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。     

郭家河煤矿水文地质特征及矿井涌水量预测

矿区位于鄂尔多斯盆地南部渭北挠褶带北缘，含煤地层主要为侏罗系中统延安组，可采煤层有2号、3号煤层。矿区含水层主要为第四系孔隙—裂隙潜水含水层，白垩系下统洛河组砂岩、宜君组砾岩孔隙—裂隙含水层，侏罗系中统直罗组砂岩裂隙、延安组煤层及其顶板砂岩裂隙含水层。井田受导水裂隙带影响，地下水以离层水形式参与工作面涌水。采用解析法进行矿井涌水量预测，预测2022—2025年郭家河煤矿1310工作面和2308工作面回采期间，矿井正常涌水量为225.17 m³/h。依据经验，为防灾考虑，矿井最大涌水量按正常涌水量的2倍预计，矿井最大涌水量为450.34 m³/h。研究可为矿井水文地质评价及水害防治提供依据。     

我国近10年新增石油天然气探明地质储量特征分析

通过对2008-2017年我国新增石油天然气探明地质储量特点研究分析,指出10年来我国新增石油探明地质储量主要分布在鄂尔多斯、渤海湾、塔里木、准噶尔等盆地,埋深主要以中浅层和中深层为主;新增天然气探明地质储量主要分布在鄂尔多斯、四川、塔里木、东海等盆地,埋深主要以中深层和超深层为主。石油天然气储量品质具有变差趋势、储量丰度具有变低趋势、储量埋深具有变深趋势。     

鄂尔多斯盆地深部煤层开采导水断裂带发育特征

鄂尔多斯盆地多数煤矿主采侏罗系煤层,开采条件具有大采高、大采深的特点,顶板含水层众多并严重威胁矿井安全,开展侏罗系煤层上覆顶板导水断裂带高度的研究尤为重要。以鄂尔多斯某矿为例,通过理论计算、数值模拟以及相似类比法等手段,对采空区顶板的导水断裂带的发育高度和裂采比进行预测分析。结果表明:裂采比为22.07,导水断裂带发育高度大约为154.48 m,类比所得拟合公式所预测该矿的导水断裂带高度与理论计算值误差较小。     

新疆昭苏盆地砂岩型铀矿成矿潜力分析

分析昭苏盆地砂岩型铀矿成矿潜力,为伊犁盆地提供后备矿产基地。以近年来在昭苏盆地开展的铀矿地质调查为基础,以构造、岩性岩相、层间氧化带等砂岩型铀矿控矿因素为研究内容,分析评价了昭苏盆地砂岩型铀矿成矿条件。研究表明,昭苏盆地构造活动较强,但在构造活动地区存在相对稳定地段,具备形成层间氧化带砂岩型铀矿床成矿条件;含矿建造侏罗系广泛发育,分布在阿登套山以北的盆地北部坳陷带,侏罗系西山窑组、头屯河组砂体和层间氧化带较为发育,且发现有丘拉克梅斯等铀矿化或铀异常点。阿登套山北侧以及乌宗布拉克北部山前地段发育砂体、层间氧化带和铀矿化且埋深相对较浅的,可作为下一步探索评价工作的优选地段。     

煤层顶板砂岩裂隙水涌水量预测方法研究

华北石炭-二叠系煤田顶板石炭-二叠系砂岩含水层通常以静储量为主,是众多华北矿井的直接充水含水层。多年来,勘查和生产单位一直在探索实用、可靠的顶板涌水量预测方法。以沁水煤田南部某新建矿井为例,探讨了华北石炭-二叠系煤层顶板砂岩裂隙水涌水量预测方法。应用承压-无压稳定流大井法计算的工作面正常涌水量为23.9 m3/h,用富水系数法计算的涌水量为28.2 m3/h,利用定降深非稳定流大井法计算的工作面最大涌水量为85.76 m3/h。研究表明:稳定流大井法适于勘查阶段或资料较小时的涌水量估算,预测精度较低;富水系数法更适于含水层以静储量直接充水的工作面或矿井,预测结果更可靠;非稳定流大井法适于预测顶板涌水过程和最大涌水量。     

