基于透明地质的唐家会煤矿奥灰水防治技术

唐家会煤矿6号煤开采面临导水断层多、隐伏导水构造发育,奥陶纪灰岩(简称奥灰)水害防治难度大的问题。经过不断的探索和实践,唐家会煤矿引进多种先进技术,获取大量地质、水文地质数据,构建智能地质保障系统,形成“物探钻探探查、井上下联合注浆治理、孔中瞬变电磁精细探查、注浆效果孔间电阻率检测、煤层底板微震电法联合监测”的技术思路。通过融合各类静态数据、动态数据、实时数据,完成断层、破碎带、含水层、低阻异常区等充水因素的数字建模,使地质要素、钻探物探数据可视化、透明化,以此为依托,建立一套基于透明地质的奥灰水害全时空防治体系,实现带压开采条件下奥灰水害的精细探查、靶向治理、效果检测和回采监测,取得了良好的应用效果。      

透明地质保障技术构建方法

煤炭地质保障技术贯穿于煤炭工业的全生命周期,是实现煤炭资源安全高效智能绿色开采的基础和前提,在灾害防治、隐蔽致灾因素探查、煤炭智能开采等方面发挥着关键作用,而地质透明是提高智能分析与决策、自动精准控制与高效采煤能力的关键核心任务。以乌海矿区为例,为解决矿区智能化建设面临的地质条件复杂、透明地质保障能力薄弱的问题,采用以随掘地震、随采地震为代表的智能探测技术,获取采掘工作面实时地质数据;通过构建数据底座,利用多源数据融合技术,实现海量地质数据的融合分析;基于多源数据融合结果,构建三维地质几何模型和水、火、瓦斯等多属性模型,利用实时地质数据驱动模型更新,实现构造、水、火、瓦斯等隐蔽地质规律与分布特征的数字化表达。以地质模型为基础,融合地质异常体空间位置、几何大小、属性信息等,构建透明地质保障系统,实现隐蔽致灾因素的地质预报,为煤矿安全高效开采提供智能决策。研究成果为实现乌海矿区煤炭智能化开采提供地质保障,对于推动全国煤矿智能化建设具有重要的借鉴意义。      

对上榆泉煤矿奥灰水的研究

上榆泉煤矿位于山西省忻州市河曲县,地处黄河东岸,距黄河1．2km,井田面积29．7837km^2,井田内共赋存5层可采煤层,分别是9#、10#、11#、12#、13#层,煤种为长焰煤。矿井设计生产能力300万吨／年,矿井采用平硐加斜井综合开拓,水平标高850米,现采9、10#煤层,有一个综采面一个综放面,四个综掘队。井田内部分煤层处于奥灰水水位标高之下,且奥灰顶部隔水层厚度仅为50m,奥陶系地层缺失峰峰组,属于薄隔水层带压开采．     

我国煤矿地质保障系统建设30年:回顾与展望

地质保障是煤炭安全、高效、绿色开采不可或缺的基础。综述了我国煤矿地质保障系统建设30年来在保障内涵、基础理论研究、技术与装备研发等方面的主要进展。较为系统地分析了煤炭绿色智能开采背景下地质保障系统建设面临的5方面技术难题:地质信息采集与解释的智能化水平不高,静态地质条件探查精度较低、综合研究程度不高、超前预测可靠性亟待提高,动态地质信息实时在线监测方法单一、致灾响应评价技术标准缺项,地质信息管理与多源异构信息融合的技术水平不高,三维地质模型精度不能满足智能开采对地质透明化的要求。指出煤矿地质保障系统未来应以精准地质预测为目的,以实现地质透明为目标,以精细地质探测和精准地质表征为突破口,重点在以下方向攻关:(1)以建立具有矿井地质特色的全空间地球物理场多参量响应模板为目标,不断加强矿井物探的应用基础研究。(2)低空无人机与智能机器人在地质探测和监测数据采集中的先导性示范研究。(3)加强矿井地质体赋存与分布规律和采动覆岩变形规律研究,探索精准辨识“地质异常”的方法,研究基于矿井地质与工程特色的智能开采地质条件定量描述和分区综合预测评价的理论与方法。(4)多源多维异构地质数据体交换格式与建库...     

