基于沉积分析的顶板疏放水技术研究

为了提高深部侏罗系煤层顶板含水层的疏放水效果。以呼吉尔特矿区某矿为例,运用沉积分析方法对含水层进行精细划分,制定总体设计、分段施工、可控疏放、定量评价的疏放水技术路线。结果表明:2-1煤顶板直罗组含水层富水性不均一;受沉积控水影响,富水条带显现;直罗组二段富水性强于一段,是疏放水的关键层位;在静储量疏放完全的情况下,单孔疏放至水压1MPa、水量5m3/h以下,可以保障工作面的安全回采。     

煤层顶板钻孔疏放水技术优化

为解决对疏放工程优化布置、疏放效果评价等缺乏深入研究造成的顶板含水层过度疏放或者疏放不足等问题,以柠条塔煤矿S 1200-3工作面为研究对象,进行钻孔疏放水优化.针对以往工作面疏放水存在的问题,在明确含水层水文地质特征及矿井涌水量影响因素后,实施井下疏放水试验,分析疏放水效果定量化指标,并在此基础上进行煤层顶板水疏放效...     

门克庆煤矿顶板疏放水设计优化研究

门克庆煤矿位于呼吉尔特矿区东南部,主采煤层为鄂尔多斯盆地侏罗系延安组煤层,埋深超过700 m,水文地质条件复杂。在特殊的陆相沉积环境下,形成了侏罗系直罗组底部强富水的"七里镇砂岩"。该含水层具有渗透性强、易于疏放等特点,为矿井主要充水含水层。根据矿井水害类型,确立了"超前分段疏放,削峰平谷"的顶板疏放水技术路线。首采工作面开采后,受采空区疏放的影响,矿井主要充水含水层水压大幅度下降;越靠近疏放区域,降幅越大。在含水层水压大幅度下降的情况下,通过对首采工作面疏放水试验数据及回采过程中的顶板疏放水数据的分析研究,对顶板疏放水设计进行优化,增大钻孔间距,缩短疏放时间,使得疏放效果达到最优化,实现水害治理安全高效。     

井下疏水降压防治水措施的适宜性分析

为有助于华北岩溶充水煤矿的疏放水工作,采用均衡原理分析了矿井疏放水时涌水量的构成,总结出矿井疏放水常见的3种水位动态变化曲线,即弱富水但补给充沛含水层的快速下降和快速稳定型曲线、富水性差和缺乏补给含水层的近直线状下降曲线、强富水性和强补给含水层的平缓分段下降曲线。结合河南省4个大型岩溶充水煤矿防治水实例,以大型放水试验取得的降深和涌水量之比作为评价指标,研究了矿井疏水降压的适宜性,可为矿井疏放水提供参考。     

向斜轴部煤层顶板水疏放效果定量化评价

针对煤层顶板水疏放效果定性分析存在的过度疏放问题,采用钻孔涌水量衰减率、含水层水头高度、疏放水总量及残余水量等定量指标,对新疆大南湖一矿1305工作面(尤其是向斜轴部区域)进行疏放水效果定量化评价。结果表明,1305工作面疏放水总量小于工作面静储量,向斜轴部区域的疏放水钻孔涌水量衰减率较小,运输巷侧水头高度高出含水层顶板约45 m,未实现有效疏放,仍需适当加密疏放水钻孔继续疏放,可为疏放水效果评价提供一定的定量化依据,确保煤层顶板水的有效疏放。     

