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。     

坚硬顶板煤层群开采导水断裂带发育高度模拟研究

采用FLAC~(3D)数值模拟软件建立了大同矿区煤层群开采的数值模型,模拟研究了煤层群开采时覆岩导水断裂带的发育过程,分析了3-5~#煤层导水断裂带发育高度与煤厚、工作面长度的关系。模拟结果显示:坚硬顶板下近距离煤层群下行开采,随采动次数增加覆岩导水断裂带高度增加的幅度逐渐减小;随煤层厚度的增加,3-5~#煤导水断裂带高度增加,当煤厚13 m时,其增幅变大;随工作面长度的增加,3-5#煤导水断裂带高度增加,当工作面长度190 m时,导水断裂带增幅减小;煤厚为15 m时,将工作面长度缩短至180 m时可确保3-5~#煤的导水断裂不与15#煤采空区贯通。     

侏罗系煤综放开采导水断裂带高度预计研究

为了研究侏罗系煤开采导水断裂带高度,首先基于区域侏罗系煤层开采导水断裂带高度实测数据,分析认为其与现行规范经验公式计算结果存在较大差异;采用多元回归分析,建立了适用于研究区导水断裂带高度预测的多元非线性公式。然后考虑大规模煤层开采顶板工程地质参数动态变化特征,选用RFPA软件,以金鸡滩煤矿为例,模拟分析了侏罗系煤层大采高综放开采顶板变形破坏动态过程及裂隙发育高度。结果表明:多元非线性公式预计误差较其他公式小,采用多元非线性公式预计金鸡滩矿综放工作面导水断裂带高度为176.68 m,数值模拟结果为174.80 m,二者较为相符。     

导水断裂带发育高度的数值模拟

结合工程实例,采用ANSYS-2D,FLAC-2D和FLAC-3D程序对导水断裂带发育规律进行了大量计算和分析,认为:ANSYS-2D宜采用主应变指标来确定;FLAC-2D宜采用塑性区范围来确定;FLAC-3D宜采用应变增量（曲率）指标来确定.     

呼吉尔特矿区控制性详细规划研究

 控制性详细规划已经成为我国城乡规划实施管理得重要平台,在城乡规划体系中具有核心地位,也是协调平衡各方利益的重要“公共政策”。本文通过呼吉尔特矿区控制性详细规划,探索具有现实应用性的编制方法,通过对矿区用地布局,道路系统和绿化系统规划布局,提出了控制性指标要素以及指导性要素控制体系。氶待以控规作为指导开发建设的重要管理依据,以保证矿区环境和经济和谐发展。     

呼吉尔特矿区深部侏罗系煤田矿井首采工作面涌水量预计

为了获得呼吉尔特矿区侏罗系煤层首采工作面开采过程中的涌水特征,为矿井防治水提供依据,采用"大井法",分别对葫芦素煤矿、门克庆煤矿首采工作面涌水量作了预计。结果表明:葫芦素煤矿首采工作面预计涌水量与实际涌水量相差较大,门克庆煤矿首采工作面预计涌水量与实际涌水量较为接近。通过分析葫芦素井田沉积相和岩相古地理特征,以及直罗组一段含水层富水性分区结果,解释了葫芦素煤矿首采工作面820m位置涌水量突增的原因。     

煤层顶板导水裂缝带发育高度测试研究

采用钻孔冲洗液消耗观测法、钻孔电视探测法两种方法,对煤层开采前后覆岩裂隙发育程度及高度进行了测试研究。通过两种测试方法的测试过程及最终数据可以看出,步骤简单易行,数据准确,便于煤层顶板导水裂隙带高度的分析,更能精准判断导水裂隙带发育高度,为煤矿安全生产提供可靠指导。     

神南矿区浅埋近距离煤层开采覆岩导水断裂带发育高度研究北大核心

针对神南矿区浅埋近距离煤层重复采动覆岩导水裂隙可能导通含水层,诱发突水灾害问题,采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场钻孔实测方法研究了柠条塔矿近距离1^(-2)煤和2^(-2)煤开采覆岩导水断裂带发育规律;1^(-2)煤充分采动时,覆岩断裂带高度约为50 m,尚未与第四系松散孔隙潜水和侏罗系风化基岩承压水连通;当1^(-2)煤和2^(-2)煤重复采动时,理论预测导水断裂带高度约为136 m,物理和数值模拟得知覆岩断裂带发育高度约为140 m,现场钻孔实测导水断裂带的高度约为135 m,三者非常吻合,断裂带与侏罗系风化基岩承压水连通。提出了超前工作面300 m从回采巷道向侏罗系风化基岩打钻孔疏放承压水的措施,现场实践表明:2^(-2)煤开采过程中未发生突水溃沙事故。     

