有限单元法在涌水量预测中的应用

通过对会泽铅锌矿区水文地质条件的研究，采用等效裂隙介质模型概化矿床充水含水层，并利用矿坑涌水资料及矿区地下水水位观测资料，应用里兹(Ritz)有限单元法计算和预测了麒麟厂矿坑深部1511、1451m两个中段的涌水量。     

干河井田水文地质规律及涌水特点分析研究

干河矿井为新建矿井,井田煤层埋藏深,带压程度高,地质构造复杂.在建井过程中,通过开展水文地质钻探、地下水水位动态监测、矿井涌水量观测等水文地质基础工作,对矿井涌水与各含水层水位变化的关系进行了深入研究,分析了井田边界断层的导水性,各主要含水层的赋水性、各含水层之间的水力联系.基本查明了干河井田的水文地质规律,并得出了干河矿工作面涌水的原因及治理措施.     

西部典型侏罗系富煤区含水介质条件与水动力学特征

以位于吐哈盆地的大南湖矿区为例,结合该区侏罗系含煤地层渗透性好、富水性强、静储量大等典型特征,采用现场取样、压汞实验、扫描电镜等手段,系统研究了侏罗系西山窑组含水层的沉积环境、宏观地层结构、细观孔隙结构等含水介质特征;通过现场抽水试验及室内数据处理分析,研究了该含水层的循环条件及水动力特征。结果表明：研究区侏罗系含水层具有典型的隐伏古湖床沉积环境及高孔隙度、强渗透性、“孔隙-裂隙”双重含水介质共存的特殊水文地质结构特征;区域上,侏罗系含水层补给水源充沛,结合侏罗系含水层的双重介质特征,表现出具有明显滞后效应的水动力学特征,通过Boulton模型对水文地质参数进行校正,经现场试验,更符合该区地下水运动的实际规律。研究成果初步揭示了吐哈盆地富煤区由于地质沉积环境及岩性差异所导致的侏罗系含水介质结构及地下水动力场的特殊性。     

岩石裂隙及矿坑涌水特点

由于中乌拉尔地区一些铁矿床开采深度的增加,涌水量不断加大,从而提出评价涌水水源及形成的问题。解决涌水问题,很有现实意义。因为在近15年,在1200m深处探到了新矿体。而且矿山企业继续发展的前景都与开发深部水平有关。若弄清地下水的裂隙特点,首先要研究岩石的结构与裂隙。其必要性是从分析地下水沿构造破碎带涌入巷道的一般矿山水文地质条件得出的。     

南非加拉陶铂族矿矿区水文地质特征浅析

对南非加拉陶铂族矿区地形地貌、气象、地表水系、含水岩组特征、地下水补径排特征、断裂构造水文地质特征、地下水动态以及矿坑涌水估算等方面进行了论述;浅析了加拉陶铂族矿矿区的水文地质特征:矿床水文地质边界条件简单,矿床水文地质条件属以基岩构造裂隙充水为主的简单类型;为矿山下一步的生产建设奠定了水文地质基础。     

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。     

胡家河煤矿涌水特征及防治水思路

通过分析胡家河煤矿水文地质特征和已回采工作面防治水经验,发现矿井的主要充水水源是地下水和采空区积水,主要充水通道是采动裂隙、断裂裂隙和封闭不良钻孔,以此得出了矿井涌水变化特征。结合矿井涌水量变化特征和开采技术条件等因素,提出了符合矿井实际的防治水思路：即允许覆岩导水裂隙带适当波及洛河含水层下段,以建立完善工作面、采区、矿井排水系统为重点,以白垩系洛河组含水层自然疏排为主,以侏罗系富水异常区探查及预疏放为辅,主动实施超前注浆加固防范断裂构造水害,按照清浊分离、压力自流的原则防治采空区积水。     

煤炭开采对地下水环境影响及保护措施研究

斜井开采为煤炭开采主要开拓方式之一,开采过程中会对矿区及其周边地下水产生影响,局部由于采煤产生地表裂隙,使井田范围内村民排放的生活污水、农灌污水和大气降雨通过这些裂隙进入浅层地下水,会对地下水水质产生一定的影响。以云南某煤矿斜井开采为例,在搜集、分析矿区及其周边水文地质与工程地质资料基础上,进行地下水监测、抽水资料分析、含水层地下水水位下降情况及地下水水位影响半径等分析计算,进行矿区开采对地下水环境影响预测,同时对相应的保护措施进行了探讨。     

