保德煤矿奥灰突水危险性评价及其防治对策

通过对保德煤矿水文地质条件和突水影响因素分析研究,认为井田构造不发育,煤层底板隔水层隔水性能较好。利用突水系数法对煤层底板奥灰突水危险性进行了评价,8#和11#煤层底板突水系数均小于临界突水系数,在无隐伏导水断层或导水陷落柱等导水构造的情况下可实现安全带压开采。针对奥灰突水的特点,提出防治对策是掘进工作面和回采工作面应采用物探和钻探手段进行综合探查,加强矿井水情监测监控预警系统、防排水系统、应急救援等安全保障措施。     

煤矿底板突水定量预警准则及预警系统研究

为研究煤矿开采底板突水预警准则,研发水害监测预警技术,实现底板突水超前预警,采用矿井水文地质分析、力学分析、地球物理勘探等技术手段,分析了矿井底板突水征兆,建立了监测指标体系,研究了水害预警现场布置方式,提出了采动影响下底板破坏深度的实时监测反演方法。根据监测指标及突水力学判据,提出了矿井底板突水定性预警准则和定量预警准则,开发了底板水害预警系统。最后以许厂矿11603工作面为例,布置水害预警系统,实施了底板突水灾害监测预警。结果表明,水害预警系统可以实时监测煤层底板预警指标,反演底板岩体力学变形破坏情况,结合预警准则,实现煤矿底板突水监测预警。     

环工作面电磁法底板突水监测技术

为了监测煤层底板在工作面回采过程中导含水构造裂隙的实时动态发育情况,避免底板突水事故的发生,提出了利用环工作面电磁法对煤层底板突水进行监测的方法技术。通过数值模拟,研究总结了全空间条件下采煤工作面底板不同空间位置异常体在环工作面电磁法观测方式下的响应特征。设计了环工作面电磁法底板突水监测观测系统,并提出了电磁法突水系数的概念。根据底板下导含水裂隙与工作面底板之间距离的大小将电磁法突水系数划分3个等级：突水提醒阈值Cr、突水警告阈值Cw和突水报警阈值Ca。     

回采工作面底板突水智能监测技术应用

针对华北型煤田煤层开采存在的底板突水问题,监测预警以"下三带"理论、"递进导升"理论以及突水系数法为理论基础,构建矿井充水结构三维可视化地质模型,结合电法勘探异常区对影响矿井水文地质条件的易突水地质构造和富水性异常区进行分析,依据分析结果进行底板突水监测系统布设,通过监测煤层开采过程中表征突水水源与突水通道时空演化的指标信息,对底板突水进行监测预警。并在示范矿井开展了回采工作面底板突水预警工程示范,解决矿井突水危险动态辨识与实时预警问题。     

微地震监测在特厚煤层底板突水评价中的应用

特厚煤层综放开采对底板扰动大,在底板下方有承压含水层时,存在原生裂隙导水、采动裂隙导水、构造活化导水等底板突水灾害,动态监测底板裂隙的萌生、发展、贯通直至破坏过程是底板突水灾害有效预测、预警的关键。以平朔地区特厚煤层综放工作面回采过程中底板突水问题为研究背景,在工作面建立了一套自主研发的高精度微地震监测系统,实时获取采动过程中采场围岩破裂的三维特征,采用动突水系数法,对该工作面底板突水可能性进行了分析。研究表明:工作面向斜轴部以西90 m突水危险性增大,动突水系数达到峰值,但小于带压开采突水危险标准,认为工作面回采期间无突水危险。通过对比,动突水系数峰值位置与底板最大破裂深度位置具有明显的时空差异,且底板破裂深度峰值超前于动突水系数峰值,为通过底板破裂深度进行突水危险的实时预警提供了依据。     

河东煤矿一采区底板突水危险性研究

为提高复杂水文地质条件下煤炭资源利用率和保证承压水上带压开采的安全,采用电剖面法探测了河东煤矿31005工作面10号煤层采后底板破坏深度,根据实测结果计算了一采区不同地点底板突水系数,并利用计算机软件划分出一采区底板突水危险区域。研究结果表明:河东煤矿一采区钻孔崔K-5附近断层构造带突水危险性较大,应加强监测并采取相关安全防水措施。研究结果可为河东煤矿今后底板防治水方案的制定提供重要依据,为落实矿井高效、安全生产提供借鉴。     

