煤层底板突水影响因素的主成分分析

在调查和分析煤矿区水文地质资料的基础上,选取地质构造、含水层水头压力、底板含水层富水性、隔水层厚度和开采条件作为影响煤层底板突水的主要因素,采用主成分分析法(PCA)对影响底板突水5个因素做出定量评价,并对影响因素的影响程度进行排序:隔水层厚度地质构造含水层水头压力开采条件含水层富水性。结果显示:隔水层厚度、地质构造和含水层水头压力3个影响因素占总权重的89.4%,同时也是该矿防治水工作开展的重点防治部位,该评价结果与实际情况相吻合。     

基于多源信息融合底板突水主控因素的定量化评价

由于不同矿区地质复杂程度、采矿条件的差异性,从而决定了底板突水主控因素的不同。以蔚州矿区及单侯矿井地质采矿条件为背景,在研究蔚州矿区突水时空特征的前提下,重点分析矿区突水资料与岩溶含水层的分布规律、富水特性的空间位置关系,定性确定蔚州矿区突水的主控因素。并以单侯矿井为例,采用多源信息融合技术定量评价单侯矿井突水主控因素。研究结果表明:蔚州矿区突水的主控因素为岩溶发育程度、隔水层厚度及其岩性组合、含水层的水压及富水性、断层的规模。而对于单侯矿井,在底板突水众多影响因素中,地质构造占主导因素,其次为隔水层厚度、含水层水压和含水层富水性。     

弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究

安新煤田主采煤层上覆巨厚弱胶结砂砾岩含水层,富水性弱,但多个工作面回采期间发生突水,查明突水机制是矿井水害防治的关键。通过水文地质特征分析,阐明了砂砾岩含水层厚度分布特征和富水性分区特征。采用岩石单轴抗压强度、三轴声发射、X衍射试验等方法,获得了顶板隔水层岩石物理力学性质。基于关键层理论分析、导水裂隙带与采动富水异常区层位关系及相似模拟试验成果,建立了4种条件下巨厚砂砾岩含水层突水的水文地质结构模型,揭示了砂砾岩含水层不同条件下的突水机制,并明确了研究区突水点的突水机制,提出了隔水保护层失稳导致突水的工程判据。研究结果表明：研究区东部局部区域含水层富水性中等,以往多次突水均发生在弱富水区;砂砾岩含水层下顶板泥岩中黏土矿物含量达到59.6%,亲水性强,具有良好的隔水作用;但在采动作用下顶板隔水层岩体卸压后强度降低,厚度较薄时,受上部岩层载荷和采动富水区静水压力作用易发生破坏,成为良好导水通道;砂砾岩含水层物理力学性质特殊,采动扰动后孔隙裂隙发育,形成了富水变化异常区;弱胶结砂砾岩突水的强度与下部基岩特征、导水裂隙带发育高度、隔水保护层厚度等因素相关;研究区弱胶结砂砾岩发生突水的工程判据为...     

基于多源信息融合的底板突水危险性评价

以蒋庄煤矿16煤为研究对象,分析了底板突水因素,选取奥灰含水层水压、奥灰含水层富水性、构造密度、断层规模指数、断层交点分布、有效隔水层厚度、岩性及其组合、岩体完整性等因素作为评价16煤底板突水危险性的评价指标。采用熵权系数法和层次分析法相结合的方法对各评价指标进行赋值,确定各指标对总目标的综合权重,建立数学模型对矿井底板突水危险性进行评价。结果表明:突水危险性较大区域位于井田东北部,是底板水害防治的重点区域。     