三门峡铝土矿地下水疏排数值模拟

根据三门峡段村-雷沟铝土矿区地质构造及水文地质条件,对寒武-奥陶纪灰岩岩溶裂隙含水系统水文地质模型进行概化,建立地下水流数学模型,采用Visual Modflow有限差分方法模拟地下水位和涌水量,结合抽水试验地下水位观测资料对该模型进行校正和参数反演,利用校正后的数学模型和参数,预测井下采矿设计水平地下水疏干的水位和矿区涌水量变化,为铝土矿安全开采及地下水防治提供可靠依据。     

基于GMS数值模拟的某矿床涌水量预测研究

某矿床在开采过程中遇到一定程度的涌水。为解决涌水问题,并为防治水方案提供依据,以该矿床为研究对象,通过分析矿床水文地质条件、含水层类型及特征、地下水补给径流和排泄条件、地质构造特征、水文地质试验资料和矿床开采设计资料等,对矿床水文地质条件进行了概化,对研究区水文地质单元进行了划定,采用GMS软件建立了地下水流数值模型,预测得到了-200 m以下中段的矿坑涌水量。     

建立含水层标准水样在安全生产中的应用

桃园煤矿是一个受多种地下水害威胁的矿井。为了保障安全生产,快速确定采掘活动中的涌水水源,准确采用防治方案,该矿对影响矿井生产的含水层抽取水样,进行了水质化验、分析,建立了标准水样。     

中奥陶统顶部地层富水性规律研究

矿井11号煤层最低开采标高+230 m,井田中奥陶统灰岩含水层水位标高+360 m,煤层开采存在奥灰水带压开采问题,而11号煤层底板至中奥陶统顶面隔水层平均厚度20 m,因而中奥陶统顶部峰峰组一段和上马家沟组三段地层的富水性,以及是否可以作为相对隔层利用,对煤层承压开采至关重要。通过水文钻探、放水试验和压水试验,分析了中奥陶统顶部地层的岩性特征、富水性特征、渗透性特征。综合试验结果表明,中奥陶统顶部地层主要以泥质白云岩、泥质灰岩为主,顶部18 m地层隔水性能良好,揭露大部层段属弱富水性含水层,透水率小于10 Lu,属极微透水至弱透水,为煤层承水压开采奠定有利的地质条件。     

黄陵矿区主要含水层特征对煤矿采掘的影响

黄陵矿区位于黄陇侏罗纪煤田北部,主要开采2#煤层,矿井生产中对各含水层特征认识不一,严重影响了煤矿的安全生产。针对此问题,收集整理黄陵矿区历年来的勘查数据,对各地层含水性特征进行客观分析与研究,并对主要含水层的富水性进行详细论述。研究结果表明,影响矿区煤层采掘的主要含水层为白垩系下统洛河组含水层和侏罗系中统直罗组含水层,其中,洛河组含水层对矿井采掘的影响较为突出。洛河组含水层富水性属于弱-中等,弱富水性区域位于矿区的东部,中等富水性区域位于矿区的中西部。今后矿井防治水工作中需高度重视矿区中西部洛河组含水层对煤矿采掘的影响。     

深埋煤层开采顶板基岩含水层渗流规律及保水技术

我国西部黄陇煤田降雨量少、蒸发强烈,属于干旱半干旱地区,做好煤炭开采过程中对含水层的保护工作极为重要。为研究适用于黄陇煤田深埋煤层开采顶板洛河组砂岩含水层的保水技术,以彬长矿区为研究区,采用砂岩孔隙度测试,结合非线性回归分析方法,研究洛河组地层不同深度砂岩渗透性变化;开展水化学测试,分析非均质洛河组含水层垂向水化学场特征;结合地面和井下水文地质探查,进一步定量化研究洛河组含水介质的非均质性。在查明洛河组含水地层非均质性的基础上,建立含水层下段受裂隙带波及条件下地下水渗流数值模型,研究基岩含水层局部受裂隙带影响条件下的渗流规律。根据渗流规律研究深埋煤层开采顶板基岩含水层保水开采技术,结合彬长矿区工作面开采实际揭露水位变化情况对其进行验证。研究表明,洛河组含水层渗透性随地层深度的增加而呈负指数降低,随着埋深增大含水层水化学类型由HCO_3-Ca型转化为SO_4-Na型,同时上段的单位涌水量约为下段的7倍,可知洛河组含水层上、下段地下水渗流条件不同,垂向非均质性较强。工作面开采裂隙带仅波及含水层下部时,含水层仅受波及层和相邻层的水位下降明显,上部未受到波及段水位降深有限,整个含水层不会出现水位统一下降的现象,而是呈现出不同层位水位降深差不同的差异性渗流规律。鉴于此,提出利用含水层非均质性特征,以控制含水层上段水位降深为核心,允许导高适当波及含水层下段的"控水开采"技术,有助于缓解深埋煤层采煤与保水的矛盾。通过彬长矿区胡家河煤矿现场应用表明,洛河组含水层实际渗流特征符合本次研究成果,控水开采技术可实现洛河组砂岩含水层保水开采的目的。     

