集贤井田煤层顶板危险性综合评价与防治对策研究

以集贤井田主采煤层9~#煤为例,在收集大量地质资料和水文地质资料的基础上,建立了煤层顶板的水文地质概念模型。运用"三图"理论,将煤层顶板导水裂缝带高度与其顶板含水层覆岩厚度进行比较,确定煤层和煤层顶板充水含水层的导通关系,进而根据导通关系建立冒裂安全性分区图;建立基于GIS与AHP的煤层顶板直接充水含水层的富水性指数模型,生成煤层顶板直接充水含水层富水性分区图;叠加冒裂安全性分区图和富水性分区图,建立了煤层顶板直接充水含水层涌(突)水危险性综合分区图。运用基于采掘进程的数值法对矿井涌水量进行预测预报,并提出相应的防治水措施。     

顶板风化基岩含水层富水特征与涌(突)水危险性预测

为了解决柠条塔煤矿2~(-2)煤层顶部普遍发育的风化基岩含水层突水危险性评价难题,在分析其风化基岩发育特征的基础上,深入挖掘地质及水文地质资料,提出了能够考虑风化程度的富水性评价指标体系,包括风化影响指数、含水层厚度、渗透系数、脆塑岩厚度比、单位涌水量和岩芯采取率,并以此为依托对风化基岩含水层进行了富水性评价。以更加精确地预测顶板导水裂隙带发育高度为目标,将实测数据用于对经验公式的校正中,得出了符合研究区实际情况的导水裂隙带发育高度计算公式。根据导水裂隙带高度计算结果对顶板冒裂安全性进行分区,结合富水性评价结果,对煤层顶板风化基岩裂隙含水层突水危险性进行了预测评价。     

煤层直接顶板弱富水性含水层涌(突)水危险性评价

针对当煤层顶板含水层富水性较弱且煤层与含水层之间缺失隔水层时,煤层顶板涌(突)水危险性评价的难题,借鉴"三图法"基本原理,采用基于多源信息融合的富水性指数法对含水层富水性进行评价,绘制出富水性分区图;以垮裂带发育到含水层中的距离与含水层厚度的比值为指标确定垮裂程度分区图;将富水性分区图与垮裂程度分区图复合叠加,根据制定的涌(突)水危险性评价标准,最终获得煤层顶板涌(突)水危险性评价结果。结果表明:该方法较好地反映了垮裂高度对涌(突)水危险性的影响,与实际情况较为吻合,较传统"三图法"更加有效。     

改进的“三图法”在煤矿顶板水害评价中的应用——以东胜煤田台格庙勘查区为例

通过建立台格庙勘查区首采煤层冒裂安全性分区图和煤层顶板含水层富水性分区图,来对煤层顶板的含水层涌(突)水条件进行评价。针对勘查区煤层厚度变化大、顶板无稳定隔水层,顶板含水层富水性较弱的特点,在传统的“三图法”基础上,充分考虑了含水层的富水性和导水裂缝带发育高度这两个因素,选用导水裂缝带高度与含水层厚度的百分比来表示导水裂缝带发育高度对含水层涌(突)水的影响,在此基础上对首采煤层顶板含水层涌(突)水条件进行综合分区评价。四井田中部及二井田北部地区涌(突)水危险性为较危险区,三井田北部、五井田南部及勘查区南部局部地区涌(突)水危险性为过渡区,其他地段为安全区、较安全区。针对顶板充水含水层涌(突)水条件综合分区,提出了疏放水、注浆、监测等防治水措施建议。     

基于GIS与熵值法的煤层顶板突水危险性评价

为了对丁集矿13-1煤层顶板突水危险性进行合理的评价,探讨岩芯采取率、含水层厚度、脆塑性岩厚度比、隔水层厚度、断层影响带高度、渗透系数、断层分维7个影响顶板含水层富水性的主控因素,采用了GIS建立各主控因素专题图,然后运用熵值法确定各主控因素的权重,并对数据进行归一化处理,叠加各主控因素的归一化数据和权重值,获得富水性指数评价模型并建立富水性分区图,再计算顶板导水裂隙带高度和建立顶板冒裂程度分区图,最后分别对富水性分区和顶板冒裂程度分区重新赋值,对赋值后的两个图进行复合叠加,获得顶板突水危险性分区图。结果表明,评价结果与实际基本一致,准确性较高,可以为矿井顶板水害的防治提供参考依据。     