榆神矿区浅埋煤层减水开采中预疏放标准确定方法

榆神矿区地处干旱半干旱地区,生态环境十分脆弱。疏放水是榆神矿区顶板水害防治的主要手段,但过度疏放不仅增加矿井排水负担,而且不利于保护浅层地下水资源。因此,在确保防治水安全的前提下,计算预疏放残余水头、确定预疏放阶段和回采阶段第四系松散含水层漏失量,从而实现总漏失量最小是煤炭减水开采中的重点研究问题之一。以榆神矿区锦界煤矿为例,在分析井田含、隔水层赋存特征的基础上,建立了煤层开采的2种充水模式,并对顶板含水层进行了富水性分区;以矿井涌水量实测数据为基础,分析了涌水量变化规律及其构成比例;采用Drain边界刻画多工作面连续回采内边界,建立了锦界煤矿采掘扰动条件下地下水流数值模型,研究了两种充水模式下预疏放残余水头在不同工况下的第四系松散含水层总漏失量变化规律,确定了工作面预疏放结束标准。结果表明:锦界煤矿煤层顶板为典型的沙(层)-土(层)-基(岩)型结构,主要充水水源为风化基岩水,主要充水模式为土层未缺失风化基岩充水型及土层缺失风化基岩和松散层混合充水型。采用GIS多元信息融合技术划分的井田富水性分区结果显示,相对强富水区位于井田二盘区局部地段、三盘区和四盘区大部分地段,与现场实际基本一致。矿井疏放水量与工作面回采残余涌水量曲线变化趋势基本一致,各占矿井涌水量的50%左右。通过数值模型计算得出两种充水模式下工作面预疏放结束标准为将充水含水层疏放至煤层底板以上15~20 m,保留一定的残余水头可进行回采,无需继续疏放。此时,第四系松散含水层水资源总漏失量最小,可起到减水采煤的作用。研究成果为榆神矿区浅埋煤层提供了“减水开采”的新思路。     

煤矿厚层砂岩裂隙水精细疏放与综合利用技术研究

通过对建北井田洛河组砂岩裂隙含水层水文地质条件、埋藏条件、分布特征以及富水性变化规律、水质特征的系统分析,结合对疏放水钻孔流量的估算结果,选择在辅助运输大巷附近布置3个疏水孔对洛河砂岩水进行预疏放,并设计1#疏水孔终孔高度为237m,并分成孔口管段、封隔管段和裸孔段,有效隔绝了不符合生活用水标准的其他含水层水。同时1#疏水孔的实际水量与预测值差距较小,且水质优良,可以直接做生活用水。该技术的应用实现了疏放水孔兼具生活用水井的功能,在减小矿井水害威胁的同时,高效综合利用了井田水资源,为建北煤矿创造了较高的经济价值。     

覆岩结构下含水层开采疏放水效果评价研究

针对覆岩结构下煤层开采顶板水量变化情况,利用数值模拟方法对上覆含水层进行了有效探查和疏放研究。结果表明:覆岩组合特性控制着含水层释放过程,通过优化疏放水钻孔设计提高疏放水效果,实现工作面回采过程中矿井涌水量"削峰平谷",以达到经济合理的目的,垂直或平行于地层走向并朝向地层标高降低方向的钻孔疏放水效果最佳。选择从钻孔疏放水原始数据、总量变化、钻场水量变化、疏放水量与水压相关性等方面的评价途径,对上覆含水层疏放效果进行分析研判,判断工作面受水害威胁程度降低至安全阈值范围,具备安全开采条件,为后续工作面顶板疏放水方案制定及效果评价提供参考。     

司马矿1205工作面顶板水防治研究与应用

司马矿1205工作面煤系地层为弱含水层充水,在华北矿区也具有代表性,弱含水层水的富水规律和探放技术也是其它井田正研究的内容。抓住1205工作面属于顶板弱含水层充水的特点,将研究重点集中于局部弱富水区的判断、探查和疏放;深入分析了井田的水文地质勘查和补充勘查资料,调研了潞安矿区王庄矿、常村矿等矿的富水、探放和突水特点,基本掌握3#煤顶K、K8和K8以上中~细砂岩弱充水含水层富水规律和充水特征,顶板探放水钻孔疏放效果明显。     

基于工作面顶板疏放水的含水层水力联系研究

为了弄清蒙陕接壤区深埋煤层某矿井白垩系志丹群与3-1煤层顶板含水层之间的水力联系情况,在首采工作面顶板疏放水过程中,开展了大气降水、含水层水位和水化学变化等方面的研究,结果表明:通过对首采工作面顶板水提前疏放,使切眼附近钻孔涌水量降至3~5 m3/h,水压降至1.0 MPa左右,形成了较稳定的降落漏斗。在疏放水过程中,志丹群含水层水位基本保持稳定,3-1煤层顶板含水层水位则下降明显;志丹群与3-1煤层顶板含水层水在矿化度、水化学类型等方面差异明显,且放水过程中水化学特征基本不变,表明志丹群低矿化度水未进入3-1煤层顶板含水层。安定—直罗组地层未发育沟通上下含水层的导水通道,志丹群与3-1煤层顶板含水层之间水力联系较差,为矿井安全生产提供了必要的地质保障。     

