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。     

贵州省兴荣煤矿水文地质条件分析及涌水量预测

矿井水害严重威胁煤矿安全生产,针对兴荣煤矿受水害影响严重的情况,在了解矿区水文地质条件的基础上,对矿区充水条件及充水因素进行分析,结果表明:影响兴荣煤矿安全开采的含水层系主要为煤层底板茅口组灰岩含水层,以及顶部P₃c+d裂隙含水岩组,矿井充水通道主要由采面、掘面扰动后形成的顶板裂隙发育、原生断裂裂隙发育和区域性封闭不良钻孔组成,这些充水通道受构造影响相对较大,矿井在未来开采至+1150m标高时,预计矿井正常涌水量为24.33m³/h,最大涌水量为43.80m³/h。     

陕北榆神矿区煤层开采顶板涌水规律分析

榆神矿区是我国陕北煤炭基地的重要组成部分,针对榆神矿区煤层开采顶板覆岩含水层涌水规律研究不足等问题,通过系统分析地质与水文地质结构特征,将矿区开采煤层覆岩划分为松散孔隙、基岩与风化裂隙、烧变岩孔洞裂隙4个含水层组,以及主、亚2个隔水保护层组;根据煤层采动导水裂隙与覆岩含(隔)水层组不同组合关系下的含水层涌水特征,提出了浅埋煤层侧向直接涌水、中深煤层侧向与垂向复合涌水,以及深埋煤层侧向涌水与垂向弱涌水3种含水层涌水模式;并采用数值分析方法,以榆神矿区典型矿井为研究对象,构建了采煤工作面尺度上煤层开采3种模式涌水分析模型,模拟结果显示,浅埋煤层侧向直接涌水型(凉水井井田),主采煤层为4^-2煤层,采动导水裂隙直接发育至松散含水层,工作面顶部含水层被疏干,总涌水量为47 m³/h,地下水流场受采动影响大;深埋煤层侧向涌水与垂向微涌水型(小壕兔1号井田),主采煤层为1^-2煤层,采动导水裂隙发育至基岩含水层,总涌水量为21.87 m³/h,以侧向涌水为主,由于主、亚隔水层复合保护,垂向涌水微弱;中深煤层侧向与垂向复合涌水型(曹家滩井田),主采煤层为2^-2煤层(均厚约为11 m),在分层开采条件下导水裂隙发育至基岩含水层内部,其侧向涌水量为23.17 m³/h,垂向涌水量为12.67 m³/h,地表松散含水层地下水流场变化较小,在一次采全高条件下导水裂隙突破亚隔水层,发育至风化基岩含水层底部,总涌水量增至131 m³/h,对松散含水层影响较大。此外,当导水裂隙带高度小于180 m、不能沟通风化基岩含水层时,随导水裂隙带高度增加涌水量增加幅度不大,当导水裂隙带高度大于180 m、导水裂隙揭露富水性较好的风化基岩含水层时,涌水量增加幅度较大,由此可见,抑制导水裂隙发育高度与覆岩强含水层的接触关系,是控制煤层覆岩涌水的一项重要措施。     

孔隙砂岩电动化学注浆试验研究

鄂尔多斯盆地南部诸多百万吨以上矿井，主采煤层为侏罗系延安组。由于煤层厚度大，煤层导水裂隙带高度导通了煤层上覆巨厚白垩系洛河组砂岩孔隙裂隙含水层，造成矿井涌水量巨大，严重威胁矿井生产。为了对厚层顶板水进行有效控制，该地区开展了一系列顶板注浆堵水工程试验，但由于常规水泥注浆仅对较大裂隙填充效果明显，因此开发了电化学注浆试验加强对砂岩中微细孔隙裂隙的封堵效果。选取宁正矿区洛河组砂岩作为研究对象，利用河沙及水泥根据洛河组岩石类型比例制作了砂岩模型材料，采用CaCl₂和Na₂SiO₃浆液在砂岩模型材料中进行了2组电动化学注浆试验，浆液在阴极注入，各次注浆采用的电压均为40 V，浆液注入速度保持恒速，约10 mL/min，试验运行时间均超过了2 h。该试验验证了电动化学注浆在裂隙孔隙砂岩中的可行性。研究发现：相比胶体态的Na₂SiO₃浆液，溶液态的CaCl₂浆液更适宜应用在孔隙砂岩电动化学注浆过程中；CaCl₂溶液中的Ca²⁺     

柠条塔矿区南翼S1210工作面涌水机制分析

柠条塔煤矿作为陕北矿区中开采侏罗系延安组煤层的矿井,涌水量一般不大,但2011年5月30日发生了涌水事故,查明涌水事故原因至关重要。通过地下水位观测、水文地质钻探等手段,进行了地面水文地质条件探查,总结了地表水系水位变化情况及地下水水位动态特征;结合现场放水试验、地下水连通试验,详细分析含隔水层特性,即含水层厚度、裂隙发育、富水性及变化规律。最终确定了涌水水源是工作面上覆侏罗系中统直罗组风化基岩裂隙承压水,涌水通道为西北部连续分布粗—中粒砂岩。     

