侏罗纪煤田煤层底板砂岩水害特征与防治技术

为了查明侏罗纪煤田煤层底板砂岩水文地质条件进而避免水害事故的发生,通过抽水试验和放水试验,计算单位涌水量和渗透系数最大值分别为1.070 9 L/(s·m)和2.060 3 m/d,含水层富水性和渗透性较好;底板砂岩含水层在大流量长时间放水条件下具有一定的可疏性;通过水化学分析和三维荧光光谱分析可以有效区分井田内各含水层地下水水质;结合典型水害案例,揭示了底板砂岩水害的形成机理并总结其特征,提出底板砂岩含水层的防治技术。结果表明:侏罗纪煤田底板砂岩含水层水文地质条件较以往认识复杂,部分区域含水层富水性和渗透性强。煤层底板砂岩含水层对下组煤的采掘活动威胁较大,可通过注浆堵水或者疏水降压来对底板砂岩水害进行治理和防控。     

强水力联系采空水害补给综合判定技术

为了解决存在强水力联系且导水通道不明条件下采空区积水危害问题,采用瞬变电磁法查明采空区与积水区范围、采空积水补给导水通道,利用水化学方法分析采空区补给水源,建立水文地质模型分析采空区积水补给原理,研究结果表明采空区补给水源为库车河河水,导水通道为松散砂砾层及粗砂岩含水层风化露头区裂隙沟通导水裂缝带,通过瞬变电磁、水化学分析、水文地质模型综合分析法判定了强水力联系采空积水补给源及补给通道,为进一步治理采空区水害提供依据。     

丰城市杰路煤矿水文地质条件分析研究

通过对井田水文地质条件及可采煤层赋存情况的分析,对井田含水层和隔水层进行了划分,并对各主要含、隔水层(组、段)之间的水力联系进行了阐述。分析研究了矿井的充水因素,第四含水层为间接充水含水层,是开采浅部煤层时的主要补给水源;矿床直接充水水源为二叠系龙潭组主采煤层顶底板砂岩裂隙水;长兴组岩溶裂隙水在局部地段由于开采或断层影响可对龙潭组王潘里段砂岩水进行补给。此结果为矿井今后生产过程中做好综合水害防治工作,提供重要帮助。     

鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田典型顶板水害防控技术与应用

为了实现鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田受顶板水害威胁的煤炭资源安全开采,基于侏罗纪煤炭资源赋存条件、顶板含水层特征、顶板水害分布范围与防控难题,对离层水害、薄基岩溃水溃沙、厚层砂岩水害和烧变岩水害4种典型顶板水害的形成机理、判识方法、主控因素和防控技术进行了系统研究。侏罗纪煤田离层水害发生的地质条件为砂泥岩互层,泥岩隔水层厚度是控制离层水害发生的主控因素,研发了离层水体精准定位探放技术,实现了离层水害判别与防控技术的定量化;导水沙裂隙带是薄基岩溃水溃沙的主控因素,构建了基于导水沙裂隙带与基岩厚度对应关系的溃水溃沙危险性评价体系,发明了含水松散沙体高效注浆技术,有效避免了薄基岩溃水溃沙的发生;发现了厚层砂岩含水层在垂向上的非均质特性,揭示了递进渗流充水模式,提出了"适当波及,主动防控"的厚层砂岩水害防控新理念,解放了大量受厚层砂岩水害的煤炭资源;揭示了烧变岩的"边界富水"效应,将烧变岩完整断面分为直接露头区、中部埋藏区和火烧边界区,并构建了烧变岩不同断面注浆材料选择准则,提出了双位双向孔序优选引流注浆帷幕技术,显著减少了烧变岩对工作面的补给水量,同时实现了采煤保水。通过将典型顶板水害防控技术在鄂...     

