高阳煤矿水害类型分析与防治措施

高阳煤矿主采煤层为二叠系山西组1、2、3号煤层和石炭系上统太原组9+10+11号煤,投产40多年来山西组煤层几乎开采完毕,接近进入"三下"采煤区域,太原组煤层已开采10年。随着开采的不断延伸,矿井水害日益呈现,对采掘工作面人员及安全生产构成威胁。以涌水水源与导水通道为划分原则,分析了高阳煤矿面临的水害危险源,指出了矿井水害防治重点,并提出了相应的防治水措施。     

西北矿区煤层顶板水害预测及防治技术研究*

针对西北矿区煤层顶板水害特点,提出了煤层顶板含水层富水性探查、煤层顶板水害预测、矿井涌水量预测及其水害防治技术体系,在分析以上方法优缺点的基础上,认为井上下联合探查、钻探与物探并用及“顶板钻探 孔内物探”的思路是顶板含水层富水性探查的方向,基于GIS的煤层顶板水害预测方法的应用是提高其预测准确性的途径之一。     

大海则煤矿顶板富水含水层下开采水害防治研究

为了解决顶板富水含水层下开采过程中所面临的水害问题,以侏罗纪煤田榆横北区大海则煤矿为例,通过分析矿井水文地质条件,确定了主要充水水源和充水通道,计算了防隔水煤（岩）柱留设宽（厚）度,并预测了矿井开采2号煤层时的涌水量,提出了相应的防治措施。结果表明:矿井开采2号煤层时,其主要充水水源为煤层顶板侏罗系延安组、直罗组含水层水,主要充水通道为覆岩导水裂隙带。通过计算防隔水煤（岩）柱留设宽（厚）度,分析判断其在现有2号煤层开采条件下,不会受到顶板白垩系洛河组强含水层影响。采用解析法和数值法进行矿井涌水量预测,取其算术平均值作为参考。结合矿井条件和现场实际,提出井下钻探、地球物探、水文地质监测等综合防治措施,通过预防、探查、疏排、监测等手段,共同解决矿井水害问题。     

东胜—神府矿区煤层顶板水害预测及防治

针对东胜—神府矿区煤层顶板水害特点,提出了煤层顶板含水层富水性探查、煤层顶板水害预测、矿井涌水量预测及其水害防治技术体系,在分析以上方法优缺点的基础上,认为井上下联合探查、钻探与物探并用及“顶板钻探+孔内物探”的思路是顶板含水层富水性探查的方向,基于GIS的煤层顶板水害预测方法的应用是提高其预测准确性的途径之一。     

浅埋深倾斜煤层综采顶板水害评价与防治技术研究

分析了贵州某矿9煤覆岩类型,应用经验公式预计了1091工作面浅埋深倾斜煤层综采条件下的覆岩破坏高度,评价了工作面的顶板水害,得出永宁镇组强富水含水层是工作面开采的主要水害威胁。基于覆岩破坏顶点与覆岩含水层间完整岩层厚度情况,对顶板水害威胁进行了分区,针对不同分区提出了"顶水开采、严防抽冒、局部限厚"水害分区防治技术,实现了1091工作面的安全回采。     

银星一号煤矿侏罗系煤层顶板砂岩水害特征及防治技术

针对宁夏银星一号煤矿存在的侏罗系煤层顶板砂岩水害问题,在梳理矿井地质及水文地质条件的基础上,分析了侏罗系煤层顶板砂岩沉积环境与富水性的直接关系,评价了砂岩含水层的富水性;在研究煤层顶板岩层力学性质、矿物成分、水稳性特征以及导水裂隙发育规律的基础上分析了侏罗系煤层顶板砂岩水害机理及特征;提出了综合运用“探、疏、排、截、监”多种措施;以基础性探查工作为前提,重点运用疏水降压技术进行水害治理的思路。110301工作面水害治理效果表明通过疏水降压治理侏罗系煤层顶板砂岩水害是可行的。     

