蒙陕接壤区深埋煤层顶板水疏降效果

为了实现工作面安全回采前顶板水的充分疏降,根据特大型煤矿深埋煤层的井下特点,研究了"管路放水+落地放水"与"中转水仓+水沟"相结合的顶板水疏降方法。结果表明:工作面切眼附近44个疏放水钻孔的总涌水量基本稳定在150 m3/h,且在增加或减少疏放水钻孔疏放数量后,总涌水量基本不变,钻孔涌水量主要为动态补给量;疏放水中心区域的T16-5孔水压从4.8 MPa降至0.9~1.0 MPa,且其它观测孔水位、水压均已达到稳定状态,形成稳定的降落漏斗。     

煤层底板厚层砂岩含水层可疏性综合评价

为了指导煤层底板砂岩水害的防治工作,需要对含水层的可疏性进行合理评价。结合典型矿井的水文地质条件和水害案例,对水文地质钻孔抽水试验资料进行分析,初步评价了底板砂岩含水层具有可疏性。采用大流量大降深放水试验,对观测孔水位单位时间内的变化曲线斜率进行研究,底板砂岩含水层疏降快,恢复慢,增加放水量可有效加快含水层水位的疏降,多孔大流量疏放水可以最大程度上激发地下水流场的变化,在一定范围内对底板砂岩含水层进行疏水降压,可以持续降低地下水水位;单孔放水和多孔放水过程中水位恢复时间分别占放水时间的77.92%和86.21%,而水位仅分别恢复了最大降深的39.11%和46.56%,说明了含水层水位易疏降,难恢复。根据对放水孔的水量和水压变化情况分析,长时间疏水降压会使水量逐渐减小,并产生大幅降深,证明底板砂岩含水层补给条件一般。结合井田地层和构造条件,提出底板砂岩含水层位于相对较为封闭的隔水空间有利于疏水降压。结果表明:利用抽水试验和放水试验资料,从含水层水位单位时间变化速率、抽水和恢复水位曲线、放水孔水压变化和含水层边界条件等方面,可以对底板厚层砂岩含水层可疏性进行综合评价。     

向斜轴部煤层顶板水疏放效果定量化评价

针对煤层顶板水疏放效果定性分析存在的过度疏放问题,采用钻孔涌水量衰减率、含水层水头高度、疏放水总量及残余水量等定量指标,对新疆大南湖一矿1305工作面(尤其是向斜轴部区域)进行疏放水效果定量化评价。结果表明,1305工作面疏放水总量小于工作面静储量,向斜轴部区域的疏放水钻孔涌水量衰减率较小,运输巷侧水头高度高出含水层顶板约45 m,未实现有效疏放,仍需适当加密疏放水钻孔继续疏放,可为疏放水效果评价提供一定的定量化依据,确保煤层顶板水的有效疏放。     

侏罗纪煤田宝塔山砂岩含水层大流量大降深放水试验

为了在抽水试验的基础上进一步查明侏罗纪煤田宝塔山砂岩含水层的水文地质特征,开展了井下放水试验,单孔放水量平均值为237.91 m^3/h,多孔放水量平均值为444.10 m^3/h,宝塔山砂岩含水层地下水位下降最大值达310 m。通过大流量大降深放水试验,计算出含水层的渗透系数和单位涌水量,确定宝塔山砂岩含水层与白垩系、煤系间、三叠系含水层存在水力联系,探查了放水试验的影响范围及观测孔水位降深规律,论证了宝塔山砂岩含水层具有可疏性。基于宝塔山砂岩含水层水文地质特征,提出了下组煤开采底板砂岩水害防治方案。研究结果表明:井下大流量大降深放水试验可以最大程度激发含水层地下水位降深,有效弥补地面抽水试验的不足,在各含水层水力联系、疏放水影响范围和含水层可疏性评价方面得到的研究成果,可以作为矿井底板砂岩水害防治的依据。     