基于沉积控水的鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田防治水关键层研究

为了弄清鄂尔多斯盆地侏罗纪深埋煤田开采过程中的防治水关键层,从地质构造、地层沉积、古地理演化、含水层富水性等方面系统研究了煤层与含水层的关系。结果表明:鄂尔多斯盆地深埋煤层顶底板主要发育了安定组和3-1煤2段区域性隔水层,安定组厚度较大,分布连续,距离延安组主采煤层较远;3-1煤是区域性主要可采煤层,煤层厚度大,且其顶底板泥岩发育,构成了隔水性能较好的隔水层。中生代发生了3期构造抬升和剥蚀事件,形成了安定组-志丹群不整合面(志丹群砂岩)、延安组-直罗组不整合面(七里镇砂岩)、延长组-延安组不整合面(宝塔砂岩),是本地区最重要的防治水关键层。另外,古层间氧化带、真武洞砂岩等也是威胁矿井安全的重要含水层。     

双河林场宝兴沟金矿水文地质特征及水质评价

宝兴沟金矿位于大兴安岭北部塔河县双河林场,矿区水文地质条件相对简单,可划分为4个含水层,即第四系全新统砂砾石含水层、中侏罗统砂岩含水层(漠河组、二十二站组)、燕山期闪长(玢)岩含水层、燕山期花岗细晶岩含水层,均属弱富水性含水层。矿床充水水源有大气降水、河水补给、地下水侧向径流补给,其中地下水侧向径流补给为主要充水水源。区内水质评价结果表明:1区内地表水耗氧量普遍超标,不适合直接作为饮用水;2双河林场深水井水质较好,矿化度高,为弱碱水,有一定的开发潜力。     

平禹六矿水文地质特征及充水因素分析

通过对井田边界条件、主要含水层的富水特征、断层的水文地质特征以及地下水的补给、径流及排泄条件的分析研究,认为二1煤层顶板的直接充水水源为顶板砂岩裂隙水,底板的直接充水水源为石炭系太原组上段石灰岩岩溶裂隙水,底板的间接充水水源为石炭系太原组下段灰岩岩溶裂隙水和寒武系白云质灰岩岩溶裂隙水;矿井充水通道为顶板砂岩、底板灰岩的裂隙和断层带。采用大井法对二1煤层-400m水平的矿井涌水量进行了预算:正常涌水量为270m3/h,最大涌水量为540m3/h。认为计算的涌水量是可靠的,可作为煤矿建井设计和水害防治的依据。     

营盘壕煤矿首采工作面顶部砂岩含水层分布规律研究

营盘壕煤矿首采工作面回采过程中面临的主要水害问题为顶板砂岩水害,顶板砂岩水害防治的关键是对工作面采后导水裂缝带发育范围内含水层水进行超前预疏放。通过对工作面导水裂缝带范围内含水层分布规律的研究,全面掌握煤层顶板砂岩含水层厚度、分布及空间状态,为工作面顶板砂岩水探放及防治提供可靠科学依据。     

赵庄矿井供水水源可行性评价

赵庄矿井地处长治盆地与晋城盆地交界处,中、浅层地下水含量丰富、水质良好,从经济和环保等多方面因素考虑,可以以中层地下水即上石盒子组及下石盒子组砂岩裂隙含水层水作为中长期主要供水水源。     

煤矿顶板离层水害形成机制、致灾机理及防治技术

顶板离层水害对煤炭生产的威胁日益增大,近年来成为矿井水害防治的研究热点。系统整理和归纳了国内外关于煤矿离层水害的研究进展,从煤矿离层水的形成机制、致灾机理、水害预测预警及关键防治技术4个方面,对煤层覆岩离层水害问题进行阐述。综述了采动覆岩离层研究及覆岩离层水形成机理,将煤层覆岩离层水的形成归纳为3个基本条件:可积水离层、离层周边存在补给水源、离层空间持续时间足够长。根据开采条件、覆岩的工程地质条件、导水通道形成原因与突水特点,从多煤层叠加开采下的重复扰动突水、多煤层叠加开采下动力突水、单煤层开采下的静水压涌突水及侏罗系煤田离层水害形成机制4个方面阐述离层水害致灾机理;重点分析了侏罗系煤田3种典型的离层突水形成机制:崔木、招贤煤矿高位离层水害形成机制、新上海一号煤矿间歇式离层突水形成机制、携泥砂型离层水害;根据能量源和表现特征将离层水害归为三大类:离层动力突水、离层静水压涌突水以及离层携泥砂井下泥石流。从可积水离层位置预判、离层突水周期性预测及离层涌突水水量预测3个方面总结了覆岩离层水害预测方面的研究进展。分析介绍了目前主要的离层水害防治方法,结合目前离层水害较为严重的鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田,分析了鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田离层水害防治的难点:高位离层突水出现的强矿压问题以及离层水害引发的溃砂问题。提出离层水害防治未来的发展与研究方向:开展离层水害采前精准预测分区研究;发展钻探、地球物理探测等勘察技术使覆岩破坏从"灰箱"变为"白箱";发展离层水害综合防控技术体系。     

