平朔矿区井工矿水害条件分析及防治对策

平朔矿区井工矿井的充水水源有第四系孔隙水及地表水、石炭-二叠系砂岩裂隙水、奥陶系灰岩岩溶裂隙水.充水通道包括顶底板采动裂隙、断层、岩溶陷落柱、第四系天窗、裂隙密集带及封闭不良钻孔等,其中顶底板采动裂隙、断层、岩溶陷落柱为主要导水通道.为防治煤层顶、底板含水层的水害,建议采用地面与井下、钻探与物探相结合的勘查手段,以查明含水岩系的富水状态及水力联系.     

三维地震及电法综合勘探在晋西北黄土区的应用

晋西北某矿井位于吕梁山黄土塬区,为年产500万t的特大型在建矿井,为查明首采区煤层赋存条件、地质构造情况、以及奥灰与主要含水层的富水性,对该区进行了三维地震及电法综合勘探。其中三维地震勘探查明了勘探区内4#、9#煤层的埋藏深度和起伏形态,解释断层18条,陷落柱4个,褶曲1条,煤层倾角大于15°的区段1处;运用瞬变电磁法结合直流电测深法查明K6、K5砂岩富水异常29处、4#、7#、9#煤顶板岩层富水异常51处,奥灰顶界面-100m富水异常18处。三维地震及电法的综合勘探,不仅解释了该区主要煤层的厚度变化趋势及基岩面和奥灰顶界面深度变化情况,还对落差大于5m断层、直径大于25m陷落柱、煤层、奥灰水以及主要含水层的富水情况、导通关系及相互间的水力联系进行了分析,其结论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。     

矿井涌水注浆治理技术探究

为解决矿井三采区变电所区域开采10#煤层时出水点相对分散、涌水通道复杂、涌水量大的问题,分析了采区的地质及水文地质条件,并依据井下瞬变电磁勘探成果,认为充水水源主要来自直接顶板K_2石灰岩含水层,奥陶系石灰岩含水层是间接充水水源。K_2石灰岩含水层的充水方式是采掘直接揭露,奥陶系石灰岩含水层突水的途径主要是导水陷落柱,其次为断层。出水点治理时,钻孔设计原则是封堵推-X-348陷落柱中奥陶系石灰水的导水通道;钻孔施工顺序是先探查陷落柱位置(探查孔)→封闭陷落柱上部渗水通道(封闭孔)→注浆封堵陷落柱通道(注浆孔)。封堵后,涌水量由200m~3/h减少至40m~3/h,效果明显。     

基于巴拉素井田多孔抽水试验的含水层特征及水力联系研究

抽水试验是获取地下水含水层水文地质参数的有效手段之一。为了准确掌握各含水层特征及水力联系,以巴拉素井田为例,通过抽水试验、理论分析、水质化验等方法对井田先期开采地段内开采煤层富水情况、各主要含水层水文地质特征及其水力联系等进行研究。结果表明:矿井未来开采的2、3、8号煤的富水性均较弱;主要含水层中,除第四系含水层富水性中～强、白垩系洛河组含水层富水性中等以外,其它含水层均富水性弱;第四系含水层和白垩系洛河组含水层之间水力联系密切,侏罗系直罗组含水层与白垩系洛河组含水层之间未发现水力联系,侏罗系直罗组含水层与2号煤之间未发现水力联系;3号煤与8号煤之间未发现水力联系。本次抽水试验成果,为矿井未来水文地质及防治矿井水害工作提供了有力的理论依据,同时对周边条件类似矿井具有一定的借鉴价值。     

山西高阳煤矿奥陶系峰峰组含水层赋存特征

高阳煤矿主采太原组9-10-11#煤层,矿区内断层、陷落柱发育,奥陶系灰岩溶裂隙水是威胁矿井安全开采的主要水源。据井下突水资料及地面水文地质勘探成果,总结出奥陶系峰峰组岩溶裂隙含水层的赋存特征:①从垂向上看,一段以泥灰岩、石膏、硬石膏为主,为相对隔水层,二段由青灰色及黑色厚层状泥晶、粉晶灰岩组成,钻探可见岩溶裂隙,富水性中等;②从水平方向上看,西部埋藏较浅区富水性明显强于中、东部深埋区,且在向斜轴部出现滞流区;③水位西高东低,相差近300m;④顶部存在隔水层段,隔水层厚度一般3.09~34.01m;⑤水位和水化学特征对比发现,峰峰组与马家沟组含水层没有水力联系;⑥地下水总体自西向东,自北向南径流,侧向径流排出井田外。该研究为煤矿底板水的防治提供了依据。     

西山煤田古交矿区陷落柱特征及其导水性分析

在分析区域地质特征的基础上,对西山煤田古交矿区陷落柱的数量、形态特征及分布规律进行了总结。从陷落柱的发育特征出发,对其导水条件进行了研究,认为本区岩溶陷落柱是否突水,关键取决于其是否有导水的力学薄弱通道。研究表明,本区岩溶陷落柱柱体胶结致密,后期活化程度弱,距煤层较近的峰峰组含水层的富水性弱,而煤层与上马家沟组强含水层之间隔水层厚度大,因而,在正常块段开采中,岩溶陷落柱作为集中导水通道导致重大突水的可能性较小。     

