晋城矿区奥陶系灰岩水赋存特征及其对3号煤层承压开采的影响

华北众多矿区,奥陶系灰岩承压水是构成矿井安全生产的主要灾害之一,常因突水造成采面或采区,甚至矿井被淹。但由于地理、地质背景的差异影响,不同矿区奥陶系灰岩赋存特征、岩溶裂隙发育程度及导、富水性,存在显著的差异性,承压开采危险性及危害程度也不尽一致。针对晋城矿区3号煤层开采受煤层底板奥陶系灰岩承压水威胁的实际,在对奥陶系峰峰组与马家沟组灰岩含水层岩性、裂隙发育程度与富水性、地下水赋存特征等分析研究的基础上,采用定量与定性相结合的方法评价了矿区3号煤层承压开采可行性,为矿井安全生产及承压水的防治提供了科学依据。     

晋城矿区奥陶系灰岩地下水赋存特征及对带压开采的影响

针对晋城矿区主采的山西组3号煤层和太原组15号煤层,受煤系地层基底奥陶系灰岩承压水威胁实际,通过对奥陶系峰峰组、马家沟组灰岩富水性、地下水赋存特征进行研究,分析了奥陶系灰岩水对3号、15号煤层开采的充水影响,评价了带压开采安全性并提出了相应的防治技术措施,为区内3号、15号煤层带压开采与防治提供了科学依据。     

15号煤层承压开采安全性研究

煤层底板突水危险性评价是保障承压安全开采的关键,而煤层底板突水机理及影响因素的复杂性和多样性,是承压开采安全性研究的难题。凤凰山矿目前主采15号煤层,在井田西部存在底板奥陶系灰岩承压水威胁,通过对含水层富水性、隔水层突水系数、断裂构造和陷落柱发育程度及导水性等进行定量与定性分析,应用突水系数法对15号煤层承压开采安全性进行了评价,其结果表明15号煤层可安全承压开采。     

李雅庄矿区断裂构造对地下水控制影响研究

李雅庄矿区断裂构造较为发育,断层分布广、密度大,具有近东北-西南向平行阵列式分布特征,且呈现出自西向东多个条带状构造块段;陷落柱规模小,但密度较大,呈现零散点状分布特征。矿区居于区域岩溶水强径流区,岩溶水水位高于所有开采煤层底板,矿区内太原组和奥陶系岩溶含水层富水性一般较强。因此,开采煤层存在岩溶水突水危险。通过对矿区断裂构造富水性及导水性的分析研究,表明矿区断裂构造是控制和影响地下水贮存分布的主要因素,也是矿井充水的主要途径。     

示踪试验在煤层顶底板充水含水层水力联系探查中的应用

长平井田15~#煤层直接顶板为太原组K_2灰岩含水层,属弱富水性含水层,而15~#煤层底板属富水性强的奥陶系灰岩承压含水层,煤层开采后顶板直接充水水源为K_2灰岩含水层水,K_2灰岩与奥陶系灰岩含水层是否存在水力联系,对15~#煤层开采矿井顶板水的充水强度分析至关重要。通过多种化学微量元素示踪试验,选取了井田内水文长观孔作为碘、氟和铵等微量离子示踪剂的投放孔和检测孔,在检测孔的目标含水层采取水样进行了微量离子的检测,对微量离子的浓度随时间的变化情况进行了分析,结果表明:15~#煤层顶板K_2灰岩含水层与底板奥陶系灰岩含水层地下水存在一定的水力联系,但是水力联系较弱,因此15~#煤层顶板K_2灰岩水对煤层开采威胁较小。     

正村井田地下水赋存特征分析及矿井涌水量计算

分析了新安煤田正村井田地下水赋存特征,奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水含水层为强富水性含水层,太原组灰岩裂隙岩溶水承压水含水层为中等富水性含水层,山西组砂岩裂隙承压水含水层为弱富水性含水层。矿井开采过程中,充水来源主要是煤层顶板直接充水含水层的地下水及底板水,即太原组灰岩中的地下水。遇断层时,应防止奥陶系灰岩水突入矿井。介绍了用狭长地沟法及富水系数法计算矿井涌水量。     

寺河矿东区15号煤层承压开采评价及防治技术研究

矿井拟开采的石炭系太原组下部15号煤层存在承压开采问题,采用定量与定性相结合的方法,以含水层富水性、隔水层隔水性、断裂构造发育程度及导水性为主要指标,评价了承压开采可行性及防治水技术措施,为15号煤层安全承压开采提供了科学依据。     

岳城矿3号、9号煤层底板太原组灰岩水突水性分析

岳城煤矿3号、9号煤层底板标高分别为+200~+420 m和+236~+391 m,对比煤层底板太原组灰岩水位标高456.7 m,水头高度均在煤层底板标高之上,属带承压开采。煤层底板承压水是制约矿井安全生产的主要水害之一,但由于受含水层富水性、隔水层完整性、断裂构造发育程度及导水性等因素的影响,各矿区甚至各矿井突水危险性与危害程度都存在显著的差异性。岳城矿由于受太原组灰岩极弱含水性、断裂构造发育程度低、岩层完整性好等综合因素影响,承压开采突水危险性小,即便局部发生突水,水量小易于控制,对矿井安全构不成危害。     

担水沟煤矿9101工作面奥灰水突水危险性研究

宁武煤田北部平塑矿区煤矿开采受奥灰底板承压水威胁,由于奥陶系灰岩含水层富水性强、水压高、补给水源区域广、隔水层相对薄弱、区内断裂构造及陷落柱发育,致使该区煤层开采受奥灰水严重威胁。煤层开采时,对断层及陷落柱导通奥灰水的危险性分析与研究显得极为重要。文章结合担水沟煤矿9101工作面实际情况,做一些浅析。     

