招贤煤矿水文地质特征及涌水量预测研究

为了准确预计招贤煤矿矿井涌水量,正确地指导煤矿安全生产,在分析矿井水文地质特征的基础上,运用"大井法"、集水廊道法与比拟法对该矿井涌水量进行了计算,对该矿井工作面顶板的涌水量进行了预测,计算出静储量,给出了离层积水均匀下泄时的涌水量计算方法和公式,通过比拟法确定了灾变涌水量。研究结果表明:工作面采前疏放水工程对顶板含水层有效疏放和不考虑离层积水条件下,1307工作面正常涌水量为110.33 m~3/h,最大涌水量为584.12 m~3/h;考虑离层积水均匀下泄的涌水量为249 m~3/h;考虑离层积水的灾变涌水量为1 100 m~3/h,该研究结果为煤矿防治水提高预测的可靠性与准确性。     

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。     

工作面顶板涌水量预测及防治措施

为了确保5301工作面免受顶板突水危害,基于邻近工作面涌水情况、工作面主要含水层、隔水层的分析,提出大井法、积水廊道法对工作面突水量进行预测,预测正常涌水量为289 m3/h,最大涌水量为445 m3/h,并制定防治水措施,为保证工作面安全开采提供支持。     

厚煤层放顶煤工作面防治水研究

放顶煤开采时其导水裂隙带发育高度大于煤层顶板到白垩系宜君组含水层底部距离,在工作面薄弱处可能波及至洛河组含水层,工作面面临顶板水害威胁。对此,利用"大井法"进行工作面涌水量计算,考虑回采安全,正常涌水量按400 m3/h、最大涌水量按800 m3/h进行工作面水仓及排水系统的设计。     

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。     

厚煤层放顶煤工作面涌水量预测及防治水方案

厚煤层放顶煤开采时其导水裂隙带的发育高度大于煤层顶板与白垩系宜君组含水层底部距离,在工作面薄弱处可能波及至洛河组含水层,工作面面临顶板水害威胁。以纳林河煤矿2~#矿井首采工作面为例,在分析工作面主要含水层及含水通道的基础上,进行了抽水试验和槽波透视探测、直流电法探测,利用大井法对工作面涌水量进行了计算,考虑回采安全,正常涌水量按400m~3/h、最大涌水量按800 m~3/h进行考虑,进行了工作面水仓及排水系统设计,供类似矿山参考。     

传递岩梁初次断裂工作面涌水量预测模型研究及应用

针对采用工作面开采面积类比法预测顶板最大涌水量误差大的难题,基于流体力学理论,建立了工作面顶板涌水量计算的理想化管道涌水模型。依据矿山压力控制理论,推导出传递岩梁初次断裂时顶板涌水量预测的非线性公式,揭示了顶板涌水量和工作面斜长及传递岩梁初次断裂步距之间的正相关性。现场应用表明,利用已开采和正在开采工作面传递岩梁初次断裂时涌水量,以及已采工作面最大涌水量,预计正在开采工作面最大涌水量所得的结果,相对采用工作面开采面积类比法所得的结果更加符合实际。     

工作面涌水量预测方法的确定

在分析浅埋煤层主要水源基础上,指出工作面最大涌水量、正常涌水量应按动态水和静态水两部分进行预计:动态水补给量可用"大井法"预计,静态水补给量可按一定的补给度预计,并且工作面正常涌水量也可按"水文地质条件比拟法"进行预计,其得出的最大涌水量、正常涌水量与实际涌水量接近,表明此方法适用于浅埋煤层富水区域条件下开采时的工作面涌水量的预计,可为锦界煤矿接续工作面和类似水文地质条件下的涌水量预计提供依据。     

