赵庄矿峰峰组碳酸岩层隔水性能研究及应用

为解决山西晋煤赵庄矿下组煤水压高、传统隔水层薄所带来的安全带压开采问题,采用水文地质钻探、抽水试验、压水试验、地应力测试及室内试验等技术手段,通过对奥灰顶部岩性、裂隙岩溶充填情况、钻探漏水、岩石力学指标及渗透性试验等各方面的综合研究,论证了下组15#煤底板奥灰顶部峰峰组岩层的相对隔水性。结果表明：赵庄矿15#煤下伏的奥陶系顶部峰峰组上段岩性为深灰色厚层石灰岩,致密坚硬,局部夹白云质灰岩和泥灰岩,强度较高,裂隙多呈不规则状且大量被充填,构成渗透性很差的岩层|本区奥灰峰峰组顶部至少存在30m厚度的相对隔水层段,15#煤底板隔水层厚度在38.75～67.25m之间,平均厚度为57m,且隔水性能较好|采用突水系数法对赵庄矿开采下组15#煤突水危险性评价,说明利用奥陶系顶部相对隔水层可使突水危险性大幅降低,从而解放大量煤炭资源。     

华北奥陶系顶部碳酸岩层隔水特性及分布规律

采用地质演化历史、岩石成分、微孔隙结构分析及钻探资料统计等方法,从宏观和微观上证实了奥陶系顶部碳酸岩层的隔水特性及形成机理,提出了利用奥陶系顶部碳酸岩层的隔水性以增加隔水层的总厚度和强度的观点。奥陶系碳酸岩层在华北板块中部残留厚度大,残留层位高（新）,在近南北边缘则被剥蚀的较多,残留厚度薄到无,残留层位低（老）。在奥陶系顶部残留层位以石灰岩为主或加里东期古岩溶台地、古岩溶斜坡等区域只存在厚度不等的充填型隔水层;顶部层位以白云岩为主或古岩溶盆（洼）地单元的区域隔水层由充填型和岩溶不发育型共同构成,隔水层厚度大。后期的改造导致奥陶系顶部碳酸岩隔水层的局部破坏,主要是指导水陷落柱、导水断裂、岩体接触界面、浅部露头带和层内新岩溶段,这也是防水和保水的重点部位。     

龙固煤矿奥陶系顶部岩层隔水性研究

为了解决龙固煤矿下组煤带压开采问题,在充分了解矿区水文地质的基础上,对奥灰特别是其上界面石灰岩岩层进行了试验和宏观特征分析,结果表明:本区奥陶系顶部的石灰岩孔隙率和渗透率都相对较小,且石灰岩在一定的围压作用下具有一定隔水性能;奥陶系顶部岩层裂隙整体不发育,部分微裂隙均被方解石充填,钻孔在进入奥灰100 m以内,涌水量均很小;龙固煤矿奥陶系顶部岩层可视为相对隔水层,其厚度分布受构造影响较大,因此煤层开采时防治水的主要对象是垂向导水断裂和陷落柱等构造。奥陶系顶部相对隔水层为解放龙固煤矿下组煤提供了保障。     

龙固煤矿奥陶系顶部碳酸盐岩隔水特性分析研究

针对龙固煤矿21煤开采受奥陶系岩溶含水层威胁的问题,系统分析研究了奥陶系顶部碳酸盐岩的岩性、裂隙发育程度、充填程度、孔隙结构、钻孔涌水量等特性。研究结果表明:1矿区奥陶系顶部存在约60m厚的相对隔水层,由裂隙发育且充填率较高的八陡组石灰岩和部分裂隙不发育的阁庄组白云岩构成;2奥陶系顶部八陡组相对隔水层裂隙率为2%~9%,阁庄组相对隔水层裂隙率为2%~3%,相对隔水层残留裂隙较少且消压阻水作用明显;3奥陶系顶部碳酸盐岩孔隙直径绝大多数小于30μm,孔隙连通性差,有效孔喉比例小,天然条件下渗流能力较差;4出水钻孔均位于断层或者岩层裂隙发育等区域,断层、岩层破碎等导水通道是相对隔水层破坏的主要区域,也是21煤开采重点探测防治部位;5龙固煤矿奥陶系顶部存在60m厚的相对隔水层,可以为21煤安全开采提供一定的保障。     

韩城矿区煤矿床底部岩层的隔水性与安全性分区

通过韩城矿区煤层底部岩溶含水层顶部充填带工程地质特征的研究，确认了煤层底部的隔水层和保护层并明确划出安全区，易突水区和危险区，为煤矿合理开采提供了依据。     

东滩煤矿奥陶系顶部相对隔水层厚度划分

为了给下组煤层的安全开采提供理论指导,在华北地层奥陶系顶部存在隔水层的理论基础上,对东滩煤矿奥陶系顶部岩层的隔水性进行论证分析。利用揭露奥灰的地质钻探资料和地质水文试验以及钻孔测井等手段,分析奥陶系顶部结构特征和岩溶裂隙发育情况,结合奥灰含水层井下放水试验过程中的钻孔出水量,并借助测井资料的反复对比、验证,从而确定奥灰顶部隔水层的厚度。研究结果对于东滩煤矿高水压下的下组煤开采有借鉴意义,能够更加准确地评价奥灰底板突水危险性,为下组煤开采的防治水工作提供参考。     