鄂尔多斯盆地北部典型顶板水害特征及其防治技术

为了查明鄂尔多斯盆地北部典型顶板水害的形成机理,并提出有针对性的防治措施,在系统分析区域含水层厚度、赋存特征、分布规律、水文地质参数等矿井水文地质条件的基础上,结合鄂尔多斯盆地北部诸多矿井顶板水害发生的特征,得出鄂尔多斯盆地西缘、东缘和北缘具有不同的顶板水害形成条件和特点,最具典型的水害类型分别为离层水害、薄基岩突水溃沙灾害和巨厚砂砾岩含水层顶板水害。研究了含水层沉积特征和水文地质结构,结合不同类型水害的形成要素和水害发生特征,初步查明了典型顶板水害的形成机理,“束状钻孔,靶向探放”是防治离层水害的有效方法,井上下疏放水和注浆改造是防治薄基岩突水溃沙的有效途径,顶板水超前疏放和加强排水系统是巨厚砂砾岩含水层顶板水害防治的主要方法。大量的工程实践资料验证了对水害条件认识的正确性和水害防治方法的有效性。     

鄂尔多斯盆地直罗组聚煤规律及其对古气候和铀成矿环境的指示意义

鄂尔多斯盆地侏罗纪含煤岩系不限于延安组,其始于富县组沉积末期(Toarcian晚期),终于直罗组沉积早中期(Bathonian期)。关注侏罗纪含煤岩系衰退演化阶段的直罗组聚煤特征与发育演化规律研究,不仅有助于阐明鄂尔多斯盆地侏罗纪含煤岩系的地层结构,重塑Bathonian期古气候变化和迁移的细节过程,还有助于从外部还原介质的角度剖析砂岩型铀矿的成矿环境。结合区域露头调查并通过大范围钻孔资料的地层对比发现,在直罗组下段下亚段沉积时期,全盆地具有较大范围的聚煤作用,聚煤区围绕盆地沉降中心呈环带状展布,说明此时的古气候尚处于潮湿环境。但是,聚煤规模却远不如延安组,以发育薄煤层、煤线和碳质泥岩为特征,说明Bathonian期鄂尔多斯盆地总体处于由潮湿向干旱转变的古气候背景中。调查发现,从直罗组下段上亚段沉积期开始,全盆地聚煤作用步调不尽一致。此阶段,盆地南部、中部和东部聚煤作用终结,预示古气候已转变为干旱型。而在盆地北部和西部,聚煤作用持续发育,自东向西聚煤层位逐渐抬升,目前见到最高的聚煤层位位于贺兰山二道岭地区的直罗组中上段,煤层最厚可达6.60 m。这预示着,始于Toarcian晚期开始形...     

郭家河煤矿水文地质特征及矿井涌水量预测

矿区位于鄂尔多斯盆地南部渭北挠褶带北缘，含煤地层主要为侏罗系中统延安组，可采煤层有2号、3号煤层。矿区含水层主要为第四系孔隙—裂隙潜水含水层，白垩系下统洛河组砂岩、宜君组砾岩孔隙—裂隙含水层，侏罗系中统直罗组砂岩裂隙、延安组煤层及其顶板砂岩裂隙含水层。井田受导水裂隙带影响，地下水以离层水形式参与工作面涌水。采用解析法进行矿井涌水量预测，预测2022—2025年郭家河煤矿1310工作面和2308工作面回采期间，矿井正常涌水量为225.17 m³/h。依据经验，为防灾考虑，矿井最大涌水量按正常涌水量的2倍预计，矿井最大涌水量为450.34 m³/h。研究可为矿井水文地质评价及水害防治提供依据。     

