构筑安全隔水层 防范断层活化突水

首次提出"断层活化突水"的水文概念,分析了断层活化突水模式,丰富了矿井突水理论,并在新桥矿实施了针对性的底板注浆改造,构筑了安全、可靠、有效的安全隔水层,在断层落差较大地段提供了行之有效的防范断层活化突水的技术方法。为防范断层活化突水提供了防治水工程施工范例。     

平顶山十三矿中小构造分布规律与开采关系研究

根据平顶山十三矿－525水平以上已一、已二两个采用区新层的类型，规模，分布和落差等的研究，揭示了矿区中小断层的分布规律，研究表明，影响该矿煤炭开采的主要因素是断层落差和走向；此外，断层也往往与冒顶，突水，瓦斯突出等地质灾害密切相关，在全面分析断层性质，分布规律等的基础上，讨论了与煤炭机械化开采的关系。     

徐州矿区太原组煤层开采的实践与认识

介绍了徐州矿区太原组煤层开采情况，针对产量低、工效较低、受顶底板突水威胁的问题，初步总结了太原组、奥陶系石灰岩岩溶发育规律，提出了选择首采区和首采煤层、进行煤层底板突水危险性分析的原则和方法。认为今后开采太原组煤层时要综合运用地面三维勘探，井下无线电坑透超前探查，建立水文观测系统，实行分区隔离开采，完善排水系统等技术措施。     

煤矿底板水害综合治理

煤矿底板水害一直是制约矿井安全开采的重大问题,对永华二矿地质构造与水文地质特征进行分析研究,并对马家沟组石灰岩含水层与太原组灰岩含水层进行突水系数分析。分析结果表明,11021工作面附近区域太原组灰岩含水层存在水压高、突水系数超标的问题。针对受底板水害威胁的11021工作面,根据其地质构造与水文地质特征,对隔水层薄弱地段进行底板注浆加固,并利用探放水技术将探到的有水害威胁区域的水排出,做到防患于未然,达到治理水害的目的。     

超前探测预注浆加固技术在陈四楼煤矿的应用

陈四楼煤矿目前八采区和五采区深部大巷水平标高分别达到了-593 m和-720 m,大巷底板承受的太原组灰岩含水层水压也分别达到了5 MPa和5.5 MPa,大巷施工中遇到落差较大(10m以上)导水性断层时,受矿压和放炮震动等影响可能发生突水危险。为避免突水事故影响矿井安全生产,采取超前探测的方法对前方断层的产状及导水性进行探查,然后对巷道前方的断层附近底板灰岩进行注浆加固,再辅以电法勘探对加固效果进行验证,以达到安全通过断层的目的。     

蒋庄煤矿太原组煤层开采底板突水危险性分区分级研究

华北地区越来越多的煤矿将要开采太原组下部煤层,基底奥灰突水危险性随之增加。为合理评价滕州矿区蒋庄煤矿162、163采区太原组16煤底板奥陶突水危险性,在分析采区地质及水文地质特征的基础上,利用基于GIS的AHP型"脆弱性指数法",选取奥灰(富水性与水压力)、断裂构造(密度、断层交点和端点的分布、断层规模指数)和有效隔水层厚度因素作为评价指标,建立预测模型。应用本模型对研究区奥灰突水危险性进行了分区分级,分为安全、较安全、较危险和危险四个等级,对每个等级的分布进行了分区。经验证,预测效果符合实际,并与"突水系数法"预测结果相比,更详细、具体。分区分级结果有助于指导矿井16煤开采防治水工作。     

基于隔水关键层原理的断层突水机理分析

因煤矿突水中大部分突水是与断层破裂带有关,应用隔水关键层原理分析断层突水机理是非常有必要的.首先根据断层的形成机理及其位置分析了断层突水的原因,探讨了煤层断层的突水条件;然后基于隔水关键层原理建立了含隔水断层的隔水关键层活化力学模型,理论解析了隔水断层在矿压和水压作用下的断层活化滑移条件,最后分析了顶、底板隔水断层的断层活化突水机理,得出了在矿压和水压共同作用下的断层采动活化突水条件.     

基于回归模型的断层构造复杂度分析

为了对矿区断层构造复杂度进行更加合理地评价,需要对断层多元信息进行综合分析.以徐州某煤矿为例,分析了断层的分形维数、落差及倾角等因素与矿井突水点涌水量的相关关系,建立断层信息与涌水量回归模型,通过ArcGIS强大的空间分析功能生成断层对突水影响函数等值线图.与单一依据分形维数的插值结果相比,利用辅助信息的回归插值模型能够克服断层分形维数不能表达垂向信息的缺点以及断层信息缺失情况下的断层构造复杂度难以评价,提高了断层构造复杂度评价精度.最后对断层构造复杂度等级进行划分,能有效预测矿井突水.     

