淮北朱庄矿Ⅲ628综采工作面底板灰岩水突水机理研究

以淮北朱庄矿Ⅲ628综采工作面底板灰岩水突水淹面事故为案例,分析了6煤赋存水文地质条件,建立了6煤底板＂四带＂划分模型并进行数值分析。研究认为,造成突水的主要原因是由工作面内小断层形成的原始损伤带在采动动压作用下演变成导水通道,从而造成突水事故。通过本案例的分析,＂四带理论＂较好地解释了本次突水机理,初步认为在淮北矿区6煤底板存在＂四带＂,＂四带理论＂对类似矿井底板灰岩水防治具有重要指导意义。     

示踪试验在探查灰岩含水层突水通道中应用

为了查明新庄孜煤矿63301工作面1组煤层底板灰岩含水层的突水通道,分别从太原组灰岩、奥陶系灰岩含水层投放NaCl示踪剂,寒武系灰岩含水层观测孔投放KI示踪剂,在工作面突水点间隔采集样品。经测试分析其浓度随时间变化关系曲线发现:底板太原组灰岩含水层中存在多条小通道和一条大通道,奥陶系灰岩含水层中存在多条小通道,而寒武系灰岩含水层存在2条通道,在不同灰岩含水层通道中,水流速度存在较大差异性,反映了其岩溶裂隙发育非均匀性特点。此外,利用本次突水资料,计算灰岩含水层的参数。为工作面底板太原组灰岩水害治理提供依据。      

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.     

煤层底板突水综合监测技术及其应用

底板岩溶水害是华北型煤田较为普遍存在的问题，因其具有隐蔽性、突发性的特点，防治水工作面临巨大的问题和挑战，因此，底板突水监测预警已成为煤矿安全生产过程中的必要措施。底板水害的形成和发生都有一个从孕育、发展到发生的演变过程，在此过程的不同阶段，底板裂隙、岩层视电阻率等均会释放出对应的突水征兆，及时、准确、有效地采集这些信息，根据这些信息判别突水过程中的具体水文地质特征，为建立突水监测系统奠定了基础。根据突水三要素，在葛泉煤矿东井11916工作面，利用井-地-孔微震监测技术和视电阻率监测技术构建了底板突水综合监测系统，对引起突水的导水通道和水源2个要素进行实时监测。监测结果表明:正常情况下，11916工作面回采过程中底板破坏深度为20~25 m，但是在2019年9月14日工作面推进到中间巷道时，运料巷和中间巷来自顶板的压力对底板破坏的叠加作用，以及附近的陷落柱原有破裂，致使该位置底板破坏深度加大，达到30~35 m，底板本溪灰岩水通过导水通道进入运料巷，底板出水2 m3/h，从视电阻率监测结果中不难发现1个低阻异常体从底板下逐步向上发育的过程。利用井-地-孔微震监测技术和视电阻率监测技术构建的底板突水综合监测系统能够捕捉到底板突水征兆，对于预测重特大水害事故的发生具有重要意义和实用价值。      

良庄煤矿51101W工作面突水机理

新汶矿业集团良庄煤矿51101W工作面因底板突水导致工作面被淹。通过水质分析,判定突水水源是奥陶系灰岩岩溶水。根据工作面附近的地质构造推断,突水通道为延伸到奥陶系与石炭系不整合面的铲状滑动断层(该断层最大落差只有7 m左右)。结合工程实践指出,在该矿,根据断层落差来判断断层导水性的观点并不正确,并提出了“用断层落差(H)与其倾角(α)之比值(S)来说明断层对突水影响程度”的观点。      

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。     

底板导水裂隙带中含承压水裂隙的力学特性

华北煤田煤系地层的底部为含水丰富的奥陶系灰岩,该层灰岩与地表水系和煤系地层含水层存在着密切的水力联系。许多大型突水是采掘空间与含水层之间形成突水通道引起的。因此,分析开采工过程中底板岩体中含承压水裂隙的断裂力学特性具有重要意义。本文采用作者提出的数值方法分析了含高压水裂隙在开采过程中的断裂力学特性。假设裂隙面上作用着均匀水压力,考虑地应力的影响,采用断裂力学的叠加原理,分析了采煤工作面推进过程中含承压水裂隙的断裂力学特性,讨论了开采过程中底板承压水导升。结果表明:在工作面推进过程中,位于底板岩层且与含承压水岩层连通的裂隙,会在承压水水压力和扰动应力的共同作用下,产生破坏,导水裂隙带的高度会增加;这就增加了底板突水的危险性。     