偃龙矿区奥陶系强岩溶含水层底板注浆改造技术

偃龙矿区地处豫西地区,矿井深部开采二1煤层受奥陶系强含水层岩溶裂隙水威胁,奥灰水压不断增高,煤层底板构造发育、隔水层不稳定等突水因素影响了安全回采。通过水文地质资料分析与瞬变电磁技术进行底板富水性探测,建立了底板注浆改造深度精确计算模型,提出了偃龙矿区二1煤层底板注浆改造水害防治技术,并进行了工业性试验。结果表明:12061工作面底板分布有3种类型富水异常区,富水异常区域岩层节理、裂隙较为发育,异常区覆盖工作面底板大部,工作面底板存在突水危险性;菱形钻孔布置有利于减小孔间距,最终确定底板注浆改造深度为65 m、注浆压力为9 MPa与注浆扩散半径为25 m,对太原组下段及奥陶系灰岩含水层注浆变含水层为相对隔水层,切断了底板奥陶系灰岩含水层与二1煤层的水力联系;底板注浆封堵后,检验孔水量不大于10 m3/h,钻孔孔壁光滑,原5个富水异常区消失,注浆改造效果显著。     

华北型煤田深部开采底板“分时段分带突破”突水机理

通过对华北型煤田大采深高承压水和下组煤开采条件下10起较典型的煤层底板承压突水实例进行深入系统分析,基于时空4维结构概念,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理。从空间上即上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层为界分4个隔水地质单元,以因采动影响而产生的各种破坏损伤及原始导升裂隙带等按阻水能力为界划分11个阻水"分带",并建构了6种突水模式;从时间上按煤层底板渗水及突水通道形成进程划分4个"时段";在此时空概念基础上运用地质结构力学、水动力学、线性断裂岩石力学和非线性系统动力学等进行了相关实验及综合分析,给出了相应时段的煤层底板突水判据。     

煤层底板含水层注浆改造技术应用

为防止工作面回采过程中受底板灰岩承压水威胁,通过对底板改造钻探工程信息、突水事件进行分析,建立起二2煤底板三带结构模型、煤层底板垂直改造观等技术,发现二2煤底板存在三类异常带,分别是砂岩裂隙带、原始导高带、灰岩含水层富水带。发现矿区底板改造钻孔浆液运移以沿纵深裂隙作垂直运动为主,而不是顺层水平运动为主的规律,通过对2209工作面进行底板注浆改造减少近170 m~3/h的排水量,效果明显。     

工作面底板三维电阻率成像技术在杨村煤矿的应用

杨村煤矿2704工作面为一受底板水威胁的采煤工作面,将三维电成像技术应用在工作面底板含水层水文地质条件探查,取得了良好的效果。探查结果表明,工作面底板十四灰含水层存在近SN(西部)和NE向(东部)两个富水带;奥灰含水层在工作面中东部存在一条不规则状富水带。     

富水顶板巷道围岩变形破坏机理及控制技术

本文以新元煤矿的地质资料为背景,运用理论分析、数值模拟、现场监测等手段,对顶板富水条件下巷道的变形机理及关键控制技术进行了研究,得出结论如下：在含水层的作用下顶板岩层中的黏土性矿物将发生严重的膨胀变形,锚杆、锚索支护体施工期间将会加大含水层与工作面之间的水力联系;顶板专用疏放水钻孔的布孔深度,应保证其深入到含水层主裂隙1.5～2 m,以达到良好的疏放效果;为提高支护体的稳定性顶部锚索应采用快速凝固药卷和中速凝固药卷相配合的全长锚固形式;在开挖支护完成后的前20 d内顶底板及两帮的移近速率分别为5.1 mm/d和1.26 mm/d,最终顶底板及两帮的移近量分别为177 mm和38 mm。     

