侏罗系煤田顶板砂岩水疏放后采空区涌水规律及预测方法

为了提高侏罗系煤田顶板孔隙裂隙砂岩含水层涌水量预测精度,以宁东马家滩矿区某矿4-1煤首采工作面为例,分析了回采阶段采空区涌水变化规律,从理论上结合"大井"法、"镜像法原理"为代表的解析法,提出了侏罗系煤田煤层回采过程中顶板含水层静储水量释放与动态补给水量时空动态预测方法。研究推算的工作面回采过程涌水量预测公式更能精确地预测涌水量,为工作面回采前顶板水预疏放程度提供依据,保障工作面安全回采不受顶板水害威胁。此外,运用提出的预测方法对宁东马家滩矿区某矿首采工作面涌水量进行了预测,并与实际观测水量对比分析,结果表明:涌水量预测值与实际观测值吻合较好,平均误差约10%。     

侏罗系煤层顶板砂岩水疏放后涌水量预测方法及应用

针对我国西北地区侏罗系煤层开采前对顶板砂岩水提前疏放后如何预测涌水量问题,本文采用统计和积分方法,得出含水层提前单孔疏放量,然后从工作面回采过程出发,充分考虑提前疏放量,并给出疏放后回采过程阶段涌水量预测公式,将疏放总量合理地分配到回采阶段中,预测出含水层疏放后回采过程不同阶段涌水量,为矿区涌水量的合理预测提供重要参考依据。     

工作面顶板含水层水害防治技术探索与实践

由于矿井顶板含水丰富,回采期间矿井最大涌水量达到900m3/h以上。为了实现安全回采,回采前期研究工作面顶板含水层地下水赋存特征,探查验证顶板物探结果,判断含水层对工作面开采时的影响程度,并通过放水试验进一步获取含水层相关水文地质参数,获取含水层涌水量、水位随时间等变化规律,为工作面及采区顶板水疏放工程优化布局提供科学依据。通过探查及放水实验孔数据实测,最终确定工作面疏放水方式,有效地降低工作面水害的威胁程度,确保了工作面回采后的安全生产。     

基于综合探查手段的深埋矿井工作面顶板富水性分区

以巴彦高勒煤矿311101首采工作面为例,在工作面回采前,先通过瞬变电磁法、音频电透视法相结合的物探工程,探测煤层顶板富水异常区,再布置钻探工程进行顶板水疏放,掌握钻孔涌水量和水压分布情况。综合物探和钻探工程成果,最终确定划分工作面顶板富水区。结果表明:顶板物探工程探测出6处富水异常区,施工的56个顶板水疏放钻孔中,钻孔涌水量和水压分别划分为4个数值区间,综合分析后将工作面顶板富水区划分为4个,并在工作面回采过程明显发现,每经过1处富水区时,工作面涌水量均会出现1次"阶梯式"增长,验证煤层顶板含水层富水性分区的合理性和准确性。     

煤层顶板巨厚砂砾岩含水层可疏放性评价

为了论证煤层顶板巨厚砂砾岩含水层疏放的可行性,结合含水层的水文地质条件和井下涌水量数据,分析了含水层水位对井下集中和持续涌水的响应,利用放水试验对含水层的可疏放性进行了研究。结果表明:巨厚砂砾岩含水层渗透性较好,具有充沛的补给水源,无论是井下集中涌水还是持续涌水,含水层水位均大幅降低,井下出水点涌水量也显著减小并趋于稳定,可以通过大流量长时间疏放降低含水层水位和消耗静态储存量,在工作面回采前对含水层进行顶板水疏放具有可行性。     

