陕北沙漠区浅埋厚煤层开采潜水位及生态响应

煤炭开采造成上覆岩层破裂、移动,破坏了矿区含（隔）水层结构,改变了地表水及地下水循环演化状态,对浅表层生态环境造成严重影响,引发一系列环境地质问题。为深入研究沙漠地区厚煤层开采给潜水位及生态环境造成的影响,以毛乌素沙漠金鸡滩矿为例,对水文地质条件进行了研究,采用数值模拟的方法,模拟了沙漠区厚煤层开采潜水位的变化,并通过采动潜水位监测数据验证了预测结果。调查分析了研究区及周边地表生态环境现状,预测采后潜水位基本满足植物生长需求,对生态环境影响不大。     

陕北地区矿山地质环境评估方法与防治措施

针对陕北地区煤层开采引发的矿山地质环境问题,采用概率积分法预测地表变形,运用经验公式计算导水裂隙带发育高度,对陕北地区煤矿进行矿山地质环境影响评估,对评估方法进行了总结,提出了可行的恢复治理措施,对未来陕北地区矿山地质环境恢复治理具有指导意义。     

煤矿深部巷道群穿灰岩推覆体水害超前治理技术

煤矿深部巷道高水压和高地应力下掘进,水害和破碎围岩是面临的主要水文和工程地质问题,以淮北邹庄煤矿87采区系统大巷群穿推覆体高压灰岩含水层和F25断层为研究对象,提出利用地面定向多分支孔顺巷探查和分段高压注浆技术,对巷道群穿含水层和断层破碎带进行超前区域治理。查明了太原组灰岩和断层破碎带的空间位置和形态。通过分段高压注浆在巷道周边形成了隔水圈带,含水层有效改造范围大于30m,改造后验证钻孔出水率降低约50%,单孔最大涌水量小于2m3/h。高压劈裂注浆固结了断层破碎岩体,巷道在断层带掘进未发生片帮、掉顶,采用锚喷支护即顺利穿过。地面定向多分支孔注浆技术是解决深埋巷道掘进面临的破碎围岩和水害问题的有效手段,实现了由井下治理到地面治理,边掘边治到掘前治理,逐段治理到区域治理的治灾理念转变,可广泛应用在巷道穿深大断裂或高承压含水层的超前治理。     

侏罗系煤田土-风化带-基岩型顶板导水裂隙带高度预计

为研究侏罗系煤田顶板基岩、风化带和土层对导水裂隙带高度的影响,利用钻孔探查了导水裂隙带在完整基岩中的发育高度和形态,模拟分析了厚土层、厚风化带和厚基岩3种类型顶板导水裂隙带发育特征和高度。根据相似地质条件矿井的导高实测资料,研究了土基比（土层和基岩的厚度比）与裂采比的关系。研究结果表明：侏罗系煤田导水裂隙带在完整基岩中发育的形态为拱形;风化带对导高的影响主要表现在能量被风化带内原有裂隙耗散,从而抑制了导水裂缝的继续向上发育,同时在完整基岩顶部会出现下行裂隙,随着基岩厚度比例减小导水裂隙带形态由拱形逐渐向马鞍形过度。当土基比小于0.4时,裂隙发育至土岩接触面附近,土层对导高发育有抑制作用;当土基比大于0.4,裂隙进入土层后裂采比明显增大,土层中发育上行裂隙,甚至切落至地表;根据实测资料拟合得到了土基比与裂采比的关系式。研究成果为侏罗系煤田导高合理预计提供了参考。     

桃园煤矿F28断层突水原因及堵水技术

以桃园煤矿工作面底板超前区域治理后F₂₈断层突水为背景，阐述了突水过程，分析了水文地质条件、长观孔水位、突水水质和水温，基于经验和理论公式计算了“下三带”厚度，综合分析了断层突水原因，利用地面定向孔罐注骨料和水泥，封堵了突水通道，井上下联合验证了堵水效果。结果表明：区域治理将三灰含水层改造为隔水层，切断了太灰与奥灰的水力联系，F₂₈断层突水与奥灰无联系；突水原因是特殊地质条件下，注入的粉煤灰-水泥浆不凝固，断层带裂隙充填不充分，再开采扰动下断层活化导致突水；利用地面定向孔注骨料和水泥技术，以及改进的骨料连续灌注工艺，完成了断层导水通道封堵，经水位动态和井下钻孔验证，堵水率达到100%。     

煤层底板区域治理后断层突水原因及探讨北大核心

以桃园煤矿底板区域改造后Ⅱ1028工作面F28断层突水为背景,阐述了突水过程;根据水位、水质和水温分析了突水水源和通道,通过理论公式计算了断层带的底板破坏深度和承压水导升带高度,阐明了突水的原因;利用地面定向孔灌注骨料和水泥封堵了突水通道,探讨了区域治理钻孔布置、注浆方式和材料配比。结果表明:区域治理虽有效封堵了奥灰导水通道,避免了灾害性突水,但粉煤灰-水泥浆在断层带不凝固、钻孔穿陷落柱且在末端对断层的注浆有效压力低,治理效果差,采动断层活化导致突水;对于将受采掘扰动的断层、破碎带等应注入高强度的水泥单液浆提高强度;注浆沿程压力损失量随孔深先大后小,损失速率随孔深递减,注浆钻孔不宜太长;中途分流“短路”压力会整体降低,孔内无压段长度随分流量增大,注浆钻孔经异常构造、巷道底板应进行试压,避免注浆“短路”现象。