呼吉尔特矿区矿井水回灌模拟的水化学演化研究

近年来我国鄂尔多斯盆地地区开采侏罗系煤层的规模逐渐扩大,煤层开采过程中产生的矿井水一直是煤矿关注的重点问题。煤层顶底板水害是威胁煤矿生产安全的重要问题,但同时矿井水也是珍贵的水资源,所以“煤-水”双资源开发利用是绿色矿山发展的必要手段。矿井水经过处理后可以用于煤矿的生产生活用水,但对于涌水量较大的煤矿,矿井水的处理再利用不能满足生产需要时,矿井水回灌技术既能将水资源存储起来避免浪费,又能达到矿井水零排放的环保目标。矿井水通过回灌存储于其他含水层,在保证煤层开采安全的前提下将水资源保存下来。矿井水在含水层中渗流移动,水化学成分、温度等都随之产生变化,此过程中所发生的水化学作用是影响地下水环境质量的主要因素。因此,回灌过程中的水化学演化研究是保障含水层水质的关键,也是回灌可行性的前提。通过室内试验和建立数值模型等方法对矿井水回灌过程中发生的水化学演化过程进行了分析。研究结果表明：(1)地下水的水温越高,回灌过程中生成的沉淀量越大。(2)矿井水在回灌过程中会生成硫酸钙和硫酸镁沉淀,并以硫酸钙沉淀为主,在长期水岩作用中会使含水层中石膏和硬石膏含量增加。(3)长期回灌过程中,硫酸钙沉淀冲至流网下...     

合理开发利用呼吉尔特矿区优质煤炭资源研究

根据呼吉尔特矿区煤质特点及其与相邻矿区和国内其它矿区煤炭资源的综合比较研究,认为该矿区煤炭资源特别适合于煤炭直接液化和其它煤炭深加工利用,应该备加珍惜、科学开发,以实现资源利用的最优化.     

鄂尔多斯盆地深部煤层开采导水断裂带发育特征

鄂尔多斯盆地多数煤矿主采侏罗系煤层,开采条件具有大采高、大采深的特点,顶板含水层众多并严重威胁矿井安全,开展侏罗系煤层上覆顶板导水断裂带高度的研究尤为重要。以鄂尔多斯某矿为例,通过理论计算、数值模拟以及相似类比法等手段,对采空区顶板的导水断裂带的发育高度和裂采比进行预测分析。结果表明:裂采比为22.07,导水断裂带发育高度大约为154.48 m,类比所得拟合公式所预测该矿的导水断裂带高度与理论计算值误差较小。     

厚松散层薄基岩浅埋煤层导水断裂带高度研究

薄基岩浅埋煤层开采形成的导水断裂带易造成水资源破坏,导水断裂带高度确定是含水层免受破坏的关键。以青龙寺煤矿5-20101工作面为研究对象,采用物理相似模拟、理论计算及井下仰孔注水测漏法分析煤层开采导水断裂带发育高度。研究表明:工作面开采后采空区上方覆岩形成拱形梁结构,拱的边缘位置为拉应力区,该区域纵向切落裂缝为岩层的主要导水通道,导水断裂呈"八字形"分布;5-20101工作面导水断裂带发育高度为52.3~62 m,平均57.2,裂采比为24.2;导水断裂带发育不会与萨拉乌苏组含水层贯通,生产过程中不受含水层倒灌的威胁。     

彬长矿区综采工作面导水断裂带发育规律

针对彬长矿区侏罗系煤层开采受顶板洛河组含水层水害影响严重,煤层顶板导水断裂带发育规律不明确的问题,以亭南煤矿综采204工作面为研究对象,采用冲洗液消耗量观测和简易水文观测方法,辅助开展钻孔彩色电视窥视综合探查手段,研究综采大采高工作面煤层开采顶板导水断裂带发育规律。结合国内针对综采工作面煤层顶板导水断裂带发育高度经验公式分析,修正得出适用于彬长矿区综采工作面的导水断裂带发育高度确定方法。     