顶板探放水工作在工作面水文地质条件分析中的应用

针对呼吉尔特矿区侏罗系中统巨厚砂岩含水层在地面勘探过程中大段抽水,对工作面水文地质条件分析指导性不强的问题,以该矿区典型煤矿为例,实施了首采工作面探放水钻孔施工、水化学测试和放水试验等工作,并在含水层精确定位、水化学特征、水文参数修正等方面开展了研究。研究结果表明：当井下探放水钻孔揭露细、粉砂岩时,基本不出水。当揭露中粗砂岩时,出水量普遍在10 m³/h左右,个别钻孔达到60 m³/h;该首采工作面导水裂隙带发育范围内赋存3层含水层,由下至上富水性逐渐增加,矿化度分别在2 500、1 500、950 mg/L左右;井下放水试验获取的K值为0.064 57～0.272 88 m/d,远大于地面抽水试验的0.035～0.057 85 m/d;利用探放水成果修正后的水文地质参数预计的矿井涌水量与实际水量平均误差为9%。研究成果提高了工作面涌水量预测的准确性,为相似地区顶板水害防治提供技术支持。     

煤矿砂岩水文地质特征及含水层突水危险性评价分析

以某煤矿矿区砂岩含水层为例,根据煤矿砂岩补勘资料和放水试验资料,综合分析煤矿砂岩含水层水文地质特征,并分别采用突水系数法和脆弱性指数法对砂岩含水层突水危险性进行评价分析。根据研究结果显示,某煤矿矿区富水性表现为东部强、西部弱的特征,富水性最强分区为第一分区;矿区东南部区域突水危险性最高,西部区域突水危险性较小;18^#煤层含水层正常涌水量和最大涌水量分别为1 200.79、1 860.84 m³/h。     

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。     

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。     

青东矿充水因素分析及涌水量预计

为了更合理地开展矿井水害防治工作,分析了青东矿矿井充水因素,并采用水文地质比拟法预计矿井的涌水量。研究表明:充水水源主要有第四系松散层第四含水层和主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层,太原组岩溶裂隙含水层是潜在突水水源;充水通道主要有采动垮落带、导水断层及构造裂隙;矿井正常涌水量为410 m3/h,最大涌水量为590 m3/h。研究结论可作为矿井疏排水设计的依据。     

关石焦煤矿水文地质特征及矿井涌水量预测

分析了关石焦煤矿水文地质特征,矿区内共有5个含水层和2个隔水层。确定了二叠系上统龙潭组煤层底板茅口组岩溶裂隙水为主要充水水源,构造裂隙及采动裂隙为主要充水通道,尤其在二叠系的下段容易发生突水,水文地质条件比较复杂。采用比拟法和大井法对新矿井的涌水量进行了预测,预测出新矿井的正常涌水量和最大涌水量分别为795,999 m^3/d,为矿井水害防治和安全生产提供了科学依据。     

“天窗区”浅层地下水安全开采研究

针对榆神府矿区某煤矿煤层开采遇"天窗区"导通浅层地下水,改变局部水文地质条件,影响煤矿安全开采的情况,通过Visual Modflow软件建立三维地下水非稳定流数值模型,预测浅层地下水通过"天窗区"对煤层开采涌水量的影响值。研究结果表明:第四系浅层含水层对2煤开采的矿井涌水量中补充的水量为3456.5 m³/d,其中通过"天窗区"对2煤开采的矿井涌水量中补充的水量为2768.8 m³/d;第四系含水层受"天窗区"影响较小,"天窗区"外的第四系含水层对煤层开采影响较小。研究结果为煤矿进行保水安全开采方案提供依据。     

临汾宏大豁口煤业9+10#煤层涌水量预测定向分析

针对临汾宏大豁口煤业9+10^#煤层涌水量进行预测分析,分析了该煤层充水水源、充水通道等情况,确定了10(9+10)号煤层7处采空区积水,计算采空区积水量约28.2万m³,计算确定了与该煤层具有水力联系的煤层采空区垮落带和导水裂缝高度。基于以上分析,采用对比预测和动力学计算两种方法对9+10^#煤层涌水量预测,二者预测结果基本相同,确定9+10^#煤层最小涌水量为38.86 m³/h,最大涌水量为44.54 m³/h。     