多频并行电法在煤层顶板防治水中的应用

煤矿水害是矿井安全生产的重大灾害之一,顶板砂岩、灰岩、泥岩的电阻率差异明显,而富水性对砂岩、灰岩的电阻率影响较大,符合多频并行电法探测的地球物理依据,因此可以采用多频并行电法对工作面顶板富水情况进行探测。多频并行电法是以直流电法理论为基础,现场观测频率域电场信号,信噪比高,对工作面底板异常的平面分辨能力相对较好。通过对15309工作面顶板砂砾岩富水性探测及验证结果可知,多频并行电法是一种便捷有效的井下物探手段,能够为煤矿顶板防治水工作提供技术支撑,为煤矿安全开采提供地质保障,也可为其他煤矿类似水害探测及分析提供借鉴。     

侏罗纪浅埋煤层开采典型水害模式及分区

陕北煤炭基地侏罗纪浅部煤层开采面临多种水害威胁,传统煤矿水害危险性评价工作未充分结合研究区典型水害特点,在生产实际中的适用性不强。以红柳林煤矿3~(-1)煤层为研究对象,系统分析煤层开采面临的典型水害特征,计算煤层开采的导水断裂带发育高度,并绘制导水裂隙带发育高度等值线图,利用主要含水层(体)与导水断裂带之间的相对距离关系,提出基于煤矿充水含水层(体)特征的水害模式划分方法,并在研究区内针对不同水害模式进行分区。结果表明:按照区域内充水含水层(体)的不同,研究区水害类型可划分为单一含水层水害模式和复合含水层水害模式和古直罗河水害模式3种主要水害模式;按照充水水源不同,单一含水层水害模式可划分为顶板烧变岩水害型、顶板风化基岩水害型;复合含水层水害模式可分为顶板烧变岩直接-松散层间接水害型、顶板风化基岩直接-松散层直接水害型、顶板烧变岩直接-松散层直接水害型以及顶板风化基岩直接-松散层间接水害型;单一含水层水害模式主要分布于导水断裂带波及顶板风化基岩含水层及开采煤层上方存在隐伏烧变岩含水层区域;复合型含水层水害模式分布于导水断裂带突破风化基岩含水层,直接或间接波及松散层含水层区域;古直罗河水害模式分布于古直罗河及古河流阶地发育之处;对不同水害模式下突水风险性进行分析,烧变岩水害型一般不对煤层开采构成较大威胁,突水风险性较小;顶板风化基岩水害型、顶板复合水害模式及古直罗河水害模式在部分区域为强富水性,且可能通过导水断裂带进入井下,均存在一定突水风险。     

准格尔矿区井下水害区域超前探查防治技术

针对准格尔矿区西部6号煤层受底板奥灰水和顶板砂岩水双重威胁,水害事故频发,严重制约着煤炭安全高效开采等问题,提出采用井下超长水平定向钻孔技术,对煤层顶板砂岩水进行预疏放,对煤层底板岩溶陷落柱及裂隙进行探查与封堵。分别从目的层位优选、钻孔轨迹控制、钻孔注浆工艺、钻孔施工等方面对井下水害区域超前探查防治技术进行了研究。并在准格尔煤田龙王沟煤矿61605工作面进行现场应用,钻孔孔深普遍大于1100m,岩层最大孔深达1227m,钻进过程中局部裂隙发育,裂隙注浆量460.42t,未发现大的导水通道及强富水区,为煤炭安全可持续开采提供了重要的地质依据。     

煤矿顶板基岩富水性综合探测及分析

煤矿顶板水害的探测与治理对于保障矿井的安全生产和经济效益、保护生态环境具有重要意义。为此,有必要在采煤工作面回采前,探明顶板含水情况。以郭家湾煤矿51109工作面为例,基于顶板上方的综合物探结果,结合钻孔、水文地质资料及采掘资料综合分析,探测出工作面顶板上方0～100 m富水异常区域范围。通过综合分析可得,1号、2号和3号异常区主要为5-1号煤层顶板裂隙承压砂岩含水层、4-3号煤层顶板裂隙承压砂岩含水层及第四系全新统冲洪积层孔隙含水层相对富水所致。多种手段联合解释结果准确可靠,可为回采工作面防治水提供重要指导。     

