底板岩层阻水能力评价

最近，兖州矿业(集团)公司杨村煤矿分析了煤层底板阻水能力的主要影响因素，提出了底板岩层阻水能力评价的新方案，得出了本矿16上、17煤对十四灰与奥灰水阻水能力的综合评价结果。     

基于原位实测的下组煤底板岩层阻渗性研究

为探究兖州矿区下组煤底板岩层阻渗能力,采用现场压水试验的方法,对兖州煤田16个底板岩层进行了压渗测试,获取了大量的实测数据。在分析实测数据的基础上,提出了太原组煤系底板不同结构及岩性组合的阻渗强度建议值,建立了下组煤底板岩层阻渗条件评价模型,以此做为下组煤带压开采安全与否的量化评价依据。研究成果比较真实地反映了下组煤底板岩层阻渗条件,经现场验证效果较好,对下组煤底板带压安全开采起到了重要的指导作用。     

用数学水文地质方法预测黄家堡井田底板突水性

北方煤田主要可采煤层,位于石炭二叠纪地层之内,一般都实行带压开采,往往导致底板突水,影响生产或淹井。因此,查清间接底板奥灰水的分布趋势,对底板突水性进行预测,势在必行。笔者以黄家堡井田为例,从分析底板突水因素入手,用半经验公式预测底板突水性,然后用数学水文地质方法,对各影响突水因素进行趋势分析,了解突水性在空间变化趋势,以供煤矿开采参考。      

基于改进型突水系数法治理底板奥灰水害技术

针对渭北煤田下组煤底板超薄隔水层条件下,煤层开采过程中底板奥灰水害防治技术难题,依托渭北煤田韩城矿区桑树坪煤矿奥灰水害治理课题,基于煤矿井下近水平定向钻进技术,提出底板奥灰岩层顶部利用与注浆改造的防治水思路。(1) 考虑底板破坏带失去阻水能力的因素,结合突水系数法确定奥灰顶部利用与注浆改造的临界厚度,采取自工作面两端相向钻进的方式开展定向钻孔探查,依据探查情况,结合压水试验结果,确定钻孔注浆工艺及参数,分析注浆效果。(2) 采用地面三维地震、地面瞬变电磁探查采区低阻异常和构造发育情况,采用直流电法或瞬变电磁探查巷道工作面前方富水区,待巷道系统形成后,采用直流电法测深、音频电透视探查巷道和工作面底板下的富水区,采用无线电波透视探查工作面构造及煤厚变化情况。最后根据物探和定向钻探的探查结果,实施检查技术,综合评价带压开采的可行性。研究表明,奥灰顶部富水性弱,可作为相对隔水层利用,突水系数已降至0.073 MPa/m以下,为今后进一步完善《煤矿防治水细则》突水系数临界值的确定提供坚实的依据,确保了工作面安全回采,形成了修正的突水系数法结合“探查?注浆?检查”的奥灰水害防治技术体系,延伸了矿区安全开采下限。      

采区底板突水力学分析

《煤田地质与勘探》1977年第4期发表了我局和煤炭部淄博工作组合写的《淄博矿区采区底板突水规律及防治》一文,介绍了淄博矿区的水文地质概况、矿区煤层底板突水的规律和特点等问题。今根据该矿区的采区底板突水特征和影响因素,试对采区底板突水的结构力学原理进行分析,建立相应的力学平衡关系式,表达采区底板突水的基本规律。      

淮北煤矿水害类型及其防治的研究

淮北煤矿为全隐蔽煤田,主要含煤地层为二叠系。煤矿的水害类型主要为三种,即煤层下伏太原群灰岩岩溶水底板突水水害,煤层顶底板砂岩裂隙水水害,以及煤层上覆新生界砂砾层孔隙水水害。通过大量研究,对各类水害的特征和影响因素作了分析。对一些重要问题我们作了试验和检测。经大量数据统计,作出了煤层底板突水系数图和底板突水危险程度分区。最后我们对各类水害提出防治措施和方法。     

深矿井底板岩层采动变形与阻水能力分析

根据开滦赵各庄矿深部工作面底板岩层采动位移与变形等观测结果及治水注浆资料,分析了12煤层的采动影响,提出了确定底板岩层阻水能力的方法。     

关于底板突水研究中几个向题的探讨

目前,公认的影响采面底板突水因素有水压、矿压、地质构造和隔水层强度,其中矿压是重要因素,它对底板突水起诱导和触发的作用,故减少采动矿压对底板的影响是防治采面带压开采底板突水的有效途径。      