基于GIS与熵值法的煤层顶板突水危险性评价

为了对丁集矿13-1煤层顶板突水危险性进行合理的评价,探讨岩芯采取率、含水层厚度、脆塑性岩厚度比、隔水层厚度、断层影响带高度、渗透系数、断层分维7个影响顶板含水层富水性的主控因素,采用了GIS建立各主控因素专题图,然后运用熵值法确定各主控因素的权重,并对数据进行归一化处理,叠加各主控因素的归一化数据和权重值,获得富水性指数评价模型并建立富水性分区图,再计算顶板导水裂隙带高度和建立顶板冒裂程度分区图,最后分别对富水性分区和顶板冒裂程度分区重新赋值,对赋值后的两个图进行复合叠加,获得顶板突水危险性分区图。结果表明,评价结果与实际基本一致,准确性较高,可以为矿井顶板水害的防治提供参考依据。     

张村矿断层突水特征分析研究

 针对张村矿断层突水问题,分析了矿区断层分布规律。基于距离判别法对张村矿主要影响断层突水等级进行了判别分析,结果表明：因煤层与太原组石灰岩之间的隔水层太薄,小于底板采动破坏深度,太原组石灰岩水比寒武系石灰岩水更容易发生突水;断层落差越大,在高水压作用下突水或涌水量会增大,因为断层的落差大小决定了其切割深度,其富水性会越强。分析结果与矿区实际情况和瞬变电磁探测结果是吻合的。根据研究结果提出矿区断层突水防治措施,对于矿井安全生产具有一定的指导意义。     

奥灰突水机理研究与防治对策

文章结合章村矿三井多年开采9~#煤实践,奥灰突水主要受水压、断裂构造、断裂规模、有效隔水层厚度、奥灰富水性、本溪含水层、奥灰古风化壳发育情况以及矿压破坏带以下隔水层的岩性组合等因素的影响,对奥灰突水机理及防治技术进行了探讨。     

煤层底板承压含水层上安全开采技术研究

基于我国华北煤电煤层底板太灰含水层富水性具有明显的差异性,在特定条件下可作为隔水层,为了准确确定底板隔水层厚度,预测底板突水危险性,结合新义煤矿首采区二1煤底板实际情况,运用物探、钻探等手段对其灰岩富水性进行探查分析。结果表明:该矿首采区底板灰岩可作为隔水层,从而将底板隔水层平均厚度增加至54 m左右,运用突水系数法评价得出首采区大部分区域的突水系数均小于正常块段临界突水系数0.1 MPa/m,在前期底板注浆加固基础上可以实现安全带压开采。     

北辛窑矿南翼大巷突水机理及防治措施

以宁武煤田北辛窑矿南翼大巷底板突水为研究对象,通过分析矿区地质、水文地质特征,对比突水前后区内奥灰水文观测孔水位变化,结合突水点水化学分析,研究了该矿突水水源及突水机理。结果表明:2次突水的动态过程相似,最大涌水量和稳定涌水量具有可比性,突水时间与奥灰水文观测孔水位陡降时间吻合,突水点水样特征与本区奥灰水特征基本一致,确定突水水源为奥灰水。F8断层切割奥灰含水层形成突水通道,加之巷道掘进扰动破坏了相对隔水层的稳定性,奥灰承压水克服构造裂隙阻力,引发突水;采用定向钻孔注浆堵水技术,对2个突水点进行封堵,并注浆加固了巷道底板,确保了南翼大巷安全掘进。     

兴盛园煤业井田突水危险性评价

综合研究霍州煤电集团兴盛园煤业有限责任公司井田底板隔水层岩性组合特征、底板隔水层厚度、底板断层发育程度、底板水压分布、含水层富水性及岩溶发育程度等,并进行煤层开采突水危险性评价。对指导安全生产、制定防治水措施具有实际意义。     