彬长矿区高家堡井田白垩系下统富水性及水力连通试验分析

高家堡井田主要含水层为白垩系下统华池组和洛河组。在分析矿井水文地质特征的基础上,通过抽水及水力连通试验,查明了矿井主要含水层的富水性及连通性。结果表明:华池组(K1h)与洛河组(K1l)下段富水性弱,洛河组(K1l)上段富水性中等,洛河组(K1l)中段或中上段富水性强;华池组含水层富水性较洛河组含水层弱得多,两含水层不存在明显的水力联系;洛河组(K1l)中上段之间的水力联系较为明显,洛河组(K1l)中上段与下段之间的水力联系较弱;洛河组含水层渗透系数大,水头压力大,厚度大、分布广、富水性较强,为煤层顶板的间接充水含水层,是矿井防治水的主要对象。     

淮北袁店二井煤矿101采区充水因素分析

101采区位于煤矿的中部,拟采10煤层,区内抽水资料较少.在合理利用采区内、外各种水文地质资料基础上,通过对矿井水文地质边界条件的划分,充水水源、充水途径的分析,论述了采区的充水因素.研究认为,采区东部DF2.可视为采区补给边界;南、西、北分别被F14、WF4、F高-7断层切割,可视为隔水边界;10煤顶、底板砂岩裂隙含水层(段)是直接充水水源,富水性弱;新生界松散层第四含水层(组)是间接充水水源,富水性亦弱;太原组石灰岩岩溶裂隙含水层(段)是间接充水水源,富水性弱-中等;充水途径主要有构造裂隙、垮落带、导水裂缝带、断层及岩溶陷落柱以及未封闭好的钻孔等.该研究为采区涌水量计算、水害的防治及采区工作面的设计提供了较为可靠的地质资料.     

三维地震及电法综合勘探在内蒙古东部煤田的应用

本次探区位于内蒙东部,现开采层段为Ⅱ2a煤层,该矿在初探阶段用比拟法予计矿井涌水量,对各含水层及其相互间水力联系缺乏认识,致使建井采煤期间多次发生突水溃砂现象.为查明开采层段煤层顶板含水层分布规律、埋藏条件及水力联系,并查明勘探区内构造情况,对该区进行三维地震及电法综合勘探.使用三维地震方法查明了测区内Ⅱ2a煤层底板及几个主要含水层底界面的起伏形态和深度,解释断层14条,其中煤层发育有1条断层、6号含水层发育10条小断层,4号含水层发育有3条小断层;利用电法基本控制了区内含水层富水性和分布情况,查明了含水层的分布形态和埋深.     

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。     

淮南寒武纪岩溶陷落柱发育特征及导水性分析

1996年任楼煤矿发生的陷落柱特大突水事故，使“淮南不存在岩溶陷落柱”的认识得到了质疑。通过初步调研，在孔集矿南部的孙家大山一带发现出露于地表的岩溶陷落柱，而谢桥矿煤经三维地震勘探也探测出了发育于寒武纪灰岩中的两个岩溶陷落柱。因其岩溶陷落柱的发育层位、充填物质与华北煤田奥陶纪岩溶陷落柱构成明显的对比。导致了其水文、工程地质特征的特殊性。     

开滦钱家营矿1495E疑似陷落柱探查及综合治理

岩溶陷落柱在我国华北石炭二叠纪煤系地层中广为分布,由于陷落柱贯穿于岩溶发育的奥灰和煤系地层之间,即使陷落柱在天然条件下不导水,但由于后期开采活动对其导水性能的改造,陷落柱往往成为奥灰与煤系地层之间联系的通道,井巷或采煤工作面一旦接近或揭露陷落柱时,可能产生突水,破坏采区划分秩序,严重影响煤矿安全生产。2009年,钱家营矿业公司在1495E风道掘进过程中首次揭露地质异常体,高度怀疑为岩溶陷落柱。该公司采取地面微动地震探测、井下直流电法和井下瞬变电磁等多种物探手段与现场钻探相结合,对地质异常体实际赋存状况进行探查。结果表明,该异常体不含水。但考虑到对物探成果必要的检验以及后续井巷工程和相邻工作面回采对异常体围岩应力平衡的破坏导致可能突水,矿方对异常体实施了钻探探查、建立密闭墙以及异常体注浆治理。治理方案的实施为矿山生产建设顺利展开奠定了基础,保证了工作面、采区科学合理划分,且为同行提供了借鉴经验。     