厚煤层分层开采导水断裂带发育高度的确定

针对兖州矿区某矿提高开采上限的问题,运用现场钻孔原位窥视镜成像方法,对该矿5301-1工作面第一分层开采完毕后导水断裂带的空间发育特征及发育高度进行观测,并结合经验公式计算结果进行了对比分析。在对该工作面的煤层顶底板岩层组合及结构性质特点进行分析的基础上,建立工程地质模型,运用FLAC3D数值模拟方法对其进行验证。3种方法研究得到的导水断裂带高度基本一致:实测结果为24.2 m,经验公式计算结果为26.7 m,数值模拟结果为25.0 m。研究结果可为该工作面提高开采上限煤柱的合理留设提供重要的参考依据。     

基于ANN的煤层顶板导水断裂带高度预测

为预测煤矿顶板导水断裂带的最大高度，分析了顶板导水断裂带发育的影响因素，提取了10个指标形成裂高预测指标体系，并收集整理了近10 a来我国24项裂高观测数据，建立了样本数据库.基于BP人工神经网络的理论及方法，建立了煤层开采工作面顶板导水断裂带高度预测模型，模型检验成功.依据计算权值，分析了各指标对裂高的影响程度，提出工作面倾斜长度、埋深对裂高影响较大并加以解释.     

基于应变能破坏准则的导水断裂带发育高度研究

为确定田庄煤矿15上煤层开采覆岩导水断裂带的发育高度,以15101工作面为例,采用FLAC3D数值模拟软件建立采场模型,将应变能破坏准则作为导水断裂带扩展判据,从能量的角度确定断裂带塑性区发育范围,对矿井开采引起的煤层顶板覆岩运移规律进行模拟。提出基于应变能破坏准则判定数值模型塑性区范围的新方法,通过分析塑性区破坏范围,确定导水断裂带高度。并结合理论公式与井下现场观测对模拟结果进行验证。研究结果表明:以应变能破坏准则为判据,根据塑性区破坏范围得到上覆岩层导水断裂带数值模拟高度为22.8 m,与理论计算导水断裂带高度上下限范围为14.4～27.3 m和现场实测结果 21.44 m相比,该判据下所得结果与现场实测结果相接近,验证了应变能破坏准则所得导水断裂带高度的准确性。     

山区内浅埋煤层导水裂隙带高度发育研究

本文以高原低山丘陵地貌的11607浅埋深工作面工程背景,进行了工作面开采过程中上覆岩层导水裂隙带高度发育研究,通过现场实测、相似模拟结合数值模拟的方法,研究了采动影响下,覆岩破坏变形规律,导水裂隙带发育高度等特征,三种方法所测得结果相互得到了验证,该项研究对山区内覆岩导水裂隙带发育规律研究起到一定参考借鉴意义。     

某矿3#煤层导水裂隙带发育高度研究

该文综合采用室内预计和现场实测两种方法,对某煤矿3#煤层导水裂隙带高度进行了研究。采用"三下"开采规程中的经验公式计算,得出了覆岩导水裂隙带的预计高度。应用井下仰上孔分段注水测漏法现场实测,得到了03101工作面导水裂隙带的最大发育高度及3#煤层导水裂隙带高度的近似预计公式。     

近距离煤层开采导水裂隙带发育高度数值模拟研究

为解决邵寨煤矿2号、5号煤层重复采动面临的覆岩破断及两带发育高度问题,以及研究此情形下导水裂隙带演化规律,运用数值模拟计算方法,采用3DEC数值模拟软件,通过对近距离煤层条件下工作面的回采进行模拟实验,获得导水裂隙带的演化趋势,以及工作面回采结束后的两带最终发育高度。模拟结果表明,导水裂隙带高度沿工作面倾向是从零开始逐渐增加的,最终当工作面回采360 m时,导水裂隙带高度增加至100 m,而走向导水裂隙带初始为煤2层采动造成的高度为78 m,随着煤5层的回采导水裂隙带高度保持不变,当工作面回采至220～260 m时向上延伸至100 m,随后继续保持稳定,导水裂隙带最终发育高度为100 m,贯穿了延安组岩层达到安定组岩层但并未到达洛河组含水层,可以保障井下的安全生产。