芦子沟煤矿水文地质条件勘查及水害应对

为了解决芦子沟煤矿1⁰#煤层存在的水文地质问题，保障煤矿开采安全进行。对芦子沟煤矿水文地质条件进行了勘查。本井田充水水源主要有大气降水、地表水、煤系围岩含水层水、奥陶系灰岩岩溶裂隙水及采空区积水等。矿井开采主要水患为奥灰岩溶水、采空区积水。按实际生产300 d/a计算，出煤为3 000 t/d，使用富水系数比拟法，估计本矿投产后10^#煤层矿井正常涌水量约120 m³/h，最大涌水量达到150 m³/h。对矿井直接充水水源、地表水、奥灰岩溶水、采空区积水防治措施进行了阐述。     

燕子山矿对有补给水源的采空区积水治理技术研究

燕子山矿C5^#煤层8401工作面上覆有侏罗系14^-3#煤层303盘区8301-8309面采空区,其中8307工作面预计积水量8万m³,连续三个月放水10万m³后,仍有补给量20 m³/h,严重影响工作面安全回采。后续通过将采空区积水截留到相邻掘进工作面排放等技术措施,减小8401工作面涌水量,遏制了上覆补给水源对下方工作面开采带来的危害,降低安全风险,保证了工作面安全回采。该项技术研究可为存在类似问题的矿井提供借鉴。     

鹤煤九矿涌水水源分析及涌水量预测

鹤煤九矿目前已进入二₁煤层第3水平的开采。为减少突水事故对矿井建设和安全生产的威胁,根据鹤煤九矿2006—2016年矿井涌水量数据,结合矿井过往开采经验,对影响矿井建设与生产的涌水水源进行归类分析,同时对矿井涌水量时间和空间上的变化趋势进行动态评价。采用比拟法和解析法对矿井未来涌水量进行预测,通过可靠性分析确定以比拟法涌水量预测结果,以正常涌水量436.8 m³/h、最大涌水量573 m³/h作为鹤煤九矿防治水的参考依据。     

贵州省兴荣煤矿水文地质条件分析及涌水量预测

矿井水害严重威胁煤矿安全生产,针对兴荣煤矿受水害影响严重的情况,在了解矿区水文地质条件的基础上,对矿区充水条件及充水因素进行分析,结果表明:影响兴荣煤矿安全开采的含水层系主要为煤层底板茅口组灰岩含水层,以及顶部P₃c+d裂隙含水岩组,矿井充水通道主要由采面、掘面扰动后形成的顶板裂隙发育、原生断裂裂隙发育和区域性封闭不良钻孔组成,这些充水通道受构造影响相对较大,矿井在未来开采至+1150m标高时,预计矿井正常涌水量为24.33m³/h,最大涌水量为43.80m³/h。     

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。     

孤岛综放工作面底板突水综合治理技术研究

芦沟煤矿21煤柱综放工作面位于21采区中部，沿21采区三条下山布置煤柱工作面，两翼均为已回采过的采空区，该面为孤岛工作面。工作面回采后底板突水，出水量最大290 m³/h。通过采用井下物探、帷幕注浆、查明出水通道等技术措施，将出水点封堵，将涌水量降至47 m³/h,通过21煤柱综放工作面动水封堵工程经验，总结出一套行之有效的治理技术，具有在类似条件下推广的价值。     

精确疏放唐家会矿煤层顶板砂岩水技术

顶板砂岩水是唐家会煤矿6号煤层开采过程中的主要灾害之一。利用长距离水平定向钻技术代替常规钻进技术精确有效地疏放62103工作面6号煤层顶板砂岩水,共施工3个定向长钻孔,总进尺2535 m,单孔最大深度966 m,单孔最大涌水量130 m³/h,累计疏放水量13万m³,高效地消除了煤层顶板水害隐患,缩短了开采准备时间,为巷道掘进与工作面回采提供了安全保障。     

极复杂水文地质条件下矿井堵源截流技术应用研究

平禹一矿水文地质类型为极复杂型,历史上多次发生灰岩承压水突水淹井和淹采区事故,矿井主采二₁煤层、二₃煤层,当前矿井总涌水量为2 000 m³/h。中央泵房排水能力3 300 m³/h,五采区中央泵房排水能力3 200 m³/h,中央泵房及五采区中央泵房均采用独立系统,井下水可分别直排地面。平禹一矿岩溶水补给量较大,疏水降压存在着排水量大、降压目标难以实现的困难,经研究论证,通过采取地面注浆和井下注浆的堵源截流技术,切断岩溶水进入矿井导水通道,可以完全或部分消除岩溶水对二₁煤层开采的威胁。经过Ⅰ期（2009—2010年）和Ⅱ期（2013—2014年）2次堵源截流工程施工,矿井涌水量显著减少,特别是Ⅱ期工程实施后,堵水效果明显。通过堵源截流技术在平禹一矿的应用,封堵了充水通道,减少了矿井排水量,降低了矿井生产成本,有效保护了地下水资源,同时保证了矿井带压开采的安全性,具有明显的经济和社会效益。     