鄂尔多斯盆地侏罗系成煤系统

以成煤系统理论为基础,进行鄂尔多斯盆地侏罗系成煤系统研究,旨在为盆地内煤与煤层气资源评价提供另一种思路与方法。运用层序地层格架与地层完整程度、沉积古地理轮廓与煤层厚度、煤层埋深与煤的变质程度为主要标志,以煤中灰分、硫分作为辅助标志,并从主煤层厚度下限(0.8 m)、煤炭资源评价最大埋深(2 000 m)等实用性角度出发,将鄂尔多斯盆地侏罗系成煤系统划分为9个成煤系统单元;以JA,JH成煤系统单元为例,探讨了成煤系统单元的特点,南北成煤系统最大差异在于地层保存完整性及煤层丰度。成煤系统研究侧重于系统与集成方面的研究,注重煤炭形成的过程研究。     

考虑静储量释放的矿井涌水量预测方法探讨

鄂尔多斯盆地周边矿井逐步建成投产,上覆巨厚含水层随着煤层开采,大量持续进入矿井,因矿井设计排水能力不足造成了多起矿井水害事故,尤其是原于勘探阶段仅依据水文钻孔稳定流抽水试验预测矿井涌水量,忽略了矿井实际涌水机理中的静储量释放,预测矿井涌水量偏差较大。针对这一情况,以鄂尔多斯盆地周边纳林河二号井为例,充分利用勘探阶段抽水试验不同阶段获取的水文地质参数,考虑静储量探讨预测矿井涌水量,研究巨厚含水层下矿井涌水机理,并与近年开采实测矿井涌水量情况进行对比分析,验证预测误差率,提高预测结果的精确性,对该区矿井涌水量预测具有参考作用。     

基于导水裂缝带的地下水动态模拟及预测

为研究煤炭地下气化过程中形成的导水裂缝带对地下水流场的影响,以FLAC 3D模型模拟导水裂缝带发育结果为基础,利用Visual Modflow构建分时段气化区地下水流数值模型来模拟气化过程中地下水渗流场的变化特征,并预测矿井涌水量。结果表明:上含水系统地下水渗流场特征在点火之后至燃烧结束变化不甚明显,气化过程未对上含水系统产生影响;顶板隔水层被导通的初始阶段,导通区域会形成明显的"反降落漏斗",导通沟通了气化层与顶板含水层之间的水力联系,随着时间的推移形成与顶板含水层相似的地下水渗流场特征。三维数值模拟法预测矿井涌水量为164m~3/d,可以作为矿井排水方案的设计依据。     

鄂尔多斯盆地侏罗系煤田保水开采技术与应用

煤炭是我国能源安全的压舱石,在保障煤炭资源开发安全的前提下,最大程度地实现对水资源的保护,是黄河流域煤炭工业高质量发展面临的重大科学难题。以鄂尔多斯盆地侏罗系煤田为背景,对不同水文地质和采矿条件下覆岩结构类型、导水裂缝带发育规律、地表裂缝分布特征、采动隔水层稳定性以及疏控水方案等方面进行了系统研究。针对厚基岩浅层地下水保护,监测分析了导水裂缝带与地表裂缝发育特征及其连通性,研究了保证隔水层稳定性的保水开采技术;针对浅埋薄基岩厚土层条件下的地表水体保护,探讨了黏土隔水层对导水裂缝带的抑制作用和采动影响下的阻水特性,研究了基于采动黏土阻水效应的保水开采技术;针对深部多重高压含水层,提出了"先疏后采与边采边疏相结合"的疏控水技术,实现了安全开采前提下的最大程度的对水资源的保护。     