侏罗系宝塔山砂岩突水风险预测及限制边界疏降技术

内蒙古上海庙矿区新上海一号煤矿发生国内首次也是目前唯一的侏罗系煤层开采底板宝塔山砂岩突水淹井事故;开展了侏罗系煤层开采底板强富水宝塔山砂岩突水危险性评价方法和防控技术的研究工作。首先,明确了“11·25”事故的突水水源为侏罗系延安组下部的宝塔山砂岩含水层,且煤层与底板宝塔山砂岩之间隔水层具有强度低、软化系数小、胶结性差的特点,属地质软岩。其次,以“含水层厚度、含水层富水性、含水层渗透性、含水层水压力及18煤底板隔水层有效厚度”为主要指标建立突水评价体系,将宝塔山砂岩含水层突水危险性分区被划分为安全区(32.21%)、威胁区(37.53%)及危险区(30.26%)三种类型,并通过实例验证了评价模型的准确性。最后,结合底板隔水层工程地质特性,分析采用“断层注浆形成局部限制边界+群孔疏降”的方法防控宝塔山砂岩突水。设定“疏放水开始至1号钻场退出疏放水工作、2号、3号和4号钻场持续进行疏放水工作至3号钻场退出、2号和4号钻场持续进行疏放水工作至模型补排平衡”的疏降方案。依据规范得出注浆后最大帷幕渗透系数为2×10^-2 m/d,当断层注浆后帷幕渗透系数为2×10^-...     

定向长钻孔超前疏放顶板水技术在枣泉煤矿的应用

枣泉煤矿是我国西北侏罗系顶板裂隙水害典型代表矿井,主要受顶板直罗组砂岩含水层威胁,且存在大量烧变岩水,严重影响矿井正常生产。为了解决常规钻孔疏放顶板水时存在的施工工期和疏放周期长等问题,在11202工作面形成前,采用随钻测量定向钻进技术施工的定向长钻孔及分支孔对顶板直罗组砂岩含水层和烧变岩水进行了超前疏放,共完成4个定向长钻孔和5个分支孔,总进尺2589m,最大钻孔深度603m,单孔最大瞬时放水量64.8m~3/h,疏放周期三个月时共放水57440m~3,解除了顶板水害隐患,减少了工作面准备时间,确保了巷道掘进和工作面回采的安全。     

矿井底板水文地质条件探查及可疏降性评价

伊犁一矿位于新疆伊犁州,地表被天山山前冲洪积层覆盖并接受天山雪融水直接补给,与含煤地层不整合接触,且主采煤层底板存在承压含水层,地下水补给、径流条件复杂。针对该矿5#煤层底板侏罗系砂岩含水层富水性中等,且具有承压性等水文地质问题,通过在伊犁一矿试采面5#煤层底板砂岩含水层进行放水试验,获取了该含水层的渗透系数,并对放水试验及水位恢复试验过程进行了分析,结果表明:放水试验形成的降落漏斗明显,疏降效果较好,5#煤层底板砂岩含水层具有良好的可疏降性,试采面通过适当疏降可消除底板砂岩含水层的突水威胁。     

阳煤二矿15#煤层带压开采安全性评价

阳煤二矿15#煤层存在带压开采的问题,为确定其带压开采的安全性和可行性,采用水文钻孔勘查、理论分析计算等方法研究表明,奥陶系灰岩含水层水头压力为1.6MPa,15#煤层和奥灰水间隔水层厚度为35.0m,隔水性能良好,工作面回采期间底板塑性破坏深度为11.6m,突水系数为0.085MPa/m,突水系数小于0.1MPa/m,极限水压为5.6MPa,远大于实际水压,在完整底板条件下工作面能够安全的进行回采。     

基于工作面顶板疏放水的含水层水力联系研究

为了弄清蒙陕接壤区深埋煤层某矿井白垩系志丹群与3-1煤层顶板含水层之间的水力联系情况,在首采工作面顶板疏放水过程中,开展了大气降水、含水层水位和水化学变化等方面的研究,结果表明:通过对首采工作面顶板水提前疏放,使切眼附近钻孔涌水量降至3~5 m3/h,水压降至1.0 MPa左右,形成了较稳定的降落漏斗。在疏放水过程中,志丹群含水层水位基本保持稳定,3-1煤层顶板含水层水位则下降明显;志丹群与3-1煤层顶板含水层水在矿化度、水化学类型等方面差异明显,且放水过程中水化学特征基本不变,表明志丹群低矿化度水未进入3-1煤层顶板含水层。安定—直罗组地层未发育沟通上下含水层的导水通道,志丹群与3-1煤层顶板含水层之间水力联系较差,为矿井安全生产提供了必要的地质保障。     

