深部矿井水煤共采水文地质数值分析

针对兖州煤田下组煤深部开采受奥灰高承压水威胁以及当地大型煤化工企业生产用水量大的现状,在已进行的水文地质勘探及放水试验基础上,评价奥灰富水性,并采用有限差分法进行奥灰疏水降压数值模拟研究,提出水煤共采观点。研究结果表明:兖州煤田深部奥灰水压高,合理布置水煤共采孔,可以实现奥灰水位的有效疏降,疏降中心区水位最大降深可达110 m,突水系数显著下降,提高了下组煤开采的安全性;同时可提供煤化工43200 m3/d的供水量,能达到可持续的、水资源保护性的供水效果,实现下组煤的水煤共采。     

井下钻孔注浆治理奥灰水技术

肥城矿区水文地质条件极其复杂,奥灰水水位高,水量大,严重制约着煤矿开采的正常进行。通过肥城矿区井下施工奥灰孔进行奥灰水治理的经验及技术,认为井下施工奥灰孔,建立井下水文观测网以及对奥灰表层进行注浆改造,是行之有效的防治奥灰水的途径。     

3222工作面突水灾害成因与治理技术

通过对第四系“四含”长观孔、“太灰”长观孔、“奥灰”长观孔的水位观测及突水水质的化验,认为皖北矿务局祁东煤矿-420水平3222工作面发生的(涌水量达1670m3/h)特大突水灾害的突水水源应来自第四系第四含水层,其突水通道可能是:①工作面上方隐伏存在古河床切割的深沟,②工作面中存在垂向导水裂隙带,使“四含”水下泻所致。通过采用强排、截流、拔架及堵源的治理方案,恢复了矿井生产。     

兖州矿区兴隆庄煤矿下组煤底板岩溶水参数计算及突水危险性评价

深部煤层开采存在来自底板的高承压奥灰岩溶水威胁,水头压力高,突水系数大。以兖州矿区兴隆庄煤矿为研究区域,对该矿下组煤第Ⅰ勘探区开展了井下孔组放水多孔观测的大型放水试验工作。基于孔组放水多孔观测试验结果,利用解析法计算了开采煤层底板含水层的水文地质参数;研究了疏水降压能否有效降低奥灰对17煤的突水系数问题。结果表明:在放水孔组区域存在不同方向上的水文地质参数;疏水降压的方式能有效降低放水孔区域奥灰对17煤的突水系数。     

新驿煤矿下组煤矿井涌水量预测研究

在系统收集水文地质资料的基础上,运用"大井法"和水文地质比拟法对开采16煤的涌水量进行了预测,利用突水系数法,对八采区16煤底板奥灰突水危险性进行了评价,得出了突水系数分区图。经综合分析对比,采用大井法的预测结果:即开采16煤正常涌水量为482m3/h,最大涌水量为540m3/h;奥灰突水量初期为1 083～10 640m3/h,一般为660～4470m3/h;如对奥灰采取疏排降压方案,疏降排水量预计为770m3/h。此结果可作为矿井回采阶段防治水设计的参考。     

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。     

基于井下放水试验的矿井疏降量预测评价

井下放水试验作为特殊的水文地质试验,克服了地面抽水试验存在的不利条件,有着十分重要的实践和理论意义。为了探查双柳煤矿太原组灰岩含水层的水文地质条件,通过两次井下放水试验取得的相关水文地质参数,控制了太灰含水层的动态流场。基于井下放水试验取得的水文地质条件信息,利用Visual MODFLOW三维数值模拟软件,建立放水试验期间反映模拟区太灰地下水分布、储存及其时空变化规律的参数模型;根据拟定的预测方案,对太灰含水层的疏降涌水量进行预测。通过本次工作,对双柳井田下一阶段进行疏干降压,减少太灰含水层对上组煤（4#煤层）开采的威胁,同时为下组煤（8＋9#煤）开采提供疏降方式和水文地质依据。     