河流强水力联系下采空区水害综合防治技术

为切断地表水对采空区水的补给通道,疏放采空区积水,消除水害威胁;根据工作面回采期间工作面涌水量变化、物探及钻探,确定库车河水是采空区充水主要水源,并建立河水水力渗透水文地质模型;确定采动前后河水水力渗透补给采区积水分为采前低渗流固液耦合作用和采动后高渗流固液耦合作用2个阶段,采用帷幕注浆切断库车河与A_3煤层顶板基岩风化裂隙水含水层之间的渗透补给。通过物探、钻探效果可知:帷幕注浆切断采空区水的补给通道,保证了矿井安全生产。     

弱含水层地下水开采技术

随着水资源短缺问题的突出和弱含水层采水技术的研发,过去被忽视的弱含水层在缺水地区将成为重要的人畜饮用水水源。传统地下水开采井的工作前提是地下水对抽水井形成相对稳定的连续补给,并且水井的"采"与"补"在时间上同步。弱含水层对传统地下水开采井(管井)的补给速度缓慢,水井的"采"与"补"在时间上难以达到同步,因而不适合用管井开采。弱含水层的开采系统必须同时具备最大限度地汇集地下水和调节供水的功能,才能便于使用。因此对浅层弱含水层宜采用人工挖井开采、虹吸井群开采、群井联合供水开采;对夹层型陡倾层状含水层宜采用定向斜井开采或坑道辐射井开采。     

大面积老空水补给条件下顶板砂岩水探查与防治

新安煤田煤层顶板存在大占砂岩、香炭砂岩等多层砂岩含水层,个别矿井受顶板水害影响,在煤田浅部,由于历史原因形成了大面积小窑老空积水区,该老空区积水通过采动导水裂隙带对顶板砂岩含水层进行补给,对煤田浅部工作面回采形成了极大威胁。通过开展探查和防治工作,制定防范措施,保障了工作面的安全回采,为同类条件下工作面的水害防治提供了参考。     

侏罗纪煤田顶板含水层分布规律及防控技术

侏罗系煤田是鄂尔多斯盆地的主要开采的煤田之一,上覆萨拉乌苏组、洛河组、直罗组砂岩体是地下水的主要蓄水层,研究清楚煤层与含水层的空间关系是实现采煤保水和水害防治的前提。煤层与地下水的空间关系受砂岩体的沉积作用和剥蚀作用控制,通过野外调查、文献搜集等手段分析了萨拉乌苏组、洛河组、直罗组的沉积和剥蚀作用,揭示了不同地层砂岩体的展布规律。结果表明,萨拉乌苏组砂体分布受古地形控制,呈“鸡窝”状分布;洛河组砂岩体受风积作用控制,侧向连续性强,上段渗透性优于下段;直罗组的砂岩体主要受辫状河沉积作用控制,河道砂体区域上呈定向条带状的透镜体展布,侧向不连续,地下水整体沿砂体定向渗流。根据不同地层砂体的展布规律,从区域水文地质角度提出的地下水防控措施,对区域煤炭资源合理开发,保护地下水,实现安全采煤具有重要大意义。     

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。     

孔庄煤矿矿井水文地质特征及充水因素分析

通过对孔庄煤矿矿井水文地质条件分析,底含水,富水性弱至中等,四灰水含水较丰富,其余含水层富水性整体较弱,含水层补给条件均较差,属可疏干的含水层.第四系底含、下石盒组底部分界砂岩、7煤层顶底板砂岩、太原组四灰为矿井主要充水水源,充水通道主要为断层和裂隙密集带、采掘活动、封闭不良钻孔等.     

巨厚低渗含水层下厚煤层顶板水害机理与防治

为得到巨厚低渗含水层下顶板水害形成机理,采用钻孔冲洗液漏失量观测、钻孔电视观测和物探等勘查及数值模拟方法对其进行研究。结果表明:覆岩存在巨厚低渗砂岩含水层,下伏泥岩隔水层,覆岩裂采比为12.51,波及到该砂岩含水层,这为突水提供了水源和通道等内在条件。通过矿井瞬变电磁法探测及数值模拟研究,确定砂岩和泥岩软硬组合结构在采动条件下,扰动泥岩重塑形成离层储水空间,当离层积水量达到一定程度后,伴随着基本顶的周期来压及大面积垮落,离层水包破裂并瞬间溃入矿井,造成突水灾害。在此基础上,总结了开采过程中对离层水进行有效疏放的方法与经验,为类似水害防治提供了借鉴。