亨健公司六采车场掘进底板防治水技术研究

六采区位于亨健公司矿井东部,是矿井生产的主要接替采区。六采车场掘进主要受2号煤层底板下野青灰岩及巨厚h3火成岩承压含水层的威胁。针对h3火成岩承压含水层进行防治水技术研究,通过施工超前探钻孔、底板预注浆钻孔及放水钻孔,检验底板预注浆封堵及疏放水方法对底板突水的防治效果,并对安全隔水层厚度、突水系数及安全水压进行计算。     

深埋矿井超大工作面顶板砂岩含水层涌水量预测方法

为预测深埋矿井超大工作面顶板砂岩含水层涌水量,改进了以大井法为基础的涌水量预测方法。利用放水试验确定含水层的疏降影响半径;观测、研究类似矿井工作面回采进尺与涌水量关系,确定模拟大井的引用半径;改变了传统以实际回采区域确定引用半径的方法。根据工作面疏放水钻孔的布置及干扰井群势的叠加理论,推导了干扰井群的疏降水量预测式。根据单个钻场放水孔涌水量降深关系、推导了5个钻场放水量及回采进尺300 m模拟大井的涌水量比拟法计算式,预测工作面正常和最大涌水量。     

呼吉尔特矿区深埋工作面顶板水文地质特征

鄂尔多斯盆地侏罗纪深埋煤田区作为我国未来煤炭资源开发的重点区域,防治水工作是矿井安全生产面临的最重要任务。为了查清主采煤层顶板水文地质特征,以呼吉尔特矿区深埋工作面为研究对象,从地质沉积、含水层空间分布、富水规律和工作面涌水量等方面开展研究。结果表明:受河流相沉积控制,呼吉尔特矿区主采煤层顶板发育了砂泥岩互层结构地层,受毛乌素沙漠强富水松散层水下渗作用,作为直接充水含水层的真武洞砂岩和七里镇砂岩具有"高水压、强富水、非均一"特征,特别是七里镇砂岩含水层,未扰动条件下水压为6 MPa,井下单孔涌水量为150～160 m~3/h;工作面放水试验和采前预疏放结果表明,直接充水含水层具有良好的可疏降性,先期开采段(0～600 m)采前大部分顶板钻孔水量降至5 m~3/h以下,水压降至1 MPa以下,具备安全回采的水文地质条件;整个工作面回采过程中,总的排水量高达787.0×10~4m~3,富水系数为1.48,远大于神府、新街等矿区,表明呼吉尔特矿区煤层顶板直接充水含水层富水性较强,必须加强防治水工作,以保证本地区煤炭资源的安全开发。     

特厚煤层奥灰水带压开采下工作面探放水设计与应用

为了防治带压开采下工作面发生奥灰水突水事故,针对13103工作面地质条件,对工作面进行突水危险性评价,编制探放水设计方案,对巷道顶、底板含水岩煤层进行探放水处理。结果表明:13013工作面属于相对安全带压开采区,奥灰水对开采影响不大。设计的探放水方案对主要砂岩裂隙含水层进行了验证,并且论证导通奥灰水的可能性较小。探水及放水钻孔的施工,使含水层得到有效疏放,效果良好,工作面可以正常回采。     

煤层顶板砂岩含水层疏放水效果评价

为了科学合理地评价煤层顶板砂岩含水层疏放水效果,在工作面涌水量预测方面,采用含水层静储量和动态补给量联合预测的方法,结合钻孔疏放水总量和残余水量进行分析:当钻孔疏放水总量等于或大于含水层静储量,且钻孔残余水量等于或小于含水层动态补给量时,即可判断煤层顶板砂岩含水层疏放水效果良好。 实例分析表明,含水层静储量和动态补给量联合预测的方法与实际情况较为吻合,并且当钻孔疏放水总量大于含水层静储量、钻孔残余水量小于含水层动态补给量时,实现了工作面的安全回采。 利用工作面涌水量预测结合钻孔疏放水观测资料的方法评价煤层顶板砂岩含水层疏放水效果科学合理,可以应用到类似工作面采前的水文地质条件安全评价中。     

