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。     

基于系统聚类分析的煤矿突水水源识别技术——以潞安矿区王庄煤矿为例

煤矿防治水的根本是突水水源识别,而华北煤田含水层的叠置的关系及上下导水通道使传统的矿井突水水源判别方法存在准确率较低的问题。以潞安矿区王庄煤矿为例,该区域主要的含水层为奥陶系岩溶裂隙含水层、上石炭统太原组灰岩含水层、二叠系砂岩孔隙裂隙含水层与第四系孔隙含水层,各含水层的化学特征、富水性与渗透性具有明显差异。采集矿井各含水层水样共34件,分析其化学特征,首先运用系统聚类分析法对各水源样本进行筛选及异常值剔除,然后利用Piper三线图对水样进行分类。根据分类结果,推测该矿井突水水源为砂岩裂隙水,另外依据Piper三线图可判别砂岩水和峰峰组奥灰水,准确率右达67. 7%。     

基于MODFLOW的含水层间水力联系分析研究

为了探查桃园煤矿Ⅱ2采区太原组灰岩含水层与深部奥灰含水层之间的水力联系,开展了井下太灰含水层的放水试验。基于放水试验成果资料,利用Visual MODFLOW三维有限差分软件,经过多次模型调整,最终确定了符合采区水文地质条件的数值模型,查明了两含水层间的水力联系。结果表明:Ⅱ2采区太灰含水层与奥灰含水层间存在宽度为50~60 m,长度约为300 m的垂向直接补给带,其垂向渗透系数为5 m/d,侧向渗透系数为3 m/d,具有明显的各向异性,该方法可作为判定含水层间水力联系的一种新方法,研究结果可为采区下一步防治水措施提供依据。     

厚煤层放顶煤开采底板突水机理及水害探查技术

为研究受奥陶系灰岩(简称"奥灰")水威胁的工作面能否采取放顶煤开采,选择准格尔煤田黄玉川煤矿研究奥灰突水机理。该矿6上煤底板承受奥灰水压为0～4.49MPa,隔水层厚度为54.296～75.78 m,6上煤底板奥灰突水系数为0～0.085 MPa/m,绝大部分区域小于临界突水系数0.06 MPa/m;而一盘区巷道掘进遇断层时曾发生多次突水,说明该区具有不同的突水机理。矿井断层、裂隙发育,存在隐伏陷落柱,对断层、陷落柱的放水试验发现,北北东向地质优势面控制奥灰含水层富水性。在黄玉川煤矿216上01工作面,通过定水头压水试验测得底板最大破坏深度为34.9 m,阐明了准格尔煤田底板奥灰强渗通道耦合底板破坏的突水机理,改变了从纵向上认识底板奥灰突水的传统,从平面上施工小角度定向长钻孔探查垂向强渗通道,并进一步局部注浆加固,解决了采掘过程中的奥灰水害。     

福建省仙亭煤矿岩溶含水层突水机理分析

1990年8月至1991年4月,仙亭煤矿在掘进+500 m后洋运输大巷时发生突水事件,最大突水量达423.7 m3/h,以后稳定在230 m3/h。矿井于1991年10月构筑永久性挡水墙进行堵水,把灰岩水突水危险区列为禁采区,关闭煤炭资源量(332+333)1 384.1万t。为探究突水的水害问题,根据煤矿开采历史状况,综合采用硐探、探水钻探、放水试验、重新封孔、帷幕注浆等手段,对突水通道、充水水源进行探测。研究结果发现,滑脱断层F突为突水通道,它切割煤系后连通F灰断层,与下部的岩溶水发生水力联系,突水水源为栖霞灰岩岩溶水。研究成果为盘活煤炭资源,进行矿井水害预防和治理提供了依据。     