巨厚火成岩在煤系中的水文地质意义

通过对海孜煤矿7煤各工作面突水的特征和水质对比等方法，结合采后形成的导水裂隙带高度，得出了导致7煤各工作面突水的水源是来自巨厚火成岩侵入时对围岩产生的破坏裂隙水，在此基础上提出了侵入裂隙的概念，突水通道为采后形成的导水裂隙，并针对突水成因，提出了控制采高和提前疏放等防治措施。     

淮北袁店煤矿101、102采区煤层底板突水危险性综合评价

为有效控制煤层底板带压开采突水发生,同时解决突水系数法评价底板突水的局限性,引入灰色模糊聚类法综合评价煤层底板突水危险性。以袁店煤矿101、102采区为例,通过对10煤层水文地质条件、底板充水水源和充水通道深入分析,提取评价煤层底板突水危险性关键指标,综合考虑岩溶裂隙发育、地质构造、隔水层厚度、裂隙含水层富水性、灰岩含水层厚度5个突水主控因素,并进行底板突水危险性分区。结果表明：101采区底板突水危险性较小,102采区危险性较大。建议对102采区局部富水地段进行注浆加固,以达到防治突水的目的。     

深部煤层高承压水底板注浆改造防治水技术的应用

以刘桥一矿Ⅱ666工作面6煤为研究对象,针对矿井断裂构造复杂,与煤层开采关系较大的太原组灰岩岩溶裂隙含水层厚度大、富水性强、水压高、补给源充分、开采深度大、地压高等特点,结合以往相邻采区或工作面深部煤层底板开采时发生多次突水事故的实际,在分析矿井6煤顶底板主要突水点情况的基础上,对Ⅱ666工作面的突水系数进行了计算。结果表明,工作面的最大突水系数超过底板构造破坏带区域突水系数临界值,工作面回采前需采取底板注浆改造措施。根据工作面突水系数、底板隔水层厚度和承受水压大小,把工作面分为2段进行全覆盖注浆改造。运用涌水量对比法、物探探测法和突水系数计算法,对工作面的改造效果进行了评价,结果显示,注浆改造后的钻孔涌水量大幅度减小,甚至为零,物探异常区明显变少,突水系数均0.06MPa/m,达到了预期要求,为保证深部煤炭资源开采系统的正常运行提供了技术保障。     

河南省庇山矿二_1-11091采面带压开采论证及防治水措施

二1-11091采面位于二煤首采区东翼,采面承受的最大水压为0.65MPa,属带压开采工作面。在分析采面充水因素的基础上,发现对采面回采有影响的充水水源为石炭系太原组L7灰岩岩溶裂隙水和寒武系灰岩岩溶裂隙水。经计算,采面回采后的冒落带高度为39.36m,采动破坏带高度为16.35m,而L7灰岩上距二1煤距离仅为10m,存在突水的可能。采面开采安全评价认为,尽管L7灰岩水基本处于采动破坏带内,也有水压,但该含水层在矿区内无充沛的补给水源,因而不会发生大规模的突水事故;寒武系灰岩岩溶裂隙水在各钻场附近的底板突水系数均小于0.06MPa/m,突水危险性相对较小,按照临界突水系数反算底板隔水层承受水压值,均大于现在采面机巷最大水压0.65MPa,所以在回采过程中也不会发生大规模的突水事故。最后对回采期间的排水工程,F59断层的探测工程和下部掘进面的疏放水工程等防治水工程和防治水效果进行了说明。     

九里山矿西部水大原因分析及对策

九里山矿水文地质条件复杂,矿井最高排水量为104．20m^3／min,吨煤排水量为116．87m^8,长期达不到生产能力。分析了矿区的地层、构造和水文地质条件,认为L9灰岩含水层是矿区的主要充水水源,充水通道为断层带及底板底鼓引起的裂隙带。另外,钻孔及注浆过程中的水位变化证实了L2潜伏水头的存在。指出矿区突水水量大的主要原因是：在采掘（工作面回采、巷道掘进）、矿压、水压的作用下,煤层底板的完整性被破坏而产生裂隙,当这种裂隙和L2灰含水层的潜伏水头沟通时,就会产生L2灰含水层的突水。据此提出了目前应对突水的措施是在14101工作面布置钻孔注浆,封堵煤层至O2灰含水层之间的所有含水层。     

