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。     

三图双预测在横沟井田顶板突水评价中的应用

煤层顶板涌（突）水事故多发,给矿井安全生产造成极大威胁。以陕西吴堡矿区横沟井田为例,在分析矿井水文地质特征的基础上,采用“三图-双预测法”,从煤层顶板充水含水层富水性和冒裂安全性两方面进行综合分析,对S组主采煤层进行顶板突水危险性评价预测和分区。评价结果表明,矿井涌（突）水较危险区和次危险区分布于井田南部、东南部及中部部分区域,井田中部及南部零星分布有小范围的危险区;相对安全区和较安全区主要位于井田北部及中部部分区域,其余地区为过渡区。     

深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术

为解决目前蒙陕矿区深部侏罗系矿井采后采场落地水量大、煤水混杂,以及上部煤层距离强含水层较近,无法安全掘进与回采等一系列问题,提出了深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术。应用沉积控水规律,分析了含(隔)水层在平面与剖面的空间展布规律与含水层富水性分布规律,在此基础上,针对煤层厚度变化较大、顶板含(隔)水层交互成层的特征,通过构建含有沉积环境影响指数、砂岩厚度、岩芯采取率、单位涌水量、渗透系数与导水裂隙带发育高度6个指标在内的评价指标体系,提出了符合深部侏罗系矿井水文地质特征的矿井涌(突)水风险分区评价方法,进而根据"断源截流、集中疏排、源头预防、超前治理"的防治水思路,提出了"上行开采低位截流"、"工作面单侧截流"、"工作面双侧截流"与"工作面方向调整截流"4种地下水截流治理模式,最后以蒙陕矿区的门克庆矿井和母杜柴登矿井进行实例分析。应用结果表明:①直罗组一段砂岩含水层主要为河道相沉积,砂体的空间连续性较好,是深部侏罗系矿井的主要充水含水层;②门克庆矿井首采区3~(-1)煤顶板涌(突)水危险区主要分布在研究区的南部,呈东西向条带状展布,与实际情况较为吻合;③根据门克庆矿井首采区涌(突)水危险性分布规律,应用了"工作面单侧截流"与"上行开采低位截流"两种治理模式并分析了其在实际工程中的应用效果。深部侏罗系矿井水害防治作为一个复杂的系统工程,以源头防控为重点的系统防治技术体系仍是深部侏罗系矿井水害防治需要重点攻关的研究方向。     

矿井顶板水探测方法及富水区成因分析

某矿1303工作面为三采区首采工作面,顶板含水层主要为第四系含水层、K₁₀和K₈砂岩裂隙含水层。为了解顶板K₁₀和K₈砂岩裂隙含水层的富水性,在1303工作面运输巷布置了覆盖全工作面的10个钻场（46个顶板探放水钻孔）进行探测,结合地表钻孔的顶板覆岩规律以及抽水试验结果可知,K₁₀和K₈砂岩裂隙含水层属于弱富水含水层,在2号钻场和8号钻场周边局部存在局部富水区;局部富水区均与构造有关,2号钻场位于背斜翼部,8号钻场位于向斜轴部,而背斜翼部和向斜轴部易出现砂岩裂隙带,成为地下水的富集区。     

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。     

基于标准差修正主观权重的洛河组含水层富水性评价

侏罗系煤田顶板复合含水层具有厚度大、富水性不均一的特点,煤层开采驱动下导水裂隙带发育至不同含水层构成的水害威胁程度不同。彬长矿区位于鄂尔多斯盆地侏罗系煤田南缘,顶板白垩系洛河组砂岩含水层富水性差异较大,对其富水性进行精确评价成为矿区防治水工作开展的重要前提。以矿区内某矿井为例,选取对含水层富水性影响较大的含水层厚度、冲洗液消耗量、岩心采取率、砂泥岩层比率、含水层埋深、矿化度6个主控因素作为评价指标,采用模糊层次分析法确定各主控因素的主观权重,利用标准差对主观权重进行修正,建立含水层富水性评价指数模型,对研究区洛河组砂岩含水层富水性进行评价,并通过勘探钻孔抽水试验成果对富水性评价结果进行验证。结果表明,研究区内洛河组强富水区集中在西北侧,中等富水区分布在研究区中部,弱富水区分布在东南侧,富水性自西北向东南逐步递减,基于标准差修正主观权重的洛河组含水层富水性评价方法提高了预测结果的可靠性和准确性,分区结果可为该区洛河组含水层防治水工作提供指导。     

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.     

