超化煤矿矿井突水特征及防治对策

通过对超化井田的水文地质条件、底板含水层的含水特性、突水点分布规律、突水强度和突水通道特征进行分析,从地质构造理论及矿山压力理论出发,探讨了超化井田底板灰岩突水的主要原因,认为灰岩溶隙、小断层构造和底板采动裂隙是引发超化井田频繁突水的主要因素,并针对不同类型突水提出相应的防治对策.     

深部底板奥灰薄灰突水机理及全时空防治技术

奥陶系灰岩+厚隔水层夹薄层灰岩+煤层的地层结构模式是我国石炭二叠系煤田带压开采的典型存在形式。尽管隔水层巨厚,由于其中夹有薄层灰岩含水层,导致深部开采时突水灾害仍然频发。由于突水系数的局限性,依据隔水层厚度、底板破坏带高度与奥灰导升带高度之和、突水系数将底板隔水层类型综合划分为极薄、薄、中、厚及巨厚5种类型,淡化突水系数在极薄、厚及巨厚隔水层中的应用。阐述了薄层灰岩在串连奥灰与煤层形成水害的独特作用,定义了深部底板奥灰及薄灰水害概念及突水模式,总结了其五维度特征,概括为充水水源的总源递进、充水通道的面状分散、充水强度的台阶增长、充水时间的滞后出水、充水水源水质的交换吸附,阐明了奥灰水渗透、扩容、压裂、导升经薄灰中转储运形成面状散流的突水机理,提出了相应的突水危险性评价公式P_03σ_3-σ_1-P_p+R_m。针对巨厚隔水层且传统井下底板加固甚至区域治理仍无法完全控制深部突水的现状,创新了全时域与全空域四维度奥灰及薄灰水害的"全时空"综合防治理念,空域上井上下相结合、奥灰及薄灰多层次区域治理与井下薄灰钻孔探治验相结合的全空间多层次立体网状防控布局,创建了全空域立体交叉网络探查、治理、验证、补充的"全空域"立体防治模式,形成了条件评估、探治验补、检验评价、监测保障的全时域"四位一体"技术质量控制流程,创立了"四位一体"立体网状全时空深部底板奥灰及薄灰水害防治方法。以邯邢矿区梧桐庄井田2603工作面为工程案例,确定奥灰顶面以下40～60 m和20～30 m、薄灰大青和山伏青灰岩为目标实施多层段地面超前区域治理及补充治理,配合野青和山伏青为目标井下补充治理和验证,形成立体网络治理;采用奥灰薄灰水文地质条件评估确定治理目标,用地面区域探查治理、补充探查治理以及传统井下查缺补漏验证前期治理效果,以治理效果检验、底板完整性评价、突水危险性评价、涌水量预测、排水能力评价等全面评估能否回采工作面,回采过程中采取水文监测、微震系统、矿压系统等综合监测手段紧盯薄层灰岩关键层,实现了工作面安全回采。     

五阳煤矿煤层底板突水评价及防治技术

为保障五阳煤矿在承压水威胁条件下进行安全开采,从主要含水层、底板隔水层阻水性能和突水通道3个方面对井田的水文地质特征进行了分析,采用突水系数法对底板的突水危险性进行了安全评价,结果表明:五阳煤矿3号煤底板奥灰岩岩溶水突水危险性极大,尤其在采动影响下,底板破裂严重,发生突水的危险性进一步增加.以此提出了五阳煤矿底板突水防治有效措施.     

南屯煤矿下组煤防治水技术综合应用

随着厚煤层储量的日益减少,南屯煤矿已经由开采3煤转入配采16上、17煤阶段,深入分析下组煤水文地质条件对安全生产意义重大.由于本井田精查勘探主要对象为上组煤,下组煤勘探工程量少,自2002年起开始了下组煤的水文地质补充勘探,并进行了下组煤-432m水平和全井田奥灰放水试验,对底板突水危害进行了评价及治理措施研究,期间采用了系统的方法和手段,本文重点论述底板突水评价及技术研究路线应用思路.     

