郭家河煤矿水文地质特征及矿井涌水量预测

矿区位于鄂尔多斯盆地南部渭北挠褶带北缘，含煤地层主要为侏罗系中统延安组，可采煤层有2号、3号煤层。矿区含水层主要为第四系孔隙—裂隙潜水含水层，白垩系下统洛河组砂岩、宜君组砾岩孔隙—裂隙含水层，侏罗系中统直罗组砂岩裂隙、延安组煤层及其顶板砂岩裂隙含水层。井田受导水裂隙带影响，地下水以离层水形式参与工作面涌水。采用解析法进行矿井涌水量预测，预测2022—2025年郭家河煤矿1310工作面和2308工作面回采期间，矿井正常涌水量为225.17 m³/h。依据经验，为防灾考虑，矿井最大涌水量按正常涌水量的2倍预计，矿井最大涌水量为450.34 m³/h。研究可为矿井水文地质评价及水害防治提供依据。     

孔隙裂隙砂岩渗透注浆试验研究

西北地区广泛发育着弱胶结、强富水的孔隙裂隙砂岩层,在矿井建设中存在普通颗粒型浆液难以注入该岩层,注浆防水减渗效果差等实际问题。以新庄煤矿风立井井筒建设为工程背景,以室内试验为基础,选取典型的孔隙裂隙含水砂岩,采用超细水泥和脲醛树脂两种浆液进行重复四次注浆试验,其中前两次注超细水泥浆液后两次注脲醛树脂浆液。试验结果表明:重复注入超细水泥浆液能够很好充填岩石中较大的孔隙裂隙;而对于超细水泥浆液无法注入的微细孔隙裂隙,重复注入溶液型化学浆液可以充填颗粒型材料无法注入的微细孔隙裂隙;随着注浆次数的增加岩样的渗透系数减小,说明浆液在孔隙裂隙中的充填效果明显;颗粒型浆液和溶液型浆液结合使用能够起到很好的防渗堵漏效果。     

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。     

小庄煤矿4号煤顶板冒裂安全性评价分析

小庄煤矿井田主采4号煤,煤层较厚,采煤厚度0.80～35.02 m,平均18.01 m.4号煤上覆主要含水层为白垩系洛河组砂岩孔隙-裂隙含水层,厚度大,富水性中等,且区域范围内无大型隔水边界.由于矿井采用综采放顶煤回采工艺,开采强度大、对顶板覆岩破坏程度严重,存在导通洛河组含水层可能.利用FLAC3D数值分析软件,模拟...     

Na2SiO3强化煤和蒙脱石浮选分离的作用机理研究

针对煤泥浮选过程中蒙脱石等黏土矿物难以与煤分离的难题，采用溶液化学计算、Zeta电位测试和吸附量测定等方法，结合煤和蒙脱石浮选分离实验结果，研究了Na₂SiO₃强化煤和蒙脱石浮选分离的作用机理。结果表明：采用Na₂SiO₃作抑制剂进行人工混合煤泥浮选实验，矿浆pH<6时，Na₂SiO₃水解产物以Si(OH)₄为主，此时对蒙脱石的选择性抑制效果更强，精煤灰分显著降低、精煤产率变化不大；矿浆pH>6时，Na₂SiO₃水解产物以SiO(OH)^-₃和SiO₂(OH)₂^2-为主，此时对煤和蒙脱石的抑制选择性变差，精煤灰分降低的同时、精煤产率也有所降低。同时，矿浆中添加抑制剂Na₂SiO₃后，煤和蒙脱石表面电位均发生负移且负电位均增大，导致...     

