锦界煤矿矿井涌水规律及其控制因素分析

依据大量生产资料,分析了锦界煤矿的充水因素、涌水规律及影响矿井涌水量的主要因素。研究得出锦界煤矿的主要充水通道为煤层开采所形成的导水裂隙带,矿井主要的直接充水水源来自中侏罗统直罗组风化基岩孔隙裂隙潜水-承压含水层,次为第四系上更新统萨拉乌苏组潜水含水层;回采工作面是矿井涌水的主要来源地,次为采空区;矿井经过5年的开采涌水量已达到顶峰,目前已呈现出缓慢平稳下降的态势;影响矿井涌水量的主要因素为煤炭产量、采空区面积及上覆风化基岩厚度。     

巴愣矿井水文地质特征及矿井涌水量预测

以巴愣矿井为例,分析了矿井水文地质特征,矿区内共有5个含水层和3个隔水层,水文地质边界有两类:一是断层(北、东、南),二是西边界煤层露头;白垩系下统志丹群含水层,侏罗系中统直罗组含水层,侏罗系中统延安组含水层为直接充水水源;矿井充水通道,主要为煤层采空导致顶板岩层冒落形成的导水裂隙带。采用大井法计算了矿井涌水量,延安组砂岩含水层涌水量438m3/h,志丹群含水层涌水量142 m3/h,合计580 m3/h。其中,延安组含水层涌水量438 m3/h,可作为矿井正常涌水量,两个含水层的合计涌水量580 m3/h,可作为矿井最大涌水量。     

库车县金沟煤矿水文地质条件及防治水措施分析

通过对金沟煤矿区域及井田水文地质条件的综合分析,井田范围内划分出7层含水层,其中对矿井开采形成安全威胁的主要含水层有:第四系全新统冲、洪积砂砾石层—孔隙潜水含水层、侏罗系下统塔里奇克组下5号煤层顶板—承压含水层、侏罗系下统塔里奇克组下9号煤层底板—承压含水层、侏罗系下统塔里奇克组下10号煤层顶板—承压含水层。通过大井法和集水廊道法分别计算了井田西部、东部+1 300 m标高矿坑涌水量。井田西部开采下5号煤层初期采区预测涌水量为209.77 m~3/d;开采下10号煤层初期采区预测涌水量338.29m~3/d。井田东部开采下5号煤层初期采区预测涌水量为1 441.21 m~3/d;开采下10号煤层初期采区预测涌水量1 411.68 m~3/d。针对矿区的水文地质条件,总结出超前探水、放水降压、预留煤柱等防治水措施。     

招贤煤矿水文地质特征及涌水量预测研究

为了准确预计招贤煤矿矿井涌水量,正确地指导煤矿安全生产,在分析矿井水文地质特征的基础上,运用"大井法"、集水廊道法与比拟法对该矿井涌水量进行了计算,对该矿井工作面顶板的涌水量进行了预测,计算出静储量,给出了离层积水均匀下泄时的涌水量计算方法和公式,通过比拟法确定了灾变涌水量。研究结果表明:工作面采前疏放水工程对顶板含水层有效疏放和不考虑离层积水条件下,1307工作面正常涌水量为110.33 m~3/h,最大涌水量为584.12 m~3/h;考虑离层积水均匀下泄的涌水量为249 m~3/h;考虑离层积水的灾变涌水量为1 100 m~3/h,该研究结果为煤矿防治水提高预测的可靠性与准确性。     

引用影响半径R对矿井涌水量预计结果的影响研究北大核心

矿井涌水量计算是煤矿水文地质工作的重要内容,也是矿床水文地质勘查的主要任务。基于地下水动力学的"大井法"在预测矿井涌水量时简便有效,但应用"大井法"时,引用影响半径R对预测结果有着较大的影响。以朝克乌拉煤矿2101工作面涌水量预测为例,采用解析法与数值法对比来探讨引用影响半径R的影响,结果表明:对于承压含水层或补给条件较好的潜水含水层,宜采用吉哈尔特公式来计算R。研究成果为矿井涌水量计算提供了科学的依据。     