邱集煤矿煤层底板突水防治技术研究

邱集煤矿针对煤层底板突水影响范围广、治理难度大的实际情况,从煤层底板破坏深度分析模型和底板突水影响因素两方面对煤层底板突水机理进行了分析,在此基础上,结合邱集煤矿7煤层底板突水的实际情况,确定了包括加强突水隐患监测、底板局部注浆加固技术、疏水降压和留设断层防水煤柱等技术措施的煤层底板突水防治技术,有效防止了矿井开采期间煤层底板突水事故的发生。     

煤矿底板突水微震监测预警系统构建与分析

为了有效遏制煤矿突水灾害对矿井安全生产带来的严重影响,寻找诱发煤矿突水的本质机理和微破裂前兆规律,进而对煤矿突水灾害进行分析预报;采用微震监测技术,结合董家河煤矿水文地质情况,建立微震监测系统;对董家河煤矿22517工作面底板进行微震监测分析,得到了通过微震监测结合地质钻孔柱状综合分析确定底板破坏深度的方法。微震监测结果表明:底板微震事件主要分布于3个区域;董家河煤矿22517工作面底板的总体趋势趋于稳定,但局部可能发生损伤,从而使局部岩体的渗透系数增加,形成底板出水点,该出水点可能位于工作面前方50 m至后方30 m区域。     

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.     

邢东矿深部带压开采底板突水特征及控制技术

针对深部带压开采工作面区域注浆治理后底板突水仍频发的难题,以邯邢矿区邢东矿深部带压开采为工程背景,通过现场调研和理论分析已突水工作面突水过程和开采地质条件,获得了邢东矿深部带压开采底板突水特征和影响因素,确定了邢东矿深部带压开采底板突水主控因素;应用弹塑性力学理论从动静载角度分析了不同来压步距对底板破坏深度和宽度影响规律,进而采用数值模拟研究不同来压步距下底板应力场和塑性区演化规律。研究结果表明:工作面顶板剧烈来压突水是邢东矿深部带压开采底板突水主要特征,顶板难以及时垮落是其关键诱因;随来压步距增大,底板应力集中带和卸荷应力拱逐渐向底板深部岩体传播扩展,顶板垮落易产生强烈来压动载效应,底板采动破坏深度和宽度增大,诱发隐伏导水构造活化及深部岩体破坏,贯通底板隐伏构造带等导水通道诱发底板突水。为此,提出了顶板水力压裂卸压以及底板微震监测、采动应力监测、围岩变形监测和承压水水位监测等多参量监测的防治技术。现场监测表明,试验工作面顶板水力压裂后周期来压步距缩短为9.53 m,相比邻近未压裂工作面减小了61.42%,来压动载系数、应力集中系数和围岩变形速度均较小,奥灰水位相对稳定,未形成底板突水通道,底板突水得到有效控制。     

煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅰ——主控指标体系的建设

为了有效控制煤层底板带压开采突水灾害发生，在系统分析煤层底板充水含水层水力特征、煤层底板隔水岩段防突性能、断层、褶皱和岩溶陷落柱等地质构造特征、矿压破坏以及底板承压含水层导升高度的基础上，提出了符合我国煤层底板突水实际的新型实用主控指标体系，具体研究了体系中各突水主控指标在矿井突水过程中的作用方式与特征.     

煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅳ:基于GIS的AHP型脆弱性指数法应用

为解决煤层底板突水预测预报评价难题,在煤层底板突水主控指标体系和脆弱性指数法提出的基础上,以开滦东欢坨矿北部采区煤层底板突水为研究对象,应用新提出的基于GIS的ANN型脆弱性指数法,在详细分析矿区水文地质条件和底板突水规律基础上,确定了6个影响煤层底板突水的主控因素;应用GIS强大的数据管理和空间分析功能,建立了煤层底板突水6个主控因素的子专题图和复合叠加图;应用AHP方法确定了各主控因素在突水过程中的权重贡献,建立了基于GIS的AHP型煤层底板突水脆弱性评价模型.根据计算所得的突水脆弱性指数统计直方图,分析确定了底板突水脆弱性分区阈值,最终提出煤层底板突水脆弱性区划方案.     

煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅳ:基于GIS的AHP型脆弱性指数法应用

为解决煤层底板突水预测预报评价难题, 在煤层底板突水主控指标体系和脆弱性指数法提出的基础上,以开滦东欢坨矿北部采区煤层底板突水为研究对象,应用新提出的基于GIS的 ANN型脆弱性指数法,在详细分析矿区水文地质条件和底板突水规律基础上,确定了6个影响煤层底板突水的主控因素;应用GIS强大的数据管理和空间分析功能,建立了煤层底板突水6个主控因素的子专题图和复合叠加图;应用AHP方法确定了各主控因素在突水过程中的权重贡献,建立了基于GIS的AHP型煤层底板突水脆弱性评价模型.根据计算所得的突水脆弱性指数统计直方图,分析确定了底板突水脆弱性分区阈值,最终提出煤层底板突水脆弱性区划方案.     

基于Fisher判别的煤层底板突水量预测研究

针对煤层底板突水的主要影响因素,综合考虑水源、水压、隔水层、底板采动导水断裂带深度、断层等因素的影响,基于Fisher判别分析理论,利用国内一些采煤工作面底板突水资料作为训练样本,建立了煤层底板突水预测的距离判别分析模型。工程应用表明,该模型结果与实际情况吻合良好,说明该模型在煤层底板突水预测中具有良好的实用性和有效性。     

深部开采底板承压水渗流特征及突水机理分析

随着矿井开采深度的增加,矿压显现对煤层底板承压水突水有一定的影响,矿井水害防治工作必须重视深部开采的矿压问题.介绍了2种不同突水机理的底板渗流特征,结合防治水实践经验对矿压条件下不同的突水控制因素进行了分析,使矿井水害防治"有的放矢".     

煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅲ——基于GIS的ANN型脆弱性指数法应用

为解决我国煤矿区普遍面临的煤层底板突水评价难题，在煤层底板突水主控指标体系和脆弱性指数法提出的基础上，以邢台章村煤矿三井的9煤层开采为例，通过将新提出的基于GIS的ANN型脆弱性指数法与传统的突水系数法的评价结果进行详细对比和拟合分析，证明脆弱性指数法在煤层底板突水脆弱性评价的许多方面具有明显的优势，妥善地解决了脆弱性指数法在生产实际应用中的问题.     

煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅱ——脆弱性指数法

为解决煤层底板突水预测预报评价的难题，在煤层底板突水主控指标体系建立的基础上，应用多源信息集成理论，论述了地理信息系统与人工神经网络法或证据权法或Logistic回归法或层次分析法的耦合方法的基本原理、过程和工作程序，提出了煤层底板突水预测预报评价的脆弱性指数法.     

深部采煤底板突水成灾阈值及其研究意义

从煤矿实际生产需要出发,将煤矿底板突水分为突发性、大流量突水与长历时、小稳定流量突水.根据突水水源与导水通道的不同组合形式,判断底板突水的形式,对两种突水形式的水量变化特点进行了讨论.提出阈值的概念,并将其作为判断底板突水是否能够成灾的标志,对现有突水量预测的相关技术进行总结,给出了根据突水量预测结果设定阈值的方法,简单分析了阈值的实践意义.     

新集二矿1煤底板太原组灰岩充水防突研究

为了实现对新集二矿1煤层底板隔水岩段防突性能的有效评价,并制订出底板突水防治方案,以二矿1煤层为研究对象,在详细分析矿井地质条件、水文地质条件的基础上,确定了隔水岩段总厚度、等效厚度和脆、塑性岩厚度比作为煤层底板防突性能3个主控指标;利用GIS的信息处理和分析功能,对各指标量化,生成单指标专题图;并进行数据归一化处理,建立归一专题图,最终叠加生成煤层底板防突性能评价分区图.