低黏度超细水泥浆液单裂隙注浆试验效果分析

针对城郊煤矿现场注浆堵水问题,通过室内注浆试验来模拟现场的注浆工程,对比3种不同黏度的超细水泥浆液的注浆效果;对泥质砂岩单裂隙试件进行注浆试验,测试砂岩单裂隙试件注浆后的黏结强度恢复能力和抗渗能力,宏观评价注浆效果;运用SEM电镜扫描与数字图像处理技术,统计注浆前后的砂岩单裂隙试件断面的特征孔隙率,微观评价注浆效果。研究表明:优化组低黏度浆液注浆后黏结强度提升了35%,渗水速率平均下降到1.39 mL/h,并且断面特征孔隙率达到最小值1.31%,表明优化组低黏度超细水泥浆液具有良好的注浆效果。     

蚂蚁追踪技术在煤层上部裂隙预测中的应用

高家堡井田主采煤层埋藏深度较大,上覆地层洛河组厚度巨厚,距主采煤层间距较小,并且属强富水层。通过矿井回采井下出水规律分析,在工作面回采过程中随着采面的不断推进,矿井水量不断增大;再通过矿井的水质化验分析,确定矿井的涌出水为洛河组水,因此确定煤层顶板至洛河组底板之间存在原生裂隙。使矿井煤层在回采过程中,受顶板水害威胁程度加重,同时也使矿井防治水工作难度增加。为探测出裂隙的发育情况,通过蚂蚁追踪技术,精细刻画出煤层至洛河组底板裂隙发育高度及裂隙发育方向,为煤矿开采中顶板水害防治工程设计提供地质依据,科学预防地质灾害,有效降低煤矿顶板水害的地质风险。     

巴拉素井田煤层富水机理与注浆堵水技术

陕北侏罗纪煤田榆横矿区(北区)是我国重要的煤炭生产基地,区内大型矿井分布较多,煤层埋藏相对较深,在采掘过程中发现有富水煤层问题。为研究区内煤层富水机理及采掘过程中的水害问题,以巴拉素煤矿2号富水煤层注浆堵水治理工程为例,通过对水文地质条件和地下含水层之间水力联系情况分析,查明了区内各含水层水文地质特征及类型,确定了2号煤层水为立井井筒过煤层段的主要充水水源,并提出了富水煤层注浆治理保障新技术。通过抽水试验、水化学测试,发现区内地下水含水层主要为第四系松散层潜水含水层、白垩系下统洛河组孔隙-裂隙含水层、侏罗系中统直罗组碎屑岩类裂隙含水层、2号煤顶板延安组碎屑岩类裂隙含水层、2号煤层含水层等。第四系松散潜水含水层和白垩系洛河组孔隙裂隙含水层之间水力联系密切,其他含水层之间均未发现水力联系。根据现场实际及多次实践,确定以"引流注浆、帷幕封堵"为总体思路,运用"井下打钻,地面拌浆,管道输送,高压灌注"的方法,完成2号煤层富水区段的封堵。研究及实践结果表明:通过多种材料结合、钻探注浆等组合工艺实施后,在副立井井筒马头门煤层揭露区段及待掘巷道周围形成了有效的止水帷幕,将掘进巷道与富水煤层隔开,最大程度地减小井筒涌水量,超出预期目标完成注浆堵水任务,副立井井筒总涌水量由最初的150 m~3/h(最高200 m~3/h)衰减至竣工时的11 m~3/h,注浆堵水率约为93%,实现了对富水煤层大量出水有效封堵的目的。     

永陇矿区丈八井田矿井涌水量预算与特征

丈八井田的矿井水主要来自侏罗系砂岩的裂隙、孔隙含水层,其次是井田生产时冒落带和导水裂隙带或者井田地质勘探时封闭不良的钻孔是否导通洛河组承压含水层.明确了这些内容将对矿井的开采起到指导和推动作用.     

砾岩含水层帷幕浆液运移规律与改性效果分析

注浆帷幕截流是深部矿井水害治理的主要技术手段之一,针对淮北矿区朱仙庄煤矿8号煤层水害防治问题,采用CT扫描与室内试验测试得到受注砾岩孔裂隙分布及岩石力学特征,利用COMSOL Multiphysics软件建立了受注砾岩层的孔隙介质与孔隙-单裂隙介质2种数值模型,分析了帷幕墙注浆截流效果。研究结果表明:浆液在孔隙介质中的运移范围随注浆时间的增加而增大,浆液运移稳定后的扩散范围为10.12～10.44 m;孔隙-单裂隙介质数值模型中,浆液运移形态沿裂隙方向对称,浆液运移优先进入裂隙通道,随后沿裂隙方向扩散至孔隙介质中,随注浆时间的增加,浆液运移范围逐渐增大并最终趋于稳定,孔隙-单裂隙介质中浆液的纵向扩散范围为10.05～10.23 m,横向扩散范围为16.30～16.98 m;根据数值计算结果,提出了注浆孔间距为20 m、两排注浆孔交错布置、有效宽度约为40 m的帷幕截流方案。最后,通过注浆前后砾岩物理力学性质对比分析与现场放水试验的方法,验证了帷幕墙截流效果良好、注浆孔间距布置合理。     