淄博洪山—寨里煤矿地下水串层污染治理区水化学和硫同位素特征

在明确淄博洪山—寨里煤矿地下水串层污染治理区内水文地质状况、地下水流场特征等基础上,通过对矿井水、采空区水.、矿排水、奥灰水、雨水、地表水的取样分析,掌握治理区的地下水水化学、硫同位素特征。选择接受大气降雨补给的区域.、煤矿水聚集区、奥灰水聚集区以及奥灰水与煤矿水交叉混合区,分区对地下水水质现状及煤矿水和奥灰水之间水力联系情况进行分析判断。通过对比分析治理前后研究区水质情况,发现治理后奥灰水仍呈现高SO₄^2-浓度、高硬度、高TDS特征,且硫酸盐主要来源于煤矿水,治理后洪山、寨里煤矿地下水串层通道依然存在,串层污染情况持续进行,且污染较治理前有加重趋势。则今后治理工作应进一步查清、控制导水通道,控制矿坑水水位,避免其污染奥灰水。     

杨村煤矿二、四采区奥灰水放水试验及数值模拟分析

为防止杨村煤矿下组煤开采时发生底板突水事故,本文利用井下现有的水文地质观测孔,对奥陶系灰岩含水层进行了现场小型放水试验,并应用GMS软件模拟了地下水流场以获得水文地质参数。结果表明,奥灰水与十三～十四灰水在天然状态下无直接的水力联系,建议对十三～十四灰水采取疏水降压方式,对奥灰水采用避让措施,发现导水通道要及时进行处理。     

红岭煤矿水文地质特征及充水因素分析

通过对矿区含、隔水层及断层带水文地质特征的分析和井下水文地质现象的观测,认为目前矿井开采煤层较浅,以二1煤顶板直接含水层充水为主,水量不大;但随采掘的延深,煤层下伏的太原组灰岩和奥灰含水层,会在断层的影响下,与其它含水层发生水力联系,对矿井开采形成威胁。根据对矿井充水因素的分析结果,指出目前矿井的充水强度不大,充水通道主要为断层带,在开拓-800m水平时,应注意构造破坏或隔水层薄弱地段,此地段有可能出现奥灰水突入矿井的危险。为防止矿井突水,提出了建立健全地下水观测系统,加强井下钻探和物探工作,重视邻近矿井老窿水监测等矿井水害防治工作建议。     

韩城桑树坪煤矿11号煤层带压开采可行性分析

本文在分析桑树坪井田水文地质条件的基础上，通过对煤层带压开采影响因素的分析，提出了充分利用煤层与含水层之间有效隔水层的厚度，充分考虑隔水层的岩性组合、水压及地质构造等因素，提出了对受高压奥灰水威胁的煤层应分采区、分水平带压开采。     

山西南阳矿奥陶系岩溶水赋存运移特征及下组煤底板突水危险性评价

南阳矿未来开采太原组下组煤15号煤层时,井田中西部存在奥灰岩溶水带压开采问题。通过水文地质补充勘探,研究分析矿区奥灰岩溶水赋存运移特征和15号煤层突水的危险性。结果显示:该区奥灰岩溶水水位标高在626～617m,地下水流向由北偏西向南,整体富水性从西北向东南由弱至中等,径流条件从东向西由较好变差;15号煤层在尹家沟村以西属于带压开采,突水系数最大为0. 079MPa/m,属于相对安全区,在底板无断裂构造沟通下不影响其安全开采。     

边界补给量计算方法在宋桥井田的应用研究

利用宋桥井田奥灰群孔抽水试验资料,根据补（隔）水边界水位曲线的特征,采用半对数直线图解法,将井田F2-9断层定性为补给边界。为了解补给边界的补给量,选用边界补给量计算方法．计算出了边界补给量占孔流量的65％,从而较客观地确定了井田水文地质条件类型。     