宁正矿区新庄煤矿首采区侏罗系延安组8号煤层顶板涌（突）水危险性评价

针对新庄矿井水文地质条件特别是矿井水的涌（突）水水源和机理认识不清，直接影响新庄煤矿的安全、高效、绿色开采这一问题，通过水质分析和计算导水裂隙带发育高度，判定新庄矿井8号煤层顶板涌（突）水水源；同时在含水层的厚度、单位涌水量、物探含水层富水异常区、钻孔消耗量、岩芯采取率、地层脆塑性比6个主控因素的含水层富水性分析和综放开采条件下冒裂安全性分析基础上，通过多结果叠合对首采区8号煤层顶板涌（突）水危险性进行评价。结果表明：矿井顶板涌（突）水水源为下白垩统志丹群洛河组砂岩孔隙-裂隙含水层和中侏罗统直罗组、延安组上、中部(煤8层顶板以上)砂岩复合承压含水层，其中下白垩统志丹群洛河组砂岩孔隙-裂隙含水层是主要致灾水源。首采区内8号煤层导水裂隙带发育高度均能沟通洛河组砂岩含水层，首采区全区域为冒裂危险区。8号煤层顶板涌（突）水危险区中Ⅰ区主要分布在首采区的北部及中西部，Ⅱ区主要分布在首采区的中部及中西部，Ⅲ区主要分布在首采区的中东部及南部，Ⅳ区主要分布在首采区的东部及南部。     

基于煤层顶板充水含水层水压的“修正三图-双预测法”研究

针对煤层回采形成的冒裂带未导通其顶板充水含水层区域的涌(突)水危险性评价问题,应用"修正三图—双预测法"对此类区域进行涌(突)水危险性评价,并将评价结果与已掌握的实际资料对比。结果表明,应用"修正三图—双预测法"的评价结果较传统的"三图—双预测法"评价结果与实测资料吻合度更高。因此,对于冒裂带未导通顶板充水含水层区域的涌(突)水危险性评价问题,"修正三图—双预测法"更具优势。     

汾源煤业5#煤层顶板含水层富水性及突水危险性评价

为评价5^#煤层顶板石灰岩含水层突水危险性,通过石灰岩含水层富水性的分析结果,确定石灰岩含水层富水性相对较强区域主要分布在井田的北部和中部;通过将冒裂程度与富水性分区叠加,得出石灰岩含水层突水危险性程度。结果表明:石灰岩含水层整体突水危险性弱,仅在井田东南部存在小部分突水危险区,井田范围内大部分区域均为较安全区和过渡区。     

常村煤矿煤层顶板涌(突)水危险性分区预测研究

针对矿井顶板水害问题,运用"三图—双预测"法对煤层顶板涌(突)水灾害进行定量评价,利用GIS的层次分析法(AHP)的耦合技术叠加分析富水性,通过GIS强大的数据管理与空间分析功能对AHP的计算结果进行处理,提出了煤层顶板充水含水层富水性分区。在煤层顶板充水含水层富水性分区与顶板冒落安全分区研究的基础上,运用多源地学信息复合叠加原理,完成了煤层顶板涌(突)水危险性的综合分区。     

基于层次分析法的富水区预测及其在顶板突水危险性评价中的作用

为评估大南湖七号煤矿7煤开采时可能出现的顶板突水威胁,基于研究区的钻孔数据等地质资料,采用多元地学信息复合叠加思路结合层次分析方法划定7煤顶板含水层的富水性分区,并进一步依据富水性分区成果,采用"三图法"进行7煤顶板突水危险性评价。分析认为,研究区7煤顶板含水层富水性影响因素主要有含水层的厚度、渗透系数、单位涌水量、脆塑性比值等;综合因素层次分析富水性预测显示,7煤顶板含水层在研究区北部和西北部属富水性相对好和相对较好区,东部和东南部富水性相对弱和相对较弱,中部富水性相对中等。顶板突水危险性分区评价结果表明,7煤顶板突水危险性较高,尤以北部地区较为突出,开采时应重点防治。     

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。     

基于模糊综合判别的岩溶地区煤层顶板涌(突)水危险性总体评价

为了有效地预防煤层顶板水害的发生,在系统地分析了岩溶地区煤层顶板的含水层富水性特征、构造特征、有效隔水层性质、开采扰动对煤层顶板影响的基础上,结合模糊综合评判法,建立了岩溶地区煤层顶板涌(突)水危险性总体评价方法.结合贵州黔西地区青龙煤矿实例,对该矿煤层顶板涌(突)水危险性进行了总体评价,评价结果和实际情况相符,证明了该方法的可行性和准确性.     

