西北矿区煤层顶板水害预测及防治技术研究*

针对西北矿区煤层顶板水害特点,提出了煤层顶板含水层富水性探查、煤层顶板水害预测、矿井涌水量预测及其水害防治技术体系,在分析以上方法优缺点的基础上,认为井上下联合探查、钻探与物探并用及“顶板钻探 孔内物探”的思路是顶板含水层富水性探查的方向,基于GIS的煤层顶板水害预测方法的应用是提高其预测准确性的途径之一。     

榆横南区煤层顶板富水性探查研究及治理评价

煤层顶板水害严重威胁着陕北地区诸多煤矿的安全生产。以榆横南区魏墙煤矿为例进行顶板富水性探查研究,根据矿井及工作面水文地质条件分析,确定其充水水源为侏罗系延安组—直罗组砂岩裂隙含水层水,充水通道为导水裂缝带。结合物探工程和钻探工程,对煤层顶板进行探查,有效疏放顶板水约20 000 m~3,同时对顶板水进行水质特征分析,判断其水质类型为SO4-Na型。根据物探、钻探成果及水质特征分析结果,确定该矿1301工作面顶板富水区域以静储量为主,动储量补给有限,通过钻孔疏放,顶板水对工作面安全生产影响较小,可以进行正常回采。     

东滩煤矿14317工作面探放水工程设计方案

为探查东滩煤矿14317工作面顶板含水层富水性分布情况,回采前在14317工作面顺槽分别采用矿井瞬变电磁法和音频电透视技术进行了水文物探工作。对于富水异常区采用钻探验证,最终消除了水害隐患,为工作面回采提供安全保障。     

银星一号煤矿侏罗系煤层顶板砂岩水害特征及防治技术北大核心

针对宁夏银星一号煤矿存在的侏罗系煤层顶板砂岩水害问题,在梳理矿井地质及水文地质条件的基础上,分析了侏罗系煤层顶板砂岩沉积环境与富水性的直接关系,评价了砂岩含水层的富水性;在研究煤层顶板岩层力学性质、矿物成分、水稳性特征以及导水裂隙发育规律的基础上分析了侏罗系煤层顶板砂岩水害机理及特征;提出了综合运用“探、疏、排、截、监”多种措施;以基础性探查工作为前提,重点运用疏水降压技术进行水害治理的思路。110301工作面水害治理效果表明通过疏水降压治理侏罗系煤层顶板砂岩水害是可行的。     

中能煤矿回采工作面顶板水疏放研究

以物探方式探查回采工作面顶板含水层富水情况,经钻探设计后开展顶板含水层水疏放工作,有效解除了顶板含水层水对回采工作面的威胁,保障了回采工作的安全。     

基于GIS和层次分析法的煤层顶板含水层富水性评价

准确的煤层顶板含水层的富水性分区评价,可以指导矿井安全正常持续运转,避免水害发生的重要手段。煤层顶板含水层富水性评价受多种因素的影响,层次分析法可以确定出权重。再运用GIS技术将空间信息整合,形成煤层顶板含水层的富水性评价分区~([3])。     

立井井筒过富水煤层段防治水安全技术实践

煤层富水现象在煤炭开采史中极为罕见,但近年来,在陕北侏罗纪煤田榆横北区内发现的富水煤层水害问题则较为突出.为解决巴拉素煤矿矿井基建阶段立井井筒穿越2号富水煤层时的水害隐患,采用钻探、注浆等手段开展了超前探疏放水、帷幕注浆等工程实践.实践结果表明,区内2号煤层局部富水性强,裂隙发育、可注性较好;顶板砂岩含水层水以孔隙水为...     

大海则煤矿顶板富水含水层下开采水害防治研究

为了解决顶板富水含水层下开采过程中所面临的水害问题，以侏罗纪煤田榆横北区大海则煤矿为例，通过分析矿井水文地质条件，确定了主要充水水源和充水通道，计算了防隔水煤（岩）柱留设宽（厚）度，并预测了矿井开采2号煤层时的涌水量，提出了相应的防治措施。结果表明:矿井开采2号煤层时，其主要充水水源为煤层顶板侏罗系延安组、直罗组含水层水，主要充水通道为覆岩导水裂隙带。通过计算防隔水煤（岩）柱留设宽（厚）度，分析判断其在现有2号煤层开采条件下，不会受到顶板白垩系洛河组强含水层影响。采用解析法和数值法进行矿井涌水量预测，取其算术平均值作为参考。结合矿井条件和现场实际，提出井下钻探、地球物探、水文地质监测等综合防治措施，通过预防、探查、疏排、监测等手段，共同解决矿井水害问题。     