立井井筒过致密砂岩含水层注浆技术及效果评价

霄云煤矿井筒施工中,遇到致密砂岩含水层,含水层主要为孔隙含水和竖向裂隙水,工作面注浆升压快,普通水泥难注入,后采用化学浆液注浆,取得了良好的效果,为井筒施工创造了良好条件,争取了宝贵时间,为类似条件下的井筒综合防治水积累了宝贵经验。并且,化学材料浆液在济宁地区和菏泽地区的基建矿井防治水方面得到了广泛应用,具有推广价值。     

黄陇煤田厚层砂岩水害精准注浆防治水技术研究

近年来，随着我国西部侏罗纪煤炭资源的大规模开发利用，煤层顶板水害影响与威胁日益显现。为阻截煤层上覆含水层中水下泄，以实现井下目标区域内堵水、减水，提出了一种秉持“保水采煤”理念，以精细探查为基础，以精准注浆为主要工程手段的厚层砂岩水害顶板防治水技术方法，并在黄陇煤田高家堡煤矿进行了应用。首先，优选出了自然伽马曲线(GR)为能够区分研究区砂、泥岩的敏感曲线，利用波形指示反演精细解释了煤层上覆岩层的岩性展布形态。在岩性解释的基础上结合抽水试验结果，分析了研究区上覆地层不同含水层的响应特征，综合岩性、泥质含量(VSH)、自然电位(SP)以及孔隙度(POR)刻画了煤层上覆地层的富水性分布特征，解释成果表明对煤层开采隐患最大的为洛河组中段(K1lm)上层，该区域岩层主要为中粗粒砂岩，为中等-强富水含水层。然后，利用多属性融合技术对煤层上覆岩层中原生裂隙进行了精细刻画，在纵向上的展布规律具有断续分布特点，且发育具有分段性特征，相对集中分布在洛河组中下段，在平面上，裂隙主要发育方向为NW-NWW，以井27-2为界限，上部裂隙较发育。最后，综合考虑煤层上覆岩层岩性、富水性和原生裂隙分布特征以及导水裂隙...     

井筒过致密砂岩含水层注浆效果评价

霄云煤矿井筒施工中,遇到致密砂岩含水层,含水层主要以孔隙含水和紧向裂隙水,工作面注浆升压快,普通水泥难注入,后采用化学浆液注浆,取得了良好的效果,为井筒施工创造了良好条件,争取了宝贵时间,为类似条件下的井筒综合防治水积累了宝贵经验.并且,化学材料浆液在济宁地区和菏泽地区的基建矿井防治水方面得到了广泛应用,具有推广价值.     

建南井田洛河砂岩水文地质特征及其对矿井充水影响

论述了建南井田洛河砂岩层的水文地质特征,即:含水性较强,但富水性较弱:平面上相对富水区条带分布;垂向上富水性自上而下递减.分析了洛河砂岩含水层对矿井开采的影响程度,正常情况下回采工作面顶板冒落裂隙带不能直接导通洛河砂岩层,但沉降带中的微裂隙对洛河砂岩含水层有缓慢疏放作用.     

