侏罗纪浅埋煤层开采典型水害模式及分区

陕北煤炭基地侏罗纪浅部煤层开采面临多种水害威胁,传统煤矿水害危险性评价工作未充分结合研究区典型水害特点,在生产实际中的适用性不强。以红柳林煤矿3~(-1)煤层为研究对象,系统分析煤层开采面临的典型水害特征,计算煤层开采的导水断裂带发育高度,并绘制导水裂隙带发育高度等值线图,利用主要含水层(体)与导水断裂带之间的相对距离关系,提出基于煤矿充水含水层(体)特征的水害模式划分方法,并在研究区内针对不同水害模式进行分区。结果表明:按照区域内充水含水层(体)的不同,研究区水害类型可划分为单一含水层水害模式和复合含水层水害模式和古直罗河水害模式3种主要水害模式;按照充水水源不同,单一含水层水害模式可划分为顶板烧变岩水害型、顶板风化基岩水害型;复合含水层水害模式可分为顶板烧变岩直接-松散层间接水害型、顶板风化基岩直接-松散层直接水害型、顶板烧变岩直接-松散层直接水害型以及顶板风化基岩直接-松散层间接水害型;单一含水层水害模式主要分布于导水断裂带波及顶板风化基岩含水层及开采煤层上方存在隐伏烧变岩含水层区域;复合型含水层水害模式分布于导水断裂带突破风化基岩含水层,直接或间接波及松散层含水层区域;古直罗河水害模式分布于古直罗河及古河流阶地发育之处;对不同水害模式下突水风险性进行分析,烧变岩水害型一般不对煤层开采构成较大威胁,突水风险性较小;顶板风化基岩水害型、顶板复合水害模式及古直罗河水害模式在部分区域为强富水性,且可能通过导水断裂带进入井下,均存在一定突水风险。     

浅埋煤层黏土隔水层下行裂隙弥合研究

通过对隔水层土样实验,获得了离石黄土和三趾马红土的应力应变全程曲线、渗透系数和膨胀率.基于考虑黏土应力应变全程相似和水理性相似的固液耦合相似模拟,揭示了浅埋煤层长壁开采覆岩采动裂隙带分布规律,发现了"上行裂隙"和"下行裂隙"是隔水层稳定性的主要因素,"下行裂隙"是潜水流失的主要通道之一.发现了隔水层土体膨胀性将产生的"裂隙弥合"现象,可减缓"下行裂隙"的发展.建立了"下行裂隙"模型,给出了"下行裂隙"弥合判据,为隔水层稳定性和保水开采研究提供了理论依据.     

浅埋煤层过沟开采覆岩破坏特征及水害防治技术研究

黄土沟壑区溃水水害是浅埋煤层开采的主要灾害之一。安山煤矿煤层埋藏浅、局部沟道所在区域5-2煤层顶板距离地表不足30 m，为了解决黄土沟壑区工作面过沟开采可能遇到的水害问题，通过数值模拟的手段研究了工作面过沟开采时的覆岩破坏特征，提出了研究区过沟开采时冒裂安全性分区标准，并基于分区结果提出了预防工作面过沟开采发生溃水水害事故的防治技术，过沟开采防治技术包括采前筑坝截流引流，采后工作面地表裂缝修复等，并在工作面过沟开采区域成功地进行了防治应用，应用结果表明，防治技术能够有效预防工作面过沟开采溃水水害。研究成果对榆神矿区工作面安全、绿色高效过沟开采具有一定的借鉴意义。     

浅埋煤层工作面矿山压力分区显现机理及其控制

为解决浅埋煤层工作面过沟谷地形上坡段期间的强矿压显现问题,以朱家峁煤矿1305-2工作面为工程背景,采用现场实测的方法对来压前后工作面来压步距和来压强度进行分析,确定工作面各区域矿压显现特征,并且采用爆破预裂技术进行顶板卸压,现场应用后效果良好,保证了后续回采工作面的安全稳定。结果表明,1305-2工作面过沟谷区上坡段期间来压频繁并且发生2次较大的强矿压显现现象。工作面正常回采来压步距为8～16 m,来压期间减小为4～6 m,来压强度达到45 MPa,超过支架额定工作阻力的80%。工作面呈现“两端弱中部强”的矿压显现特征,地表也相应的出现台阶下沉。采用顶板水压致裂技术措施后,工作面来压强度明显降低,实现了工作面的安全生产。     