葛亭煤矿1160采区水文地质条件分析

处于济宁煤田鲁西南断块坳陷区济宁地堑西侧的葛亭矿井,构造类型为中等-复杂型.在分析了矿区水文地质条件的基础上,认为第四系含水层岩组,山西组3煤层顶、底板砂岩裂隙水和奥陶系岩溶水是矿井充水的主要水源,断裂带及陷落柱是充水的主要通道.奥灰水会由于强大的水压力向上冲破煤层至奥灰顶界面之间的压盖隔水层而涌人矿井造成奥灰水底鼓.根据对矿区16煤和17煤层突水系数的分析计算,认为16煤层在-265m以浅区域开采是安全的,17煤层在-220m以浅是安全的.在矿井开采过程中,应加强对陷落柱的观测,对主要断层应留足防水煤柱,加强探放水工作.     

韩城矿区下峪口井田奥灰含水层水文地质条件分析

奥陶系石灰岩含水层作为韩城矿区煤系地层基底,是煤层开采中的主要致灾因素之一,也是矿井生产必须首要解决的重点问题。本文通过在已有科研成果的基础上,结合生产实际揭露的相关资料对下峪口矿井奥灰含水层水文地质条件进行了综合分析,结果表明奥灰含水层是一个非均质的具有多层段结构的复合承压水体;补给来源主要为井田边界东南处的大气降水的渗入和河流流经灰岩出露地段的渗漏补给;沿矿区边浅部断层走向方向是主要的来水方向与导水通道;随着埋深的增大,奥灰含水层的渗透性急剧减小。研究结果为下峪口井田的煤炭资源绿色、安全、高效开采提供了指导意义。     

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。     

徐州矿区奥灰岩溶水突出的原因与防治

徐州矿区开采深度大,水文地质条件复杂,水害严重。主要突出水源为奥陶系含水层。突水原因主要有:底板隐伏陷落柱或断层导水;底(顶)板含水层与奥灰含水层对接;顶板冒落裂隙带导通断层对盘的奥灰含水层;奥灰水通过基岩隐伏露头侧向补给矿井。其防治对策为:引进先进技术手段,探查分析奥灰岩溶水发育规律;分区隔离开采,完善防排水系统;注浆封堵突水通道;排供结合,综合利用。      

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。     

山西新阳矿太原组下组煤层底板岩溶水突水安全性评价

新阳矿9-10-11号煤层底板低于奥灰岩溶水位,承受水压较高,存在带压开采问题。依据矿区水文地质勘查资料,通过对9-10-11号煤层底板隔水岩层隔水性能、奥灰岩溶水富水程度、底板断裂构造发育情况、煤层底板承压大小以及采煤扰动底板破坏深度等突水因素分析,表明井田西南部断裂构造发育地段为突水危险区。分别采用突水系数法和突水危险度法对全井田9-10-11号煤层底板突水危险性进行评价,评价结果显示井田南部及断裂构造发育地段为突水危险区。理论分析与定量评价结果基本一致。针对9-10-11号煤层底板突水安全评价结果,提出了相应的防突水对策。     

水平分支孔定向钻探技术及其在煤矿水害防治中的应用——以东庞煤矿ZKxx3孔钻探施工为例

本文以东庞矿北井9400采区2#煤层奥灰含水层区域注浆改造一期工程ZKxx3孔施工为例,详细介绍了水平分支孔定向钻探施工设计、钻探施工工艺、主要技术措施等。实践证明,该定向钻探技术能够探查奥陶灰岩含水层区域中的断层、陷落柱等构造的导水通道和富水层段,超前注浆充填奥陶系灰岩上部溶隙和裂隙,封堵断层等构造薄弱区段,扩大加固面积,实现由井下局部治理向地面区域治理煤层底板奥灰水害。由超前探测向掘前治理转变,在时空上达到了区域超前防治水害的目的,取得了显著的经济及环境效益。