我国煤矿地质保障系统技术发展现状和前景

煤矿生产是一个庞大的地下系统工程,由于我国煤矿开采地质条件的复杂多样性,采取多种综合技术手段查清影响煤矿生产的各种地质因素,为煤矿生产安全提供地质保障,已成为我国今后煤炭工业稳定高速发展的基本保证.本文对我国煤矿地质保障系统相关技术目前的发展水平和存在问题,进行了总结分析,提出了今后的努力方向.     

煤炭智能开采地质保障技术及展望

煤炭智能开采是我国煤炭工业在新一轮技术变革下的战略选择,是实现煤矿安全高效生产的必由之路,地质保障技术可为煤炭智能开采提供准确可靠的地质数据支撑,且能有效探查隐蔽致灾地质因素以减少煤矿生产灾害事故的发生。我国煤炭地质保障技术从服务于资源勘查、高产高效矿井建设到服务于煤矿安全高效生产,从基础地质勘查工作、GIS系统到隐蔽致灾因素探查,不同时期的煤炭地质保障技术具有鲜明的特点。分析了在煤炭智能开采背景下地质保障技术面临的3个难题：地质条件探测精度不足、动态地质信息监测困难与智能开采缺乏统一的地质基础。在前期研究的基础上,论述了面向煤炭智能开采的地质保障技术体系,主要包含高精度综合探测、一体化智能在线监测、工作面地质透明化三大关键技术,通过煤炭开采过程中地质信息综合精准感知、动态融合、同步映射和孪生反馈,实现地质保障的数字化、三维可视化和智能化。面对新一轮能源科技革命和产业变革,针对新形势下煤矿安全发展新要求,提出了煤炭智能开采地质保障云平台、技术标准体系构建的发展方向,平台化、标准化的技术体系可为煤炭安全高效智能绿色开采提供可靠的地质保障。     

煤矿回采工作面智能地质保障技术进展与思考

煤矿地质保障技术是实现煤炭精准开采和绿色采矿的关键路径,针对智能开采需求和地质保障要求,分析了回采工作面地质保障主要面临的难题,包括基础理论研究薄弱、地质探测精度不足、建模精度无法满足工程应用、模型动态更新困难、缺乏基于时空演变的智能回采全局路径最优决策手段等。根据面临的难题和技术现状,对陕西延安黄陵一矿和陕西神木榆家梁煤矿智能开采地质保障技术进行了探索实践。黄陵一矿以810综采工作面智能开采为目标,采用综合探测、数据融合等技术,构建工作面静态地质模型,利用地质雷达、惯性导航技术,动态修正工作面地质模型,通过对“透明工作面”高精度地质模型“CT切片”,获取采煤机关键截割曲线,与回采工艺、装备形成耦合协同、联动控制模式,实现基于三维空间感知和智能数据分析的规划截割,推动黄陵一矿810综采工作面实现智能无人化开采。榆家梁煤矿提出构建基于时空数据模型的智能自主割煤工作面无人化开采模式,融合多源异构地质数据建立智能开采工作面多属性地质数据库,构建基于绝对坐标的43101工作面高精度时空地质模型,并基于时态地理信息系统平台(4DGIS)进行三维地质模型可视化,实现地质模型的任意剖切,结合随采地质...     

潘西煤矿奥灰水突水因素分析及防治途径

通过对潘西煤矿水文地质条件及开采实际揭露情况综合分析,对奥灰突水机理进行了研究,在此基础上对受奥灰水严重威胁的19层煤的开采提出了防治途径.     

拓展物探信息应用完善煤矿地质保障系统

分析了采用物探技术解决3大勘探难题,即落差大于采高的断层,煤厚及煤层宏观结构,岩层富水性的可行性和相关要素,提出反演方法多参数应用是解决这些难题的关键.     

寿阳段王煤矿奥灰岩溶水富水性研究

段王煤矿位于沁水煤田北部边缘,多年的开采已使第四系松散孔隙潜水和石炭-二叠系碎屑岩裂隙水基本疏干。区内有供水意义的含水层为奥陶系岩溶裂隙水。通过对区内奥灰岩地层岩性及富水性的分析研究,说明上马家沟组中、上段（0252.3）为区内的富水层段。奥灰岩水位在区内埋藏较深,静止水位为575～655m。奥灰岩溶水在垂向上表现为随着埋深的增大,岩溶发育程度减弱,富水性变弱,在水平方向上表现为北部富水性弱,南部较强的特点。奥灰水在本区西北奥灰裸露处得到降水补给后,向东南径流,途经矿区,至娘子关排泄,其水位具有逐年下降的趋势。奥灰水的变化规律通过区内两水井的抽水试验结果对比也得到了佐证。     

