陶系水压威胁太原组下组煤正在成为华北矿井水害防治的研究热点。古交矿区已经开始下组煤开采,进入奥陶系岩溶水承压区。本文以古交矿区T矿为例,通过补充钻探、抽水试验、井下物探、岩矿测试等手段与方法分析了T矿奥陶系顶部峰峰组和上马家沟组岩溶发育特征,研究了奥陶系顶部隔水关键层厚度。研究表明,古交矿区T矿峰峰组上段上部近30m厚的古风化裂隙充填带和峰峰组下段约70m厚的第一泥灰岩石膏层可分别作为防峰峰组局部中等富水区和上马家沟组中-上部第二、三含水层组突水的隔水关键层。     

奥灰顶部相对隔水性及其在底板突水评价中的应用

为了探索王坡煤矿石炭系煤炭资源安全开采问题,根据奥陶系顶部存在相对隔水层并可作为隔水关键层的观点,采用电子窥视法、钻孔声波法、吕荣法压水试验和沉积学理论等综合研究措施,对王坡煤矿奥灰峰峰组顶部50 m范围内岩层的相对隔水性进行论证。在此基础上,选取一定的安全储备系数,得出相对隔水层的最小厚度。将奥陶系顶部相对隔水层作为整个煤层底板隔水层的一部分,运用突水系数法对15#煤层底板突水危险性进行评价,使评价结果更符合实际,将缓采区和禁采区煤炭资源转换为可采区资源,释放煤炭资源1.1亿t。     

东滩煤矿奥陶系顶部相对隔水层厚度划分

为了给下组煤层的安全开采提供理论指导,在华北地层奥陶系顶部存在隔水层的理论基础上,对东滩煤矿奥陶系顶部岩层的隔水性进行论证分析。利用揭露奥灰的地质钻探资料和地质水文试验以及钻孔测井等手段,分析奥陶系顶部结构特征和岩溶裂隙发育情况,结合奥灰含水层井下放水试验过程中的钻孔出水量,并借助测井资料的反复对比、验证,从而确定奥灰顶部隔水层的厚度。研究结果对于东滩煤矿高水压下的下组煤开采有借鉴意义,能够更加准确地评价奥灰底板突水危险性,为下组煤开采的防治水工作提供参考。     

王坡井田峰峰组顶部岩层隔水性研究

为了解放王坡井田下组煤受奥陶纪灰岩水威胁的煤炭资源,在华北地层奥陶系顶部存在隔水层理论基础上,采用水文地质钻探、抽水试验、盐化测井、压水试验、钻孔窥视试验等多种手段相结合的方法,对王坡井田峰峰组顶部岩层隔水性进行分析研究。结果表明:王坡井田峰峰组顶部岩层发育有稳定的古风化壳,顶部灰岩富水性极弱、渗透性较差、裂隙不发育,可作为相对隔水层考虑。     

带压开采防治水技术保障体系建设

实现安全带压开采是下组煤开采的关键技术问题。总结了河北省南部矿区在长期的带压开采实践中形成的防治水综合配套技术保障体系,并指出了今后在下组煤带压开采中急需解决的关键技术。     

西山古交矿区下组煤充水条件分析

针对奥陶系灰岩含水层使古交矿区下组煤带压开采的问题,对西山古交矿区下组煤充水条件进行分析,探讨了奥灰各层段对下组煤开采的影响,结果表明,山西组砂岩含水层和太原组灰岩含水层单位涌水量小,富水性较弱,将随着开采面积的扩大逐渐被疏干,个别富水性中等的地段可采取超前探放水措施,8#煤层距奥灰大于200m,在无集中导水通道时,不会发生底板突水。     

邢台矿区下组煤带压开采水害防治技术的探讨

阐述了邢台矿区的水文地质特征，影响下组煤开采的主要充水因素，重点总结了公司下组煤带压开采的实践经验、技术路线和关键的防治水技术。     

鹤壁矿区开采太原群下组煤的隔水层条件分析

以鹤煤一矿为例，充分分析煤层底板本溪群有限隔水层的阻水作用和奥灰顶部铝质泥岩充填带的相对隔水作用，为安全带压开采出下组煤提供了技术保证。同时为同类型条件下煤层的开采提供了很好的技术途径。     

兖州矿区下组煤底板断层阻渗性实测研究

为了探究兖州矿区下组煤底板断层阻水能力,以兖州矿区的兴隆庄和杨村两煤矿为研究背景,采用现场原位压渗实测的方法,通过初次压渗和重复压渗,获得了断层不同部位阻水性量化参数,并与完整底板阻渗性对比分析,发现了正常结构状态底板岩层形成突水通道的可能性也很小,而构造破碎带因其抗渗透破坏能力较低,一旦受到采动扰动并活化导渗,在底板高承压岩溶裂隙水的强渗流作用下容易导致其发生渗透破坏并形成突水通道。研究结果对下组煤带压开采底板水害防治具有较重要的参考价值。     

龙湾井田15号煤层带压开采可行性分析研究

为防止龙湾井田15号煤层开采过程中发生突水事故,对龙湾井田15号煤层底板隔水层构成及空间展布进行分析,15号煤层底板与底板奥陶系地层间距为40.92~2.70 m,平均11.33 m,15号煤层底板承受的水头压力值介于0~7.11 MPa,通过注浆改造工艺,利用奥灰顶部50 m相对隔水层条件下,15号煤层突水系数为0.01~0.123 MPa/m,平均0.050 MPa/m,井田90%以上的区域处于不带压区和带压开采相对安全区。     

带压开采底板突水有效阻水系数法评价在西峪煤矿的应用研究

煤矿开采存在底板带压条件下,能否安全开采,最常用的评价方法是突水系数法。但由于煤层底板突水影响的因素多,在水文地质复杂的情况下,突水系数法还存在一定的局限性。综合考虑水压、隔水层底板厚度、岩性组合及特征、导升高度、煤岩层产状、构造等自然条件,以及工作面的采长、开采后的底板破坏深度等人为因素对煤层底板隔水能力的影响,采用有效阻水系数法评价了太原西峪煤矿9号煤开采的间接底板奥陶系峰峰组岩溶水突水危险性,其评价结果与实际情况对比分析表明,有效阻水系数法评价更加合理,是复杂水文地质条件煤层底板突水安全性评价的有效方法。