王家岭煤矿2号煤层顶底板突水危险性分析

根据王家岭井田地质、水文地质条件,提出了井田内上马家沟组岩溶含水层应属富水性中等-强含水层。采用关键层理论及突水系数法,研究了王家岭煤矿开采2号煤层时的充水因素及顶底板突水危险性。通过对煤层顶板的基岩风化裂隙水及采空积水的分析,对2号煤层底板太原组和上马家沟组灰岩岩溶水突水系数进行了计算。结果表明：井田南部2号煤层,雨季时基岩风化裂隙水对煤层开采有较大影响;201、202、204、206采区南部为采空积水透水危险区;201、202采区为太灰突水危险区和奥灰突水相对危险区,其他采区为相对安全区或安全区。     

林南仓矿12~#煤顶板突水危险性评价研究

通过对林南仓矿的水质、水压分析,确定了该矿-650水平的涌水水源为5煤层顶板(V)含水层水。应用地理信息系统和AHP技术绘制了12#煤顶板导水裂隙带高度专题图和冒落安全性分区图。并对煤层顶板充水含水层富水性进行了评价与分区,综合评价了煤层顶板充水含水层涌(突)水条件。结果表明,涌(突)水危险区主要集中在东北部地区和西北东区,危险性由南向北逐渐减小。     

陇东地区地下水对煤层气开发的影响

陇东地区主要含煤地层为延安组,可采煤层主要为5号、6号和8号煤层,煤层瓦斯含量高,煤层气资源丰富。在煤层气勘探的过程中发现,该区下白垩统志丹群洛河组、宜君组裂隙承压含水层为中等富水含水层,且地下水矿化度高,构成煤5和煤8层顶板间接充水含水层,导致煤层气井排采过程中产水量大,动液面下降困难,且油管、油杆等设备腐蚀严重,影响了煤层气井的连续排采。本文通过对该区煤层气井排出水进行测试化验,根据化验结果找出设备腐蚀的原因,并针对该水文地质条件提出煤层气井改进措施。     

瑞隆矿17065工作面水患危险性分析与防治

通过对瑞隆矿17065工作面的开采条件及水文地质特征的定性分析,提出该工作面回采时顶板突水危险因素为:工作面上方5号煤层存在的采空区积水,可作为突(涌)水水源;顶板上腹岩层为裂隙发育的弱~中等富水性含水层;底板下腹为强富水性奥陶系承压含水层,属于带压开采。利用模糊数学方法和突水系数法,分别对顶底板突水危险性进行了理论分析和定量计算,并针对分析结果,提出了综合防突水措施并取得了了预期效果。     

煤矿顶板基岩富水性综合探测及分析

煤矿顶板水害的探测与治理对于保障矿井的安全生产和经济效益、保护生态环境具有重要意义。为此,有必要在采煤工作面回采前,探明顶板含水情况。以郭家湾煤矿51109工作面为例,基于顶板上方的综合物探结果,结合钻孔、水文地质资料及采掘资料综合分析,探测出工作面顶板上方0～100 m富水异常区域范围。通过综合分析可得,1号、2号和3号异常区主要为5-1号煤层顶板裂隙承压砂岩含水层、4-3号煤层顶板裂隙承压砂岩含水层及第四系全新统冲洪积层孔隙含水层相对富水所致。多种手段联合解释结果准确可靠,可为回采工作面防治水提供重要指导。     

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。     

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。     

新疆大南湖七号煤矿顶板突水危险性评价与防治

为确保大南湖七号矿井安全采掘,基于地质及水文资料、钻孔数据和瞬变电磁勘探成果,对矿井含水层发育特征、富水性、顶板隔水层及导水裂缝带发育特征展开研究,并综合考虑上部含水层及老空水的影响,评价首采区10煤顶板突水危险性,提出相应防范措施。研究表明:10煤开采直接充水含水层为7煤~10煤间含水层,厚度0~62.3 m,自N向S逐渐减小。瞬变电磁勘探划定5处相对富水区,位于首采区西北部及南部边界区域。首采区北部10煤顶板隔水层隔水性能较好,南部较差。10煤开采导水裂缝带高度19.47~29.98 m,自SW向NE逐渐增大。10煤顶板突水危险性评价表明首采区南部受7煤老空水威胁严重,西部及北部局部区域受直接充水含水层的强富水性威胁,需提前开展针对性探水、防水工作。     