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。     

神府矿区采煤对地下水循环的影响——以窟野河中下游流域为例

以窟野河中下游地区为例,通过野外调查和水化学特征分析,总结了神府矿区地下水循环模式：第四系潜水和侏罗系烧变岩潜水主要受地形控制;延安组碎屑岩含水层分5个含水层段,主要受地层倾向控制,沿河道相由东向西流动。进而提出了采煤对地下水影响机制：浅部煤层开采破坏了潜水含水层之下黏土层的隔水性,含水盆地汇水面积减小,泉流量减小或干枯;同时采矿造成的人为“溯源侵蚀”袭夺了相邻水文地质单元的地下水,矿井水补给量增加,蒸发量减小;深部煤层开采进一步破坏黏土隔水层,导致潜水含水层消失,使得地表径流转换为地下径流,地下水完全依赖5-2号煤层底板径流。     

煤矿开采对水资源的影响分析与防治对策研究

煤炭开采对水循环、水资源量及水环境影响较大。矿坑大量排水改变了地下水的运移规律,损害了矿区生态环境。在采煤过程中,最大限度地减小含水层结构破坏程度,控制地下水位下降幅度,是矿井建设面临的难题。以三交河煤矿煤炭开采为例,通过分析各煤层及其覆（伏）岩结构特征,计算导水裂隙带发育高度和采煤破坏的水资源量,认为上组煤开采对上覆含水岩组破坏较大,造成矿区水位超常下降,甚至疏干;下组煤开采对奥灰水影响较小。针对分析结果,提出了实施保水采煤以减少对覆岩含水层的破坏、加强对水资源的综合利用等应对措施。     

深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术

为解决目前蒙陕矿区深部侏罗系矿井采后采场落地水量大、煤水混杂,以及上部煤层距离强含水层较近,无法安全掘进与回采等一系列问题,提出了深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术。应用沉积控水规律,分析了含(隔)水层在平面与剖面的空间展布规律与含水层富水性分布规律,在此基础上,针对煤层厚度变化较大、顶板含(隔)水层交互成层的特征,通过构建含有沉积环境影响指数、砂岩厚度、岩芯采取率、单位涌水量、渗透系数与导水裂隙带发育高度6个指标在内的评价指标体系,提出了符合深部侏罗系矿井水文地质特征的矿井涌(突)水风险分区评价方法,进而根据"断源截流、集中疏排、源头预防、超前治理"的防治水思路,提出了"上行开采低位截流"、"工作面单侧截流"、"工作面双侧截流"与"工作面方向调整截流"4种地下水截流治理模式,最后以蒙陕矿区的门克庆矿井和母杜柴登矿井进行实例分析。应用结果表明:①直罗组一段砂岩含水层主要为河道相沉积,砂体的空间连续性较好,是深部侏罗系矿井的主要充水含水层;②门克庆矿井首采区3~(-1)煤顶板涌(突)水危险区主要分布在研究区的南部,呈东西向条带状展布,与实际情况较为吻合;③根据门克庆矿井首采区涌(突)水危险性分布规律,应用了"工作面单侧截流"与"上行开采低位截流"两种治理模式并分析了其在实际工程中的应用效果。深部侏罗系矿井水害防治作为一个复杂的系统工程,以源头防控为重点的系统防治技术体系仍是深部侏罗系矿井水害防治需要重点攻关的研究方向。     

浅议百良煤矿复杂地质条件下的充水因素

百良煤矿位于澄合矿区东部,主采5号煤层,位于奥灰水静水位以下,属承压开采区。奥灰岩溶水系统属隐伏型地下水系,属于煤炭开采过程中底板突水威胁的充水水源。第四系松散孔隙含水层、三叠统至下二叠统裂隙水含水层、上石炭统太原组及中下奥陶统峰峰组岩溶水为采掘活动中重要的顶板充水因素,加之地质构造较为复杂多变,水文地质条件复杂。随着采掘区域的扩大,原有的水文地质资料与实际有一定出入,已不能满足实际。本文结合实际生产过程中的水文地质条件变化规律和充水因素进行详细分析,并与原有的地质资料进行对比分析,提出了新观点和研究思路,对矿井今后的水害预测预报、水害防治工作具有重要的参考价值,促使矿井防治水工作更具有实效性。