坪上煤矿3号煤层承压开采突水危险性研究

针对坪上煤矿目前开采的山西组下部3号煤层,受底板奥陶系灰岩水突水威胁,以地下水赋存特征、隔水层隔水性、断裂构造、陷落柱导水性等为主要因素,采用定量、定性及理论与实际相结合的方法,研究了3号煤层承压开采突水危险性,为矿井安全生产及水害防治提供了科学依据。     

Relevance Between Hydrochemical and Hydrodynamic Data in a Deep Karstified Limestone Aquifer: a Mining Area Case Study

Safe coal mining in a karst region requires that mining operations assess any disturbances in the hydrogeological functioning of local aquifers and flow systems, and determine if disruptions are likely in the mine. We studied the geologic, hydraulic, and geochemical characteristics of the deep Ordovician karstified aquifer in the Xinglongzhuang and Dongtan mines of the Yanzhou coal mining district (China). The presence of a 100 m deep research borehole in the Ordovician limestone aquifer nearby facilitated hydrochemical and hydrodynamic data collection. The buried depth affected karst rock porosity, and the reduced porosity increased karst development. This, in turn, affected the abundance of water in the karst fissure. In addition to calcite and dolomite, the Ordovician limestone contains gypsum, which dissolves to form sulfate ions. Hydraulic data revealed that the water abundance in the research area is comparatively low, except for the C8 syncline zone. The Ordovician strata in this area is located in the deep, slow-flow zone of a vertical karst aquifer system, and the drilling unit water inflow is very low, which could represent the water abundance of the aquifer. Understanding this complex flow system is critical to appropriately assess the area’s deep groundwater resources and guide decision making regarding coal extraction.     

偃龙矿区奥陶系强岩溶含水层底板注浆改造技术

偃龙矿区地处豫西地区,矿井深部开采二1煤层受奥陶系强含水层岩溶裂隙水威胁,奥灰水压不断增高,煤层底板构造发育、隔水层不稳定等突水因素影响了安全回采。通过水文地质资料分析与瞬变电磁技术进行底板富水性探测,建立了底板注浆改造深度精确计算模型,提出了偃龙矿区二1煤层底板注浆改造水害防治技术,并进行了工业性试验。结果表明:12061工作面底板分布有3种类型富水异常区,富水异常区域岩层节理、裂隙较为发育,异常区覆盖工作面底板大部,工作面底板存在突水危险性;菱形钻孔布置有利于减小孔间距,最终确定底板注浆改造深度为65 m、注浆压力为9 MPa与注浆扩散半径为25 m,对太原组下段及奥陶系灰岩含水层注浆变含水层为相对隔水层,切断了底板奥陶系灰岩含水层与二1煤层的水力联系;底板注浆封堵后,检验孔水量不大于10 m3/h,钻孔孔壁光滑,原5个富水异常区消失,注浆改造效果显著。     

深层地下水氢氧稳定同位素组成与水循环示踪

利用任楼井田及所在临涣矿区地表水与生产矿井的长观孔、矿井出水点,从上而下分别取第四系第四含水层、二叠系煤系砂岩含水层、石炭系太原组岩溶含水层及奥陶系岩溶含水层30个水样,测试δD与δ¹⁸O,分析D与¹⁸O组成并对含水层水循环进行示踪.研究表明：临涣矿区深部地下水样点δ值在δD－δ¹⁸O关系图上绝大部分均落在中国大气降水线和矿区地表水线下部,大气降水或地表水为各类含水层的补给主体.任楼井田煤炭采动影响第四系第四含水层明显,地表水补给第四系第四含水层速度快;临涣矿区的临涣、海孜与童亭四含水与大气降水未构成良好的水力联系.煤系砂岩地下水就整个临涣矿区来说,任楼井田埋藏相对较新.石炭系太原组岩溶含水层及奥陶系岩溶含水层在临涣矿区地下水径流速度相对较快,¹⁸O或D漂移不明显.     

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。     

太原组灰岩水赋存特征及其 对矿井充水影响评价

采用定量与定性相结合的方法,在对石炭系太原组灰岩含水层厚度、富水性、地下水赋存特征分析研究的基础上,评价了太原组灰岩水对矿井目前开采的3号煤层及后续拟开采的15号煤层充水影响程度,对矿井安全生产提供决策依据。     

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。     

矿井奥灰水带压开采技术分析及防治水措施

针对奥陶系灰岩含水层富水性强、水压大、水位高等问题,分析了矿井奥灰水带压开采及防治水技术以及井田水文地质条件,确定10、11、13号煤层矿井水文地质类型为中等。研究了奥灰含水层富水特征及煤层底板隔水性能,在正常块段工作面掘进过程中受到底板奥灰水的威胁小,是相对安全的;但在构造破坏地带,因断层、陷落柱等具有导水性,在承压区内有可能发生突水,并提出了导水构造、巷道掘进、工作面、底板注浆加固及改造等防水措施。研究为后续矿井安全开采提供了技术支持。     

煤矿井下疏水保水开采技术应用

山西新潮煤矿岩溶地下水丰富,大量涌水,给矿井施工和开采造成很大困难。为确保煤矿正常生产,经过对矿井岩溶水系统水文地质条件的分析研究,采用打疏水钻孔的疏水技术,将矿井太原组灰岩含水层的涌水疏排到下部奥陶系灰岩含水层中,疏干太原组灰岩含水层中的水,并将水储藏于奥陶系水层中,收到了预期效果,实现了绿色保水开采的目的。