侏罗系煤田顶板砂岩水疏放后采空区涌水规律及预测方法

为了提高侏罗系煤田顶板孔隙裂隙砂岩含水层涌水量预测精度,以宁东马家滩矿区某矿4-1煤首采工作面为例,分析了回采阶段采空区涌水变化规律,从理论上结合"大井"法、"镜像法原理"为代表的解析法,提出了侏罗系煤田煤层回采过程中顶板含水层静储水量释放与动态补给水量时空动态预测方法。研究推算的工作面回采过程涌水量预测公式更能精确地预测涌水量,为工作面回采前顶板水预疏放程度提供依据,保障工作面安全回采不受顶板水害威胁。此外,运用提出的预测方法对宁东马家滩矿区某矿首采工作面涌水量进行了预测,并与实际观测水量对比分析,结果表明:涌水量预测值与实际观测值吻合较好,平均误差约10%。     

煤层顶板砂岩裂隙水涌水量预测方法研究

华北石炭-二叠系煤田顶板石炭-二叠系砂岩含水层通常以静储量为主,是众多华北矿井的直接充水含水层。多年来,勘查和生产单位一直在探索实用、可靠的顶板涌水量预测方法。以沁水煤田南部某新建矿井为例,探讨了华北石炭-二叠系煤层顶板砂岩裂隙水涌水量预测方法。应用承压-无压稳定流大井法计算的工作面正常涌水量为23.9 m3/h,用富水系数法计算的涌水量为28.2 m3/h,利用定降深非稳定流大井法计算的工作面最大涌水量为85.76 m3/h。研究表明:稳定流大井法适于勘查阶段或资料较小时的涌水量估算,预测精度较低;富水系数法更适于含水层以静储量直接充水的工作面或矿井,预测结果更可靠;非稳定流大井法适于预测顶板涌水过程和最大涌水量。     

黄蒿界煤矿水文地质特征及充水因素分析

依据黄蒿界煤矿以往地质勘查成果资料,对煤矿水文地质条件和充水因素进行研究分析,将煤矿地下水类型划分为第四系松散岩类孔隙裂隙潜水、中生代碎屑岩类孔隙裂隙潜水及承压水2大类型。分析认为,黄蒿界煤矿直接充水水源为侏罗系中统安定组、直罗组、延安组第四段砂岩裂隙水,其通过煤层开采形成的冒裂带,封闭不良钻孔和断裂破碎带及小型断层充水通道流入矿坑,第四系松散层潜水和白垩系下统洛河组孔隙裂隙水通过含水层之间相互补给构成间接充水水源。针对矿井充水因素,提出了防治水工作建议,为矿井设计建设和后续安全开采提供科学依据。     

音频电穿透技术在呼吉尔特矿区的应用

应用矿井音频电穿透技术,对呼吉尔特矿区巴彦高勒煤矿侏罗系延安组3-1煤层顶板延安组砂岩含水层及上部直罗组砂岩含水层进行了探测。物探成果与疏放水工程及回采涌水量对比分析表明:在地层垂向结构相同、横向相对均一的情况下,异常幅值及范围越大,含水层的富水性越强,疏放水量及回采涌水量的大小与音频电穿透异常强度、异常范围正相关。     

砂岩裂隙型含水层充水机理研究与实践

山浪煤矿开采山西组3上煤层,侏罗系砂岩裂隙含水层、煤层顶板砂岩裂隙含水层是矿井主要充水含水层,根据两含水层之间隔水层厚度进行分区,运用"充分冒裂"理论、"层间越流补给"理论,"层间裂隙绕流"理论、"差值运动分量"理论等研究充水机理,将这些理论应用于工作面涌水量预测起到较好的效果。     

五龙煤矿水文地质特征及水害分析

为进一步查明五龙煤矿的水文地质条件,对矿区的地层条件、地质构造、井田含(隔)水层、水力性质等方面进行了论述,分析了矿井充水因素、奥灰水突水危险性,预测计算了矿井涌水量。得出:矿井正常涌水量为39.85亦/h,最大涌水量为52.47 m3/h;12#煤层最大突水系数0.0465 MPa/m,15#煤层最大突水系数0.0806 MPa/m,未达到突水危险的临界值0.15 MPa/m,为带压开采加强隐伏导水构造探查和防治水设计提供了依据。     

鹤煤九矿涌水水源分析及涌水量预测

鹤煤九矿目前已进入二₁煤层第3水平的开采。为减少突水事故对矿井建设和安全生产的威胁,根据鹤煤九矿2006—2016年矿井涌水量数据,结合矿井过往开采经验,对影响矿井建设与生产的涌水水源进行归类分析,同时对矿井涌水量时间和空间上的变化趋势进行动态评价。采用比拟法和解析法对矿井未来涌水量进行预测,通过可靠性分析确定以比拟法涌水量预测结果,以正常涌水量436.8 m³/h、最大涌水量573 m³/h作为鹤煤九矿防治水的参考依据。