论开平煤田煤系风化带的阻水作用

本文根据勘探及矿井采掘实践中的具体数据和特征显示,论证了开平煤田煤系含水层本身风化带的阻水作用。指出今后煤田地质勘探中,要重视煤系风化带阻水作用的研究。对勘探区(矿井)地下水补给条件的常规认识应有所改变或进一步深化,勘探方法和矿坑涌水量计算也应相应进行改进。     

“华北型”煤田岩溶水害及防治现状

“华北型”煤田的开采普遍受到煤层底板岩溶承压水的威胁，近年来，煤田岩溶水害的机理研究取得突破性进展，认为岩溶裂隙水网络是发生突水的物质基础，隔水层的岩石水学性质及厚度是突水的制约因素，断裂构造是突水的关键因素，采矿活动是突水的诱发因素；在水害防治方面，采用疏水降压、注浆改造、帷幕截流等技术方法，取得了明显的技术效果，本文旨在介绍水害现状，分析探讨治理对策，为治理煤田水害提供参考。     

动力扰动诱发承压水底板关键层失稳的突变理论研究

应用突变理论建立了承压水底板关键层在动力扰动下失稳的双尖点突变模型,探讨了动力扰动诱发煤层底板关键层失稳的机制,给出了关键层在动力扰动下失稳的判据,揭示了关键层动力失稳的机理。研究表明,关键层破坏与否,不仅取决于关键层的内因如几何尺寸和岩石的性质等,还取决于外部作用力的大小和方式;承压水等静载荷作用对关键层结构振动频率的变化有一定的影响;对于受承压水等静载荷作用的底板关键层,不同的动压,如扰动的幅度、作用时间和频率的不同组合会对底板关键层结构产生不同的影响,有的是弹性振动,有的是稳定破坏,有的是突然断裂或失稳。     

矿山压力对底板破坏深度监测研究

目前肥城煤田6 1%的煤炭储量受底板奥陶系灰岩岩溶水威胁,采场底板破坏深度的监测是该煤田底板水害防治的重要内容,选择肥城煤田曹庄井田8煤层和9煤层开采作为监测对象,利用向底板岩层注水方法监测岩层破坏情况。利用专利产品“钻孔双端封堵测漏监测仪”,监测煤层采前的底板原始裂隙发育程度和采后矿山压力底板的破坏深度。监测结果表明,8煤层开采造成的底板破坏深度可达36.5m;9煤层开采底板破坏深度可达14.2m。      

煤层构造破碎度及其在水文地质中的应用

断块构造区域内煤层及其周围岩层在构造应力作用下的形变具有很好的协调性和密切的相关性。利用煤层构造破碎率，能预测底板隔水层的构造破坏程度。经过几年的现场试验研究，证明该方法简便，结果直观。     

论煤田滑动构造与底板突水的关系--以肥城矿区为例

肥城矿区内重力滑动构造的基本特点是具有多层次性、多期性、小规模性和形式多样性。滑动构造加强了含水层之间的水力联系,降低了煤层底板的隔水能力,促进了岩石的应力溶蚀作用,复杂了水网络,减少了煤田深部不。     

实测阻水系数评价奥灰突水危险性方法研究

开采受奥灰水威胁的煤层时,通常都把突水系数作为安全评价的依据,此方法存在一定局限性。采用室内小尺寸水力压裂试验测得煤层底板的阻水系数;用实测的阻水系数对兴隆庄煤矿首采区下组煤(16_上煤、17煤)带压开采时奥灰水的突水危险性进行了评价。结果表明,该方法评价奥灰突水危险性直观、清晰、简洁,值得推广。      

深部开采底板隔水关键层受局部高承压水作用破坏理论分析

大量实测地质资料与防治水实践证实,深部煤层开采底板含水层存在大量的局部高承压水区域,在强开采扰动下极易诱发底板突水灾害。基于“下三带”、“关键层”理论,将局部高承压水与底板隔水关键层简化为圆筒力学模型,分析研究隔水关键层在局部高承压水作用下的屈服破坏机制,得到了隔水关键层发生屈服的4个临界水压值公式;对各临界水压值进行区间划分,分析不同区间隔水关键层的屈服状态,确定了局部高承压水致使隔水关键层屈服破坏两个阶段的水压判据平衡方程,得出了奥陶系顶部岩层作为隔水关键层剩余隔水能力的计算表达式,并反演得到了开采深度上限、下限公式。结合九龙矿深部开采实际,对所建力学模型进行了验证与应用,进而提出了防止局部高承压水致灾的相关措施,对实现深部煤层安全带压开采具有重要的理论指导意义。     

