动压区老空积水规律研究

老空区的积水范围、积水量会随时变化,受采动影响其变化更大.本文根据济宁二号煤矿二采区3上、3下煤层4个工作面的探放水情况,分析了上层煤老空区积水原因,总结了动压影响区的积水变化规律,为动压区防治水工作积累了经验.     

地面防治水钻探技术在双系煤层 上覆采空区积水治理中的应用

针对双系煤层上覆采空区积水对下部煤层开采构成的威胁,提出在地面布置钻孔,穿越上部多层采空区,施工探放水孔与大直径抽水井的防治水钻探技术。采用该技术在大同矿区上覆侏罗系采空区的积水治理实践表明,地面探放水孔能够实现采空积水区与下部石炭系开采煤层巷道的贯通式放水,大直径抽水井可实现超大流量的采空区积水抽放,施工的9个地面探放水累计疏放采空区积水398.1万m3,5个大直径抽水井累计抽排采空区积水200余万立方米,取得了较好的贯通式放水和抽排效果。介绍了地面探放水孔与大直径抽水井钻探技术在同煤集团同忻矿上覆侏罗系采空区积水治理中的应用,可为其它类似开采条件的矿井上覆采空区积水治理提供参考。     

定向长钻孔精确探放矿井老空水技术及其应用

老空水害事故危害程度大。系统研究了定向长钻孔探放老空水的原理、钻进装备、钻孔设计和成孔工艺方法等关键技术,将随钻测量定向钻进与常规回转钻进技术结合施工定向长钻孔,实现了煤矿井下老空水的精确探查和疏放,形成了一套老空水探放技术与装备。在宁煤集团白芨沟煤矿现场应用情况表明,该技术方案先进可靠,老空水探放效果良好。      

基于顶板水预疏放的首采工作面涌水规律

为了建立符合蒙陕接壤区煤炭开采防治水技术体系,以纳林河二号矿井首采工作面为例,开展了覆岩破坏规律、水文地质条件、涌水量预计、顶板水预疏放等研究,结果表明:应用钻探取心、钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视探测手段,实测得到首采工作面导水裂缝带高度为103.23 m,裂高（导水裂缝带高度）采厚比为18.8,导水裂缝带可沟通3段含水层,其中直罗组底部含水层钻孔涌水量92.0~136.0 m3/h、水压4.0~5.6 MPa,呈"水量大、水压高、分布不均"的特点,是威胁工作面回采安全的最主要含水层。回采过程中顶板水主要由静态储存量和动态补给量构成,采用"动静储量结合法"计算得到静态储存量和动态补给量分别为2.596×106 m3和417.6 m3/h。对顶板水开展分段预疏放条件下,整个工作面回采过程中采空区涌水量与推采步距呈正相关关系,随着顶板周期性滞后垮落,导水裂缝带也周期性发育至高点（直罗组底部含水层）,采空区涌水量又呈台阶式增长。最终总预疏放水量4.235×106 m3,采空区总涌水量5.313×106 m3,首采工作面总排水量为622.8 m3/h,与预计排水量596.9 m3/h相差4.2%。涌水量准确预测和顶板水提前预疏放,是实现首采工作面防治水安全的关键,可以为鄂尔多斯盆地北部深埋区提供防治水技术支撑。      

射电定位法在煤矿全工作面大规模探放顶板水中的应用

在测量基线总长度小于200 m情况下,射电定位法探测煤矿老空水和顶板水的应用己有多个实例（三河尖煤矿、高庄煤矿、中关铁矿等）。提供测量基线总长度大于1 800 m情况下的全工作面成功应用的首个实例,即山东能源枣矿集团七五煤矿3上217工作面顶板水的测量,详细介绍全工作面单巷长度近1 000 m时,使用上下巷长基线、多基点、俯仰水平多方位的射电测水定位方法测定全工作面顶板水;论述煤矿地下水和小构造的射电辐射探测基本原理,简述数据处理及其各项修正方法;根据测量数据处理结果给出的富水区钻孔数据进行探放水钻孔验证,取得了近似百分之百的钻孔验证准确度;最后与同一工作面几乎同时测量顶板水的瞬态电磁法测量的钻孔验证结果作了比较。     

高位瓦斯抽放钻孔在降低综采工作面瓦斯浓度中的应用

林南仓属于低瓦斯矿井,但存在高瓦斯区域。煤层和采空区是瓦斯的主要来源,尤以采空涌出量大,给煤矿生产和安全带来了极大隐患。通过在1129综采工作面风道施工高位瓦斯孔,把钻孔打到采空区一侧煤层顶板以上冒落裂隙带内,用钻孔进行瓦斯抽放,使采空内的瓦斯通过裂隙带沿钻孔抽出,有效降低综采工作面瓦斯浓度,保证综采工作面正常回采和安全生产。     

瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用

山西省洪洞县某煤矿在开采下组煤时曾发生底板突水事故,为了安全开采3号煤层,需对该矿区的采空区及采空积水区进行探测。根据该区的物性条件,选用了对低阻异常反映灵敏瞬变电磁法进行施工。通过对发射框、发射频率、积分时间、增益、噪音水平等参数测试及测深点880-320与钻孔601对比,确定了该区的工作参数。经采集数据处理及反演解释,推断3煤层工作面存在8个采空区,其中有5个采空积水区,分别存在于工作区的东南部及北部边界。部分采空区及采空积水区范围,与已知资料基本吻合。     

采空区老塘水探放实践

用实例介绍了任楼煤矿采用超前放水钻孔、边掘边探和施工放水巷等方法,探放采空区老塘水的技术,探放水效果明显,且经济、安全,效益显著.     

大采空区强冲击地压条件下低位泄水技术与应用

彬长矿区亭南煤矿二盘区4煤层具有强冲击倾向性,并且向斜构造横穿二盘区。二盘区204、205、206工作面之间间隔30 m煤柱,工作面回采之后形成一个大的采空区。207工作面与大采空区间隔30 m煤柱,工作面回采期间尤其是过向斜轴部区域时受大采空区涌水威胁。为了解决207工作面回采过向斜轴部区域的防排水难题,消除邻近大采空区涌水的威胁,亭南煤矿开展了大采空区强冲击地压条件下低位泄水技术研究。在煤层底板以下30 m横穿207工作面施工低位泄水巷,并在泄水巷内向206采空区及207工作面临时水仓施工泄水钻孔,将采空区涌水引至泄水巷后外排。通过开展此研究,成功将大采空区涌水引至低位泄水巷外排,解决了工作面回采过向斜轴部区域时防排水难题,消除了大采空区涌水的威胁。研究结果为类似水文地质条件的煤矿防治水工作提供借鉴。     

蒙陕接壤区深埋煤层开发过程中矿井涌水量变化特征

蒙陕接壤区侏罗系深埋煤层开采过程中,掌握不同阶段矿井涌水量变化规律,是保障煤矿安全的关键。从含水层发育特征、巷道掘进进尺、采空区半径等方面开展了相关研究,结果表明:蒙陕接壤区煤层顶板导水裂缝带范围内的3层复合含水层,富水性差异较大,分别对巷道掘进阶段和工作面回采阶段涌水量影响较大。煤矿建井阶段,矿井涌水量随着巷道掘进进尺增加而增加,但单位进尺涌水量变化不大,平均涌水量为0.008 32 m3/（h·m）。工作面回采前将钻孔水量降至5.0 m3/h以下,水压降至1.0 MPa左右,实现了顶板含水层静储量充分疏放目标。首采面和接续面回采阶段,矿井涌水量呈"阶梯式"平稳增加,矿井涌水量与采空区半径呈线性正相关关系。通过对侏罗系深埋煤层开采过程中矿井涌水量变化规律和影响因素的研究,可以为其他矿井建设和工作面回采提供安全保障和科学依据。      

同华煤矿三区小窑积水的防治方案探讨

地方小煤矿越界开采被关闭后,留下了数万立方米的积水,对下方同华煤矿2132N采面的掘进和回采影响较大。通过矿区水文地质条件的分析,结合小煤矿开采和排水情况的调查,估算积水量为61024m^3,积水底部水压为0．784MPa。经计算,采区K1、K2、K3煤层开采后形成冒落裂隙导水带高度分别为48．4、58．9和48．4m,三层煤开采后的冒落裂隙导水带已导通为一个整体。提出了留设防水煤柱和疏水开采两个方案,从技术、经济和安全性比较,选择了疏水开采方案。     

探放水技术在矿井水文地质补充勘探中的应用

2011年5月30日,柠条塔矿S1210工作面在推采至距切眼61m时,初次来压顶板大面积出水,至6月2日,水量达1200m3/h。该水量在干旱少雨、地下水资源匮乏的陕北矿区十分罕见,也与矿井北翼及南翼北部的情况不同,因此需要进行水文地质补充勘探工作。补勘结果表明,工作面突水的通道是2-2煤开采后形成的冒落带和导水裂隙带,直接水源是延安组砂岩水和直罗组砂岩水,间接水源包括第四系松散层水及烧变岩水。基于补勘成果还不能明确S1210面恢复生产方案是在强排下继续开采,还是甩开大水区域重开切眼,该矿又进行了探放水工作,并利用探放水钻孔进行了放水试验和工作面涌水量数值模拟计算。最后综合考虑将矿井防治水和恢复生产的方案确定为封闭突水点,重新开切眼。恢复生产后的实际开采发现,S1210面涌水量未超过100m3/h,防治水效果明显。目前工作面已实现了安全回采。     