煤层群下组煤开采顶板水害防治技术研究

文章分析了15101工作面顶板水的分布情况及富水特征,并结合导水裂缝带高度经验公式预计了该工作面回采导水裂缝带发育高度,根据计算结果分析了工作面回采可能贯通的含水层,并针对不同的含水层影响程度制定了防治措施。对煤层群下组煤开采顶板水害防治具有重要意义,为实现高产高效安全生产提供了保障。     

复杂水文地质条件下工作面开采的水害防治

240805面是四采区8煤首采工作面,由于该采区8煤层顶板砂岩局部富水性相对较强,8煤顶板砂岩水将威胁该面的安全回采。通过对240805面地质、水文地质条件进行分析,提出工作面回采的水害防治措施。     

基于集对分析-可变模糊集耦合法的砂岩含水层富水性评价——以宁东矿区金家渠井田侏罗系直罗组含水层为例

我国西北地区的侏罗系煤炭资源开采过程中面临顶板水害威胁,其危害程度与煤层上覆地层的水文地质结构有关,对煤层顶板含水层富水性进行合理有效的预测评价,有利于对顶板水害防治做出科学的决策,从而实现安全开采。以宁东矿区金家渠煤矿为例,基于岩性,选取了砂岩等效厚度,砂岩岩性系数,砂泥互层数3个评价因素,建立了岩性影响指数评价指标;基于构造,针对断层、褶皱,选取了断层交端点密度、断层规模密度、煤层倾角变异系数3个指标作为主采煤层上覆直接充水含水层-直罗组砂岩含水层富水性的评价指标。在此基础上,引入集对分析-可变模糊集耦合评价方法,构建了基于集对分析-可变模糊集耦合评价法的直罗组含水层富水评价模型。利用"联系度"实现了富水评价指标与评价等级间的反映联系,利用"相对隶属度函数"实现了富水评价指标值之间的有机融合。在富水性相对分区的基础上,以研究区钻孔抽(放)水试验的单位涌水量为基准,综合确定了研究区富水性分区,结果表明,研究区整体富水性较弱,具有中等、弱2个等级分区,其中富水性中等区域主要位于研究区中北部,富水性弱区主要位于南部、东部及西部。     

261303工作面推覆体寒武系下防水岩柱76m开采的实践

261303工作面是六采区13煤首采工作面,为推覆体寒武系下76m防水岩柱下开采工作面。由于推覆体寒武系灰岩局部富水性较强,因此,推覆体寒武系灰岩水和13-1煤顶板砂岩水将威胁261303工作面的安全开采。通过对261303面地质、水文地质、工程地质等条件进行分析,提出工作面回采是可行的,并提出了相应的水害防治措施。开采实践证明:261303面推覆体寒武系下76m防水岩柱开采是可行的,为矿区相似条件下工作面安全开采提供了技术依据。     

巴拉素煤矿先期开采地段顶板涌(突)水危险性评价及防治措施

陕北侏罗纪煤田内各矿井多年来受煤层顶板水害影响严重。为有效遏制该类水害威胁打好基础,以巴拉素煤矿先期开采地段为例,结合充水含水层厚度、岩心采取率、渗透系数、单位涌水量和物探工程成果等多元地学信息,采用"三图-双预测法",通过叠加分析,最终得到煤层顶板涌(突)水条件综合分区图。研究表明:直罗组含水层水将为研究区全区未来开采的主要充水水源,其相对富水的中西部及东部区域,即为研究区顶板涌(突)水的威胁地段。针对矿井未来面临的水害问题,提出相应合理有效的防治措施。     

