东胜煤田乌拉素矿区水文地质特征及充水因素研究

近年不断发生的突水事故,给煤矿安全生产带来严重威胁,研究矿区水文地质特征,分析矿井充水因素有重要现实意义。根据东胜煤田乌拉素矿区地质勘探和水文地质资料,对煤层开采导水裂隙带高度进行计算,结果表明:直罗组底部、含煤系地层的裂隙承压水含水层和上部煤层采空区内的积水,是煤层开采时矿井涌水的主要充水水源,矿井充水通道有断层裂隙带、封闭不良钻孔、采动导水裂隙带;其中导水裂隙带会将上部煤层采空区积水导通,使充水强度增大,矿坑涌水量增加。建议开采过程中要做到边探边采,探采结合,预防突水问题。     

含裂隙煤层底板突水规律的数值模拟与工程应用

本文结合淮北杨庄矿某工作面实际工程情况, 利用NCAP-2D-W对煤层底板突水进行多方案的数值模拟试验研究。主要内容包括:(1) 考虑在承压水不变的条件下,设计不同裂隙分布状态,探讨单裂隙、多裂隙、不同长度裂隙对煤层底板破坏的影响及开采矿压对裂隙顶部破坏的影响;(2) 考虑承压水的变化,分别考虑单裂隙和多裂隙两种分布状态,探讨裂隙对煤层底板破坏的影响及开采矿压对裂隙底部破坏的影响。通过分析受采动荷载、岩层结构变化、煤层底板中裂隙分布状态及承压水变化等因素影响的数值试验,获得了随开采工作面不断推进煤层底板破坏区的发展、突水导升高度的递增、突水通道的形成等相关规律。     

邢东矿深部带压开采导水裂隙带微震监测及突水机制分析

针对邢东矿2222工作面深部带压开采接近临界值且局部受隐伏断层等构造影响,可能出现底板突水的问题,采用ESG微震监测系统实时监测导水裂隙带形成过程,并利用研发的CMMA-3D微震分析系统获得了2222工作面底板导水裂隙带的空间位置,为针对性注浆治理和安全开采提供了重要指导。基于断裂力学分析了隐伏断层活化突水机制,推导出隐伏断层扩展长度计算公式。获得了不同类型隐伏断层(正断层和逆断层)的扩展规律:正断层扩展长度(35)l与承压水压力p和侧压系数?均呈正相关;逆断层扩展长度?l随承压水压力p的增加呈现出先减后增的变化趋势。底板导水裂隙带渗透性随采空区垮落岩体压实度的增加而降低,阐明了2222工作面突水量后期逐渐减小的原因。     

断层破裂带附近采场采动效应的流固耦合分析

矿井底板突水是一个复杂的多物理场耦合问题,结合含断层破裂带条件下采场开采的工程背景,通过离散元流固耦合分析,研究了采场工作面推进过程中断层带的变形与受力情况以及底板支承压力、渗流矢量和渗流速度的动态发展规律和分布特征。相关模拟结果表明,采场中煤层的开采与断层破裂带之间是相互影响的,以支承压力为代表的采动应力是底板破坏形成导水裂隙带及断层“活化”突水的一个主要诱因,而断层的存在也使得工作面与断层带范围内的围岩应力更加集中,增大了底板破坏突水的危险性。采动过程中,底板破坏所形成的导水裂隙带主要集中在工作面前方及下方围岩中,这些区域渗流速度较大,是形成突水的主要通道。     

13071采煤工作面突水水源分析与治理技术

通过对含煤地层薄层灰岩含水层长观孔、奥陶系灰岩含水层长观孔、斜风井采空区老空水的水位观测及突水水质的化验,认为告成煤矿13071工作面的突水水源主要为薄层灰岩水,斜风井老空水、奥陶系灰岩水有少量参与.其导水通道是工作面内底板存在的贯通裂隙带,通过采用以疏为主,其他为辅的治理方案,煤矿恢复了工作面的正常生产.     