赵固二矿工作面断层突水防治技术

为解决焦作矿区断层突水问题,以赵固二矿11011工作面为背景,采用高密度三维地震对工作面附近断层、底板岩层等进行勘测;利用探明断层建立数值模拟,分析了工作面断层突水机理,同时提出断层立体预加固技术并进行现场实验。结果表明:从断层上盘方向回采引起的断层活化程度强于从下盘回采,结合三维地震勘探结果采用立体预加固方法能有效降低工作面断层突水危险,注浆后每孔水量均未超过3 m3/h。验证了基于精准物探结果进行断层活化特征研究与所提出的断层综合防治水技术是可靠的,并成功推广应用。     

煤层底板突水危险性评价模型的建立与应用

分析总结了矿井煤层底板突水的影响因素,在系统收集与分析矿井水文地质资料的基础上,确定了影响张村煤矿二1煤层底板突水的主要因素。对水压、地质构造、隔水层厚度、采动矿压等因素进行了定量评价,借助于地理信息系统(GIS)的空间分析工具,引入多源信息复合方法,建立了煤层底板突水危险性评价模型,并根据张村煤矿二1煤层底板的各影响因素的实际数据,对其底板寒灰突水危险性进行了评价,获取了有效的突水危险性评价结果。     

平顶山煤田两翼矿区断层突水危险性分类研究

 断层是造成煤层底板突水的重要原因之一。该文分析了中平能化两翼矿区历次断层突水特征,结果表明,断层突水量大,突水水源大都为寒武系灰岩水,断层突水类型呈现多样性。矿区各主要影响断层突水量计算结果显示,断层突水量与断层突水通道面积、断层带孔隙率和含水层水压值等参数均呈现出线性正相关关系。提出选用断层类别、突水量、是否切割寒武系灰岩含水层、含水层水压值等水文地质特征作为判别因子,将断层突水危险性分为四类,并对中平能化两翼矿区12条主要影响断层进行突水危险性分类,其中判别为一类危险的断层有4条,二类危险的有3条。最后提出断层突水防治措施,为现场防治水提供理论参考。     

A Study of Water-Inrush Mechanisms Based on Geo-Mechanical Analysis and an In-situ Groundwater Investigation in the Zhongguan Iron Mine,China

The Zhongguan iron mine is strongly threatened by water inrushes because of the thick Ordovician limestone aquifer and a variety of concealed faults. An inrush event occurred at ?260 m below sea level (bsl), inundating the mine during the mineral deposit developing stage. It was very important to understand why and how this occurred to prevent its recurrence. A numerical simulation of a process-based model of the excavation, together with an in-situ groundwater investigation, showed that the event was related to the normally impermeable X1 fault, which was gradually activated from the bottom of the aquifer to the mine roof as excavation developed. The activated fault transformed into an inrush channel, hydraulically connecting the aquifer and the roadway. Thus, faults and other geological structures have to be mapped before mining. Moreover, sealing possible water channels before excavation in potential inrush areas is much better than advance dewatering because of the aquifer’s transmissivity and the limited effectiveness of grout curtains.     

基于疏放技术的水热灾害治理及地热水资源利用

基于平煤八矿西大巷井下瞬变电磁和直流电法所划定的寒武灰岩含水层富水异常区,结合己组煤底部到寒武灰岩顶部的隔水层厚度和八矿地温梯度的分布特征,在西大巷底板设计并施工了7眼深度150 m的疏放寒武灰岩地热水钻孔。7眼疏放孔总涌水量300 m3/h,涌出地热水温度50℃。疏放的结果使得八矿突水系数>0.06 MPa/m的突水危险区每年减少5 480 m2,疏放的地热水引至地面后可用于洗浴、生活、游泳和取暖,每年可节约资金或增加收入2 600多万元,并且环境效益显著。     

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...     

复杂地质条件下特厚煤层综放开采突水危险性分析

老虎台矿开采煤层最大厚度130 m,采区大型断裂带14条,开采历史80余年,水文地质条件复杂。应用Midas-GTS有限元分析软件及实际工程资料分析了老虎台矿开采的突水危险性,详细分析了突水水源及突水通道。突水水源包括第四纪冲积层含水层、地表水、移动盆地中积水、断层水及老采区水;突水通道主要是受开采影响形成的导水裂隙带及活化的断层。通过分析得出现今73003^#及73004^#开采工作面突水危险性很高,须采取必要措施方可继续开采。     

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。     

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。     

Study of Mine Water Inrush from Floor Strata through Faults

The mechanism of mine water inrushes in coal mines in China differs considerably from that in other countries. In China, most water inrushes occur from floor strata, the source of water inrush being karstic limestone aquifers. This paper describes the mechanism of mine water inrushes through a fault in the mine floor using principles of strata mechanics, and the path of water inrush from an aquifer to the working face. A criterion to judge whether the ground water inrush will occur through a fault or not is also described, together with a case history of water inflow in Feicheng Coalfield, China.     

山西省阳坡泉煤矿水文地质特征及水压带开采技术研究

阳坡泉煤矿位于鄂尔多斯聚煤盆地东缘的河东煤田中段东边缘。通过对矿区钻井、测井资料、含水岩性组合及出露特征分析,主要含水层为奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层、碎屑岩裂隙含水层、松散岩类孔隙含水层。大气降水、地表水、含水层水、奥灰水是煤田的主要充水来源。根据突水系数法对矿井西翼盘区各主采煤层进行了带压开采安全性评价,10、11、13号煤层最大突水系数值分别为0014、0015、0027 MPa/m,在构造破坏地段工作面回采有可能发生突水。依据该矿井奥灰突水带压评价,提出了该矿井带压开采的路线和安全保障措施,加强导水构造和底板薄弱带的探查与治理,以保障矿井安全开采,同时希望能够为广大同行提供一定的借鉴。