浅埋煤层高强度开采突水危险性分区评价

通过对凉水井煤矿水文地质条件分析,确定煤层开采后的突水水源主要包括第四系松散孔隙潜水和风化基岩裂隙水。采用同位素方法厘定凉水井煤矿矿井水中松散层潜水和风化基岩裂隙水所占的比例大概为4∶1,松散层潜水是凉水井煤矿突水最主要的水源。通过RFPA软件模拟预测凉水井煤矿4-2煤层开采后导水裂隙带高度为84m。根据煤层赋存特征和开采条件,筛选出凉水井煤矿突水危险性评价因子;通过GIS空间分析功能对凉水井煤矿开采突水危险性进行分区评价。结果认为,麻家塔河和西沟河源头是本区突水危险性大的地区,当工作面经过这些地段时需防范突水灾害。     

浅埋深薄基岩煤层过沟开采水害防治技术

针对红柳林煤矿煤层埋藏浅、基岩覆盖薄且矿区范围存在沟壑的回采地质条件,以15207工作面回采为例,结合矿区水文地质条件,分析预测了工作面过沟开采遇到的涌水量及水害程度,提出了浅埋深薄基岩综采工作面过沟开采水害防治的具体措施,为安全回采提供了有力保障。     

神府矿区大型水库周边浅埋煤层开采水害防治技术

以神府矿区大型水库常家沟水库为例,运用水文地质勘探、钻孔实测、理论计算、数值模拟等手段,查明了常家沟水库周边水文地质条件,拟合得出导水裂隙带高度计算公式,开展了大型水库周边浅埋煤层开采水害问题防治技术研究。研究结果表明:研究区水库周边煤层开采导水裂隙带预计发育高度约为72.8 m,常家沟水库周边煤层开采存在的水害主要包括烧变岩涌(突)水问题、萨拉乌苏组突水溃沙问题、常家沟水库倒灌水害等问题,针对常家沟水库浅埋煤层开采不同水害问题,提出了留设保护煤柱、帷幕注浆与井下探放水疏放、井下探放水与地面抽排联合疏放、上覆煤层采空区积水探查与疏放、沟道裂缝填埋等水害防治技术。水库周边15207工作面回采时,在留设保护煤柱的基础上,采取帷幕注浆625 m,施工疏放4-2煤烧变岩积水钻孔28个,累计放水量33 523 m3,保障了工作面安全回采。     

浅埋深倾斜煤层综采顶板水害评价与防治技术研究

分析了贵州某矿9煤覆岩类型,应用经验公式预计了1091工作面浅埋深倾斜煤层综采条件下的覆岩破坏高度,评价了工作面的顶板水害,得出永宁镇组强富水含水层是工作面开采的主要水害威胁。基于覆岩破坏顶点与覆岩含水层间完整岩层厚度情况,对顶板水害威胁进行了分区,针对不同分区提出了"顶水开采、严防抽冒、局部限厚"水害分区防治技术,实现了1091工作面的安全回采。     

浅埋煤层关键层研究

根据浅埋煤怪的特点,提出了覆岩全厚整体台阶切落的判断公式,补充了关键层理论在浅埋煤层应用中的判定准同。分析了不同覆岩岩层关键层的层位,指出地表厚松散层浅埋煤层覆岩中两层坚硬岩层均为关键层,为其长壁工作面来压剧烈的原因提出了供理论依据。     

西部浅埋煤层煤样承载力及冲击倾向特征研究

浅埋深、厚煤层、窄煤柱是我国西部浅埋煤层的典型赋存特征。为考察温度、水、尺度对西部浅埋煤层煤样承载力及冲击倾向特征的影响规律,分别对饱水及饱水风干、25~250℃之间4种温度水平及3种不同高径比煤样进行室内单轴压缩试验。试验结果表明:1)从自然状态-饱水-饱水后风干,煤样峰值强度和弹性模量急剧降低,而峰值应变逐渐增大,煤样破坏程度愈渐剧烈,冲击倾向特征减弱;2)随着温度的升高,煤样峰值强度、峰值应变和弹性模量均呈现先增大后减小的趋势,在100℃出现临界点,此时煤样在加载过程中崩溅剧烈,冲击倾向性加剧;温度继续升高至250℃,煤样承载力及冲击倾向性逐渐弱化;3)随着高径比的增加,煤样峰值强度、峰值应变及弹性模量均呈现衰减趋势,煤样变形及破坏程度减弱,而冲击倾向特征增强。     

