榆神矿区浅埋煤层减水开采中预疏放标准确定方法

榆神矿区地处干旱半干旱地区,生态环境十分脆弱。疏放水是榆神矿区顶板水害防治的主要手段,但过度疏放不仅增加矿井排水负担,而且不利于保护浅层地下水资源。因此,在确保防治水安全的前提下,计算预疏放残余水头、确定预疏放阶段和回采阶段第四系松散含水层漏失量,从而实现总漏失量最小是煤炭减水开采中的重点研究问题之一。以榆神矿区锦界煤矿为例,在分析井田含、隔水层赋存特征的基础上,建立了煤层开采的2种充水模式,并对顶板含水层进行了富水性分区;以矿井涌水量实测数据为基础,分析了涌水量变化规律及其构成比例;采用Drain边界刻画多工作面连续回采内边界,建立了锦界煤矿采掘扰动条件下地下水流数值模型,研究了两种充水模式下预疏放残余水头在不同工况下的第四系松散含水层总漏失量变化规律,确定了工作面预疏放结束标准。结果表明:锦界煤矿煤层顶板为典型的沙(层)-土(层)-基(岩)型结构,主要充水水源为风化基岩水,主要充水模式为土层未缺失风化基岩充水型及土层缺失风化基岩和松散层混合充水型。采用GIS多元信息融合技术划分的井田富水性分区结果显示,相对强富水区位于井田二盘区局部地段、三盘区和四盘区大部分地段,与现场实际基本一致。矿井疏放水量与工作面回采残余涌水量曲线变化趋势基本一致,各占矿井涌水量的50%左右。通过数值模型计算得出两种充水模式下工作面预疏放结束标准为将充水含水层疏放至煤层底板以上15~20 m,保留一定的残余水头可进行回采,无需继续疏放。此时,第四系松散含水层水资源总漏失量最小,可起到减水采煤的作用。研究成果为榆神矿区浅埋煤层提供了“减水开采”的新思路。     

东滩矿C8向斜轴附近3煤顶板砂岩水害防治

东滩矿C8向斜轴附近3煤顶板赋水性较好,通过分析周围钻孔水文资料和冒裂带高度内含水层位,确定了充水水源和富水层位,通过实施探放水工程,成功疏放了影响回采的顶板赋存水量,保证了工作面的安全回采,最后提出了防治水建议.     

改进的“三图法”在煤矿顶板水害评价中的应用——以东胜煤田台格庙勘查区为例

通过建立台格庙勘查区首采煤层冒裂安全性分区图和煤层顶板含水层富水性分区图,来对煤层顶板的含水层涌(突)水条件进行评价。针对勘查区煤层厚度变化大、顶板无稳定隔水层,顶板含水层富水性较弱的特点,在传统的“三图法”基础上,充分考虑了含水层的富水性和导水裂缝带发育高度这两个因素,选用导水裂缝带高度与含水层厚度的百分比来表示导水裂缝带发育高度对含水层涌(突)水的影响,在此基础上对首采煤层顶板含水层涌(突)水条件进行综合分区评价。四井田中部及二井田北部地区涌(突)水危险性为较危险区,三井田北部、五井田南部及勘查区南部局部地区涌(突)水危险性为过渡区,其他地段为安全区、较安全区。针对顶板充水含水层涌(突)水条件综合分区,提出了疏放水、注浆、监测等防治水措施建议。     

榆横南区煤层顶板富水性探查研究及治理评价

煤层顶板水害严重威胁着陕北地区诸多煤矿的安全生产。以榆横南区魏墙煤矿为例进行顶板富水性探查研究,根据矿井及工作面水文地质条件分析,确定其充水水源为侏罗系延安组—直罗组砂岩裂隙含水层水,充水通道为导水裂缝带。结合物探工程和钻探工程,对煤层顶板进行探查,有效疏放顶板水约20 000 m³,同时对顶板水进行水质特征分析,判断其水质类型为SO₄-Na型。根据物探、钻探成果及水质特征分析结果,确定该矿1301工作面顶板富水区域以静储量为主,动储量补给有限,通过钻孔疏放,顶板水对工作面安全生产影响较小,可以进行正常回采。     

E2302工作面顶板探放水钻孔施工工艺研究

根据电法勘探,E2302工作面上覆岩性有多个强富水区,为确保E2302工作面回采期间不受顶板水害威胁,需要对E2302工作面顶板砂岩含水层(3号煤层直接顶、K8、K10砂岩)进行钻探,对顶板富水区域进行探放。文章针对E2303工作面顶板探放水钻孔施工工艺进行了研究分析,希望为其他矿井施工顶板探放水钻孔提供一些经验,使该工艺技术可以得到推广应用。     

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。     

基于构造—层次分析法的含水层富水性评价

构造裂隙是含水层富水性的重要影响因素,也是矿井充水通道之一.渭北煤田某矿井5煤直接顶板为山西组砂岩含水层,是煤层采掘中的直接充水水源.对井田内已知构造进行了分形、量化,并结合含水层岩性特征、层位特征等多种主控因素,采用富水性指数法对煤层直接顶板含水层富水性进行了评价和分区,指导了矿井防治水工作的开展.     