鹤煤集团寺湾煤矿断层导水通道综合分析及治理

鹤煤集团寺湾矿由于受F8断层影响,断层东翼奥灰水侧向补给西翼二灰含水层,使该矿水文地质条件复杂化,存在突水隐患。采用瞬变电磁勘探、地质钻探、放水试验等手段进行综合分析,查明F8断层导水通道的具体位置。通过地面帷幕注浆,封堵断层带附近二灰岩裂隙,沿断层西盘形成一道连续的阻水帷幕,切断奥灰水对二灰水的补给通道,降低矿井的排水量。通过注浆,奥灰水通过F8断层侧向补给西翼二灰的水量由原来的802m3/h减少到202m3/h,断层堵水率为74.8%,堵水效果明显。该研究对今后矿井水害治理,具有一定的参考意义。     

新峰一矿构造控水作用与治理措施探讨

新峰一矿突水频繁,矿井安全受水害威胁严重,防治工程量大、难度高。通过对矿井构造应力展布规律、矿井边界及矿井内断层导水性等水文地质因素的分析,确定了该矿井突水类型。指出石炭系灰岩裂隙水和寒武系灰岩裂隙水是矿井的主要充水含水层,断裂构造是主要导水通道。地质构造对突水的控制在该矿主要体现在对突水点分布、富水带的划分以及隔水层阻水能力等方面。在对影响该区地质构造机理进行综合分析的基础上,根据矿区构造控水的特点,提出了采取物探和钻探相结合、进行放水试验、帷幕注浆和排供结合的治理措施。     

梁北二井水文地质特征及充水因素探讨

通过对井田边界条件、主要含水层的富水特征、断层的水文地质特征以及地下水的补给、径流及排泄条件的分析研究,认为二1煤层顶板的直接充水水源为顶板砂岩裂隙水,底板的直接充水水源为石炭系太原组上段石灰岩岩溶裂隙水,底板的间接充水水源为石炭系下段太原组灰岩岩溶裂隙水和寒武系白云质灰岩岩溶裂隙水;矿井充水通道为顶板砂岩、底板灰岩的裂隙和断层带。采用大井法对先期开采地段二1煤层-700m水平的矿井涌水量进行了预算：正常涌水量为947m^3/d,最大涌水量为1140m^3/d。结合邻近矿井的调查,认为计算的涌水量是可靠的,可作为煤矿建井设计和水害防治的依据。     

应用综合勘查方法分析平朔安太堡三号井工矿突水原因

平朔公司安太堡三号井工矿2007年3月在首采工作面辅运顺槽掘进时,迎头冒顶突水,初期突水量达6000～8000m^3/d,将1289．16m标高以下淹没。在分析研究区地层、构造及水文地质条件的基础上,对沙沟河道进行了渗漏观测,对地表排污水、沟水和井下突水点的水质进行了分析化验,有针对性的布置了6条物探线,最后进行了钻孔验证,综合分析认为突水水源主要为大沙沟河道的侧向补给,突水通道为NW向的强风化带。提出了加大井下排水,地表对大沙沟河进行土工膜防渗处理的综合治理措施。     

1113机采工作面突水分析与治理

2006年4月19日,山东珑山实业有限公司1113机采工作面发生井下突水事故,突水量300m^3／h。通过水质化验、奥灰孔水位观测等资料分析,得出了突水水源为奥陶系岩溶水,突水的原因是断层、矿山压力及高水压三大因素综合作用波及到了底板奥陶纪石灰岩含水层的结论。在注浆治理中,本着截流封源的思路,在井下先后施工了两个注水钻孔。在注1号钻孔失败后,及时调整了方案,自1111机道7号点,沿方位260°3′44″掘专门堵水平巷130m,重新布置了注2号钻孔,修改了终孔落脚点,结果注2号孔准确命中目标。通过单液水泥注浆技术注入70．3t水泥,浆液的水灰比为：2：1～1．5：1,工作面水量最后稳定在20．16m^3／h,从而顺利完成了注浆堵水任务,为今后井下打钻注浆堵水提供了有益的借鉴。     

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。