深埋矿井超大工作面顶板砂岩含水层涌水量预测方法

为预测深埋矿井超大工作面顶板砂岩含水层涌水量,改进了以大井法为基础的涌水量预测方法。利用放水试验确定含水层的疏降影响半径;观测、研究类似矿井工作面回采进尺与涌水量关系,确定模拟大井的引用半径;改变了传统以实际回采区域确定引用半径的方法。根据工作面疏放水钻孔的布置及干扰井群势的叠加理论,推导了干扰井群的疏降水量预测式。根据单个钻场放水孔涌水量降深关系、推导了5个钻场放水量及回采进尺300 m模拟大井的涌水量比拟法计算式,预测工作面正常和最大涌水量。     

矿井涌水量预测数值模拟研究

为了准确预测矿井涌水量,保障煤矿安全及保护地下水资源,在概化出大同矿区水文地质概念模型的基础上,建立了大同矿区地下水三维非稳定流数值模型,以塔山井田的回采工作面月回采进度为单位,分别模拟预测了8214工作面和8216工作面地下水位降至5号煤层底板位置的正常涌水量和最大涌水量,其中8214工作面的正常涌水量为1 224 m3/d,最大涌水量为1 272 m3/d,8216工作面的正常涌水量为1 392 m3/d,最大涌水量为1 440 m3/d。。结果表明:该方法将矿井涌水量预测与回采工作面回采进度有机结合起来,计算结果更加符合实际。     

薛湖煤矿矿井充水主控因素与矿井涌水量预测研究

河南薛湖煤矿在开采过程中受到了水害的影响,为了确保煤矿安全、高效生产,分析了矿井水文地质条件,研究了矿井冲水的主控因素,并对矿井涌水量进行预测计算。研究结果表明,薛湖煤矿矿区发育六大含水层（组）和三大隔水层（组）,煤系地层的二叠系砂岩裂隙含水层是危害矿井生产的主要含水层,随着生产的进行,顶板砂岩水多被疏干,对生产的安全不会造成很大的影响。二2主采煤层的直接充水水源为二叠系二2煤层顶板砂岩裂隙承压水,间接充水水源为二2煤层底板和奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水,矿井的自身采空区积水是薛湖矿的充水水源之一。二2煤的导水途径主要有裂隙、断层和封闭不良钻孔3种,高角度正断层可能成为导水通道。越往深部开采水压将会越大,构造和裂隙的发育增加了底板水涌入矿井的危险。选取比拟法和稳定流解析法对采区矿井涌水量进行计算,比拟法计算的全矿井正常涌水量656 m 3/h、最大涌水量787 m 3/h比较符合近年来矿井充水的实际情况,可以作为下一步矿井开采的依据。但随着开采水平的不断延深,太灰岩溶水向矿井突水的概率也将大大提高,若出现短期内多点突水情况,将会超过比拟法预算的最大涌水量。     

渭北奥灰承压水矿区煤炭开采对水资源的影响及保护

随我国煤炭开采向深部发展,奥灰承压水体上开采导致底板突水与其生态水位下降之间的矛盾日益突出。在分析渭北澄合矿区典型工作面5号煤层含(隔)水层组合特征的基础上,采用理论计算与现场实测综合确定5号煤层开采的底板破坏深度,从含水层结构破坏、生态水位、水质等方面研究了煤层开采对底板承压水的影响。结果表明:澄合矿区5号煤层开采底板破坏深度8~10.8 m,不同工作面斜长与底板岩性组合是影响该区底板破坏深度的主控因素,工作面斜长与底板破坏深度呈正相关,与底板含(隔)水层组合为负相关关系,煤层开采对底板含水层结构影响程度由大到小分别划分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级区,其中,Ⅰ级区主要分布于中南部和北部,面积为6.78 km2,占总面积的45.2%;煤层开采尚未对含水层水位、水质造成明显影响。提出以底板注浆加固技术为主保护水资源,稳定生态水位,为渭北地区煤炭工业健康发展找到有效途径。     