基于控水开采的塔然高勒煤矿首采工作面优化研究

鄂尔多斯盆地油、气、煤、铀等能源资源富集,叠置资源开发的矛盾逐渐显现,其中煤炭开采导致区域地下水位下降,可能影响地浸采铀的水文地质条件。以鄂尔多斯塔然高勒煤矿为例,通过分析井田内341个钻孔的煤层顶板岩性组合特征并进行井下放水试验,结果表明,煤炭常规开采对地下水的影响范围大于4.5km,最大降深224.33m,对周边铀矿开采条件影响较大。根据矿井开采条件具体分析了综采长壁全部垮落法、充填开采、房柱式开采和条带开采等4种采煤方法,认为综采长壁全部垮落法在技术和经济上较可行。综合考虑覆岩破坏发育高度、隔水层厚度、含水层富水性及岩性结构、煤矿建设和生产需求等因素,优选出首采工作面位置和煤炭控水开采参数。基于该模型,模拟计算导水裂隙带局部波及含水层时涌水量为229m/h,地下水三维非稳定流数值计算显示20年后地下水位最大降深45.86m,大幅降低煤炭开采对区域地下水的影响。     

“释水—断面流”法在矿井涌水量预测中的应用——以鄂尔多斯盆地南缘核桃峪煤矿为例

我国煤炭生产重点逐步西移,西部鄂尔多斯盆地地区既面临水资源短缺问题,又面临严重的矿井水害威胁。在煤矿采掘过程中,能够精准、动态预测矿井涌水量,是预防矿井涌（突）水事故的关键。目前,煤矿最常用的一些矿井涌水量预测方法,如水均衡法、解析法、相关分析法、水文地质比拟法等,因其局限性导致预测误差较大。在前期研究发现,矿井涌水通常由冒裂二元结构体自身释水与其四周外侧边界对称断面释水叠加而成,释水（冒裂含水层自然疏干）持续时间相对较短,随顶板冒裂周期性发生,是间歇性的;边界过水断面汇（渗）水通常是持续的。核桃峪煤矿8号煤开采导水裂隙带直接向上发育能够导通洛河组下段含水层而导致承压水涌入矿井,成为矿井涌水主要威胁。为了精准、动态预测其矿井涌水量,基于前期研究推导的矿井涌水量预测“释水-断面流”公式,充分考虑矿井采掘以及顶板覆岩移动特征,根据顶板岩层冒裂规律对鄂尔多斯盆地南部核桃峪煤矿矿井涌水量进行动态预测。预测结果与实测涌水量相比,其相对误差为11%～23%,较传统解析法的计算精度显著提高。研究成果可为工作面回采过程中不同阶段矿井涌水量的动态预测提供方法基础,为矿井防治水工作开展和合理配备防排水设施...     

巴愣矿井水文地质特征及矿井涌水量预测

以巴愣矿井为例,分析了矿井水文地质特征,矿区内共有5个含水层和3个隔水层,水文地质边界有两类:一是断层(北、东、南),二是西边界煤层露头;白垩系下统志丹群含水层,侏罗系中统直罗组含水层,侏罗系中统延安组含水层为直接充水水源;矿井充水通道,主要为煤层采空导致顶板岩层冒落形成的导水裂隙带。采用大井法计算了矿井涌水量,延安组砂岩含水层涌水量438m3/h,志丹群含水层涌水量142 m3/h,合计580 m3/h。其中,延安组含水层涌水量438 m3/h,可作为矿井正常涌水量,两个含水层的合计涌水量580 m3/h,可作为矿井最大涌水量。     

