河南新密煤田二1煤层充水特征分析

新密煤田在开采二1煤层时,矿井涌水量从每小时数立方米到上千立方米,差别极大,个别矿井因水量太大多年达不到设计开采能力。在研究矿区水文地质条件的基础上,分析了煤层的充水特征,认为煤层的顶板直接充水含水层是二叠系下统下石盒子组底部的砂岩裂隙水,底板直接充水含水层是石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水层,奥陶系岩溶裂隙含水层是煤层底板间接充水含水层;通常情况下顶板水不会对采煤构成威胁,灾害性突水主要来源于煤层底板;石炭系灰岩含水层与奥陶系灰岩含水层水力联系较密切,通常矿井大的涌水都有奥陶系灰岩水参与;大隗断层使得区内寒武系中上统灰岩直接与二叠系石千峰组砂、页岩接触,隔断了南北两侧的水力联系,并将矿区分割为两个水文地质亚区;矿井在开采深度在+50m标高以上时,充水水源主要来源于煤层顶板,底板无水,在开采深度在+50m以下时,矿井涌水量相对较大,随着开采深度的增加,矿井涌水量有逐渐减小的趋势。该研究对确定矿井充水因素,进行突水预防具有指导和借鉴意义     

姚桥煤矿水文地质特征及矿井水害防治措施

姚桥煤矿开采水文地质资料表明,煤层开采矿井的直接充水含水层--山西组煤层顶、底板砂岩裂隙含水层组与太原组灰岩岩溶裂隙含水层一般以静储量为主,富水性较弱;第四系松散含水层组、下石盒子组底部分界砂岩含水层、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层、老窑水主要是通过断裂或导水裂隙向矿井充水,故而提出了留设保安煤柱,探放断层水、老窑水等针对性的水害防治措施。     

黄陵二号煤矿充水因素分析

通过对黄陵二号煤矿充水因素的分析,结合矿井实际涌水量,认为矿井在开采延安组2号煤层时,延安组中部含水层为矿井的直接充水含水层,直罗组下段含水层为矿井主要的间接充水含水层;上部的洛河组砂岩水是矿井井筒充水的主要水源,也是矿井充水的间接充水含水层;矿井的主要充水通道为开采沉陷裂隙,充水方式为顶板进水。最后指出,该矿井开采2号煤层的最大隐患是直罗组下段砂岩顶板突水和井筒洛河组砂岩涌水。     

近距离煤层开采水害防治技术研究

东滩煤矿三采区计划开采2、3煤层,该区具有断层裂隙发育、向斜轴部易积水、2煤层与3煤层间距较小等特点,充水条件相对复杂,回采工作面受水害威胁较严重。为确保矿井安全生产,在分析矿井三采区地质及水文地质条件的基础上,对含水层富水性进行了分析,认为2、3煤层顶板砂岩含水层和3煤层底板砂岩含水层均为极弱至中等富水性含水层;根据已有资料对2、3煤层底板等高线进行了分析,对煤层开采后采空区积水进行了预测;得出了三采区开采2、3煤层充水含水层为2、3煤层顶部砂岩及3煤层底板砂岩,涌水形式以工作面顶板来水为主,采后采动裂隙是回采工作面充水的主要通道,在此基础上,进行了工作面涌水量预计,并制定了工作面开采综合防治水措施。     

济宁市王楼煤矿侏罗系含水层水文地质条件分析

王楼煤矿目前正在开采3上煤层,主要水害为顶板水和采空区积水。顶板水主要水源为3煤顶部砂岩水及侏罗系砂砾岩水,其中侏罗系砂砾岩水是矿井防治水工作的主要对象。区内局部地段侏罗系砂砾岩含水层直接覆盖在煤层露头之上,成为3煤层开采的直接充水含水层。运用历年来的抽水试验成果及水位动态变化资料,对侏罗系含水层的水文地质特征进行了分析,并对断裂构造对含水层及矿井充水的影响进行了评价。结果表明:侏罗系下部砂砾岩段大部地区富水性弱-中等,是开采浅部煤层时矿井的主要补给水源之一;上侏罗统砂砾岩裂隙含水层与山西组3上煤层顶底板砂岩水存在较好的水力联系;在区内该含水层除二段上部富水性较弱外,其余的层段富水性均较强,主要接受上部岩浆岩含水层的补给;煤层开采造成的冒落裂隙带在局部地段影响到侏罗系含水层,从而使侏罗系含水层成为煤层开采的直接充水水源。     