呼吉尔特矿区深埋工作面顶板水文地质特征

鄂尔多斯盆地侏罗纪深埋煤田区作为我国未来煤炭资源开发的重点区域,防治水工作是矿井安全生产面临的最重要任务。为了查清主采煤层顶板水文地质特征,以呼吉尔特矿区深埋工作面为研究对象,从地质沉积、含水层空间分布、富水规律和工作面涌水量等方面开展研究。结果表明:受河流相沉积控制,呼吉尔特矿区主采煤层顶板发育了砂泥岩互层结构地层,受毛乌素沙漠强富水松散层水下渗作用,作为直接充水含水层的真武洞砂岩和七里镇砂岩具有"高水压、强富水、非均一"特征,特别是七里镇砂岩含水层,未扰动条件下水压为6 MPa,井下单孔涌水量为150～160 m~3/h;工作面放水试验和采前预疏放结果表明,直接充水含水层具有良好的可疏降性,先期开采段(0～600 m)采前大部分顶板钻孔水量降至5 m~3/h以下,水压降至1 MPa以下,具备安全回采的水文地质条件;整个工作面回采过程中,总的排水量高达787.0×10~4m~3,富水系数为1.48,远大于神府、新街等矿区,表明呼吉尔特矿区煤层顶板直接充水含水层富水性较强,必须加强防治水工作,以保证本地区煤炭资源的安全开发。     

水平定向孔探放煤层顶板砂岩水技术及其应用

提出了水平定向钻进技术探放顶板砂岩水的治理方案,将随钻测量定向钻进与常规回转钻进技术结合,实现了顶板含水层的有效探查和疏放。利用其技术在色连二矿施工了4个探放水孔,实际应用情况表明:水平定向孔技术能够提高钻孔探放水范围和精度,满足矿区煤层顶板探放水的要求。     

矿井顶板水探测方法及富水区成因分析

某矿1303工作面为三采区首采工作面,顶板含水层主要为第四系含水层、K₁₀和K₈砂岩裂隙含水层。为了解顶板K₁₀和K₈砂岩裂隙含水层的富水性,在1303工作面运输巷布置了覆盖全工作面的10个钻场（46个顶板探放水钻孔）进行探测,结合地表钻孔的顶板覆岩规律以及抽水试验结果可知,K₁₀和K₈砂岩裂隙含水层属于弱富水含水层,在2号钻场和8号钻场周边局部存在局部富水区;局部富水区均与构造有关,2号钻场位于背斜翼部,8号钻场位于向斜轴部,而背斜翼部和向斜轴部易出现砂岩裂隙带,成为地下水的富集区。     

薛庙滩井田水文地质条件研究

薛庙滩井田为榆神矿区新建的一处大型矿井,井田内主要含水层是萨拉乌苏组,厚度21.95~51.40 m,富水性强。侏罗系碎屑岩类风化裂隙含水层,富水性相对较好。3#煤层直接充水含水层是延安组第四段底部砂岩,富水性弱,对煤矿生产建设不会构成危害。在局部的沟谷地段,煤层上覆基岩厚度较薄,地表水和萨拉乌苏组地下水会成为直接充水含水层,并可能形成突水溃沙地质灾害。论述了含水层特征及矿井充水因素,提出了防治水对策。     

基于沉积分析的顶板疏放水技术研究

为了提高深部侏罗系煤层顶板含水层的疏放水效果。以呼吉尔特矿区某矿为例,运用沉积分析方法对含水层进行精细划分,制定总体设计、分段施工、可控疏放、定量评价的疏放水技术路线。结果表明:2-1煤顶板直罗组含水层富水性不均一;受沉积控水影响,富水条带显现;直罗组二段富水性强于一段,是疏放水的关键层位;在静储量疏放完全的情况下,单孔疏放至水压1MPa、水量5m3/h以下,可以保障工作面的安全回采。     

强富水弱胶结含水层下巷道掘进防治水技术

为了解决在强富水弱胶结含水层下巷道掘进过程中所面临的防治水和支护难题,首先采用长距离定向钻探技术对顶板含水层进行富水性探查和顶板水预疏放,针对局部隔水层较薄的区域,采用钻孔和锚杆注浆技术对顶板含水层进行加固、改造,对巷道顶板较为破碎的区域采用U型钢棚加强巷道支护。经过实践验证,掘进巷道采取综合防治水技术后,涌水量显著减小,并且避免了水害和顶板事故的发生。长距离定向钻孔对巷道充水水源的探查和疏放,结合钻孔和锚杆注浆对导水通道的封堵,最后配合U型钢棚加强巷道支护,可以有效保障复杂水文地质条件下巷道掘进的安全。     