运用奥陶系顶部灰岩隔水层安全穿越地堑研究

针对华北煤层与底板的奥陶系岩溶承压含水层之间隔水层太薄而威胁煤矿开采问题,提出了奥陶系顶部存在碳酸岩隔水层的观点.以潞安矿区王庄煤矿暗斜井穿越地堑等大型断层组为实验现场,运用岩石成分分析、微孔隙结构测试、井上下地质及水文地质钻探、试验等宏、微观等手段,对该井田奥陶系顶部岩层渗流特性及断层组演化历史进行研究,结果表明:1)分别在该矿井田内的峰峰组顶界面下60,130 m存在含水段,即奥陶系顶部存在厚度大于60 m的碳酸盐岩隔水层;2)该段隔水岩层的岩性为粗粉晶～细砂晶石灰岩和生物屑灰岩,方解石占95%～100%,处于加里东期古风化剥蚀面附近而岩溶却不发育;3)各孔隙结构参数与上覆本溪组伊利石泥岩相似,孔隙度(1.16%)甚至略低上覆泥岩,其隔水性能优于泥岩.4)奥陶系顶部碳酸岩隔水层加大了底板隔水层的总厚度和强度,断层组的采动活化段沟通岩溶含水层的几率减少,增强了防水安全系数,这已为暗斜井巷道的安全施工和成功穿越所证实.     

寒武系上段隔水性及在马陵山矿带压开采中的应用

煤层底板隔水岩层的结构、厚度是影响承压水上采煤安全性的重要因素。河南省局部地区缺失奥陶系,煤层开采受底板高承压寒武系石灰岩岩溶水突水威胁严重。以位于豫中矿区的马陵山煤矿为例,通过现场钻探查明了该矿煤层底板寒灰上段至少25 m厚度的含隔水层结构。以此为基础,评价了该层段的阻隔水能力,研究了基于GIS平台并利用寒灰上段的相对隔水性开展底板突水危险性评价的方法。应用研究成果,解放了马陵山矿约1 340万t的煤炭资源储量,并实现了近400万t煤炭的安全采出;同时,成功完成了该矿-350 m水平上车场进入寒灰上段垂深55.5m、320 m长巷道的施工。研究表明,将寒灰上段岩溶不发育段作为隔水层考虑更符合实际,并成功指导了马陵山矿的带压开采工作。     

沁水煤田奥陶纪顶部相对隔水层研究

为了解放沁水煤田受底板高承压奥陶纪灰岩水威胁煤炭资源,以龙湾井田为例,采用水文地质钻探、水文地质试验、流量测井、盐化测井、应力应变渗透性全过程试验等方法,对龙湾井田奥陶纪顶部相对隔水层发育特征进行研究。结果表明,龙湾井田奥陶纪顶部沉积发育有稳定的古风化壳,奥陶纪灰岩富水性极弱、渗透率低,相对隔水层厚大于40 m,局部达120 m以上。     

华北型煤田中奥陶系灰岩顶部相对隔水段研究

为了减少和控制煤层带压开采突水灾变的发生,达到安全开采下组煤的目的,通过相关资料分析,对奥灰顶部相对隔水段的成因进行了探讨,提出了在矿区确定其厚度和分布范围的主要方法,即水文地质钻探方法及水文地质试验方法,并给出了对山西潞安矿区的研究结果.     

采场覆岩空间结构观点及其应用研究

介绍了采场覆岩空间结构的概念以及基于微地震定位监测技术研究覆岩空间结构的方法．指出了采场覆岩空间结构按照工作面采动边界条件,可以分为“θ”型、“O”型、“S”型和“C”型4类;采区与矿井范围内覆岩空间结构的形式,是由厚层坚硬顶板、埋深、工作面和采区之间煤柱以及断层煤柱等决定的,是随着开采阶段的不同而变化的．基于观测实例,阐述了微地震定位监测技术用于监测空间结构的形成过程和范围,以及确定底板有无突水危险、高应力场位置与冲击地压预测、导水裂隙带高度、开采上限、防水煤（岩）柱高度等方面的应用．展望了覆岩空间结构学术观点及其研究方法在采矿工程中的应用前景．     

郭庄煤矿14灰、奥灰水对17煤安全开采影响及其分析

通过钻探手段揭露了郭庄煤矿17煤开采直接充水含水层14灰和奥灰,掌握17煤到14灰和奥灰的间距、岩性以及隔水岩组赋存状态和隔水性能,获取14灰和奥灰的相关水文地质参数,揭示了其漏水规律,并根据获取的资料利用突水系数理论,分析14灰水和奥灰水对17煤安全开采的影响,提出了17煤安全开采建议采取的防治水措施,为矿井安全生产提供依据和参考。     