铁北煤矿左六片工作面防治水方案浅析

铁北矿左六片工作面煤层顶板赋存有多个含水层,并且含水层厚度变化较大,富水性较强,工作面回采存在多种类型水害隐患。首先分析了新二采区左六片工作面水害来源,根据工作面水文状况,结合以往治水、排水经验,重点论述了新二采区左六片工作面顶板水的防治技术、排水治水方案及措施,并对回采期间出现的难题进行了总结分析,提出了科学合理的解决方案:一是建立健全矿井井下水害防御排水体系,地表水防御体系;二是在工作面采取提前疏放顶板含水层的方法,将煤层顶板含水层的水提前疏放下来,减小回采期间工作面的压力和涌水量,从而改善工作面作业环境,保证工作面的安全回采。     

红柳林煤矿15205工作面探放水技术应用分析

为解决红柳林煤矿地表汇水及上覆含水层将会对工作面安全回采造成的水患威胁,以15205工作面为工程地质条件,对其顶板上覆直接充水含水层进行了预疏放设计与施工,查明了采面顶板上覆延安组和直罗组风化岩的富水状况,有效地降低了工作面涌水强度,同时采用"动静态水结合法"对15205工作面涌水量进行了预测,得出了工作面最大涌水量141m3/h,正常推进时涌水量42m3/h,提高了工作面的抗灾变能力,基本解除15205面顶板水害威胁。     

中能煤矿回采工作面顶板水疏放研究

以物探方式探查回采工作面顶板含水层富水情况,经钻探设计后开展顶板含水层水疏放工作,有效解除了顶板含水层水对回采工作面的威胁,保障了回采工作的安全。     

营盘壕煤矿首采工作面顶部砂岩含水层分布规律研究

营盘壕煤矿首采工作面回采过程中面临的主要水害问题为顶板砂岩水害,顶板砂岩水害防治的关键是对工作面采后导水裂缝带发育范围内含水层水进行超前预疏放。通过对工作面导水裂缝带范围内含水层分布规律的研究,全面掌握煤层顶板砂岩含水层厚度、分布及空间状态,为工作面顶板砂岩水探放及防治提供可靠科学依据。     

顶板含水层采前预疏降安全水位确定方法及应用

为合理确定工作面顶板含水层采前预疏降的安全水位,提出基于工作面排水能力确定安全水位的方法。应用数值模拟方法,根据钻孔资料建立开采区域岩层的三维地质模型,通过抽水、放水和注水试验数据对疏放水目标含水层初始流场进行富水性分区和参数率定。通过建立工作面采前预疏降的地下水流场概化模型,计算分析了不同疏水强度条件下含水层终态水位变化趋势,并根据不同疏水强度的终态水位,模拟计算了工作面生产期间的最大涌水量,总结形成了依据工作面排水能力,确定顶板含水层采前预疏放安全水位的方法。现场应用结果表明,该方法计算值与工作面实际涌水量接近,可作为顶板含水层采前预疏放安全水位的判定依据。     

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。     

呼吉尔特矿区矿井涌水量变化规律与影响因素

呼吉尔特矿区属于鄂尔多斯盆地侏罗系煤田深埋区,可采煤层上覆较强富水性厚层砂岩含水层。随着煤层开采,顶板水进入矿井,严重影响矿井安全生产。矿区范围内,各生产矿井涌水量均较大,最大矿井涌水量达到2 289 m~3/h,且仍呈上升趋势。针对这一情况,以该矿区涌水量最大的某矿井为例,对该矿区矿井涌水量变化规律和影响因素,从开采煤层上覆含水层赋存特征、巷道掘进长度、采空区半径、含水层疏降等方面,做了分析研究。结果表明:该矿区煤层顶板导水裂缝带范围内,发育有2～3层砂岩含水层,富水性差异较大,不同程度地影响矿井涌水量。在建井阶段,矿井涌水量随着巷道进尺的增加而增大,而矿井单位进尺涌水量和巷道单位进尺涌水量呈减小趋势。采前对工作面上覆含水层静储量进行计算,采取超前预疏放措施,充分疏放含水层静储量,可达到安全回采条件。矿井生产建设过程中,矿井涌水量先期呈大幅度增大的趋势,随着矿井采空区面积的不断增大,疏放影响范围增大,矿井涌水量增长幅度趋缓。     