潞安矿区古城煤矿首采区中部安昌—中华大断裂导水性研究

古城煤矿首采区中部安昌断层、中华断层及其伴生断层形成一地堑,地表宽度约500m,断层最大落差达240m。断层带岩石破碎、裂隙发育,可能使奥陶系灰岩岩溶水与太原组灰岩岩溶水通过断层带产生一定水力联系,给矿井大巷掘进及正常生产造成隐患。通过地面瞬变电磁勘探、矿井大巷掘进、水文地质试验、水质分析等多种方法,对断层的富水性及导水性进行了分析,结果表明:安昌—中华地堑在水平上两侧水力联系较弱,在水平上呈阻水特性;大断裂区域顶板二叠系含水层与地表水、第四系孔隙水和奥陶系岩溶灰水的水化学特征差异较大,富水程度不同,水位标高不一致,判断各含水层在纵向存在水力联系的可能性不大,说明中华-安昌大断层在纵向上几乎不导水。     

岩溶陷落柱探查范围确定及其特征分析——以淮南煤田顾北矿为例

随着淮南煤田浅部煤炭资源的不断枯竭,向深部开采成为必然趋势,而开采深度增大,直接受到岩溶水害直接威胁问题。为对岩溶陷落柱探查范围确定及其特征进行研究,以安徽淮南煤田顾北矿为例,在分析该矿水文地质条件基础上,对矿区地球物理勘探中的异常区进行解释,并对研究区水文地质进行勘探验证,最终确定陷落柱的探查范围、边界、影响范围及结构特征,结果可知:矿区太灰及以下地层具弱～极强富水性,陷落柱属强导水类型,但为相对封闭独立含水体,其垂向上的富水性及导水性较好,可能对后期的二叠系煤层开采有影响,因此在后期矿井开拓过程中要进一步加强探测与研究。分析结论为后期矿井实际生产采取对策提供了基础依据。     

陷落柱突水过程的力学模型

通过分析华北地区强含水岩溶陷落柱突水事例和实验室的模拟试验，证实陷落柱围岩破碎，应力大大降低，是产生自然力压裂的必要条件，而自然水力压裂效应是强含水岩溶陷落柱突水的重要原因。     

大型抽水试验的水文地质意义

本文以山东省东阿县下马头水源地为实例,探讨了大型抽水试验的主要水文地质意义,包括:确定地下水的主要补给来源及方向,抽水影响范围及程度,水源地岩溶含水层的富水性及供水保证能力,水源地附近地下水与地表水之间的水力联系,水源地附近主要断裂构造的水力性质,水源地抽水对下游水源地的影响以及水文地质参数与水源地地下水允许开采量计算。     

综合勘探技术在范各庄矿区中的应用

文章介绍了在范各庄矿二水平南三、南四采区运用高分辨率三维地震、高精度磁法、瞬变电磁法进行采区综合勘探的成果, 表明以采区高分辨率三维地震为主的综合物探技术, 在查明断层、岩浆岩侵入、岩溶陷落柱发育、采空区以及断层导水性等方面取得了较好的效果,尤其是 Ｆ０ 断层在各煤层中落差的准确确定, 及其赋水性探查, 对跨断层开采各煤层的工程设计和施工, 具有很大的指导意义; 大大减少了超前钻探工程量,减少了大型防治水工程投入,减少了防水煤柱宽度,获得了显著的经济效益。     

基于胶塞法的一孔多层抽水试验分层止水技术及应用

在开展水文地质环境地质调查评价工作时,需要查明对地下水开发和利用有意义的含水层的分布特征及及富水性,因此,对各充水含水层进行分层抽水试验具有十分重要的意义。以新疆伊犁谷地水文地质环境地质调查评价项目KT13号勘探孔为研究对象,采用改进的胶塞进行分层抽水试验技术,进而获取不同含水层的水文地质参数和水质情况。通过对胶塞法分层抽水工艺的细节改进和管外水泥止水的顺利实施,该种方法可以在以后分层抽水勘探孔施工中进行广泛应用。     

综合物探方法在煤矿水文地质勘查中的应用

针对河南省禹州某煤矿区水文地质条件不明等问题,采用地震和瞬变电磁法相结合的方法进行勘探。为保证解释结果相互印证,在垂直于地层走向上布设了4条重合测线,并以其中的DZ03地震时间剖面和TEM03视电阻率断面图为例,依据其物理特征分别对陷落柱与断层进行了解释。结果表明,二种方法在解释异常位置、深度、形态及富水性等方面高度吻合。利用该方法解释矿区存在1个陷落柱,8条组合断层。根据断层的位置及富水区分布情况,推断F3和F5以北,富水性强且面积较大,特别在断层交汇部位岩溶水极其发育,且上下连通,另外陷落柱具有强富水性;F3以北和兴F2以西存在较大面积的中等富水区。     

一孔多层抽水试验分层止水技术及应用

在煤炭资源的勘探和采掘过程中,必须查明对煤层开采有充水意义的含水层(体)的分布特征及富水性,因此,对各充水含水层进行分层抽水试验具有十分重要的意义。以白水煤矿检4井筒检查孔抽水实验为例,采用改进的分层抽水试验技术,获取不同含水层的水文地质参数和水质情况,旨在一个水文地质钻孔中了解不同深度含水层组的水文地质特征,以达到减少施工钻孔、缩短施工工期、节约施工费用的目的。