东滩煤矿奥灰放水试验数值模拟

奥灰水是东滩矿下组煤安全开采的主要水害威胁和重点防治对象。东滩矿下组煤底板奥灰水压高达7.20~11.46 MPa,在不考虑底板受采动破坏影响下,奥灰对17煤的突水系数为0.077~0.158 MPa/m,最小值亦接近现有规程标准上限值(0.10 MPa/m)。为了查清奥灰含水层水文地质条件进而制定合理的奥灰水防治措施,基于矿井的水文地质条件及奥灰放水试验,建立了适合本矿井的水文地质模型,并利用地下水模拟软件Visual Modflow,计算了奥灰含水层水文地质参数。通过验证,该水文地质模型能够客观的反映奥灰天然流场,为今后预测矿井涌水量、奥灰疏降水量提供了依据。      

突水系数法在大淑村煤矿西翼6号煤安全开采中的应用

大淑村矿从勘探到生产阶段,对奥陶系石灰岩含水层的专门水文地质勘探程度较低,其含水层富水性及其变化规律,地下水补给、径流条件及水文地质单元划分尚未完全明确,对矿井后续生产拟开采的6号煤层,开采中受到水压高达4~10MPa的下伏巨厚奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压水的潜在威胁,底板水害影响程度无法进行较为准确的评价。通过西翼奥灰放水试验,利用获得的主要水文地质参数,计算出6号煤层底板突水系数。经用突水系数法预算,开采西翼6号煤层时,奥陶系中统峰峰组石灰岩含水层水头高度需下降192.17m,其预计涌水量为924.43m3/h,才能满足煤层底板突水系数小于0.06MPa/m的要求,开采6号煤层才是安全的。     

赵官矿井水文地质条件及防治水研究

通过对区域及矿井水文地质条件的分析研究,认为对矿井安全生产有影响的含水层为太原组四、五灰,太原组的下层岩浆岩,本溪组徐灰及奥陶系灰岩含水层;太原组四、五灰为富水性中等-强的含水层。并与下层岩浆岩穿插合并,相互联系,构成了开采10煤层的底板充水含水层组;徐灰下距奥灰的间距平均7．62m。奥灰水可以通过大小断层连通,在垂向上越流补给徐灰,存在底鼓水突水危险。运用大井法计算,在7、10煤层开采条件下,-415m水平以浅排水能力可按正常涌水量788m^3／h,最大涌水量1103m^3／h进行配备;以深可按正常涌水量1065m^3／h,最大涌水量1491m^3／h进行配备。根据该矿井水文地质条件,提出超前探水、疏水降压、合理留设防水煤柱等水患防治建议。     

基于水化学成分与聚类分析的矿井水补给关系判别

井下放水试验是确定矿井各含水层间水力联系的常用方法之一。为了判别目标含水层与矿井其他含水系统间的联系,基于矿井不同含水系统水化学成分的差异,选取7种常规水化学成分指标对放水过程中目标含水层水源进行分析。以淮北矿区桃园煤矿Ⅱ4采区太原组灰岩含水层放水试验为例,采用水化学特征分析与系统聚类分析的方法,对放水试验过程中太灰水化学成分的变化进行对比分析。研究结果表明:随着放水试验的进行,太灰水质不断向奥灰水质接近,且采区太灰水与奥灰水欧氏距离最小,为185.01,通过系统聚类分析得出,太灰水与奥灰水可优先聚为一类,说明放水试验过程中太灰水受到奥灰水的补给,研究结果为矿井下一步防治水措施的选择提供依据。     

邢台矿大青灰岩水文地质条件及疏水降压可行性研究

针对邢台矿5号煤层底板大青灰岩发生209m3/h突水量的情况,本文以分区叠加放水试验所取得的实际资料为依据,分析了井田大青灰岩水文地质条件及疏水降压可行性;给出了奥灰水与大青水水力联系的具体块段;得出了井田大青灰岩含水层具有块段可疏降性的结论.指出对于局部不可疏降地段应先消除不可疏降的影响因素,才能实施带压开采,从而达到安全采煤的目的.     