南屯煤矿下组煤开采底板突水危险性评价

通过对南屯井田下组煤水文地质条件、充水因素的分析,综合考虑地质构造、开采对底板的破坏,隔水层的阻水能力及承压水导升高度等因素,利用突水系数法进行了底板突水危险性评价,绘制了16上煤、17煤奥灰突水系数等值线分区图,结果表明,本井田东部、东北部16上、17煤的十四灰、奥灰突水系数超过0.1MPa/m,属突水较危险区.为以后的矿井防治水工作及确保下组煤安全生产提供依据.     

开滦范各庄井田12煤层底板突水危险性的地质评价

根据隔水层的岩性和结构特征,提出了评价隔水层隔水性能的岩性-结构评价方法;并在突水系数中考虑隔水层的岩性-结构特征,提出了煤层底板突水危险性评价分类.针对开滦范各庄井田12煤层底板突水地质条件实际,系统分析了12煤层底板砂岩裂隙含水层厚度及其特征、隔水层的岩性及其分布和断裂构造条件,对开滦范各庄井田12煤层底板突水危险性进行了评价.研究表明,煤层底板隔水性能取决于隔水层岩性和断裂构造,随着底板泥岩百分比含量和厚度的增加,隔水层抵抗水压的能力增强,隔水性能变好;随着断裂发育程度的增加,底板隔水层由完整结构、块裂结构到碎裂结构和松散结构,底板隔水性能降低,且完整底板泥岩层的抗水能力明显大于含裂隙的底板泥岩层.开滦范各庄井田12煤层底板发生突水的水源以12～14煤层间砂岩裂隙承压含水层为主,其砂岩裂隙含水层的厚度由井田的浅部向深部增厚;含水层水压随其埋藏深度的增加而增高,呈线性关系,且富水性增强;12煤层底板隔水性能随着煤层埋藏深度的增加而减弱,且突水危险性增强.     

地面区域水害治理技术在焦作矿区的探索与应用

焦作矿区是全国著名的大水矿区之一,水患严重,虽然采用了井下底板注浆加固及改造治理措施,但仍未杜绝采掘工作面底板突水事故.为彻底消除底板高承压水害威胁,决定引进地面区域水害治理技术.在探索和应用地面区域水害治理后,提高了底板水害治理效果,杜绝了底板突水事故,有力推动了矿井安全高效可持续发展.     

孙村井田断裂构造特征及其对突水影响分析

孙村井田开采下组煤受到底板突水的威胁,通过对孙村井田下组煤地质资料的统计,获得断层性质、落差、走向、倾角等分布特征,分析了各断层要素对突水的影响作用。在介绍断层分形特征的计算方法基础上,绘制了孙村井田断裂构造分维等值线图,并对井田断裂构造复杂程度进行了分区,评价了各分区底板突水的危险性。     

首采工作面突水通道及其封堵技术分析

为治理首采工作面的突水事故,对突水通道及突水水源中的钾、钠、钙、镁离子含量进行分析,根据突水水源及突水情况,确定施工少量的地面钻孔下骨料,施工若干井下钻孔实施骨料灌注和注浆堵水方案,经过注浆堵水工程及井下泵站排水,工作面的涌水量降低至450 m~3/h,底板承压由原来的4.08 MPa降到2.74 MPa,符合恢复开采条件。     

巨厚煤层工作面底板突水危险性评价

为准确预测龙王沟巨厚煤层底板突水的危险性,运用五图双系数法对6煤层底板奥陶系灰岩水危险性进行评价,根据工作面底板破坏深度和底板水压资料,计算了带压系数和突水系数,采用Suffer软件绘制了底板破坏深度、底板保护层深度、底板有效保护层厚度、底板水压的等值线图,再根据三级判别标准绘制出带水头压力开采评价图。结果显示:井田西部和3个陷落柱异常区为危险区,井田中部为较危险区,井田东部为安全区。整体来看,龙王沟井田6煤层底板奥陶系灰岩发生突水的可能性较小。     

基于多变量的太灰含水层突水风险性分类判别研究

太灰含水层为华北型煤田的下组煤开采直接充水含水层,下组煤层开采时,在具有强水源补给或接近导水通道的部位,常会发生较大的灾害性突水事故.针对近年太灰含水层突涌水事故,从矿井水文地质条件、突水事故经过、原因、特点等方面进行统计分析,确定突水系数、含水层富水性、补给条件、断裂构造是否导通煤层及层位关系为太灰含水层突水风险分类...     