基于综合探查手段的深埋矿井工作面顶板富水性分区

以巴彦高勒煤矿311101首采工作面为例,在工作面回采前,先通过瞬变电磁法、音频电透视法相结合的物探工程,探测煤层顶板富水异常区,再布置钻探工程进行顶板水疏放,掌握钻孔涌水量和水压分布情况。综合物探和钻探工程成果,最终确定划分工作面顶板富水区。结果表明:顶板物探工程探测出6处富水异常区,施工的56个顶板水疏放钻孔中,钻孔涌水量和水压分别划分为4个数值区间,综合分析后将工作面顶板富水区划分为4个,并在工作面回采过程明显发现,每经过1处富水区时,工作面涌水量均会出现1次"阶梯式"增长,验证煤层顶板含水层富水性分区的合理性和准确性。     

长距离定向钻探技术在掘进巷道水害防治中的应用

为了对复杂水文地质条件下掘进巷道顶板含水层富水性进行探查,保障巷道的安全掘进,在巷道掘进前采用井下长距离定向钻探技术对巷道顶板含水层进行超前探测,结合钻孔钻进过程中水量实时观测资料,圈定了巷道顶板含水层的富水异常区|针对钻孔水量衰减曲线确定了巷道顶板复合含水层水力联系的空间差异性。经过实践验证,长距离定向钻孔可以更加准确地圈定掘进巷道顶板含水层的富水异常区,同时还可以查明顶板复合含水层的水力联系特征,并且对顶板含水层地下水向巷道渗流起到了显著的截流作用。结果表明：长距离定向钻探技术在复杂水文地质条件下掘进巷道顶板水害防治中具有显著的效果。     

王坡煤矿煤层顶板稳定性主控因素分析

煤炭开采过程中极易发生顶板事故。基于王坡煤矿的地质条件，利用钻孔、井下钻探、物探、生产揭露资料，分别对该矿煤层顶板沉积特征、煤层顶板岩石结构特征进行系统分析研究，通过实验室室内测试，获取了煤层顶板岩石抗压强度、泊松比、坚固性系数、黏聚力等物理力学性质指标，最终确定了影响煤层顶板稳定性相关因素；运用层次分析法确定影响因素的权重值，得出岩石力学性质是影响煤层顶板稳定性的主控因素。研究可为类似煤矿顶板稳定性因素分析提供借鉴。     

基于钻孔瞬变电磁法的断层富水性三维空间探测

断层是导通含水层的主要通道,在煤矿生产过程中采用物探、钻探等手段提前查明断层富水性是非常必要的工作。针对该问题,通过在探查钻孔中采用钻孔瞬变电磁法三分量探测技术,通过理论数值模拟和在济宁三号煤矿应用表明,钻孔瞬变电磁法三分量中的X、Y分量响应形态的“S”形态和反“S”形态以及Z分量的单峰形态,可以判断出异常在钻孔周围的空间展布范围,孔中噪声水平更低、探测半径可以达到32 m,探测结果对异常地质体的划分更加精细,通过三维空间成图判别了异常体主要来自煤层顶板,指导了矿方后续该区域的防治水工作,证明了该方法的有效性,同时为煤矿巷道掘进和工作面回采前的地质预报提供了新的技术手段。     

巴拉素煤矿不同阶段水害问题防治技术研究

在我国西部地区煤炭资源丰富、水害问题严重。为了矿井在建设、生产等不同阶段所面临水害问题可得以有效防治，以侏罗纪煤田榆横北区巴拉素煤矿为例，通过对矿井地质、水文地质条件进行分析，确定主要充水水源和充水通道，并对2号煤层水进行涌水量预测，结合矿井不同阶段的水害隐患，提出相应的防治措施。结果表明:矿井采掘2号煤层时，2号煤层水、其顶板侏罗系延安组第四段和直罗组砂岩含水层水为矿井主要充水水源，覆岩导水裂隙带为主要充水通道。通过涌水量预测，分析确定采用水平廊道法预测的2号煤层水涌水量为防治水工作依据。结合现场实际，提出采用地面、井下等不同地段进行探查，物探、钻探等方法共同使用的综合方法，对后期矿井采掘过程中的顶板水、煤层水、采空区水、离层水等水害，提出相应的防治措施和方案。     