保安煤矿西翼3煤层开采安全性研究

通过对矿区水文地质条件的分析,认为开采3煤层时的主要充水含水层为顶板砂岩裂隙水和底板奥灰水,以奥灰水最为突出。采用突水系数法及阻水系数法计算煤矿西翼3煤层开采的有效隔水层厚度为37.6m,运用大井法计算工作面开采过程中最大涌水量为98.3m3/h。研究认为：工作面可以进行带压开采,在巷道和工作面开拓中必须在井下施工探放水孔,在富水区进行疏水降压,达到安全开采的目的;开采F20、F35断层附近时应留足防水煤柱,并对奥灰进行疏水降压,以免发生突水事故。     

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。     

山西省离柳矿区沙曲井田数值模拟及矿井涌水量预测评价

沙曲井田位于山西河东煤田离柳矿区的中部,处在柳林泉域岩溶水系统的径流区。矿区奥灰水水量大,水位标高为+797～+802m,其中的4#煤底板承受奥灰水压2～5MPa,10#煤底板承受奥灰水压3～6MPa,属带压开采矿井。利用井田以往的地质及水文地质勘探资料,应用GMS软件建立矿区三维立体模型和地下水渗流的数学模型,实现水文地质结构三维可视化,使数学模型能正确地反映预测区的水文地质条件,达到数值仿真效果;应用有限差分数值法,对开采上组煤(3#+4#)和下组煤(8#+9#、10#)时,石炭系太原组灰岩含水层和奥陶系峰峰组含水层的疏降进行矿井涌水量预测,为矿井的安全生产和防治水工作提供依据。     

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。     

蔚县矿区奥灰水突水规律分析及防治水对策探讨

蔚县矿区煤系基底奥灰含水层是煤层开采底板进水的主要充水含水层,已发生多次突水灾害,造成了巨大的经济损失。在分析矿区水文地质条件的基础上,对矿区奥灰岩的富水性进行了分区。通过对多年来矿区生产矿井奥灰水突入矿井资料收集整理及突水点的时空特征的研究,得出了矿区生产矿井奥灰水突水规律：首先与奥灰含水层富水性有关;其次是断层,即使是落差不大的小断层也是突水的薄弱地段;开采1号煤层,底板隔水层厚度与水头压力是控制奥灰水突入矿井的主要因素。提出了以防为主、带压开采、封堵结合,避免强行疏排的奥灰水防治水对策,并对矿井防治水措施提出了建议。     

义煤集团西部四矿奥灰水防治技术研究

2006年曹窑东井27080工作面突然发生大型奥灰滞后突水,最大涌水量达到1693m^3／h,通过矿井水文地质条件分析,曹窑东井及相邻西部四矿大部分区域已处于“突水危险区”。为避免奥灰突水灾害再次发生,提出了“以防为主”的预防奥灰突水的技术手段和方法步骤,以探索深部煤炭开采的防治水工作。     

山西七元矿岩溶水赋存运移特征及底板突水分析

七元煤矿位于山西省寿阳县东部,主釆煤层为太原组15号煤,煤层底板之下的奥灰岩溶水对釆煤存在潜在危胁。为此对该矿区奥灰岩溶水的赋存运移特征及15号煤层底板突水情况进行分析,结果显示：井田位于区域奥灰水径流区的中部,,径流条件较好;15号煤层的水位线总体特征为北西部高,东南部低,地下水自西北至东南径流。经计算,采区的突水系数为0.047MPa/m,推测该区碱奥灰岩溶水对15号煤层的开釆没有影响。     

华北煤矿奥灰突水特点及防治对策研究

奥陶系灰岩含水层是华北地区各矿区煤层开采的重要水害,通过对奥灰突水及相关的案例分析,认为奥灰突水多发生在区域降水量大于700mm的矿区;导水断层和陷落柱是造成突水的主要通道;奥灰水也可以通过补给薄层灰岩而进入矿井;不同层段的奥灰岩,其富水性不同,奥灰岩顶界具有一定的隔水作用。针对华北地区煤矿奥灰突水特点,提出其防范对策应是加强不同层位的水文地质探查,重点防范集中导水通道突水,并进行中间层的改造。