松散承压含水层水位变化与顶板来压的联动效应及其应用研究

 结合祁东煤矿松散承压含水层下采煤压架突水灾害防治问题,开展松散承压含水层水位变化与顶板来压联动效应的实测与实验研究。结果表明：松散承压含水层水位下降超前于工作面压架突水,且水位下降速度基本保持不变。水位下降幅度和下降速度与工作面来压强烈程度密切相关,水位下降幅度和下降速度越大,工作面来压越强烈,压架突水危险性越大。覆岩关键层的不同破断运动形态是导致水位变化与顶板来压存在上述联动效应的主要原因。当关键层逐层破断时,覆岩缓慢回转下沉,水位降幅和降速较小,不会发生压架突水灾害;而当关键层复合破断时,关键层结构易产生滑落失稳,短时间内大量采空体积传至基岩顶界面,水位出现大幅度快速下降,存在压架突水危险性。利用松散承压含水层水位变化与顶板来压的联动效应,提出将水位下降速度作为预警指标对压架突水灾害进行预警的方法,并基于地下水动力学原理导出工作面压架突水时的水位降速临界预警值计算公式,指导祁东煤矿6130工作面压架突水灾害防治实践。     

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...     

综合物探技术在带压开采工作面中的应用

阳泉煤业集团五矿8421工作面存在局部带压区,必须查清带压区隐伏灾害地质构造及其含水情况,为工作面安全回采提供保障。通过分析不同物探方法的特点和适用条件,采用无线电波透视法、矿井瞬变电磁法、并行直流电法3种物探方法,对该局部带压工作面进行了综合探测。多种地球物理探测方法相互印证和补充,并结合地质、水文地质条件分析,最终划分出3个底板相对富水区。经采掘验证,物探结果与实际情况相符。     

伊犁盆地南缘脱维勒克煤田水文地质特征分析

通过分析伊犁盆地南缘脱维勒克煤田钻探、测井资料、含水岩性组合及出露特征,查明了煤田含水层与隔水层的分布规律,含水层可分为新生代的第四系、新近系的孔隙潜水含水层和中生代侏罗系的层间裂隙孔隙承压水含水层两大类。隔水层自上而下共分为9层,其中第一、四、五、九层隔水性强并且分布稳定。煤层顶底板层间承压水、地表水和第四系水是煤田的主要充水来源。通过分析砂岩厚度等值线图,认为煤田中部砂岩富水性最好,西部次之。该研究为煤田地下水的进一步勘查研究和合理开发提供科学依据,对正确评价伊犁盆地南缘地下水资源具有重要的意义。     

基于数值模拟预测工作面顶板太灰含水层疏降水量

通过分析万峰矿地质及水文地质资料,研究万峰矿井太原组灰岩含水层水文地质特征,应用Visual MODFLOW软件,建立太灰含水层地下水数值模型,通过模型计算模拟太灰水流场动态特征,预测当回采工作面太灰水位疏降至含水层底板+160 m时,太灰含水层趋于疏干,工作面顶板太灰水的疏降水量为750 m³/h,为工作面安全回采及矿井排水设施的建立提供依据。     

煤矿开采对水资源的影响分析与防治对策研究

煤炭开采对水循环、水资源量及水环境影响较大。矿坑大量排水改变了地下水的运移规律,损害了矿区生态环境。在采煤过程中,最大限度地减小含水层结构破坏程度,控制地下水位下降幅度,是矿井建设面临的难题。以三交河煤矿煤炭开采为例,通过分析各煤层及其覆（伏）岩结构特征,计算导水裂隙带发育高度和采煤破坏的水资源量,认为上组煤开采对上覆含水岩组破坏较大,造成矿区水位超常下降,甚至疏干;下组煤开采对奥灰水影响较小。针对分析结果,提出了实施保水采煤以减少对覆岩含水层的破坏、加强对水资源的综合利用等应对措施。     

白云乌素煤矿奥陶系顶部碳酸岩层隔水性及应用研究

为了解决内蒙古桌子山煤田下组煤安全带压开采问题,依据多年研究成果—"华北奥陶系顶部存在碳酸盐岩隔水层"观点,选择与骆驼山煤矿相邻的白云乌素煤矿为研究试验现场,对下组(16#)煤底板岩层开展了宏观、微观研究和试验开采,结果表明:1)本区煤层底板下伏的奥陶系顶部存在碳酸盐岩隔水层厚约150 m,其岩性为黑灰色泥灰岩局部夹泥岩沉积,真正含水层段在其下的桌子山组青灰色白云岩化石灰岩中;2)克里摩里组黑灰色泥灰岩孔隙直径绝大多数小于5μm,孔隙连通性差,难以形成有效孔喉,天然条件下难以渗流;3)本区新构造运动的表现是大型老断裂的复活和部分小型新断裂的产生,断裂为碳酸盐岩层岩溶发育提供初始通道,也构成岩溶水的主要储移空间和通道;4)桌子山矿区奥灰岩溶水对煤矿安全带压开采的主要威胁是导水断裂和陷落柱等垂直通道部位,白云乌素矿重点防御的是黑龙贵逆断层和F14正断层。白云乌素矿多个工作面的安全开采证实了奥陶系顶部碳酸岩层不仅是隔水层,而且是隔水关键层。     

塔尔煤田含水层的物性特征及渗透系数估算

通过对塔尔煤田岩煤层及含水层的测井数据分析研究,总结出塔尔煤田岩煤层、含水层的物性特征,它在岩煤层对比中起到重要作用,为准确地划分含水层确定其分布特征,为水文地质、工程地质及抽水试验提供可靠依据。本文利用测井数据对含水层的渗透系数进行估算,取得较好的效果,估算精确度也有待于不断提高。     

安徽板集煤矿井筒涌水量的计算与分析

针对板集煤矿副井井筒突水情况,根据井筒检查孔的抽水试验结果,采用最小二乘法和EXCEL相关性分析二种方法求得导水系数。然后根据检查孔对副井基岩段中的含水层划分,利用地下水动力学方法求得井筒掘进穿越含水层后的瞬时最大涌水量和稳定涌水量,将结果和已有数据进行比拟,发现结果相近,准确地预测出涌水量。