缓倾斜地层顶板离层水对综采工作面的危害及防治探讨

以重庆松藻矿区在打通的一综采工作面缓倾斜地层中掘进时发生的两次顶板水灾为例,对其顶板突水原因进行了探讨。通过分析该矿区的矿井地质及水文地质条件,认为矿井充水水源为上覆地层的离层水。该矿井的M7-3煤层开采后,导水裂隙切穿了上覆地层长兴组灰岩,贯通了玉龙山一段灰岩隔水层,进入玉龙岩二段岩溶裂隙含水层。由于含水层的上覆岩层在采掘过程中,因岩性差异发生不均衡沉降,形成了大量的离层空间。离层空间吸收、储存的大量地表降雨在采掘工作面推进到一定位置时,就会发生突水。据估算,S1821工作面上覆岩体离层、裂隙储水空间按三分之一计算为2.064×105m^2,与该工作面抢险救灾期间排出的涌水量基本吻合。根据该矿离层水的赋存特点,提出了保证排水系统畅通,加强采煤设备管理,提高采面设计水平的防治水对策。     

“双端封堵侧漏技术”在探测大采深工作面煤层底板裂隙中的应用

我国浅部煤层的储量在近几年内大量减少,为满足工业生产,人民生活的需要,开采深部煤层成为势在必行的发展趋势,但是,深部采区条件较为复杂,尤其是在华北石炭-二叠型煤田内,底板奥灰水,溶岩水一直都限制着煤层的开采,底板突水占整个煤矿事故中90%以上的比例。大采深工作面受底板承压水的威胁较大,采动造成的裂隙一旦与导升带相连通,形成一导水通道,则会造成底板突水。双端封堵侧漏技术通过将整个钻孔细分为若干单位段,通过测试每一单位段前后两次漏水的差异,从而确定受回采影响下底板的裂隙发育情况和最大发育深度。     

吴堡矿区首采地段水文地质特征及矿床充水条件分析

从鄂尔多斯盆地东部地下水类型、含水岩组等区域水文地质条件入手,对陕北石炭二叠纪煤田吴堡矿区首期开采地段水文地质条件进行了分析。分析表明,区内第四系松散层含水层在首采区虽然分别较广,但水量相对较小,正常情况下与其下含水层贯通的可能性较小,对于煤矿开采影响较小;基岩风化裂隙潜水、太原组灰岩溶隙裂隙及砂岩裂隙承压水及奥陶系灰岩岩溶承压水是煤矿开采中最为主要的突水类型。从矿坑充水水源、充水通道和充水强度角度对首期开采地段进行了矿床充水因素的研究。研究认为,矿井充水水源为煤层顶底板砂岩裂隙水、灰岩裂隙溶隙承压水及奥陶系岩溶承压水;充水通道主要是煤层开采后顶板形成的冒落带和导水裂隙带以及底板受其承压水的影响而产生的破坏带。建议在矿井设计前对首采地段进行三维地震勘探,进一步查明区内断层性质、规模和易发生矿井涌水的部位,为建井设计、矿坑底板的突水和防治提供依据。     

河南省平禹一矿井田二1煤层突水因素分析

平禹一矿是主要开采二叠系下统山西组二1煤层的老煤矿,多次发生突水水害。分析发生突水的主要水源是煤层底板石炭系灰岩和寒武系灰岩岩溶水,突水的主要通道是断层和岩溶裂隙,突水原因是煤层底板承压水突破隔水层进入巷道。提出预留防水安全煤柱,灌浆辅助采掘的井巷突水防范措施。     

河南朝川矿一井突水因素分析

河南省汝州市朝川矿一井主采煤层二1煤底板隔水层薄、分布不稳定,底板灰岩承压含水层富水性强、水头压力高、补给来源丰富,开采至今已发生数十起突水事故,造成严重的经济损失。研究认为：矿井的主要充水水源为寒武系含水层,导水通道是断层、构造裂隙及采动裂隙,二1煤层底板隔水层仅在局部地段能起到隔水作用;矿井的充水方式主要是大气降水、地表水体通过石炭系和寒武系灰岩露头区渗漏补给,在煤层底板形成水头压力大的承压水而威胁矿井安全的。最后指出,在矿井生产中一定要严格遵守＂预测预报,有采必探,边探边掘,先治后采＂防治水方针。     

Impacts of karst paleo-sinkholes on mining and environment in northern China

The karst paleo-sinkhole is a special geological structure widely found in the coal measures of northern China. Some paleo-sinkholes have high permeability and connectivity, making them excellent connectors between the karst aquifer and the coal seam. Consequently, during coal extraction disastrous water inrushes take place frequently, which cause severe loss not only in mine submersions and personnel casualties, but also in environmental quality. Locations and the geological and hydrogeological characteristics of paleo-sinkholes in northern China are presented. In-situ drilling and excavation results show that paleo-sinkholes have different hydrogeological behaviors in different regions and in different mines. Based on observed data, mining-induced strata failure in the seam floor is analyzed. The existence of paleo-sinkholes increases the floor strata failure zone. Numerical simulation then is adopted to model coal mining with the effects of both the paleo-sinkholes and the water pressure in the confined aquifer. Analyses of the simulation conclude that the paleo-sinkhole induces the increase in the strata failure and deformation. These make water inrushes more likely to happen.     