顶板岩溶裂隙补给矿井突水特征判别及开采预控对策

金鹅池煤矿在+200 m东轨道石门施工探水钻孔时发生突水,涌水量从最初的80 m3/h短时间内迅速增大至320 m3/h,持续3个多月涌水量达到200 m3/h以上。从水量、水质、顶板基岩导含水结构、补给来源及水力联系等方面,对顶板强岩溶裂隙突水特征进行分析、判别,并在物探及注浆堵水中得以验证。根据验证结论,对矿井水文地质特征作出进一步修正,为矿井开拓部署调整及开采预控提供科学依据。     

临汾宏大豁口煤业9+10#煤层涌水量预测定向分析

针对临汾宏大豁口煤业9+10^#煤层涌水量进行预测分析,分析了该煤层充水水源、充水通道等情况,确定了10(9+10)号煤层7处采空区积水,计算采空区积水量约28.2万m³,计算确定了与该煤层具有水力联系的煤层采空区垮落带和导水裂缝高度。基于以上分析,采用对比预测和动力学计算两种方法对9+10^#煤层涌水量预测,二者预测结果基本相同,确定9+10^#煤层最小涌水量为38.86 m³/h,最大涌水量为44.54 m³/h。     

基于固流耦合理论的覆岩破坏特征及涌水量预计的数值模拟

通过FLAC^3D的流固耦合功能建立了计算模型,模拟了在多含水层及海水等大型水体条件下,煤层开采过程中顶板破坏场、孔隙水压力分布以及在动态开采中水流矢量分布.并在此基础上,通过FLAC^3D内置Fish函数,计算了开采过程中工作面最大涌水量.结果表明,随着开采形成的断裂带和含水层沟通,含水层水向采空区渗入,在前方煤壁处发生突水,并计算得到工作面最大涌水量为15.5 m³/h.     

近距离煤层顶板水害立体防控技术研究——以蒙陕深部矿井为例

蒙陕地区深部侏罗系煤层开采水文地质条件复杂,矿井在开采期间面临顶板疏水难度大、排水系统压力大、掘进效率低、经济效益差等难题,提出“低位邻面截流、分区防控、层组治理”的水害防控思路,建立近距离煤层顶板水害立体防控方案和以单孔涌水量、钻孔水压力、静储量为指标的水害立体防控效果评价体系。以呼吉尔特矿区门克庆矿井3^-1,2^-2中煤近距离开采顶板水害防治为例,通过井上下钻探、物探立体探查手段,开展精细探查,建立和完善了井上、井下水文监测系统,在分析研究矿井顶板含隔水层沉积地质展布情况、富水异常区分布范围及层段和地下水流场特征等重要水文地质参数的基础上,实行上行开采的方式,首先有针对性的开展了3^-1煤3101工作面的顶板疏放水工作,并通过疏放水试验精细预测工作面涌水量,建立完善可靠的排水系统,该工作面顶板疏放水钻孔累计疏放水量达2 659.3万m³。在2201工作面掘进期间,通过超前探放水钻孔发现,相较于3^-1煤,其顶板含水层水压、水量均有不同程度的下降,说明先行开采下层3^-1<...     

工作面水害治理技术及效果考察

为确保8716工作面防治水安全,结合晋华宫煤矿8716工作面地质条件和涌水量,对工作面实施地面排水孔和工作面疏水孔进行排水。排出7号煤层采空区积水累计约505.04万m³后,经地面物探和钻探孔验证,发现8716工作面上覆7号煤层采空区内已无大范围的积水,可对工作面进行回采,但回采过程中应加强涌水量观测。     

煤层采动顶板水文地质参数演化与矿井涌水量动态计算方法

为预防煤矿采掘过程中突水事故的发生，开展矿井突水预测预报尤其是涌水量的精准计算尤为重要。以目前矿井涌水量计算普遍采用的解析法(也称“大井法”)为例，针对采动顶板水文地质参数演化与矿井涌水量动态精准计算之间的矛盾问题，在进一步分析笔者团队前期研究成果的基础上，阐述了采动顶板破坏过程中涌水形成机制和水文地质参数演化规律，探索性提出了变参条件下矿井涌水量动态计算方法，并进行了工程应用与可靠性评价。研究表明：采动诱发顶板直接充水含水层的渗透系数(K)呈“稳定增加—波动变化—恢复稳定”的变化特征，水位降深(S)和影响半径(R)呈“快速增加—略微下降—恢复稳定”的变化特征；传统解析法预计涌水量时在边界条件概化、参数选取以及计算过程存在误差，论文提出了矿井涌水量动态计算方法，即考虑采空区面积、水位漏斗动态变化过程的“移动大井”理论模型，以初次(周期)垮落步距为计算单元依次概化“移动大井”,渐次计算工作面推进过程中的动态涌水量；以徐矿集团下属某矿1306工作面为例，分别开展了工作面回采过程中引用影响半径(R₀)单参数变化和引用影响半径(R₀)、水位降深(S)...     