浅埋多煤层条带开采地表移动特征

探索了浅埋深多煤层带开采的地表移动特征，条带的合理采尺寸，地表移动参数与地质采矿条件的关系等。     

浅埋多煤层条带开采地表移动特征

探索了浅埋深多煤层条带开采的地表移动特征、条带的合理采留尺寸、地表移动参数与地质采矿条件的关系等     

康北煤田大强井田煤层特征及煤层对比

介绍了辽宁省康北煤田大强井田的地质构造,地层情况,分析了区内煤层的发育特征和煤层的沉积特征,以及煤层的对比方法,对比依据和对比的可靠程度。     

浅埋煤层大面积火区快速治理技术实践

针对安太堡露天矿开采过程中,由于废弃小煤矿煤自燃引起的火区分布情况不详,火势大、范围广,采用单一小流量灭火技术难治理的现状,采用基于热电复合响应的火区发展区域探测技术、大空洞及松散高温区两相泡沫充填、煤岩较密实区水与三相泡沫交互降温和地表隔氧封堵相结合的综合灭火降温技术,仅9个月即彻底治理了安太堡露天矿22.7万m2火区,为我国新疆、内蒙古、山西等地浅埋煤层火区的治理提供了参考。     

煤层浅埋区防水防沙水文地质条件分析研究

为了实现井田一采区东部薄基岩区4#煤层安全顺利开采,通过对该区薄基岩区段松散层地质及水文地质条件进行分析研究,以确定合理采煤方法及薄基岩厚冲积层条件下防治水技术方案及措施,进而评价煤层开采的防水煤岩柱留设安全程度,提出煤层开采防排水综合技术方案,确保矿井安全生产。     

沙漠区浅埋煤层上隐伏富水区的探测技术

沙漠区浅埋煤层上覆风化基岩隐伏富水区具有埋藏浅、富水不均匀的特点,易对其下部煤层开采带来涌水溃沙的安全事故。采用传导类高密度电阻率法进行探测,在克服电极接地电阻大的难点后,可以获得高质量的原始数据,对原始数据进行带圆滑限定条件的最小二乘法反演,并在位于毛乌素沙漠区的韩家湾煤矿风化基岩富水区的探测中进行实践应用,原始数据中无法分辨的富水异常区,在反演结果中较为清晰,且得到了钻探,为煤矿防治水工作作出了贡献。     

浅埋薄基岩含夹矸煤层巷道围岩稳定及控制技术

通过分析夹矸厚度和位置对巷道围岩稳定性的影响,得到夹矸层厚度存在临界值,巷道围岩稳定性随夹矸厚度呈先减小后增大的趋势,当夹矸层位于巷道围岩上部时,围岩稳定性相对较好。在此基础上提出了合理的围岩控制技术和支护参数,确保了工作面的安全高效生产。     

靖远煤田红会南部井田侏罗纪含煤地层及煤层沉积特征

甘肃省靖远煤田红会南部井田因其所处的区域构造位置,侏罗纪含煤建造受古构造、古基底、古地理环境、古气侯条件和古地形等因素控制,具有含煤地层厚度小、沉积相序发育不全、沉积物粒度偏细、含煤层数少、煤层厚度大、含煤系数高和资源丰度大等特征。通过对该井田含煤地层及煤层沉积特征的研究,对进一步扩大老矿区外围找煤具有指导意义。     

阿尔玛勒井田地质特征及煤层对比分析

阿尔玛勒井田位于伊犁盆地南缘边界地区,区内主要河谷中有含煤地层及老地层出露,主要含煤地层由上至下依次为中侏罗统西山窑组、下侏罗统三工河组和下侏罗统八道湾组。结合该区地质工作成果,对区域成矿地质特征进行了分析,结果表明:(1)区内露的地层主要为第四系、上第三系、侏罗系、三叠系及零星的二叠系;(2)矿区构造形态总体呈一盆式向斜构造,该复式向斜构造由南至北可划分为南部向斜带、中间凸起带和北部单斜带等3个次级构造单元,勘查区地处南部向斜带之上,区内构造复杂程度为中等。在上述分析的基础上,分别从岩性标志层、煤层特有标志层、测井曲线、煤层层间距、煤质特征等方面对阿尔玛勒井田小西沟群进行了煤层综合划分与对比分析,准确确定了M_1~#、M_3~#、M_5~#、M_7~#、M_8~#、M_9~#、M_(10)~#煤层的层位。分析结果对于矿区进一步开展煤矿资源找矿勘探及准确计算该区煤层储量有一定的参考价值。