基于FlAC（3D）模型的新集一矿岩溶水危险性研究

新集一矿1#煤层为矿区埋深最大的山西组煤层,太原组灰岩含水层是1#煤层开采时威胁最大的含水层。为合理评价1#煤层受太原组灰岩突水的威胁及煤层的可采性,按照煤层底板隔水层厚度、岩性组合及其力学性质,建立了FlAC3D模型。通过该数值模型对1#煤层进行模拟40m、80m、120m三次开挖,并用顶底板岩层的主应力差来反映其所处的变形阶段,分析了顶板来压前后底板的不同应力状态对突水危险性的影响,获得了开采1#煤层的顶板最大悬顶距、底板最大破坏深度等参数,认为开挖长度达到105m时,是最易突水位置,从而为后续详细勘探和工作面设计工作提供了参考。     

峰峰矿区大淑村矿水文地质条件探析

大淑村井田周边赋存的断层均为倾向井田外侧的正断层,致使井田部位相对抬升,切断了含水层的补给来源,地下水补给、排泄不良,井田处于相对封闭的水文地质单元之中。井田内开采上组煤的主要充水含水层为大煤顶板砂岩含水层,次为野青灰岩和伏青灰岩含水层;煤层回采冒落后,下石盒子组底部砂岩含水层将成为间接充水含水层。这些含水层的富水性弱,单位涌水量均小于0．05L／（s·m）,因此,大淑村井田开采上煤组的矿井水文地质类型为中等,矿井受水害的影响不大,矿井防治水的工作简便易行。     

A Multi-method Approach for Estimating the Failure Depth of Coal Seam Floor in a Longwall Coal Mine in China

Determining the failure depth of coal seam floor is necessary for safe mining operations, especially when the coal seam is located above confined aquifers with high water pressure. Geomechanical, geophysical, and hydrogeological data collected during the longwall mining of the first working face of coal seam no. 16 in the Nantun coal mine, Shandong Province, China, were used to calculate the failure depth of the coal seam floor above the Ordovician limestone confined aquifer. The multiple method approach employed by this study made use of the plastic sliding theory, empirical formulas, water injection test, and numerical simulation. Multiple methods can compensate for and validate each other and also overcome the intrinsic limitations of any single method. The results showed that the most appropriate value of the failure depth of the coal seam floor in the mine was 14.6 m and this value proved useful for knowing the effective thickness of water pressure-resistant layer below the coal seam. The failure depth also proved to be an important parameter when preventing groundwater flow into the mine from the coal seam floor.     

邹庄井田水文地质条件分析研究

通过对井田内水文地质条件及可采煤层赋存情况的分析,对井田内含水层和隔水层进行了划分,并对各主要含、隔水层（组、段）的岩性、厚度、埋藏条件、分布规律及水位、水质、富水性和补给、径流、排泄条件及各含水层（组、段）之间的水力联系进行了详细阐述。分析研究了矿井的充水因素,指出在留设防水（砂）煤岩柱条件下,开采3～10煤层时,新生界第四含水层（组）为间接充水含水层,直接充水水源为二叠系主采煤层顶底板砂岩裂隙水;开采10煤层时,正常情况下太原组1灰距10煤底板较远,对开采10煤层无直接影响,但在由断层作用导致断层间距缩短或对口的部位有突水危险。此结果为矿井今后煤层开采过程中降低水害威胁、制定防治水对策提供了帮助。     

底板注浆加固技术在河南汝州煤田朝川矿的应用

朝川矿断裂构造及裂隙发育,水文地质条件复杂。主采煤层二1煤底板隔水层薄、分布不稳定,再加上该区底板灰岩承压含水层富水性强、水头压力高、补给来源丰富,从而给煤层开采带来了一定的风险。针对矿区的水文地质特点,提出在受水害威胁严重且不适宜疏水降压的区域,采用底板注浆加固的方法实现矿井的安全开采,并对该矿在二1煤层井下巷道打钻成功,实现底板注浆加固,从而使含水层变为隔水层的实施过程进行了较为详细的介绍。结果表明,底板加固技术是预防煤矿突水的有效途径,具有极大的优越性和实用性。     

承压水上采煤安全性评价

承压水上采煤的关键问题是煤层底板是否能有效地阻止底板高压水突出。底板突水与否取决于多方面影响,其中最重要的是煤层底板条件。下三带理论为分析、评价底板抗突水能力提供了理论指导。依据“下三带”理论,探讨了承压水上采煤安全性评价的方法与技术。