井田精查阶段工程地质研究方法的探讨

煤层顶底板和井巷围岩稳定性,是影响矿井设计及生产的重要因素之一。在精查阶段,详细研究某些地质因素,初步确定煤层顶底板和井巷围岩的地质类别,为矿井设计、施工及生产提供基础地质资料,具有重要意义。但是,如何系统地利用钻孔资料,研究煤层顶底板和井巷围岩地质类别,是当前值得探讨的问题。      

槽波技术在阳泉矿区地质异常体探测中的应用研究

通过回顾近几年槽波地震探测技术在阳泉矿区的发展历程及应用情况,总结阳泉矿区槽波发育特征,详细分析阳泉矿区发育的断层、陷落柱等地质异常体的槽波探测效果,并对各区域矿井槽波特征进行总结,针对发育不同构造的矿井,分析总结相应的槽波传播规律和解释方法。结果表明:槽波探测工作面在阳泉矿区达到200多个,在15号煤层探测应用最多,达到58个工作面,主要解决断层、陷落柱、挠曲、顶底板破碎带等地质异常体的探测问题,探测结果总体准确率在82.2 %以上;阳泉矿区槽波发育特征:3~6 m煤厚槽波发育中等至良好,煤厚小于2 m的晋南地区,槽波发育一般;槽波Airy相速度960~1 000 m/s,不同地区速度相差不大;Airy相频率与煤厚相关,煤层越厚,Airy相频率越低;相同煤层中,槽波Airy相速度与频率相差不大;根据回采验证情况,不同煤层及地区,探测效果差别较大;对槽波探测不同地质异常体的问题,从数据采集、处理与综合解释上给出了建议;今后需进一步加强槽波对构造煤、瓦斯富集区、应力异常等地质灾害的探测研究,深化槽波在地质保障领域的应用范围,为矿井安全生产及工作面透明化提供可靠的地质保障。      

西蚕寺矿区2~#煤层开采影响因素分析

通过钻探、物探、水化学测试、抽水试验等手段,在查明地层、构造及煤层顶底板工程地质条件的前提下,从地表水、煤层顶底板岩层裂隙水、奥灰岩溶水三个角度分析了宁武-静乐煤田西蚕寺矿区2#煤层开采水文地质条件,获得如下认识:导水裂隙带高度较煤层埋深有一定的差异,开采2号煤层受地表水的影响较小;煤层顶底板岩层裂隙水富水性弱,对2号煤层开采影响甚小;矿区奥灰水水头压力大,带压区煤层底板承受的水头压力在1.15~8.96 MPa,在断层带附近,会产生突水。评价的结果与方法可为相同地质条件的煤层勘查提供借鉴。     

鄂尔多斯盆地彬长矿区煤层气赋存特征

鄂尔多斯盆地彬长矿区是我国“十五”和“十一五”期间重点规划建设的能源基地。利用彬长矿区部分矿井地质和矿井瓦斯资料,通过对该矿区煤层气的来源、顶底板岩层的封存、地质构造的影响等特征的分析研究,确定了彬长矿区中部和向斜构造核部为煤层气赋存的有利区域,且煤层气主要赋存于4号煤层及其围岩中,在顶底板封存良好的区域,煤层气可达5.71m3/t。通过分析蒋家河矿井的地质勘探数据,推算出彬长矿区煤层气的地质储量和开采储量分别为542×108 m3和162.6×108 m3,由此可见,彬长矿区煤层气具有很好的勘探开发前景。      

矿井地质异常体多场联合探测技术体系及实践分析

从探测对象、探测位置、探测深度和场源特征四维角度,分类论述了常见煤田物探方法适用条件及解决地质问题,进而形成煤田综合物探技术体系。该体系以地质分析为先导,根据探测目标(结构构造异常或富水性异常)、探测位置(地表、工作面内、顶底板、掘进迎头等)、探测深度(30m、30~100m、100~800m、 800m)不同,采用不同的物探方法及其组合方式。由深及浅、由粗到细,优势互补,对矿井地质情况快速查明,再结合钻探进行验证,查明地质隐患类型、位置及分布范围,为安全生产提供地质依据。     

轩岗矿区刘家梁煤矿5号煤层带压开采突水危险性分析评价与防治

为了分析评价奥灰含水层对轩岗矿区刘家梁煤矿5号煤层开采威胁程度,确保矿井安全开采,根据矿井以往相关地质及水文地质资料,本文以刘家梁煤矿5号煤层底板带压开采水文地质条件为基础,通过对煤层底板奥灰含水层的富水性、隔水层的岩性组合特征、底板采动破坏深度等综合分析,利用煤层底板采动破坏深度计算分析和5号煤层底板突水系数计算等评价方法,对煤层开采发生底板奥灰突水的危险性进行了综合分析评价,得出了在完整底板情况下5号煤层可以安全回采,同时还提出了煤层带压开采的防治水技术措施。     

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.     

童亭井田主采煤层顶底板特性浅析

通过对童亭井田各可采煤层顶底板特性分析,对不同顶底板岩性及采掘中遇见的问题进行了说明,为矿井地质工作人员设计、施工提供了可靠的地质依据,以更好地为矿井生产服务.     