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。     

巴彦高勒煤矿首采面水文地质特征分析及涌水量预测

针对蒙陕接壤区深埋煤层顶板水文地质条件复杂、矿井涌水量不清等问题,分析了巴彦高勒煤矿首采面顶板含隔水层结构特征,确定3-1#煤层顶板导水裂缝带范围内的含水层,采用动静储量法计算得到首采工作面不同回采阶段涌水量,涌水量计算值与实际值较吻合,为工作面排水系统建设和矿井水防治提供了科学依据。     

向斜轴部煤层顶板水疏放效果定量化评价

针对煤层顶板水疏放效果定性分析存在的过度疏放问题,采用钻孔涌水量衰减率、含水层水头高度、疏放水总量及残余水量等定量指标,对新疆大南湖一矿1305工作面(尤其是向斜轴部区域)进行疏放水效果定量化评价。结果表明,1305工作面疏放水总量小于工作面静储量,向斜轴部区域的疏放水钻孔涌水量衰减率较小,运输巷侧水头高度高出含水层顶板约45 m,未实现有效疏放,仍需适当加密疏放水钻孔继续疏放,可为疏放水效果评价提供一定的定量化依据,确保煤层顶板水的有效疏放。     

仰上钻孔探放顶板砂岩水在3上502工作面防治水中应用

3_上502工作面为高煤公司首个提限工作面,靠近煤层露头,上覆基岩依次为山西组砂岩、第四系松散层,富水性强,预计工作面回采顶板涌水量大,而上巷无溜煤眼,下巷无法布置泄水巷,抗突水能力差。采用仰上钻孔精准疏放顶板含水层水,降低水压,在消减工作面回采突水量、突水强度和峰值方面发挥了重大作用,极具应用推广价值。     

煤层顶板钻孔疏放水技术优化

为解决对疏放工程优化布置、疏放效果评价等缺乏深入研究造成的顶板含水层过度疏放或者疏放不足等问题,以柠条塔煤矿S 1200-3工作面为研究对象,进行钻孔疏放水优化.针对以往工作面疏放水存在的问题,在明确含水层水文地质特征及矿井涌水量影响因素后,实施井下疏放水试验,分析疏放水效果定量化指标,并在此基础上进行煤层顶板水疏放效...     

复杂条件下大水工作面的综合水害防治技术应用

1358西工作面是开滦钱家营矿业分公司首个倾向开采工作面,下伏7煤层工作面已经回采完毕,受下伏煤层采动、5煤层顶板含水层以及倾向开采三重因素作用,1358西回采工作面水文地质条件较复杂,水害治理难度较大。根据以往钱家营矿防治水经验和工作面实际水文地质条件,通过超前疏放5煤层顶板含水层水及合理设计防排水工程,1358西回采过程中未出现任何水害事故,保证了矿井安全生产,为今后煤层倾向开采防治水工作积累了宝贵经验。     

榆树坡煤矿1201工作面覆岩离层水体治理技术研究

榆树坡煤矿1201工作面为该矿的首采工作面,工作面回采初期顶板发生数次周期性透水事故,严重影响工作面的生产安全。为解决顶板水害的威胁,通过数值模拟及理论计算,对工作面上覆岩层导水裂隙带发育高度、离层空间发育的位置、充水水源等进行系统的分析并判别致灾离层,结果表明:1201工作面顶板倾向导水裂隙带高度为52 m,周期性突水水源为直罗组底部粗粒砂岩含水层(第四层),致灾离层为第三与第四岩层之间的积水离层,据此设计采用离层充水水源疏放及致灾离层充水探放技术防治顶板水害,应用后回采期间工作面涌水量稳定在110～140 m~3/h,实现了工作面的安全开采。     

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。