祁东煤矿突水灾害成因分析

介绍了皖北矿务局祁东煤矿第四系含水层特大突水灾害过程,并根据水位、水质和防水煤岩柱的构成,分析出水水源为第四系“四含”水;导水通道为:工作面上方隐伏的南北方向的古河床切割深沟或垂向导水裂缝带;同时对治理技术方案进行了阐述。     

临城煤矿临9井饮用天然矿泉水评价

临城煤矿临９井是已开采１０余ａ的矿区生活供水井。１９９３年初，发现水中含微量元素锶，后经勘查评价，竞是一眼含锶的低矿化度、低钠优质矿泉水，味道甘甜可口，水量丰富稳定，地质环境良好。１９９４年５月，经河北省饮用天然矿泉水技术评审组评审，各项指标均符合饮用天然矿泉水国家标准，河北省矿产储量委员会１９９４年６月批准允许开采量为１５００ｍ＾３／ｄ，可建设一个较大型的矿泉水厂。     

四川高县贾村矿区地质构造形态分析

通过四川省高县贾村矿区庆岭、三胜勘查区煤炭资源勘探(详+精)项目的开展,认真分析研究了矿区地质构造形态,对影响两勘查区的3条主要断层F51、F53、F69做了大量的工作,根据地面勘验和结合钻探实际情况,形成了新的认识。为作好"三边"地质工作,解决目前及未来建井生产中可能遇到的地质问题,在原始的地质构造资料基础上进行分析。     

某煤矿区水文地质特征分析及矿井涌水量预测

利用刘家坪子煤矿区水文地质资料,对矿区水文地质条件进行分析研究,采用地下水动力学法,预测主采煤层(C5煤)开采过程中的矿井涌水量,同时采用水文地质比拟法,利用水文地质条件与该矿相似的小发路煤矿的资料,预测该矿井开采过程中的涌水量,采用地下水动力学和水文地质比拟法,分析两种计算方法的优缺点,选择比拟法作为开采初步设计的参考。     

平顶山矿区影响煤层气含气量的地质因素研究

通过对研究区煤层气含气量的研究,揭示了影响研究区煤层气含气量的地质因素。沉积因素对煤层气有重要影响：煤层厚度与含气量之间的正相关关系;构造因素对含气量具有控制作用;水文地质因素有利于煤层气的保存。     

安徽省祁东煤矿底砾含水层突水灾害成因与治理技术

文章介绍了皖北煤电集团公司祁东煤矿3222工作面特大突水灾害过程，并根据“四含”水文长观孔水位，突水后水温变化特点、水质化验资料及防水煤岩柱构成，分析出水水源为：第四系“四含”水；导水通道可能为：①采动裂隙沟通风化网络裂隙；②工作面中部存在垂向导水裂缝带，使“四含”水下泻所致。通过对突水性质和水情发展趋势的分析研究，决定采用强制排水、建防水闸墙、水泥浆封盖“四含”和基岩风化带堵出水水源；粘土浆充填固结采空冒裂带的治理方案。实施后，堵水率达100％，仅用102d就恢复了矿井生产，安全撤出了综采支架，取得了良好的经济效益和社会效益。     

杨庄煤矿六煤底板采动效应研究

根据杨庄煤矿的开采地质条件,分别建立了走向和倾向两类基本模型,应用数值模拟方法,模拟计算了工作面不同推进距离和不同切眼长度时,底板的破坏深度、范围及采动底板应力分布。数值模拟与现场应力测试及注水试验结果基本一致。对煤矿底板灰岩水的防治有一定的指导意义。     

华丰煤矿第三系砾岩水与开采四层煤关系

分析了华丰煤矿第三系砾岩的水文地质特征,认为传统的观点,即认为砾岩出水是因为砾岩与四层煤的间距小,四层煤采后的冒裂带高度达到砾岩,具有片面性。该矿的砾岩出水除与砾岩的富水性有关外,还与矿井的冲击地压有密切关系。第三系底部的红层强度非常低,不具隔水性能或隔水性能不好,也是砾岩出水的原因之一。