瞬变电磁法在探测宏石煤矿采空区中的应用

山西省灵石县宏石煤矿是由四家独立的小煤矿整合而成的新型股份制煤矿,区内可采煤层为5层。由于前期的开采,遗留下大量的采空区及小窑。为查清采空区范围及其富水状况,采用瞬变电磁法对矿区实施了矿井水文地质补充勘查工作。根据现有物探资料可知,该区的视电阻率曲线类型为HA型,其中第四系底界面为低阻分界面,奥陶系石灰岩的顶界面为高阻界面。通过建立已知充水与未充水采空区的地电模型,总结出该区煤层采空充水区与导水断层裂隙带的电阻率变化规律,并以10、17、25Ω·m作为确定各煤层采空区与断层强、中、弱富水性的阈值,推断出2号、4号、6号、9号、10号各煤层采空区范围及富水性。经验证,解释结果与实际基本相符。     

利用三维地震及瞬变电磁法探查老窑、采空区

煤矿采空区富含水或瓦斯而对煤矿安全生产构成事故隐患，三维地震勘探技术可查明落差5m以上的断层、直径大于20m的陷落柱，控制采空区边界，其平面位置误差不大于20m，是探测煤层采空区边界行之有效的手段。瞬变电磁法可查明含水地质体如岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、深部不规则水体等。利用三维地震结合瞬变电磁法探查显德旺矿老窑、采空区破坏范围及积水情况，取得了可喜的成果。     

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。     

煤矿浅埋老窑采空区多梯度剖面装置探测研究

以内蒙某露天煤矿的地质特征为依据,建立二维正演模型,利用改进的高密度电法装置——多梯度剖面装置进行采空区在埋深、充水性、规模等不同条件下的正演响应分析,总结出高、低阻模式下异常响应都会随采空区深度的增加表现为幅度减少,且埋深大于采空区直径的3～5倍时,其正演剖面上难以显示出异常特征。以煤层顶板为30m的数据进行反演,发现高阻异常的反演结果与理论模型在位置、宽度、顶部埋深和电阻率值方面吻合程度较高;而充水采空区,异常的规模存在一定误差。内蒙某露天煤矿的勘探实例,验证了多梯度剖面装置在浅埋采空区勘探中,可以取得较理想效果,特别是对不充水采空区,其准确度更高。     

瞬变电磁法勘探在煤层采空积水区的应用

山西翼城某矿在巷道掘进时,发现煤壁挂汗,巷道渗水等现象,疑为采空破坏区。为查明勘探区内是否存在采空破坏区及导水断层、陷落柱等构造,圈定煤层积水区及其范围,对该区进行了瞬变电磁法勘探。数据采集使用美国ZONGE公司的GDP-32II电法仪器,采用大定源中心回线方法施工测线11条,经资料处理和解释,在勘探区内没有发现较大的断层和陷落柱,仅在勘探区西南角一处推断存在采空区(积水),另外圈出3处富含水区,3处含水区。该勘探成果为解决矿井建设和开采中的地质难题,提供了可靠的地质信息。     

山西王家岭煤矿采空区钻探验证分析

以王家岭煤矿首采区物探解释的CK2、CK6采空区为例,分析了采空区物探特征,根据煤矿区地质、水文地质特征,结合小煤窑的分布及开采特征,利用钻探手段对采空区进行了验证。在验证时,主要考虑了钻探、煤层厚度、简易水文、区域含水层水位、裂隙含水层富水性5个方面的影响因素。结果表明,物探解释的采空区是可靠的,并且查明了采空区的起止深度及其积水情况。对煤矿的巷道布设、井下探放水的实施和安全开采具有一定的指导意义。     

宁夏红柳煤矿水文地质特征及首采工作面涌水分析

红柳煤矿属宁夏东部大型国有煤矿,投产仅半年,矿井首采工作面就发生较大规模的涌水4次,最大涌水量达3000m3／h,造成了较大的经济损失。在分析矿区水文地质条件和涌水特征的基础上,对矿井水文地质条件进行了评价,总结了工作面涌水特征。研究发现,直罗组砂岩裂隙孔隙承压含水层地下水是井下突水的主要水源．顶板导水裂隙带是矿井的主要充水通道;工作面突水呈现周期性特征,并与老顶周期性垮塌步距基本一致;涌出水总量与工作面推进距离及开采面积呈正相关;随着工作面开采面积的增大,工作面稳定涌水量也随之增大;顶板的岩性及其组合特征为离层储水空间的形成提供了条件;离层水的形成是矿井涌水量较大的主要原因。研究成果对该矿乃至宁东地区煤矿安全生产和矿井防治水措施的确定具有一定的指导作用。