新疆大南湖七号煤矿顶板突水危险性评价与防治

为确保大南湖七号矿井安全采掘,基于地质及水文资料、钻孔数据和瞬变电磁勘探成果,对矿井含水层发育特征、富水性、顶板隔水层及导水裂缝带发育特征展开研究,并综合考虑上部含水层及老空水的影响,评价首采区10煤顶板突水危险性,提出相应防范措施。研究表明:10煤开采直接充水含水层为7煤~10煤间含水层,厚度0~62.3 m,自N向S逐渐减小。瞬变电磁勘探划定5处相对富水区,位于首采区西北部及南部边界区域。首采区北部10煤顶板隔水层隔水性能较好,南部较差。10煤开采导水裂缝带高度19.47~29.98 m,自SW向NE逐渐增大。10煤顶板突水危险性评价表明首采区南部受7煤老空水威胁严重,西部及北部局部区域受直接充水含水层的强富水性威胁,需提前开展针对性探水、防水工作。     

煤层底板突水危险性的可拓评判及应用

为了全面评价煤层底板突水危险性,选取断层密度、断层导水性、裂隙发育程度、承压水水压、含水层富水性、岩溶发育程度、强水源补给、隔水层厚度、隔水层强度、隔水层完整性、开采厚度、开采深度、工作面斜长等13个因子作为影响底板突水的主要因素,以物元理论、可拓集合论和关联函数运算为基础,建立了煤矿开采底板突水危险性等级评价的物元模型。应用该模型对淮北某矿3612工作面底板突水危险性进行评价,验证了其正确性。选取近年来煤层底板突水的典型案例作进一步的应用分析,其结果与实际相吻合。基于可拓评判法的煤层底板突水危险性分类具有较高可靠度和实用性,研究结果为煤层底板突水危险性分类提供了一种新的思路和方法。     

矿压作用下地质构造对底板突水的诱导机理分析

以华玫矿业公司的突水资料为基础,分析了影响底板突水的主要因素,进而研究了矿压作用下地质构造对底板突水的诱导机理,矿压、水压、地质构造、含水层富水性、隔水层厚度等是导致底板突水的主要因素,其中矿压起诱导和触发作用,地质构造起桥梁作用,两者的共同作用造成了底板突水。文章所得结论对相似地质条件的防突水工作有着重要意义。     

善福煤矿底板奥灰水承压开采安全性评价

善福煤矿计划开采15-3煤层,与下伏奥陶系石灰岩含水层之间隔水层厚度较小,为预防奥灰水给矿井安全生产带来的影响,通过对矿井水文地质条件分析、隔水层岩石力学特征计算、突水系数法评价等手段,对矿井15-3号煤层奥灰水突水危险性进行评价。经过计算:矿井隔水层厚度及力学性能指标能够承受现有奥灰水水头压力,突水系数法评价矿井承压开采区为突水威胁区,突水可能性较小,无导水构造存在情况下不会发生奥灰水突水事故,无需采取底板注浆加固、疏水降压、建立强排水系统等措施,对奥灰水进行预防、治理工作。     

单家村煤矿八采区奥灰突水机理研究

本文以单家村煤矿八采区奥灰滞后突水实例为主,分析了大小组合断层共同作用形成地垒、造成奥灰上抬出露于巷道,引发滞后出水的突水原因;结合奥灰水文观测孔长期、动态观测数据,分析得出了八采区奥灰含水层特征,最终研究得出地质资料不准确导致采掘活动直接揭露奥灰引发突水、断层抬升奥灰含水层,导致3煤层与下部含水层之间隔水层厚度不足引发奥灰突水、采掘活动引起断层活化,改变其导水性引发奥灰滞后突水三条奥灰突水机理。研究成果填补了兖州煤田区域巷道掘进过程中断层导致奥灰滞后突水方面的空白,为八采区水害防治工作提供了技术依据,也为同类受水害威胁的矿井提供了重要借鉴。     