煤矿突水危险区疏干涌水及其对地下水流场的影响分析

以鄂尔多斯盆地西南部某井田为研究对象,在煤矿突水危险性分析的基础上,构建煤层开采冒裂带波及上覆强含水层的矿井涌突水预测的地下水三维流数值模拟模型。预测结果表明,煤层开采形成的导水裂隙带是否导通强含水层以及导水裂隙带的渗透性能强弱,对矿井涌突水量以及地下水渗流场影响的差异较大;当导水裂隙带渗透系数小于0.001 m/d,基本为原地层的正常渗透水量;当导水裂隙带的渗透系数大于0.01 m/d,反映原地层遭受较大破坏,矿坑初期涌水为突水量,后期涌水接近稳定涌水量,涌突水对强含水层地下水降深以及流场都影响很大。     

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。     

高矿化度矿井水深部转移存储介质条件及影响机制

我国西部干旱-半干旱矿区既面临水资源匮乏,又面临矿井涌水量大、矿井水矿化度高等难题。为减少采煤过程中水资源浪费、保护西部地区水生态环境,基于保水采煤和煤-水双资源协调开采等理论基础与技术方法,围绕“矿井水深部转移存储”这一核心科学理念,提出将处理后的矿井水进行高压深井转移存储,转移至煤层底板深部含水层中存储。在鄂尔多斯盆地东部某矿实施试验井工程,通过开展野外岩样采集、室内电镜扫描、岩石成分分析、压汞等实验与定量-定性方法,研究目的转移存储层的水文地质条件和特征,分析不同高压水力压裂增渗试验主控因素,对比矿井水水质、转移存储层原生地层水水质和转移存储后混合水质,获取了矿井水高压持续深井转移存储的水文地质效应。结果表明:目前试验井单井累计转移存储矿井水量已满足设计预期,且持续高压水力压裂增渗方式可不断改善和渐次增强目的存储层的矿井水存储能力,延长服役时效。因此,高矿化度矿井水深部转移存储在技术和经济上具有可行性,将对西部地区水资源保护、水生态环境可持续发展产生重要意义;同时,相比高矿化度矿井水处理成本,能够有效缓解矿井水处理经济负担,为西部煤矿区矿井水转移存储提供典型示范。      

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。     

梁花园矿井涌水量估算

梁花园矿井为筹建中煤矿,为了给矿井排水系统的设计、施工和煤炭开采提供可靠的依据,采用地下水动力学公式估算法和水文地质比拟法两种方法,估算出新生界松散层第三含水层（底含）涌水量、主采72煤层顶底板砂岩裂隙含水层涌水量和太灰岩溶裂隙含水层涌水量。     

永夏煤田水文地质特征及开采技术条件评价

全国六大优质无烟煤生产基地之一的永夏煤田,自20世纪70年代初,就陆续开展了煤炭资源的勘查工作,随着区内各矿区勘查阶段和勘查程度的逐步深入,部分矿区已相继建井开采。而针对整个煤田的水文地质及其开采技术条件的分析与评价,目前为止还没有一个完整的综合性成果。通过对区内各矿区、各勘查阶段成果及部分矿井开采资料的汇总和综合研究,认为区内的次级褶皱、断裂构造发育中等,构造复杂程度属中等;三煤组为砂岩裂隙水充水类型,水文地质条件属简单类型,二2煤层为底板砂岩裂隙充水和石炭系上统太原组灰岩裂隙岩溶水充水类型,水文地质条件属简单偏中等类型;煤层顶、底板总体属稳定-中等稳定;区内瓦斯普遍偏低,仅局部地段富集;除局部地段为二级高温区、地温增温异常外,其余大部为地温正常区和一级高温区。该研究为煤田或矿区的总体规划、矿井建设以及矿床开采中加强开采技术条件管理等方面,提供了基础性资料。     