鹰骏一号矿井断层构造富导水性分析与研究

断层构造是划分井田及其采区边界的重要依据,也是作为矿井充水通道影响含水层富水性的重要因素。断层构造富导水性一定程度上决定矿井防治水工作的难易程度。鹰骏一号矿井分布突水危险性较大的剥蚀区域,基于三维地震探测基础上采用瞬变电磁探测法,并结合钻孔测井曲线物性反应分析与研究出11条断层部位的富导水性。井田内断层富导水性部位主要位于二煤层与八煤层顶板砂岩层中,确定出7条断层在二煤层顶板砂岩层中存在局部富水异常区,4条断层在该部位未见富水异常区;确定出8条断层在八煤层顶板砂岩层中存在局部富水异常区,3条断层在该部位未见富水异常区。通过2个地质勘探钻孔在施工阶段存在跳钻与卡钻、孔内缩径与岩层跨落、泥浆漏失现象以及含水层抽水试验水位标高等资料综合分析出DF37断层具有富导水性。采用钻孔内岩层密度、电阻率、自然伽马异常测井资料与含水层水质含量差异性研究断层破碎带的富导水性取得了一定效果。采用以上方法确定断层富导水性,为矿井防治水工作及安全生产提供了地质保障。     

金庄煤矿侏罗系底砾岩富水规律及突水机理

山东滕南煤田侏罗系上统底砾岩含水层充水空间发育较好,而3下煤层顶板砂岩含水层自身富水性较弱,但因受侏罗系底砾岩含水层的直接补给,对3下煤层的开采仍具有较大的威胁性,曾多次发生突水事故。通过对金庄煤矿侏罗系底砾岩富水性的分析,逐步认识矿井的底砾岩富水规律,从而揭示其突水机理,为该地区类似矿井防控底砾岩水害事故提供借鉴,保证矿井的安全生产。     

月儿湾矿井开拓方式及煤层开采顺序选择

根据宁夏积家井矿区月儿湾矿井的内外部建设条件,对矿井的开拓方式进行了技术经济比选,推荐矿井采用斜井开拓方式,辅助运输采用轨道系统。鉴于井田内煤1顶板七里镇砂岩含水层富水性较强,直接开采煤1层将存在突水的可能性,根据1#煤层在首采区浅部存在大片剥蚀区,结合矿井疏排水计划,提出了矿井煤层间采用由上到下的开采顺序。     

基于水化学特征的模糊评判法分析突水水源

通过对工作面水质进行化验总结,运用AquaChem软件绘制Piper三线图,对7199工作面4个月的水质进行统计分析,结果表明:7199工作面突水水源中包含顶板砂岩水、分界砂岩水、第四系底含水和侏罗白垩水。为更准确地确定突水水源间的主次关系,以模糊数学为基础,结合矿井含水层水化学分析资料,利用模糊综合评判法建立了矿井突水水源判别模型,选取6种常规离子作为判别因子,最终得出7199工作面直接出水水源为顶板砂岩水和下石盒子组底界砂岩水,并存在第四系底含和侏罗白垩水的间接补给。     

神南矿区张家峁煤矿煤层顶板涌(突)水危险性评价

根据对张家峁井田地质及水文地质资料的分析研究,利用GIS多源数据融合方法,采用“三图—双预测法”进行煤层顶板水害危险性预测评价。首先以“富水性结构指数法”对煤层顶板基岩裂隙含水层进行富水性分区评价,然后针对煤矿正在开采的煤层顶板导水裂隙带发育高度进行研究分析,最终将之前得到的富水性分区图与冒落带分区图进行叠加分析,得到顶板含水层突水危险性分区图,进而采取相应的治理措施。研究表明,由于导水裂隙带均发育到其顶板含水层,故涌突水条件主要取决于其含水层的富水性,对于基岩裂隙含水层来说,总体上中部、西南部和西北部突水危险性较高,东部突水危险性较弱,由东至西突水危险性逐渐增大,相关研究在22202工作面涌水量观测结果中得到了验证。