小尾沟煤矿奥灰水带压水文地质条件评价

根据小尾沟煤矿地质资料,对井田水文地质条件进行分析,采用突水系数法、安全水头压力值计算法等方法对该矿奥灰水带压水文地质条件进行了评价。根据水文孔资料推测,井田内奥陶系O_2f+O_2s水位标高为525.50—527.50 m,井田内南部9、10、11号煤层最低底板标高为440 m,低于奥灰水位,属局部带压开采煤层。经计算,11号煤层的掘进工作面的安全隔水层厚度为4.78 m,小于矿井11号煤层至奥灰界面隔水层平均厚度21.60 m。采用突水系数法对回采工作面奥灰带压进行评价,经计算,井田内11号煤层最大突水系数为0.047MPa/m,小于临界值0.06 MPa/m,另在带压区范围内的断层两侧划出30 m的范围作为突出危险区;采用安全水头压力值计算法对回采工作面奥灰水带压进行评价,经计算,井田内煤层底板隔水层承受的水头压力均小于安全水头压力。     

高水压煤与瓦斯突出工作面底抽巷突水治理技术

焦作矿区大多数矿井为底板高承压水和煤与瓦斯突出的矿井,为了解决瓦斯问题需要在工作面底板施工底抽巷,而底抽巷更接近底板承压含水层,因此突水危险性高;为解决底板突水问题需要采取底板注浆加固措施。九里山矿14141工作面底抽巷进行底板注浆加固施工过程中发生钻孔突水事故,此类事故具有薄隔水层注浆封堵时巷道易变形、底鼓突水点难以控制、补给源水量充分和涌水难以自流等治理难点。通过采用引排钻孔涌水、降低突水点压力、施工钻孔堵水注浆、堵截突水点导水通道、拦截突水水源等综合治理方法,有效治理了"V"字型巷道复杂环境下钻孔突水点的突水。该治理方法对于焦作矿区等大水矿区同时又是煤与瓦斯突出矿井的水害防治工作有很高的实用价值。     

孟巴矿突水事故原因与快速治理技术

基于孟加拉国巴拉普库利亚煤矿(简称孟巴矿)突水淹井治理实例,据各阶段勘探结果、大井水位降升试验及大型水文观测结果,分析研究了该矿井底车场突水发生的水文地质结构和突水原因与机理,判断突水水源主要来自于煤层顶板砂岩和特厚Ⅵ煤层弱一偏中等含水层,由UDT强含水层北部天窗区顺层补给.对帷幕封堵+突水点注浆、突水点注浆、强排复矿+挡水墙3种治水复矿技术方案进行了优缺点比较,提出了强力排水、突水点附近建立挡水墙、井下钻孔注浆封堵突水点的优选水害治理方案.通过治水工程的有效实施,在4个月内快速恢复了被淹矿井.     

基于突水系数的范各庄矿12~#煤底板突水机制研究

以范各庄煤矿12~#煤层为研究对象,选取水压力和隔水层厚度判定突水系数,利用Suffer软件画出突水系数等值线图,根据《煤矿防治水规定》划分突水安全区域,通过实际突水点与定量计算结果进行比较,结合各点构造条件和岩体性质判断其突水机制。根据突水系数分区图得出,西部区域属于突水危险区,东部大部分区域为安全区,具有良好的吻合性。煤层西部区域实际突水事故与定量计算结果一致,属于底板突水危险区域;仅在单斜构造区东部计算结果与实际突水事故存在较大出入,主要由于断裂构造导致底板相对隔水层厚度减小,向斜构造改变了含水层水力条件。底板突水机制将为范各庄矿12~#煤层后续安全开采提供有力依据。     

层次分析-熵值法在煤层底板突水预测中的应用

基于范各庄矿12煤层底板突水预测的复杂性,在利用最大构造曲率、含水层水压、富水性、隔水层厚度、岩性比、导水裂隙带深度对各突水因素进行量化表征基础上,通过熵值法对层次分析法求得的主观权重进行修正,确定各突水因素的权重。并建立了煤层底板突水的指数加权模型,预测结果与已知突水点吻合度达80%,结果表明:研究区突水危险性呈现由东往西逐渐增大的趋势,其中南部毕各庄向斜区(未采区)轴部及东北翼突水危险性指数很高。