淮北煤田矿井充水因素与防治水措施研究

淮北矿区矿井突水的主要充水水源是老窑积水、新生界松散层底部含水层（组）水、煤层顶、底板砂岩裂隙水、太原组与奥陶系灰岩水。矿井众多重大突水事故表明，加强太原组、奥陶系石灰岩含水层和断层破碎带的探测与疏放工作，是降低煤矿突水风险的必要条件。     

综合矿井物探技术在探测陷落柱中的应用

提出了探测煤矿陷落柱位置及其富水性的综合矿井物探技术:采用无线电波透视法可确定煤层内异常构造的相对位置,利用矿井瞬变电磁法可根据电阻率的变化来查明探测范围内异常构造的富水情况.重点介绍了这2种矿井物探技术在探测皖北某矿区煤层内陷落柱构造异常的应用情况,同时从理论上说明无线电波透视方法对含水构造的电性特征有明显的反映,研究了综合曲线分析法和层析成像法在资料解释中的应用,总结了"V"字型及半"V"字型综合曲线所反映的水文地质特征.     

平顶山矿区首山一矿戊组煤高瓦斯压力成因

为厘清平顶山矿区首山一矿戊组煤高瓦斯压力成因,运用瓦斯赋存地质构造控制理论,根据平顶山矿区地质构造特征、矿井实测瓦斯参数、矿区地应力场特征等,分析了矿区瓦斯地质特征、区域地质构造形成与演化对矿区煤层瓦斯赋存与排放的控制作用、戊组煤成煤作用、变质作用及生烃过程,在此基础上重点研究了首山一矿井田地质构造及地层特征、水动力条件对戊组煤层瓦斯压力及含量的影响。认为平顶山矿区东区为高地应力、高瓦斯压力赋存区;位于东区的首山一矿井田的构造特征和由巨厚砂质泥岩、泥岩组成的戊组煤层顶底板岩石条件,弱的水动力条件,以及高水平挤压应力等形成独特的三维封闭型构造组合,是造成首山一矿戊组煤层高瓦斯压力的主要原因。     

直流电法在探测煤矿井地质因素中的应用

根据水和煤与围岩相比有明显的物性差异的原理,利用直流电法手段探测复杂地质条件下煤矿井的煤层赋存特征及老窑积水区范围,对优化矿区采掘工程布置及确保矿井安全生产有积极的意义。     

声波测井在煤岩弹性力学分析中的应用

煤岩弹性力学性质是煤层顶底板稳定性分析的重要参数,是煤矿实现安全、绿色开采的基础。随着煤矿开采程度和煤层埋深的增加,容易出现顶底板事故,从而影响矿井的安全生产。以往通过岩心测试获取岩石力学参数的方法具有数据离散、费用高、周期长的缺点,已不能满足生产的需要。在对东胜煤田南部的布尔台煤矿钻孔测井和岩心力学测试数据分析的基础上,探索了声波测井与岩石力学参数的关系,建立计算弹性力学性质参数的数学模型,经井检孔验证,相对误差仅0.9%,表明利用声波测井计算力学参数是可信的,并可快速、连续地建立岩石力学剖面。根据岩石力学计算结果,对煤矿主采煤层顶底板岩石的力学性质进行了分析,依据顶底板稳定性评价标准对煤层顶底板的稳定性进行了分类评价。结果表明:研究区主要可采煤层的顶底板多以粉砂岩、细砂岩及砂质泥岩为主,煤层顶板多数为不稳定Ⅰa类层,煤层底板多数为较软Ⅲb类层,煤层顶底板的稳定性较差;主采煤层顶底板硬度差异较大,普氏系数一般小于6,可采掘性较好,适合开展综合机械化开采。     

基于构造复杂程度定量评价地质构造对煤层瓦斯的控制作用

地质构造控制着煤层瓦斯的赋存,造成了矿井瓦斯分布的不均一性。在分析潘集矿区13-1煤层瓦斯地质资料的基础上,利用煤层底板等高线图反映的地质构造信息,在煤层瓦斯含量测试点以1 km2的方形为瓦斯地质单元计算地质构造复杂程度综合系数。研究区根据运储条件共划分6个地质单元,建立地质构造复杂程度综合系数与煤层瓦斯的函数关系。结果表明:矿区各瓦斯地质单元煤层瓦斯含量与地质构造复杂程度综合系数具有明显的负相关关系,两者之间线性关系显著,可见利用地质构造复杂程度综合系数进行未采区煤层瓦斯含量预测是可行的。     

贵州青龙矿瓦斯赋存与突出影响因素分析

本文在贵州青龙煤矿瓦斯地质条件综合分析的基础上,通过矿井瓦斯含量、瓦斯压力和煤与瓦斯突出等特征的深入分析,探讨了区域演化、煤层顶、底板岩性、煤层埋深和矿井构造对瓦斯赋存和突出的控制作用。结果表明:区域沉积演化的特殊性是造成整个贵州西部地区瓦斯含量较大的主要原因;矿区内瓦斯分布的整体趋势受煤层埋深的控制,而瓦斯含量分布不均匀性主要受矿井构造的影响。     