浅埋极近距离房柱采空区下大采高工作面切眼支护设计

浅埋极近距离下煤层开采过程中,受已采上煤层扰动较大,且在房柱采空区下开采存在较大安全风险。针对海湾煤矿三号井2^-2煤层2205大采高(采高7 m)工作面,其上部6 m处为2^-2上煤层房柱式采空区,房柱采空区遗留煤柱将导致应力集中,直接影响到下位煤层开切眼围岩的应力分布和切眼的支护方式。根据2205工作面设备特点,工作面切眼尺寸为9.6 m×5.0 m(宽×高)。切眼采用综掘机掘进施工,分4次掘进成巷,现场支护采用“锚网索+钢带+垛式”联合支护,增大了支护强度,保证支护质量,有效控制了顶板及巷道的变形,保证了切眼掘进及综采工作面设备安装期间的安全,能够为类似矿井提供一定借鉴。     

韩咀煤矿水文地质及矿井充水因素分析

通过对韩咀煤矿水文地质特征及矿井充水因素分析,认为矿井的主要充水水源为老空水、顶板砂岩裂隙水,间接充水水源为大气降水、地表水;主要充水通道为顶板垮落裂隙带、废弃老窑,其次为封闭不良钻孔、断裂构造。据矿井实际数据,按矿井充水程度等级将韩咀煤矿划分为充水性弱的矿井;按涌水量大小等级将其划分为矿井涌水量小的矿井。全面统计了井田自采采空区,井田内老空区、采空区,周边老空区、采空区积水面积以及积水量,证明老空水是矿井面临的最主要水害。采用比拟法和大井法对矿井涌水量进行了预测,预测到矿井未来3年正常涌水量为89. 7 m3/h,最大涌水量为110. 9 m3/h,可作为矿井防治水工作的依据。     

小窑头煤业51304工作面上覆采空区积水估算及治理研究

小窑头煤业51304工作面上覆12#煤层采空区,采空区积水或将威胁工作面的安全生产。为解决该问题,对上覆采空区积水情况进行分析计算,针对突水危险区域设计疏放方案,结果表明：51304工作面上覆采空区积水量约83 281.2 m³,工作面回采将导通上覆采空区积水,设计施工22个顶板疏放钻孔累计放水量86 675 m³,成功解除了近距离煤层上覆采空区积水的威胁。     

“天窗区”浅层地下水安全开采研究

针对榆神府矿区某煤矿煤层开采遇"天窗区"导通浅层地下水,改变局部水文地质条件,影响煤矿安全开采的情况,通过Visual Modflow软件建立三维地下水非稳定流数值模型,预测浅层地下水通过"天窗区"对煤层开采涌水量的影响值。研究结果表明:第四系浅层含水层对2煤开采的矿井涌水量中补充的水量为3456.5 m³/d,其中通过"天窗区"对2煤开采的矿井涌水量中补充的水量为2768.8 m³/d;第四系含水层受"天窗区"影响较小,"天窗区"外的第四系含水层对煤层开采影响较小。研究结果为煤矿进行保水安全开采方案提供依据。     

慈林山煤矿涌水问题防治探讨

针对慈林山煤矿的涌水问题,通过地质勘探研究煤矿水文地质条件,使用大井法和水文地质比拟法的科学计算方法预测矿井涌水量。结果表明,慈林山煤矿9号煤层开采的主要充水水源是第四系松散层潜水含水层和3号煤采空区积水,导水通道是煤层开采形成的垂向导水裂缝带。15号煤开采时主要充水水源为K2灰岩水和3号煤、9号煤采空区积水,导水通道是煤层开采形成的垂向导水裂缝带、断层及陷落柱。预测9号煤开采时正常涌水量为62.5m3/h,最大涌水量为137.5m3/h;15号煤开采时正常涌水量为97.0m3/h,最大涌水量为142.5m3/h。鉴于采空区积水具有突发性强、水量大、来势猛、破坏性大且有腐蚀性等特点,采用井下疏放水方案对采空区积水进行防治,为采掘工作安全开展提供保障。     

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。