原平国荣煤矿地下水灾害探讨分析

为了确定整合后的原平国荣煤矿水害对其威胁性,文中根据对矿区水文地质条件分析和研究可知,开采的2、5号煤层直接充水含水层为其顶板以上砂岩裂隙含水层,井田内存在不同程度的导水性和富水性。该井田对煤层开采危害严重的是奥陶系灰岩,虽然其为煤矿充水的间接水源,但由于断层的存在,缩短了含水层与煤层之间的距离,由于奥陶系灰岩水具有静储量大、水压高等特点,一旦发生突水,涌水量大,难于疏干,潜在危害严重。     

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。     

浅埋薄基岩强补给含水层水害防治技术

锦界煤矿属于典型的浅埋薄基岩条件下顶板强补给含水层直接充水水害危险矿井,同时伴随溃沙灾害,以31215工作面为研究对象,通过以往地质勘查钻孔、钻孔抽水试验资料和井下顶板探查工程以及顶板水害疏放工程,综合查明工作面上覆岩层的结构和含水层富水性以及松散层的分布特征;编制工作面上覆基岩厚度分布图,圈定基岩较薄区域和红土层缺失或变薄区,并结合井下顶板探查钻孔进一步精细的探查薄基岩段分布区;采用理论和实测相结合的方法确定工作面开采的“两带”高度,依据导水裂缝带最大高度圈定工作面内导通直接充水含水层直罗组风化基岩和松散溃水溃沙的范围,评价溃水、溃沙危险性;采用井下音频电透圈定顶板富水异常区,并针对富水区实施工作面探放水工程,根据结果评价物探、探放水效果,采用比拟法预测了该工作面的矿井涌水量,评估了工作面的排水设防能力;最后,总结成功的实践构建适应于锦界煤矿浅埋薄基岩条件下顶板强补给含水层溃水溃沙的灾害评价与防治技术体系,保障矿井安全、高效开采。     

门克庆煤矿顶板疏放水设计优化研究

门克庆煤矿位于呼吉尔特矿区东南部,主采煤层为鄂尔多斯盆地侏罗系延安组煤层,埋深超过700 m,水文地质条件复杂。在特殊的陆相沉积环境下,形成了侏罗系直罗组底部强富水的"七里镇砂岩"。该含水层具有渗透性强、易于疏放等特点,为矿井主要充水含水层。根据矿井水害类型,确立了"超前分段疏放,削峰平谷"的顶板疏放水技术路线。首采工作面开采后,受采空区疏放的影响,矿井主要充水含水层水压大幅度下降;越靠近疏放区域,降幅越大。在含水层水压大幅度下降的情况下,通过对首采工作面疏放水试验数据及回采过程中的顶板疏放水数据的分析研究,对顶板疏放水设计进行优化,增大钻孔间距,缩短疏放时间,使得疏放效果达到最优化,实现水害治理安全高效。     

许疃煤矿3_220工作面含水层下开采安全性评价

依据许疃煤矿3_220工作面地面勘探资料和井下防治水工程成果,对该工作面含水层下开采安全性进行了综合评价。研究结果表明:3_220工作面主要充水含水层是煤层顶板砂岩裂隙含水层和"四含",前者不会对工作面开采构成威胁,后者富水性弱,且可疏放,有疏干的可能性;工作面设计留设的最小煤(岩)柱高度远大于计算高度,故综合评价结果表明含水层下3_220工作面开采是安全可行的。     

三图双预测在横沟井田顶板突水评价中的应用

煤层顶板涌（突）水事故多发,给矿井安全生产造成极大威胁。以陕西吴堡矿区横沟井田为例,在分析矿井水文地质特征的基础上,采用“三图-双预测法”,从煤层顶板充水含水层富水性和冒裂安全性两方面进行综合分析,对S组主采煤层进行顶板突水危险性评价预测和分区。评价结果表明,矿井涌（突）水较危险区和次危险区分布于井田南部、东南部及中部部分区域,井田中部及南部零星分布有小范围的危险区;相对安全区和较安全区主要位于井田北部及中部部分区域,其余地区为过渡区。     

司马井田3~#煤层顶板砂岩裂隙含水层含水规律

在我国华北、西北地区,煤层顶板砂岩含水层占很大比例.以司马井田1112工作面为例,对其所采取的探放水措施,旨在探明3#煤层顶板砂岩含水层含水规律.结果表明该含水层具有普遍含水性弱,但局部中-强含水的特点,以及随与煤层距离的增加而含水增大的规律.所采取措施保证了煤矿生产的安全,为煤矿类似顶板防治水提供了一种有效方法.