基于Surpac的三维地质建模及可视化技术应用

以淮南矿业集团潘三矿东翼矿区9煤为研究对象,根据以往地质勘探、矿井生产等资料,利用Surpac Vision软件建立该矿区地质数据库,以及矿区基岩面、煤层底板面DTM模型,和断层、矿体3DM模型。该矿体模型全方位展现了9煤层的空间分布规律:自北向南,煤层埋深逐渐变浅,整体走向NWW-SEE,倾角8°~10°,且煤层局部可采。通过对该模型进行剖面切割,结果表明,模型剖面结构和9煤层形态基本吻合。该实例表明三维地质建模及可视化技术应用,有利于矿山资源综合评价、采矿工程优化、矿山安全生产等管理水平的提高。     

黄陇侏罗纪煤田李家河勘查区煤层顶底板稳定性评价

李家河勘查区煤层埋深较大,顶底板岩性松软,抗压强度不大,在矿井建设和生产阶段易出现顶底板事故,影响矿井的安全生产。在分析勘查区地质背景的基础上,对主采煤层的发育特征进行了分析,对顶底板岩石的力学性质进行了测试,依据划分方案对顶底板的稳定性进行了评价。结果表明:勘查区2煤伪顶与直接顶普遍发育,其岩性多为炭碳质泥岩、砂质泥岩、泥岩等抗压强度相对较小的岩石,属于不稳定的顶板;3煤伪顶零星分布,厚度较小,为碳质泥岩、砂质泥岩、泥岩;勘查区局部地段煤层直接与砂岩老顶接触,抗压强度相对较大,属于稳定性较差的顶板;勘查区2煤和3煤伪底均为泥岩及砂质泥岩,呈孤岛状零散分布,直接底砂泥岩及铝质泥岩普遍发育,抗压强度相对较大,属于稳定性较差的底板。     

龙固井田3煤层顶底板沉积环境及演化

在深部煤层开采过程中,煤层顶底板安全受到很大影响。在开采煤层巷道设置、预测煤层分布等工作上容易造成很大误差,甚至引起地质灾害,使原有设计目标落空,以龙固井田为例,从煤层顶底板入手,采用沉积学与矿井地质学方法,来开展煤层顶底板沉积旋回研究,将顶底板划分为三个沉积旋回(底板cycle1、顶板cycle2、cycle3),着重阐述了不同沉积旋回和沉积相的特点,其中底板cycle1旋回为三角洲前缘-三角洲平原的沉积特征,具有分流河道处砂体较厚,分流间湾处砂体薄的特点;顶板cycle2为典型的三角洲平原沉积,具有分流河道处砂体较厚,分流间湾处砂体薄的特点;顶板cycle3为曲流河沉积,具有河道处砂体较厚,泛滥盆地处砂体薄的特点。本研究成果对深部矿井煤层顶底板稳定性和动力分区研究有一定的指导作用。     

深部煤层高承压水底板注浆改造防治水技术的应用

以刘桥一矿Ⅱ666工作面6煤为研究对象,针对矿井断裂构造复杂,与煤层开采关系较大的太原组灰岩岩溶裂隙含水层厚度大、富水性强、水压高、补给源充分、开采深度大、地压高等特点,结合以往相邻采区或工作面深部煤层底板开采时发生多次突水事故的实际,在分析矿井6煤顶底板主要突水点情况的基础上,对Ⅱ666工作面的突水系数进行了计算。结果表明,工作面的最大突水系数超过底板构造破坏带区域突水系数临界值,工作面回采前需采取底板注浆改造措施。根据工作面突水系数、底板隔水层厚度和承受水压大小,把工作面分为2段进行全覆盖注浆改造。运用涌水量对比法、物探探测法和突水系数计算法,对工作面的改造效果进行了评价,结果显示,注浆改造后的钻孔涌水量大幅度减小,甚至为零,物探异常区明显变少,突水系数均0.06MPa/m,达到了预期要求,为保证深部煤炭资源开采系统的正常运行提供了技术保障。     

宁武煤田焦家寨煤矿52108工作面突水危险性分析

焦家寨煤矿主采石炭系太原组2#、5#煤层,煤层底板奥灰承压含水层是矿井防治的重点。本矿虽未发生过奥灰承压水突水,但其相邻矿井曾发生过奥灰突水事故。目前煤矿回采标高最低的工作面为太原组下部的5#煤层52108工作面的突水系数值为0.056~0.063 MPa/m,在局部煤层底板构造裂隙发育的区域存在突水风险。选择音频电穿透、直流电测深和无线电波透视三种物探方法,对工作面底板的富水性及隐伏构造的发育情况进行了探测,采用钻探手段对物探异常区进行了有针对性验证,结果表明,探查区域不存在导水构造,工作面回风巷1号、2号、3号出水点与奥灰承压水无水力联系;工作面底板隔水层比较完整,具有较好的隔水性能。该结论已被工作面回采所证实。