伊犁矿区覆岩“两带”发育特征及对工作面涌水的影响研究

伊犁矿区煤层埋深浅、距含水层近,基岩薄且软弱,工作面涌水成为制约矿井安全生产的重要难题。为此,通过理论分析和现场实测的方法对伊犁矿区覆岩运移特征以及对工作面涌水量的影响规律进行了研究。研究结果表明:工作面采空区上部仅存在"两带",无形成弯曲下沉带的覆岩条件,工作面推进速度慢会给覆岩采动裂隙充分的发育时间,"两带"发育高度大,与含水层沟通导致工作面涌水量大;加快工作面推进速度,全部软弱覆岩会随采随冒,地表出现整体性、规律性沉陷,为充分发育的"两带"被快速压实,弥合裂隙导水通道,减少工作面涌水。研究结果为矿井安全开采提供重要依据。     

巴拉素煤矿不同阶段水害问题防治技术研究

在我国西部地区煤炭资源丰富、水害问题严重。为了矿井在建设、生产等不同阶段所面临水害问题可得以有效防治,以侏罗纪煤田榆横北区巴拉素煤矿为例,通过对矿井地质、水文地质条件进行分析,确定主要充水水源和充水通道,并对2号煤层水进行涌水量预测,结合矿井不同阶段的水害隐患,提出相应的防治措施。结果表明:矿井采掘2号煤层时,2号煤层水、其顶板侏罗系延安组第四段和直罗组砂岩含水层水为矿井主要充水水源,覆岩导水裂隙带为主要充水通道。通过涌水量预测,分析确定采用水平廊道法预测的2号煤层水涌水量为防治水工作依据。结合现场实际,提出采用地面、井下等不同地段进行探查,物探、钻探等方法共同使用的综合方法,对后期矿井采掘过程中的顶板水、煤层水、采空区水、离层水等水害,提出相应的防治措施和方案。     

我国煤层气资源勘探开发前景

根据<新一轮全国油气资源评价>成果,我国煤层气资源丰富,42个主要含气盆地埋深2000m以浅煤层气地质资源量36.8×1012m3,埋深1500m以浅煤层气可采资源量10.9×1012m3,地质资源量大于1×1012m3的含气盆地(群)有鄂尔多斯、沁水等9个盆地(群).文章通过对中国煤层气资源勘探开发现状和资源潜力的深入剖析,预测了中国煤层气储量和产量未来的增长趋势,我国煤层气产业将在2010年以后进入快速发展阶段,预计2010年累计探明地质储量4000×108m3,瓦斯(煤层气)抽采量达到100×108m3.2020年累计探明地质储量为12000×108m3,产量超过300×108m3.并指出了沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘等是煤层气勘探开发的最有利区带.最后,提出了促进中国煤层气产业发展的建议,即重视和加强煤层气资源的勘探开发、加大基础性地质工作投入、加强科技攻关、优先开发利用煤层气资源、加强煤层气资源管理.     

基于标准差修正主观权重的洛河组含水层富水性评价

侏罗系煤田顶板复合含水层具有厚度大、富水性不均一的特点,煤层开采驱动下导水裂隙带发育至不同含水层构成的水害威胁程度不同。彬长矿区位于鄂尔多斯盆地侏罗系煤田南缘,顶板白垩系洛河组砂岩含水层富水性差异较大,对其富水性进行精确评价成为矿区防治水工作开展的重要前提。以矿区内某矿井为例,选取对含水层富水性影响较大的含水层厚度、冲洗液消耗量、岩心采取率、砂泥岩层比率、含水层埋深、矿化度6个主控因素作为评价指标,采用模糊层次分析法确定各主控因素的主观权重,利用标准差对主观权重进行修正,建立含水层富水性评价指数模型,对研究区洛河组砂岩含水层富水性进行评价,并通过勘探钻孔抽水试验成果对富水性评价结果进行验证。结果表明,研究区内洛河组强富水区集中在西北侧,中等富水区分布在研究区中部,弱富水区分布在东南侧,富水性自西北向东南逐步递减,基于标准差修正主观权重的洛河组含水层富水性评价方法提高了预测结果的可靠性和准确性,分区结果可为该区洛河组含水层防治水工作提供指导。     