基于概率神经网络的煤层顶板砂岩含水层富水性预测

以谢桥矿为例,分析了8煤层开采最大导水裂隙带发育的高度,确定了顶板砂岩水预测的范围,研究了顶板富水性的影响因素,建立了评价指标体系,在此基础上利用概率神经网络预测了煤层顶板砂岩的富水性。     

东滩矿3煤顶板突水的影响因素

为了保证生产安全，分析了东滩矿3煤顶板发生的突水事故，并与大量地质钻孔资料（钻孔的岩性、冲洗液消耗量等）及水文地质资料进行对比，从而得出：构造、冒落带内岩性、含水层水文地质参数和发育高度、汇水条件以及矿山压力的影响等因素是东滩矿开采3煤顶板突水的主要影响因素．在现有水文地质资料缺乏的情况下，可以利用钻孔资料，如冲洗液消耗量在平面的分布等来估计、判断含水层的富水性或圈定3煤顶板含水层的富水区，最后提出了防治水的措施．     

神东矿区石圪台煤矿矿井突水因素

神东矿区石圪台煤矿萨拉乌苏组分布广泛、厚度大,富水性较强,是矿井涌水的主要水源。文章论述了石圪台煤矿22302工作面涌水特点,认为矿井涌水量主要与萨拉乌苏组含水层厚度、煤层上覆基岩厚度、煤层采高等因素有关,提出了对冒落带进行注浆加固、减少矿井水产生量和保持生态水位稳定的新认识。     

基于“三图法”煤层顶板突水动态可视化预测

在煤炭资源开发过程中,矿井突水灾害对安全生产构成很大威胁,而现有技术方法缺乏对突水灾害发生过程的时空表达。基于"三图法",分析并设计了煤层顶板突水三维动态可视化系统的实现方法。通过构建3D地质模型及"三图",以确定煤层开采模拟区域及突水点位置的各种候选方案,真实反映煤层开采过程中可能发生的实际复杂情况。在此基础上,经过地下水模拟、可视化预处理、刚体碰撞检测响应等,实现垮裂带及地下水流场的动态模拟分析。以内蒙古自治区中西部某矿为例,依据矿区数据,进行了煤层顶板突水动态可视化预测,为企业提供了一个了解和分析预测煤层顶板突水过程的崭新平台。     

西部生态脆弱矿区矿井突水溃沙危险性分区

以榆神府矿区为例,开展了以多因素融合为基础的突水溃沙评价研究。在突水溃沙机理分析的基础上讨论了突水溃沙灾害形成的影响因子,选取沙层厚度、含水层富水性、有效隔水层厚度和采动空间等作为研究榆神府矿区突水溃沙的关键因素,编制了无量纲图,采用熵权法确定了各因素的权重,在GIS平台下构建了基于多因素融合技术的榆神府矿区突水 溃沙评价模型,以此为基础对榆神府矿区突水溃沙危险性进行综合分区,经验证,评价结果较为合理,说明构建的评价模型适用于榆神府矿区突水溃沙危险性评价。     

深部特厚顶板富水煤层综放采高分析与安全开采技术

针对陕西永陇矿区崔木煤矿21301首采工作面开采期间发生的12次涌水、多次大面积来压、瓦斯积聚等事故灾害,在研究工作面顶板结构、水文地质条件、工作面和顶板来压及涌水量的基础上,计算了一次采全高、分层综放割煤高度、放煤高度及导水裂隙带高度,分析了含(隔)水层与导水裂隙带的关系,得到了综放开采的安全开采上限,提出了崔木煤矿综放工作面初采、末采及顶板富水等危险区域条件下安全开采技术措施,对于预防工作面重大灾害起重要的指导作用。     

三交河煤矿水文地质条件及矿井充水因素分析

三交河煤矿是霍州煤电集团主干矿井,随着矿井开采水平的延伸和开采强度的增加,矿井受水害威胁程度越来越大。分析了矿井水文地质条件及含水层和隔水层分布规律和特征;利用导水裂隙带发育高度计算结果,对各开采煤层顶板充水进行了分析评价;由于矿井煤层埋藏较浅,矿井受古窑、小窑水害威胁程度较为严重,对各煤层受小窑水和采空区水充水进行了分析评价。对矿井做好防治水工作,安全经济开采煤炭资源提供了参考。