7113工作面探放顶板砂岩水钻孔技术分析

提前分析并疏放7113工作面顶板砂岩水,可降低工作面在回采期间的顶板出水量和出水强度。7113工作面探放顶板砂岩水钻孔累计施工24个单孔,放水总量18172m3;探放水钻孔进一步查明了该区7煤顶板出水水源,在分析钻孔出水特征的基础上,通过两个阶段工程量和放水量对比,分析了探放水钻孔的放水效果。     

门克庆煤矿顶板疏放水设计优化研究

门克庆煤矿位于呼吉尔特矿区东南部,主采煤层为鄂尔多斯盆地侏罗系延安组煤层,埋深超过700 m,水文地质条件复杂。在特殊的陆相沉积环境下,形成了侏罗系直罗组底部强富水的"七里镇砂岩"。该含水层具有渗透性强、易于疏放等特点,为矿井主要充水含水层。根据矿井水害类型,确立了"超前分段疏放,削峰平谷"的顶板疏放水技术路线。首采工作面开采后,受采空区疏放的影响,矿井主要充水含水层水压大幅度下降;越靠近疏放区域,降幅越大。在含水层水压大幅度下降的情况下,通过对首采工作面疏放水试验数据及回采过程中的顶板疏放水数据的分析研究,对顶板疏放水设计进行优化,增大钻孔间距,缩短疏放时间,使得疏放效果达到最优化,实现水害治理安全高效。     

仰上钻孔探放顶板砂岩水在3上502工作面防治水中应用

3_上502工作面为高煤公司首个提限工作面,靠近煤层露头,上覆基岩依次为山西组砂岩、第四系松散层,富水性强,预计工作面回采顶板涌水量大,而上巷无溜煤眼,下巷无法布置泄水巷,抗突水能力差。采用仰上钻孔精准疏放顶板含水层水,降低水压,在消减工作面回采突水量、突水强度和峰值方面发挥了重大作用,极具应用推广价值。     

侏罗系煤田顶板砂岩含水层井下疏降水孔群优化布置

以地下水渗流方程和空间点源理论为基础,优化工作面涌水量时空动态预计方法,建立疏降水孔群优化布置数学模型,以鸳鸯湖矿区麦垛山煤矿为例,对该矿130602工作面顶板砂岩含水层疏降水孔群进行优化布置、控制疏放钻孔放水顺序及疏放水有效性的反演计算等,实现了将该工作面影响范围内的直接充水含水层水头高度降至接近含水层底板,总钻孔工程量比原设计减少15.6%,且疏降水具有明显的时效性,缩短矿井安全生产等待时间。     

分层开采工作面底板注浆加固条件与效果研究

以我国富水矿区焦作矿区九里山矿14141工作面为工程背景，统计分析大量底板注浆钻孔揭示的地质和水文地质信息与参量，分析了工作面注浆加固条件，得到了评价注浆效果的方法。研究得如下结论：根据注浆钻孔涌水量对工作面底板突水危险区进行划分|得到钻孔涌水量和水压呈现正相关关系|通过分析不同深度出水次数和总的涌水量，表明L8灰岩含水层富水性弱于L2灰岩含水层富水性|指出断层对底板富水性和注浆有着明显的影响。综合分析涌水量、水压、注浆量三者之间的动态关系，并发现随着注浆的持续进行水压呈现整体增大的现象，反映了底板岩层中的裂隙得到有效封堵，含水层局部密闭性增加。低水压、低涌水量和低注浆量为注浆效果良好的标志。     

鄂尔多斯侏罗纪煤田巨厚顶板砂岩含水层区域治理技术研究

文章以母杜柴登煤矿302盘区侏罗纪3-1煤层开采为背景,在充分分析矿井地质及水文地质条件的基础上,结合长距离定向钻孔技术在我国煤矿瓦斯治理、矿井水防治等方面的应用情况,提出了以工作面外巷钻孔导流、邻面钻孔截流、双侧采空区截流和长距离定向钻孔追踪探放水为核心的巨厚顶板砂岩含水层区域治理技术。应用结果表明：该技术经济、可行,在工作面巷道掘进期间,对巷道掘进施工影响较小|可实现采煤工作面顶板水“分区防控、煤水分离、清浊分流、区域治理”|较好地解决了富水顶板砂岩含水层的水害隐患,在顶板放水孔单孔涌水量超过200m3/h、工作面涌水量超过600m3/h的条件下,实现了厚煤层一次采全高工作面的安全生产和平均超过12000t/d的回采效率。