煤矿综采工作面防治水技术研究

煤矿综采工作面的顶层透水是困扰煤矿的直接水灾害。随着开采方法的现代化和开采的增加,综采工作面的顶层透水对煤矿的威胁也在增加,对煤层顶板岩体的破坏越来越大。以某大型矿井为研究对象,论述综采工作面顶板防治水勘探的主要内容和方法,论证了遥感水文地质调查、物探、水文化学、环境同位素等先进方法在煤矿水文地质勘探和水灾害处理“三位数预测方法”中的应用。同时,用 FLAC^3D软件对综采工作面的结构进行了数值模拟分析,结果表明低角度断层和采矿引起的裂缝为工作面突水提供了通道。研究成果为综采工作面防治水研究提供了依据。     

三维地震在新疆涝坝湾煤矿勘探中的应用研究

三维地震勘探是一种旨在提高地下目标图像清晰度、位置预测精准性的综合性地球物理勘测技术,近年来被广泛运用于全球油、气、煤等地下资源矿产的勘测中。以新疆玛纳斯县涝坝湾煤矿井田勘探为例,针对区内复杂地形、施工难度大、成孔困难等诸多难题,采用风钻成孔、加水压实等措施,有效提高地震勘探激发效果,获得了较好的原始资料。查明了研究区内各组煤层分布特征,各煤层底板形态基本相似,总体呈东西走向,倾向北的单斜构造,南部浅,北部深。全区可采煤层厚度稳定;查明了区内断层分布情况,新发现3条落差皆小于5 m断层。此次工作为浅层地震条件较为复杂的地区提供经验。     

高瓦斯突出矿井卸压开采瓦斯综合治理实践

朱集东煤矿为“三高一深”（高地压、高瓦斯强突出、高地温、千米埋深）矿井,采掘工作面煤与瓦斯突出危险性极大,开采此类煤层最经济有效的办法是开采保护层。为抽采保护层11-2煤层开采过程中本煤层及邻近层大量卸压瓦斯,采用分源法计算瓦斯涌出量,结合工程类比取大值。根据瓦斯涌出量预测结果,选用Y型通风方式,辅以顺层钻孔、地面钻井、顶板巷大直径筛管平钻孔、留巷埋管及穿层钻孔等抽采方式,使工作面回采期间瓦斯抽采率达到84.8%,实现了深井高瓦斯工作面煤与瓦斯安全高效共采。     

综合矿井物探方法在探查煤层构造的应用

采用2种矿井物探方法探明了工作面煤层中构造的发育情况以及构造在煤层底板的含/导水性。介绍了矿井槽波地震和音频电透视的基本原理和资料处理方法。根据工作面实际水文地质条件,研究采用槽波地震和音频电透视综合矿井物探方法进行探测。结果表明,槽波地震成果在煤层中发现陷落柱,音频电透视在陷落柱底板发育相对富水异常区。经过钻孔和回采揭露验证,槽波成果发现的陷落柱范围较准,横向精度较高;音频电透视成果在平面和垂向范围均较准。综合2种物探成果预测预报了回采工作面中构造及其含/导水性。研究为工作面防治水工作提供了参考。     

不同煤层掘进工作面瞬变电磁法探测应用研究

煤矿井下瞬变电磁法成为煤矿井下超前探测工作的重要手段，在矿井水害预测预报上发挥着很大的作用。随着矿井上组煤层资源的逐渐枯竭，煤矿开采资源逐渐延伸向下组煤层。同一井田范围内同煤层及其顶底板的岩性特征一般相差不大，瞬变电磁法在同煤层施工过程中接收到的物理背景场较为接近；而不同煤层及其顶底板岩性特征通常会有较大的差别，瞬变电磁法在不同煤层施工过程中会接收到差别较大的物理背景场。当矿井存在多煤层开采时，通过大量数据研究瞬变电磁法在不同煤层巷道探测中的响应特征规律，分析并掌握不同煤层条件对瞬变电磁法探测结果的影响，能够提高瞬变电磁法在多煤层探测成果的准确性。     

矿井瞬变电磁法在回采工作面富水异常区探查中的应用

通过矿井瞬变电磁法探测获得物探解释基础数据，借助Voxler软件绘制工作面顶板切片，对照地面瞬变电磁结果，初步确定5302工作面顶板方向K₈砂岩含水层及K₁₀砂岩含水层分布情况。借助三维成像技术直观显示视电阻率15 Ω·m以下低阻等值体的几何分布形态，为钻探施工提供依据。经钻探验证:3号煤顶板40~45 m低阻异常为K₈砂岩含水层反映，上方60~80 m低阻异常为K₁₀砂岩含水层反映。经钻探验证，该区域分布有导水构造，水源为K₁₀砂岩含水层水。