水资源保护性采煤的研究进展与面临的问题

基于国内外水资源保护性采煤领域的研究动向,分析了保水采煤现状和发展趋势,包括:1) 作为保水采煤重要内容的矿井水害防治的学术思想和技术中国处于世界领先水平,但排水设备落后于欧洲;2) 中国强调对含水层的保护,而欧美等地区主要强调对水循环和水环境的全面保护,其立法、执法和行政管理体系较为完善、有力;3) 欧洲各国关闭和废弃矿井及研究虽早于中国,但中国跟踪快,在矿井水的排泄对含水层和流域环境影响机理的研究及矿井水处理技术和设备等成果国内外水平相当;4) 根据中国保水采煤重心向高水压区、复杂区、薄基岩和生态脆弱区转移,新的采煤条件和关闭废弃矿井水等新问题,提出了保水开采应对复杂采煤条件下底板突水机理、含隔水层渗透特性和水文地质特征等进行深入研究,可明确关闭、废弃矿井水的水化学、水动力及防治技术的研究,薄基岩区的分流域、分区规划开采和恢复等为重点研究方向.     

隔水层采动破坏裂隙的闭合机理研究及工程应用

煤层顶底板的采动裂隙是煤矿一系列灾害事故发生的根源,对其发育及演化规律的研究对各类灾害事故的防治具有重要意义。论文借助现场超声波成像技术、室内岩石矿物成分分析以及岩石膨胀性实验等手段,分析了影响煤层顶板采动裂隙闭合的相关因素,揭示了顶板隔水层采动裂隙的闭合规律。结果表明:顶板隔水层中的蒙脱石(包括伊/蒙混层)含量越高,其膨胀程度越大;隔水层距煤层顶板的距离越大,膨胀程度亦越大;在不发生顶板结构严重破坏的情况下,当隔水层的体积膨胀率大于采动裂隙的发育率,采动裂隙将实现有效闭合。最后,通过在新安煤田水体下采煤岩体渗透性评价以及神东矿区水资源保护性开采中的工程应用,对顶板采动裂隙的闭合机理进行了验证,并取得了良好的应用效果。     

保德煤矿底板奥灰水害防治关键技术

保德煤矿属带压开采矿井,煤层底板承受最大水压达到5.3 MPa。为了保证矿井安全带压开采,通过对矿井奥灰含水层特征、突水机理及防治技术进行研究,针对矿井不同水平煤层带压开采所面临的水文地质条件和突水危险性,采用采掘前隐伏导水构造的综合探查与评价和奥陶系峰峰组隔水性能利用2种奥灰水害防治方法,有效保障了矿井近10年的安全带压开采,杜绝了奥灰水害的发生;由此得出隐伏导水构造探查和奥陶系峰峰组利用作为矿井奥灰水害防治关键技术是科学、有效的。     

突水系数法在华晟荣煤矿水上带压开采安全评价中的应用

根据华晟荣煤矿水文地质条件提取评价煤层底板突水危险性关键指标,在工程实践中分析煤层底板突水灾害发生的各方面因素,通过对井田钻探揭露奥灰岩的15个钻孔数据分析确定了隔水层厚度及底板承压水的水压值,分析了突水系数公式的演化,计算出突水系数,确定了华晟荣煤矿3#煤层带压开采分区均处在相对安全区。同时进一步预测了矿井涌水量,核验了矿井排水能力,为华晟荣煤矿3#煤层工作面回采时采用带压系数进行复核验证提供了数据基础,对制定完善带压开采技术措施具有重要的指导意义。     

东曲矿+860水平带压开采的可行性分析

带压开采,是在底板或顶板具有承压含水层条件下,当隔水层的厚度稍大于临界隔水层厚度或水压值稍小于临界水压值时,利用煤层底板以下相对隔水岩柱的隔水性能,采取综合防探、防治措施,在不触及或少触及岩溶水天然流场条件下,带着全部岩溶水水头压力进行岩溶型煤层的开采,不采取其它疏降措施进行开采的采煤方法.通过分析东曲矿的水文地质条件,对该矿+860水平带压开采的可行性进行了分析,并提出了防治水措施.     

三交河煤矿水文地质条件及矿井充水因素分析

三交河煤矿是霍州煤电集团主干矿井,随着矿井开采水平的延伸和开采强度的增加,矿井受水害威胁程度越来越大。分析了矿井水文地质条件及含水层和隔水层分布规律和特征;利用导水裂隙带发育高度计算结果,对各开采煤层顶板充水进行了分析评价;由于矿井煤层埋藏较浅,矿井受古窑、小窑水害威胁程度较为严重,对各煤层受小窑水和采空区水充水进行了分析评价。对矿井做好防治水工作,安全经济开采煤炭资源提供了参考。