呼吉尔特矿区矿井涌水量变化规律与影响因素

呼吉尔特矿区属于鄂尔多斯盆地侏罗系煤田深埋区,可采煤层上覆较强富水性厚层砂岩含水层。随着煤层开采,顶板水进入矿井,严重影响矿井安全生产。矿区范围内,各生产矿井涌水量均较大,最大矿井涌水量达到2 289 m~3/h,且仍呈上升趋势。针对这一情况,以该矿区涌水量最大的某矿井为例,对该矿区矿井涌水量变化规律和影响因素,从开采煤层上覆含水层赋存特征、巷道掘进长度、采空区半径、含水层疏降等方面,做了分析研究。结果表明:该矿区煤层顶板导水裂缝带范围内,发育有2～3层砂岩含水层,富水性差异较大,不同程度地影响矿井涌水量。在建井阶段,矿井涌水量随着巷道进尺的增加而增大,而矿井单位进尺涌水量和巷道单位进尺涌水量呈减小趋势。采前对工作面上覆含水层静储量进行计算,采取超前预疏放措施,充分疏放含水层静储量,可达到安全回采条件。矿井生产建设过程中,矿井涌水量先期呈大幅度增大的趋势,随着矿井采空区面积的不断增大,疏放影响范围增大,矿井涌水量增长幅度趋缓。     

引用影响半径R对矿井涌水量预计结果的影响研究

矿井涌水量计算是煤矿水文地质工作的重要内容,也是矿床水文地质勘查的主要任务。基于地下水动力学的"大井法"在预测矿井涌水量时简便有效,但应用"大井法"时,引用影响半径R对预测结果有着较大的影响。以朝克乌拉煤矿2101工作面涌水量预测为例,采用解析法与数值法对比来探讨引用影响半径R的影响,结果表明:对于承压含水层或补给条件较好的潜水含水层,宜采用吉哈尔特公式来计算R。研究成果为矿井涌水量计算提供了科学的依据。     

导水裂隙带动态发育规律及覆岩含水层涌水量预计

以招贤煤矿1307工作面为例,根据导水裂隙带发育高度是否突破不同含水层而进行工作面分段,结合该工作面工程地质条件分析结果和井下放水试验所求得各分段区域内水文地质参数,采用"大井法"和集水廊道法对采动过程中的涌水量进行分段分层预计。结果表明:该方法将矿井涌水量预测与矿井开采工程时空紧密结合起来,分区段选用不同计算公式进行预测,比较符合工作面开采实际情况,具有一定的实际指导意义;在分段的基础上采用分层"大井法"突破了传统"大井法"将整个矿井或工作面作为大井,概化出的影响半径偏大而导致计算结果偏大的现状;针对宜君组巨厚含水层的条件,看作倒置的大井进行计算,使得导水裂隙带不完全波及巨厚含水层时的涌水量预计更接近实际。     

金源里井工矿水文地质特征及矿井涌水量预测

基于矿井水文地质资料,通过对金源里井工矿水文地质条件等进行分析,详细地论述了含水层类型,分析了矿井主要充水因素。同时,采用大井法对矿井涌水量进行了计算预测,矿井正常涌水量775 m3/h,矿井最大涌水量950 m3/h。分析结果为该煤矿的防治水工作提供了技术支持。     

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。     

基于相关分析法的煤矿涌水量预测

矿井水害是威胁煤矿安全生产的重要因素之一.在分析煤矿水文地质参数、含水层特征及煤层特征及煤矿开采特点的基础上,选取相关分析法进行矿井涌水量预测.利用数理统计皮尔逊相关系数分析矿井涌水量与其相关因素之间的密切程度,选取SPSS软件建立了矿井涌水量与煤炭产量、掘进进尺及工作面断面面积之间的相关关系;建立矿井涌水量预测方程,...     