采动覆岩离层注浆对矿井安全的影响评价

煤矿采动覆岩离层注浆技术中,注浆层位与采场覆岩导水裂隙带的水力联系是影响矿井安全的重要因素。为了评价五阳煤矿采动覆岩离层注浆对矿井安全的影响,通过覆岩岩性特征及富水空间性质划分3#煤层上覆岩体含、隔水层层位,利用地震及测井等物探方法探明工作面范围内断裂构造的分布,采用经验公式法和数值模拟法综合确定采场覆岩导水裂隙带的发育高度。基于以上研究,综合分析论证了注浆层位与导水裂隙带间的隔水层保护能力及断层能否使注浆层位与导水裂隙带或煤层间产生水力联系,结果表明,导水裂隙带顶部与注浆位置之间有2层较厚的隔水层阻断其水力联系,构造离层注浆浆液及浆液析出水不会通过工作面范围内的7处断层进入导水裂隙带或矿井内,本工作面实施的采动覆岩离层注浆施工不会对矿井安全造成影响。     

晋城市坪上煤矿水文地质特征及水害预测防治技术

坪上煤矿位于沁水煤田的北中部,受区域构造影响,井田内发育一系列近南北向和北西向的宽缓背向斜,其含煤地层主要为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组,井田内可采煤层主要为3号、15号煤层。井田分布于延河泉域,含水层主要有奥陶系中统灰岩岩溶裂隙含水层、石炭系太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层、二叠系下统山西组及下石盒子组砂岩裂隙含水层、基岩风化裂隙带含水层、第四系松散岩类孔隙含水层,其中,奥灰水位标高为+490～+545 m。井田水害主要为煤层开采而产生的导水裂隙,使顶板含水层或构造水向矿井充水,可通过疏放钻孔和疏水巷防治;全井田均为带压开采,采用注浆堵水技术可对煤层底板奥灰水进行防治。     

顺和煤矿副立井工作面预注浆

永煤集团顺和煤矿副立井在穿过上石盒子组K6砂岩裂隙承压含水层(Ⅲ)时,采用工作面预注浆堵水加固,注浆深度564.7~684.7m,段高120m。前期封堵大裂隙,以单液水泥浆注浆为主;后期采用脲醛树脂化学浆液,对K6砂岩孔隙水及微小裂隙通道进行充填注浆。注浆结束后,井筒继续下掘时,工作面涌水量未超过1m3/h,注浆堵水率达98%,实现了干打井。     

煤层顶板裂隙带空间网状结构滤纯甲烷研究

煤层顶板裂隙带对提高抽采瓦斯浓度起到的滤纯作用被普遍认可，裂隙带高位钻孔瓦斯抽采技术也已被广泛应用于回采工作面瓦斯防治。为研究滤纯甲烷作用机理，采用理论分析与CT扫描实验相结合的方法研究了煤层顶板裂隙带内裂隙的空间网状结构，指出：在回采工作面采空区上方的垮落带、裂隙带至弯曲下沉带存在着大量的采动造成的宏观裂隙和微观裂隙，裂隙几何尺寸逐渐变小，形成巨大空间网状结构；垮落带与裂隙带下部的宏观裂隙因CH₄强扩散性造成靠近上部瓦斯浓度较高，裂隙带中上部微观裂隙网类似巨厚滤膜，通过黏性流和Knudsen扩散滤纯作用，起到进一步提高CH₄浓度的效果。研究结论在富县党家河煤矿进行了工程试验，结果表明：在煤层顶板以上垂直高度16～18 m的裂隙带上部为最佳滤纯CH₄区间，瓦斯抽采体积分数普遍在50%以上，最高达73%，验证了煤层顶板裂隙带空间网状结构滤纯CH₄的正确性。研究成果对高位抽采钻孔布置、矿井瓦斯高效抽采与利用具有一定的指导意义。     

浆液在煤岩体裂隙中渗透规律的数值模拟

为了改善本煤层瓦斯抽采钻孔的封孔效果,解决本煤层瓦斯抽采钻孔封孔段易失稳的现实难题,通过数值模拟的手段,分析对比了单裂隙注浆和无裂隙注浆这2种方法中浆液的渗透范围,得出在钻孔单裂隙注浆中浆液的渗透以从裂隙面渗透为主,浆液能够很好的充填煤体中的裂隙。在此基础上,认为采用煤岩体注浆技术可以把某些可凝浆液注入到煤岩体的裂隙或孔隙中,使煤岩体形成强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体,从而改善煤岩体的物理力学性能,提高煤岩体稳定性,为本煤层瓦斯抽采钻孔的高效密封奠定基础。     

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。