煤矿含水层富水性“双测”技术

从宏观矿区、采区角度采用多因素综合分析技术预测,整体进行总体富水分区,然后再从微观巷道、工作面角度采用矿井瞬变电磁法探测局部富水情况,形成宏观预测、微观探测的"双测技术"体系。以赵庄二号井作为研究对象,综合分析了含水层厚度、岩性结构指数和构造分形维数对含水层富水性的影响,对以上3个因素标准化后,通过多因素分析法将该矿砂岩含水层的富水性分为强富水区:W≥0.5,中富水区:0.35相似文献   

陈四楼煤矿二2煤底板控水构造发育规律研究

为解决陈四楼煤矿大采长工作面高承压水区域底板水害治理难题,在矿井典型2517大采长工作面采用底板注浆改造技术解放受底板太原组灰岩水威胁的煤层。通过资料调研和数据计算,选取改造层位并进行钻孔设计,基于底板注浆改造钻孔的涌水量和注浆量数据,对各含水层富水性、注浆量、主要可注裂隙、不同级别充水裂隙注浆材料消耗及平均单孔耗浆量规律进行对比分析。结果表明,含水层富水区主要受裂隙、断层和褶皱等构造的影响,L₁₀灰岩和L₈灰岩含水层富水性强,分布较均匀,连通性较好,其含水层以中小型和大型裂隙为主且中小型裂隙较多; 工作面平均单孔耗浆量约是充水裂隙涌水量的3.4倍。3次物探结果显示,底板注浆改造效果显著,基本解决了陈四楼煤矿高承压水工作面底板突水问题,可为其他矿区矿井水害治理提供借鉴。

     

地面顺层孔注浆技术在帷幕截流工程中的应用

为了解决朱仙庄煤矿8煤顶板五含水害问题,提出了“帷幕截流,疏干开采”的治理思路,基于地面顺层孔注浆技术研究了大埋深、巨厚层、极强富水岩溶含水层帷幕截流技术,提出了双排平行错位布孔、内外交叉检验的钻孔方式以及前进式控压、多回次控量注浆的注浆控制工艺,运用“分序孔注浆指标对比分析—地面钻孔检查—井下放水验证”的三阶段质量检验方法验证了帷幕截流效果。结果表明：地面定向顺层孔注浆可实现煤矿大埋深、巨厚层、极强富水溶隙裂隙含水层的帷幕经济高效建造;注浆改造后的岩石抗压强度提高1.6MPa,孔隙率降低77.5%,弹性模量、密度也略有提高,透水率小于1Lu,注浆效果良好;放水验证帷幕过水量小于40m³/h,截流率大于98%,内外水位差大于350m,帷幕截流效果良好且运行稳定。     

综采工作面底板物探异常区检验孔施工设计及效果评价

为了确保矿井的安全生产,根据云盖山一矿22204工作面底板抽放巷瞬变电磁探测视电阻率值,预测在此次瞬变电磁探测范围内,探测出B级富水异常区2个,G级高阻畸变区3个,然后对综采工作面底板物探异常区检验孔进行施工设计,初步设计钻场5个,设计钻孔10个,钻探进尺1 160 m,来验证22204综采工作面瞬变电磁勘探报告探测的底板异常区,然后根据检验结果,对物探异常区附近进行注浆加固,封堵导水通道,加强隔水层强度,使含水层变为弱含水层或隔水层,确保工作面回采安全。     

底板注浆效果及突水危险性评价法在赵固二矿的应用

针对赵固二矿14030工作面底板突水危险性及注浆加固效果评价问题,采用"27381注浆改造评价体系"进行了评价。结果表明:工作面注浆前底板L2含水层及其导升带含水性中等,距离工作面底板较远,突水危险性较低,L8含水层含水性强,距离工作面底板近,突水危险性中等,二者之间无密切的水力联系;严重危险区多受到断层影响,Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ严重危险区含水类型为J型,突水危险性低;Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ严重危险区含水性为U型,突水危险性中等。工作面注浆后,严重危险区"三参量"评价结果为均为"好";工作面注浆过程经历了初始升高-注浆平稳-相互影响-终压稳固四个阶段,正常带单位面积注浆量为0.012t/m^3,断层带为0.220t/m^3,注浆系数为18.3,工作面注浆效果综合评价为"好",突水危险性评价为"较低"。