导高不确定条件下涌水量计算模型确定方法

高家堡煤矿4煤层顶板分布多个含水层,其中洛河组含水层富水性强且洛河组上下段无明显隔水层,并且导水裂缝带高度也难以观测,所以涌水量计算模型的确定至关重要。根据洛河组的出水水源分析,建立了分段进水非完整井模型,井壁进水非完整井模型和越流模型。采用三种模型对104工作面涌水量进行预测计算并绘制涌水量曲线图。通过与104工作面实测涌水量曲线图对比,确定了分段进水非完整井模型最为合适。通过已采工作面的实测涌水量进行验证,证明该模型是可靠的,对今后矿井涌水量的计算具有借鉴意义。     

Numerical Simulation of Mine Water Inflow with an Embedded Discrete Fracture Model: Application to the 16112 Working Face in the Binhu Coal Mine,China

Properly accounting for the effect of heterogeneity of aquifers and accurately predicting mine water inflow during the mining process is still a challenging problem in China. We developed a stochastic modelling methodology that considers a large range of possible multi-scale fracture configurations and heterogeneous porous rock to predict mine water inflow close to the observed data. The coupled discrete fracture–rock matrix models were built for the Binhu coal mine 16,112 working face with the Monte Carlo method. The models were solved using the embedded discrete fracture model to calculate groundwater inflow from the aquifer beneath the coal seam floor. The calculated results and the observed groundwater inflows in the field agreed well. Sensitivity analysis indicates that groundwater inflow increases with increased fracture length and fracture density. The effect of natural fractures introduces a large uncertainty for the models, due to the existence of long fractures that could act as conduits between the Ordovician limestone and no. 14 aquifers. The results highlight the importance of multi-scale fractures on modeling and simulating flow in the mine area.

     

城郊煤矿矿井涌水量预测研究

矿井水害是我国很多煤矿在安全生产中亟待解决的问题。河南永夏矿区以水大、水文地质条件复杂而闻名,在生产过程中,突水频繁,突水原因及类型的多变,已多次造成淹井、淹采区的事故。本文根据城郊煤矿水文地质条件及矿井投产以来历年涌水量数据,分别采用时间序列回归分析法和水文地质比拟法,对未来两年矿井涌水量及预开采的二水平涌水量进行了预测。该方法适当,结果可靠,可为矿井安全经济开采提供依据。     

煤矿工作面推采采空区涌水双指数动态衰减动力学研究

基于系统动力学理论,提出了煤矿工作面推采采空区涌水双指数衰减动力学模型,选取宁东煤田鸳鸯湖矿区典型工作面推采顶板涌水过程为研究对象,进行了双指数动力衰减模型拟合,利用麦克劳林公式等方法确定了具有物理意义的模型参数的近似解,以及工作面推采过程采空区峰值水量及发生位置,动态平衡水量及发生位置,探讨了主要参数的影响因素。结果指示:以动、静两种形态涌入采空区的水量共同作用,控制采空区涌水变化特征,但动态补给量是主控因素;在顶板含水层特征类似,构造影响可忽略条件下,推采速度决定了峰值水量和动态平衡水量发生位置,峰值水量和动态平衡水量受采厚、顶板岩性特征、含水层特征等条件共同影响。研究结果为形成趋势合理、精度较高的工作面涌水量预测方法提供了新思路。     

Groundwater Source Discrimination and Proportion Determination of Mine Inflow Using Ion Analyses: A Case Study from the Longmen Coal Mine,Henan Province,China

Complex hydrogeological conditions in China’s coal mines have contributed to frequent mine water disasters. A simple and effective method to determine water inflow sources and paths is therefore essential. The Longmen Mine, located in Henan Province, in central China was used as a case study. A Piper diagram and cluster analysis were used to screen the characteristic values of 18 water samples from potential aquifers. A comprehensive fuzzy evaluation of the groundwater ions was carried out to determine the main source of the total mine inflow. Then, based on conservation of ionic masses, a matrix function was established to calculate the groundwater recharge composition. Finally, using measured water inflows for the Cambrian limestone aquifer, the calculated and observed results were compared. The results showed that the Carboniferous Taiyuan Formation limestone aquifer (the L₇ limestone aquifer) accounts for 60.8% of the total mine inflow, while the Cambrian limestone and roof sandstone aquifers account for 34.8 and 4.4% of the inflow, respectively. The normal mine inflow totals about 19,200 m³/day, of which 6,840 m³/day is from the Cambrian limestone aquifer. This agrees well with the calculated value of 6,720 m³/day. Thus, the method is feasible and reliable.     