双柳煤矿下组煤开采水文地质条件分析及矿井防治水措施

 摘要：山西省离柳矿区是我国最大的主焦煤基地,双柳煤矿地处离柳矿区西部。双柳煤矿下组煤开采过程中,主要面临上部太原组灰岩含水层和下部高压奥灰含水层的突水威胁,底板承受奥灰水最高水压达5--6Mpa。本文在区域水文地质条件的基础上,分析了矿井主要充水含水层和隔水层以及矿井充水因素,提出了双柳煤矿开采下组煤的主要防治水措施,为保障矿井安全生产提供技术依据。     

矿井主要含水层三维可视化模型构建及其应用

为制定有效的矿井突水预警与防治对策,以单侯矿三采区为工程背景,基于现场地质钻孔编录数据,应用Surpac软件,构建三采区主要含水层三维可视化模型。利用该软件的三维交互式图形功能,直观显示了三采区主要含水层与5煤和1煤的空间位置、规模形态以及分布范围;通过统计分析与计算,分别给出了5煤和1煤回采工作面与邻近含水层的隔水厚度等值线图、邻近含水层与各个回采面的最小隔水层范围,圈定了流场面积与体积,提出了合理的回采顺序,能在复杂水文地质条件下进行分析和突水进行预测预防。     

基于同位素方法的矿井突水水源定量分析研究

在分析山西龙泉煤矿水文地质特征及工作面突水特征的的基础上,研究了矿区各类水体的水化学及环境同位素特征,确定了01工作面突水水源为太灰、奥灰混合水,利用同位素方法定量计算了太灰水占工作面突水来源的46%,而奥灰水占54%。研究结果表明：应用同位素方法能定量、准确判断出矿井突水的主要来源,可为制订有效的防治水措施提供科学依据。     

煤层底板含水层突水危险性评价及防治对策

根据平煤八矿己组煤底部的L2灰岩含水层、L7灰岩含水层和寒武灰岩含水层的地质和水文钻孔资料,通过分析己组煤底板含水层的水位标高及己组煤与含水层的距离,利用突水系数法对L2和L7薄层灰岩含水层以及寒武厚层灰岩含水层的突水危险性进行评价和突水危险性分区,结合断层的发育情况设计底板灰岩水的防治水方案,制定了己组煤底板含水层的疏水降压、岩层井下注浆加固和井下强排水的防治水方案,为矿井己组煤安全生产奠定了基础。     

义安矿FX002工作面突水因素分析及防治对策

通过对采煤工作面水地质条件及物探资料分析排除了奥陶系奥灰承压含水层对工作面正常生产的威胁,工作面出水后对突水因素进行分析并及时取水样进行水质化验,认为底板局部砂岩含水层与L7灰岩含水层是造成工作面水灾危害的主要原因,同时提出了防治水对策。     

杨柳煤矿主采10煤层充水条件分析及充水水源识别

在研究杨柳煤矿地质条件水文地质特征的基础上,对矿井的充水水源及充水通道进行了分析,并利用地下水化学法做出Piper三线图来识别突水水源。结果表明:杨柳煤矿充水水源主要是二叠系主采煤层间含水层和底板的灰岩裂隙水,为矿井水害防治提供一定的参考依据。     

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。     

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。     

小屯煤矿无机和有机水化学特征及水源判别研究

为了准确判别小屯煤矿井下突水水源,在小屯矿区开展了无机和有机水化学特征研究。结果表明,研究区内玉龙山灰岩水、长兴灰岩水与第四系水或地表水存在密切水力联系,夜郎组玉龙山段含水层与长兴灰岩含水层之间水力联系密切;大气降水与玉龙山灰岩水联系密切,采空区水与地表、地下水区别较大;大气降水直接补给长兴组灰岩含水层,经含水层涌入矿井,可以根据突水中DOM特征,判别采空区水突水水源。