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。     

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。     

侏罗系宝塔山砂岩水文地质特征与解危开采研究——以新上海一号煤矿为例

西部矿区是我国重要的能源战略基地,侏罗纪煤田可采煤层多、资源储量丰富,中下组煤受“宝塔山砂岩”含水层严重威胁,但目前国内对该含水层研究较少、资料匮乏。以新上海一号煤矿“11·25 ”突水事故为例,采用延深排水钻孔、水文地质补充勘探、井下放水试验等手段,查明该含水层具有沉积结构复杂、富水性不均、静储量丰富、水头高、水压大、容易疏放等特点;通过安全隔水层厚度计算,说明“ 11·25”事故突水原因。SEM镜下显示砂岩为泥质胶结,块状结构,内生孔隙发育。以砂岩总厚度、砂地比、单位涌水量、渗透系数为主控因素,分析含水层富水性规律;预计正常情况下开采涌水量1 200.7 m3/h,最大涌水量1 860.84 m3/h,超出矿井排水能力。在水文地质单元边界条件分析的基础上,利用Visual MODFLOW建立非稳定渗流场三维数值模型,模拟4个放水阶段的解危效果,结果表明,历时215 d,放水量约487.6万m3,一分区18煤突水危险可以解除。      

含水煤层水害形成机理及防治技术

在煤炭开采过程中,煤层常被视作隔水或弱透水地层。然而,孟加拉国巴拉普库利亚煤矿（简称孟巴煤矿）主采的Ⅵ号煤层平均厚度为33 m,富水性较强,开采过程中多次突水,表现出煤层成为含水层的特殊水文地质现象,与我国东北、西北侏罗纪煤田局部地区出现的煤层含水现象类似。综合分析了煤层空隙特征、储水结构及地下水补给条件这3项含水层形成的必备要素,揭示了孟巴煤矿特厚煤体含水层的形成机制。从煤体的微观结构、物理力学性质及区域构造发育特征着手,对煤体是否具有储存地下水的空间进行了研究;结合室内岩石渗透性测试及现场大型抽水试验,分析了煤层顶、底板岩层的透水/阻水特性,对煤层是否具备含水层的储水结构进行了研究;采用水力连通试验等手段,查明了特厚煤体含水的主要补给水源。研究表明,有机质的煤化作用和后期地层应力作用,使得煤体自身结构存在大量的含、导水裂隙,在具备较好的补给条件并满足含水层储水结构的情况下,煤体可成为含水地层。针对煤体含水层的水害特点,提出特厚含水煤层"疏"、"排"结合的水害防治技术,为煤体含水地区煤矿安全开采提供技术支撑。      

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.     

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。     

范各庄矿12煤底板突水过程模拟分析

以范各庄煤矿水文地质条件为基础,建立了承压水上采煤的岩体水力学模型,应用岩石破裂过程渗流-应力耦合分析系统(RFPA2D-Flow)模拟分析了范各庄矿12煤层底板开采扰动下,裂隙形成、扩展到突水通道最终贯通形成突水的全过程。通过对损伤区分布、应力场和渗流场的演化分析,揭示了开采扰动及水压驱动下完整泥岩底板由隔水岩层到突水通道的演化过程,对突水通道进行了模拟定位,并对不同水压条件下含水砂岩层对底板突水的影响进行了分析。结果表明:12煤底板突水问题取决于含水砂岩中的水压力,在假设隔水层厚度不变时,水压力与突水系数呈正相关关系,随着水压的增大突水越易发生。该研究为12煤底板突水预测与防治提供了理论依据。      

宁夏红石湾煤矿涌水量评价

在分析红石湾煤矿区地质及水文地质条件的基础上,对矿井的充水因素进行了论述,认为区内的古近系孔隙水含水层分布广,厚度大,富水性较强,但由于其距首采区的主采煤层(三煤)较远,导水裂隙带的最大破坏高度尚未达到该含水层,且其间有近20m厚的隔水层,所以该含水层对煤矿开采影响较小;影响区内煤矿涌水量的主要含水层为二叠系石盒子组砂岩含水层和山西—太原组砂岩含水层。采用富水系数比拟法、狭长水平巷道水动力学法、大井法对煤矿涌水量进行了计算,通过对各种计算方法适应性的评述及计算结果的对比,最后选用狭长水平巷道水动力学计算结果作为矿井正常涌水量,大井法计算结果作为矿井的最大涌水量。