宜昌市主城区浅层地下水的赋存特征初探

宜昌市主城区浅层赋存的松散砂卵石孔隙水、碎屑岩裂隙水、砾岩裂隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水,以潜水为主,局部弱承压。地下水位埋深0.50~29.86 m,平均埋深5.63 m。地下水位标高39.00~120.00 m,平均标高72.93 m。地下水水力梯度一般0.16~0.004,平行长江方向、地势低平地段地下水水力梯度较小,垂直长江方向、地势起伏较大地段地下水水力梯度较大。地下水位在丰水期较平水期升高0.50~8.25 m,水位变化主要受季节性大气降水影响。松散砂卵石孔隙含水层与奥陶系南津关组灰岩裂隙岩溶含水层富水性弱—中等,白垩系五龙组砂岩夹泥岩裂隙含水层与石门组砾岩裂隙含水层富水性弱,可视为相对隔水层。区内雨量充沛,浅层地下水循环强烈,地下水多为重碳酸型。     

鄂尔多斯盆地巨厚白垩系下煤层开采突泥溃砂物源及成灾模式

鄂尔多斯盆地是我国煤炭储量最大、煤质优良的富煤区,盆地腹部为厚度达数百米至上千米的巨厚白垩系含水砂岩层覆盖.近年来,随着盆地周边煤炭开采逐渐向腹地延伸,巨厚白垩系覆盖区侏罗系煤炭开采的一些矿井,发生了严重的突泥溃砂事故,给煤炭安全开采造成严重威胁.通过地质理论分析和区域露头地质调查,认为白垩系底部与中侏罗系顶部接触带(...     

陕北榆神矿区煤层开采顶板涌水规律分析

榆神矿区是我国陕北煤炭基地的重要组成部分,针对榆神矿区煤层开采顶板覆岩含水层涌水规律研究不足等问题,通过系统分析地质与水文地质结构特征,将矿区开采煤层覆岩划分为松散孔隙、基岩与风化裂隙、烧变岩孔洞裂隙4个含水层组,以及主、亚2个隔水保护层组;根据煤层采动导水裂隙与覆岩含(隔)水层组不同组合关系下的含水层涌水特征,提出了浅埋煤层侧向直接涌水、中深煤层侧向与垂向复合涌水,以及深埋煤层侧向涌水与垂向弱涌水3种含水层涌水模式;并采用数值分析方法,以榆神矿区典型矿井为研究对象,构建了采煤工作面尺度上煤层开采3种模式涌水分析模型,模拟结果显示,浅埋煤层侧向直接涌水型(凉水井井田),主采煤层为4^-2煤层,采动导水裂隙直接发育至松散含水层,工作面顶部含水层被疏干,总涌水量为47 m³/h,地下水流场受采动影响大;深埋煤层侧向涌水与垂向微涌水型(小壕兔1号井田),主采煤层为1^-2煤层,采动导水裂隙发育至基岩含水层,总涌水量为21.87 m³/h,以侧向涌水为主,由于主、亚隔水层复合保护,垂向涌水微弱;中深煤层侧向与垂向复合涌水型(曹家滩井田),主采煤层为2^-2煤层(均厚约为11 m),在分层开采条件下导水裂隙发育至基岩含水层内部,其侧向涌水量为23.17 m³/h,垂向涌水量为12.67 m³/h,地表松散含水层地下水流场变化较小,在一次采全高条件下导水裂隙突破亚隔水层,发育至风化基岩含水层底部,总涌水量增至131 m³/h,对松散含水层影响较大。此外,当导水裂隙带高度小于180 m、不能沟通风化基岩含水层时,随导水裂隙带高度增加涌水量增加幅度不大,当导水裂隙带高度大于180 m、导水裂隙揭露富水性较好的风化基岩含水层时,涌水量增加幅度较大,由此可见,抑制导水裂隙发育高度与覆岩强含水层的接触关系,是控制煤层覆岩涌水的一项重要措施。