蚂蚁追踪技术在煤层上部裂隙预测中的应用

高家堡井田主采煤层埋藏深度较大,上覆地层洛河组厚度巨厚,距主采煤层间距较小,并且属强富水层。通过矿井回采井下出水规律分析,在工作面回采过程中随着采面的不断推进,矿井水量不断增大;再通过矿井的水质化验分析,确定矿井的涌出水为洛河组水,因此确定煤层顶板至洛河组底板之间存在原生裂隙。使矿井煤层在回采过程中,受顶板水害威胁程度加重,同时也使矿井防治水工作难度增加。为探测出裂隙的发育情况,通过蚂蚁追踪技术,精细刻画出煤层至洛河组底板裂隙发育高度及裂隙发育方向,为煤矿开采中顶板水害防治工程设计提供地质依据,科学预防地质灾害,有效降低煤矿顶板水害的地质风险。     

神南矿区张家峁煤矿煤层顶板涌(突)水危险性评价

根据对张家峁井田地质及水文地质资料的分析研究,利用GIS多源数据融合方法,采用“三图—双预测法”进行煤层顶板水害危险性预测评价。首先以“富水性结构指数法”对煤层顶板基岩裂隙含水层进行富水性分区评价,然后针对煤矿正在开采的煤层顶板导水裂隙带发育高度进行研究分析,最终将之前得到的富水性分区图与冒落带分区图进行叠加分析,得到顶板含水层突水危险性分区图,进而采取相应的治理措施。研究表明,由于导水裂隙带均发育到其顶板含水层,故涌突水条件主要取决于其含水层的富水性,对于基岩裂隙含水层来说,总体上中部、西南部和西北部突水危险性较高,东部突水危险性较弱,由东至西突水危险性逐渐增大,相关研究在22202工作面涌水量观测结果中得到了验证。     

川南古叙矿区观文矿段水害类型及防治对策

针对川南古叙矿区观文矿段存在的矿井水害问题,在梳理观文煤矿地质及水文地质条件的基础上,分析了各含水层地下水对煤层开采的影响;以充水水源空间位置及水害形成条件为标准,将矿区内水害类型分为大气降水、老窑及采空区积水、煤层顶板水、煤层底板水与构造水5大类及可能的离层水害。针对不同类型水害对矿井的威胁程度及防治难易程度,提出了适合观文煤矿复合水害的防治水对策。     

曹家滩煤矿顶板富水性分析及防治措施研究

为了避免西部高强度开采矿区发生工作面顶板溃水溃沙灾害，以地表生态脆弱的榆神矿区曹家滩矿井的首采工作面为研究背景，分析了首采工作面煤层的地质概况，确定了影响工作面发生水害事故的充水因素，将物理探测和“三图”法相结合对首采工作面煤层顶板富水性特征及分区进行了综合论证分析。结果表明：大气降水和地表水是矿井的间接充水水源，煤层顶板导水裂隙带波及范围内的延安组、直罗组和基岩风化带含水层的水为直接充水水源|导水裂缝带是矿井发生水害事故的主要充水通道|矿井风化基岩含水层富水性较强，延安组为弱含水层。通过FLAC 3D研究了覆岩裂隙运动破坏规律，工作面推进至180m后，导水裂隙带发育速度增加，推进至240m后达到最大值约159m，覆岩的裂采比为26.5。结合上述分析，提出了以完善矿井水害监测系统和建设防排水系统、合理确定回采参数和培训防治水专业人员相结合的防治水技术改进措施。     

矿井瞬变电磁法在煤层顶板富水异常区探测中的应用

 一直以来,煤层顶板水害问题是红柳林煤矿安全生产的严重威胁,为保证5号煤层工作面安全回采,应在开采前期查明顶板基岩层导、含水构造及其富水性。由于矿井瞬变电磁法对低电阻率地层均有反应敏感、分辨率高及探测深度大等优点,为本次工作面顶板水害防治提供了有效的技术手段。本文利用矿井瞬变电磁法基本查明了该矿15204工作面顶板导、含水构造,圈定了富水异常区,所取得的成功经验对该矿区今后顶板水害防治技术的发展提供了科学依据,具有一定的指导意义。