水库下采煤水情在线自动监测系统

为确保水库下特厚煤层综放开采安全,针对大平煤矿水文地质条件,结合矿井上下工业环网通讯平台,建立了由水库水位监测系统、白垩系含水层水位监测系统和井下矿井工作面涌水量监测系统组成的水库下采煤水情在线自动监测系统;在Windows98/2000/XP环境下,实现了从数据采集处理到水情信息发布的自动化。通过N1S2工作面回采期间运行应用,监测成果反映出白垩系含水层下部含水段底板隔水层破坏、导水,上部风化带含水段与工作面涌水间无水力联系,库下采煤安全可靠。     

水力测试法在煤层底板破坏探测试验中的应用

针对团柏煤矿下组10#媒带压开采的现状,对该煤层10-115工作面开采引起的底板破坏深度采用水力测试法进行了探测.结果表明:①从定压进水量测试结果看,在煤层开采过程中底板岩层因矿压增减发生了裂隙收缩与扩张,采面距在0～25 m阶段底板最为薄弱,此后底板裂隙进入收缩的恢复阶段,但裂隙的闭合性又远远低于原始状态;②从起始水压测试结果看,10#煤底板的矿压直接破坏深度为9.4m,其下的扰动带岩层抗水压强度明显减弱,矿压与扰动破坏深度共计12 m.     

含水层下综放开采膏体充填技术与应用

针对含水层下厚煤层开采时易发生突水灾害的问题,以陕西某矿为工程背景,提出了1种综放开采过渡支架后方膏体充填技术,阐述了该技术的原理和工艺流程,利用数值模拟、现场观测的方法,分析了架后充填开采导水断裂带发育特征及工作面涌水量变化规律。数值模拟结果表明,采用架后充填技术后,工作面导水断裂带发育为矩形,最大发育高度为67.2 m。现场观测结果表明,采用架后充填技术后,架后充实率可达90%,工作面涌水量由220 m^3/h显著下降到90 m^3/h,工作面推进200 m后导水断裂带最大发育高度为76.8 m。研究结论表明,该技术有效地降低了覆岩导水断裂发育高度,可实现含水层下厚煤层安全开采。     

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。     

煤层底板水害预测与超前预治理技术

煤矿水害防治工作是煤矿安全生产工作的重中之重。针对煤层底板水害防治问题,介绍了实际生产过程中针对掘进工作面和回采工作面突水危险性预测的常规方法,对其优缺点进行综合分析,从而进行煤层底板突水危险性的预测评价,进而制定工作面超前预治理的技术方案,主要包括应用煤层底板含水层注浆改造技术对煤层底板突水可能性大的区域进行注浆改造,或利用煤层底板含水层疏水降压技术对危险区域进行疏水降压。上述这些措施的使用,最大限度地避免了水害事故的发生,实现了安全开采。     

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。     

五龙煤矿水文地质特征及水害分析

为进一步查明五龙煤矿的水文地质条件,对矿区的地层条件、地质构造、井田含(隔)水层、水力性质等方面进行了论述,分析了矿井充水因素、奥灰水突水危险性,预测计算了矿井涌水量。得出:矿井正常涌水量为39.85亦/h,最大涌水量为52.47 m3/h;12#煤层最大突水系数0.0465 MPa/m,15#煤层最大突水系数0.0806 MPa/m,未达到突水危险的临界值0.15 MPa/m,为带压开采加强隐伏导水构造探查和防治水设计提供了依据。     

工作面顶板水害精细化与定量化防治技术

为了准确掌握工作面的充水条件及制定有针对性的顶板水害防治措施,在对顶板含水层进行划分并获取其水文地质参数的基础上,采用关键层理论、数值模拟和相似材料模拟对工作面导水裂隙带高度进行了预测,从而实现了工作面充水因素的精细探查;利用顶板含水层静储量叠加动态补给量的方法对工作面的涌水量进行精细化预测,结合工作面顶板含水层疏放水量观测值对疏放水效果进行定量化评价,评价结果表明工作面已经达到了安全回采的水文地质条件。通过实例分析,对工作面水文地质条件进行精细化探查,采用“动—静”水量的工作面涌水量预测方法,结合顶板含水层疏放水效果定量化判别方法,可以保障工作面的安全开采。