榆神矿区浅埋煤层减水开采中预疏放标准确定方法

榆神矿区地处干旱半干旱地区,生态环境十分脆弱。疏放水是榆神矿区顶板水害防治的主要手段,但过度疏放不仅增加矿井排水负担,而且不利于保护浅层地下水资源。因此,在确保防治水安全的前提下,计算预疏放残余水头、确定预疏放阶段和回采阶段第四系松散含水层漏失量,从而实现总漏失量最小是煤炭减水开采中的重点研究问题之一。以榆神矿区锦界煤矿为例,在分析井田含、隔水层赋存特征的基础上,建立了煤层开采的2种充水模式,并对顶板含水层进行了富水性分区;以矿井涌水量实测数据为基础,分析了涌水量变化规律及其构成比例;采用Drain边界刻画多工作面连续回采内边界,建立了锦界煤矿采掘扰动条件下地下水流数值模型,研究了两种充水模式下预疏放残余水头在不同工况下的第四系松散含水层总漏失量变化规律,确定了工作面预疏放结束标准。结果表明:锦界煤矿煤层顶板为典型的沙(层)-土(层)-基(岩)型结构,主要充水水源为风化基岩水,主要充水模式为土层未缺失风化基岩充水型及土层缺失风化基岩和松散层混合充水型。采用GIS多元信息融合技术划分的井田富水性分区结果显示,相对强富水区位于井田二盘区局部地段、三盘区和四盘区大部分地段,与现场实际基本一致。矿井疏放水量与工作面回采残余涌水量曲线变化趋势基本一致,各占矿井涌水量的50%左右。通过数值模型计算得出两种充水模式下工作面预疏放结束标准为将充水含水层疏放至煤层底板以上15~20 m,保留一定的残余水头可进行回采,无需继续疏放。此时,第四系松散含水层水资源总漏失量最小,可起到减水采煤的作用。研究成果为榆神矿区浅埋煤层提供了“减水开采”的新思路。     

煤层顶板钻孔疏放水技术优化

为解决对疏放工程优化布置、疏放效果评价等缺乏深入研究造成的顶板含水层过度疏放或者疏放不足等问题,以柠条塔煤矿S 1200-3工作面为研究对象,进行钻孔疏放水优化.针对以往工作面疏放水存在的问题,在明确含水层水文地质特征及矿井涌水量影响因素后,实施井下疏放水试验,分析疏放水效果定量化指标,并在此基础上进行煤层顶板水疏放效...     

薛湖煤矿矿井充水主控因素与矿井涌水量预测研究

河南薛湖煤矿在开采过程中受到了水害的影响,为了确保煤矿安全、高效生产,分析了矿井水文地质条件,研究了矿井冲水的主控因素,并对矿井涌水量进行预测计算。研究结果表明,薛湖煤矿矿区发育六大含水层（组）和三大隔水层（组）,煤系地层的二叠系砂岩裂隙含水层是危害矿井生产的主要含水层,随着生产的进行,顶板砂岩水多被疏干,对生产的安全不会造成很大的影响。二2主采煤层的直接充水水源为二叠系二2煤层顶板砂岩裂隙承压水,间接充水水源为二2煤层底板和奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水,矿井的自身采空区积水是薛湖矿的充水水源之一。二2煤的导水途径主要有裂隙、断层和封闭不良钻孔3种,高角度正断层可能成为导水通道。越往深部开采水压将会越大,构造和裂隙的发育增加了底板水涌入矿井的危险。选取比拟法和稳定流解析法对采区矿井涌水量进行计算,比拟法计算的全矿井正常涌水量656 m 3/h、最大涌水量787 m 3/h比较符合近年来矿井充水的实际情况,可以作为下一步矿井开采的依据。但随着开采水平的不断延深,太灰岩溶水向矿井突水的概率也将大大提高,若出现短期内多点突水情况,将会超过比拟法预算的最大涌水量。     

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。