Assessment of water inrush and factor sensitivity analysis in an amalgamated coal mine in China

Hydrogeological data are generally incomplete and inaccurate in amalgamated coal mines in China, which results in inaccuracy in water inrush forecasts. To enhance the precision of the prediction of water inrush from coal floor in an amalgamated coal mine, the vulnerability index method was developed using an analytic hierarchy process (AHP) to analyze the water inrush hazard. Six factors related to water inrush were selected and the corresponding single factor thematic map was established through geographic information system (GIS). The AHP model was built to calculate the weight of each factor. The final forecast map based on vulnerability index was acquired by superposing the six thematic maps. The forecast map was consistent with the real water inrush position. The sensitivity of the six factors was analyzed and the water-resisting layer played a significant role in controlling water inrush. Several suggestions about water inrush prevention were put forward based on the prediction results.     

马兰煤矿主斜井底水仓底板加固防治水方法

山西太原古交矿区马兰煤矿主斜井底水仓布置在奥陶系顶部隔水关键层内,其底板为奥陶系峰峰组灰岩,隔水层厚度4.17 m,受到底板奥灰承压含水层的严重威胁。为了消除突水隐患,在水仓底板岩石变形破坏机理模拟研究的基础上,同时考虑到研究区奥灰含水层距离近、水量大的特殊情况,探索出一种新型注浆加固方法对水仓底板进行注浆加固,并取得了良好效果。设计为一钢筋混凝土盖先覆于水仓底板上,同时用加强筋与围岩连接,之后再采用浅孔低压与深孔高压交替注浆充填的方法进行加固。此方法使水仓底板与围岩成为一个整体,对浆液起到封闭作用,使底板更加稳固。      

新密市白石沟井田二1煤层充水因素分析

白石沟井田是近年来探明的大巾型井田,位于五指岭-白寨背斜东端之南翼,新密-新郑复向斜之北翼．岗亚腰断层和梁山断层之间的地垒构造上,其基本构造形态为-向东倾伏的宽缓背斜。二叠系下统山西组二1煤为主要开采煤层,探明二1煤资源量7206×10^7t。分析了井田含水岩组及其富水性,对断层带及其富水特征进行了研究,从矿床（二1煤层）充水的水源、通道、机理三个方面分析了矿床充水因素,指出二1煤层的主要充水水源为该煤层底板的石炭系岩溶裂隙-承压水,充水通道为断层带和灰岩的岩溶裂隙发育带,充水机理为矿压及高水头压力冲破煤层底板阻水层阻力,形成底鼓,迅速突水。认为该井田水文地质勘查类型为三类二型,提出了排除与隔离地表水体,预留防水安全煤柱,灌浆辅助采掘的井田突水防范措施。     

Numerical investigation of groundwater outbursts near faults in underground coal mines

Permeable geologic faults in the coal seam can cause intermittent production problems or unexpected amounts of groundwater outburst from the underlying aquifers. With the acknowledgment of the basic mechanism for groundwater outbursts, the groundwater outburst along the fault zones in coal mines are numerically investigated using RFPA, a numerical code based on FEM. The fracture initiation, propagation, and coalescence in the stressed strata and the seepage field evolution in the stress field are represented visually during the whole process of groundwater outburst. The numerically obtained damage evolution shows that the floor strata could be classified as three zones, i.e. mining induced fracture zone, intact zone and fault reactivation zone, in which the intact zone is the key part for resisting groundwater outburst and directly determines the effective thickness of water-resisting rock layer. With understanding of the evolution of stress field and seepage flow in floor strata, the groundwater outburst pathway is calibrated and the transformation of floor rock mass from water-resisting strata to outburst pathway is clearly illuminated. Moreover, it is shown that geometrical configuration, including inclination angle of faults and seam drop along faults, have an important influence on groundwater outburst. Finally, based on geological, hydrogeology survey and numerical results, the mechanism analysis of groundwater outburst in an engineering case is studied, which can provide significantly meaningful guides for the investigation on mechanism and prevention of groundwater outburst induced by faults in practice.