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。      

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。     

肥城煤田下组煤底板隔水能力影响因素分析

分析了肥城煤田下组煤开采时隔水底板岩层阻水能力的影响因素,认为底板隔水层岩性的不均匀性、煤田内的重力滑动构造、矿压作用及承压水的作用是削弱该煤田隔水底板阻水能力的主要影响因素。      

基于水平取心的煤层底板注浆加固检验方法研究及应用

地面多分支水平井钻井煤层底板注浆加固技术的研发和推广应用,有效消除了奥灰水灾害性突水通道,实现了奥灰水害区超前带压开采。目前一些对加固效果的检验方法,虽然可在一定程度上验证注浆改造效果,但对于加固后阻水能力的评价方面稍显不足。基于底板注浆加固检验需要,研发了适用性的水平井取心工具,并进行了取心试验,岩石力学测试结果表明,底板注浆后抗压能力显著提高。将本方法与已有方法相互结合,优势互补,可形成较为完整系统的煤层底板注浆加固检验技术体系,保障煤矿生产安全。     

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。      

基于脆弱性指数法的韩城矿区11号煤层底板突水危险性评价

在全面分析韩城矿区地质与水文地质条件的基础上,应用相关因素分析方法,提出研究区煤层底板奥灰含水层突水的指标体系,并以多个典型煤矿为例,重点分析了受奥灰含水层威胁最严重的11号煤层底板突水的影响因素;构建了有效隔水层厚度、褶皱规模、含水层富水性、断层规模4个评价指标;采用脆弱性指数评价方法对11号煤层底板突水的危险性进行了分区。      

煤层底板突水因素的综合评价：以肥城矿区为例

将系统工程中的层次分析引入煤层底板突水的研究中。以肥城矿区为例，阐述了煤层底板突水因素综合评价方法的应用，使底板突水评价研究从定性向定量转化，对查明底板水文地质条件和突水预测具有重要的指导意义。     

华北下组煤底板突水及涌水量预测方法浅析

华北地区下组煤资源丰富,却深受奥灰水困扰,有必要进行煤层底板突水评价及矿井涌水量预测。文章首先简要介绍了常见的底板突水评价及矿井涌水量预测方法,指出了各自的优缺点及适用条件。之后以显德汪矿9#煤层为例开展案例研究,研究结果表明：矿区中南部可划为底板突水危险区;若将突水危险区-200m水平奥灰水压降至安全水压,预测涌水量为2 000m3/h;目前实际开采9#煤突水过渡区,在使用必要的注浆措施后,发现回采是安全可行的。本研究在提升煤炭资源保障能力、延长矿山开采年限和加强煤炭安全生产方面具有理论与实践意义。     

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。     

对两工作面综合探查底板水文条件的认识

本文通过对临城矿０８０７和０８０８两工作面底板突水淹井事故的分析，说明受奥灰突水严重威胁矿井综合物探相结合探查底板水情的必要性。     

蔚县矿区奥灰水突水规律分析及防治水对策探讨

蔚县矿区煤系基底奥灰含水层是煤层开采底板进水的主要充水含水层,已发生多次突水灾害,造成了巨大的经济损失。在分析矿区水文地质条件的基础上,对矿区奥灰岩的富水性进行了分区。通过对多年来矿区生产矿井奥灰水突入矿井资料收集整理及突水点的时空特征的研究,得出了矿区生产矿井奥灰水突水规律：首先与奥灰含水层富水性有关;其次是断层,即使是落差不大的小断层也是突水的薄弱地段;开采1号煤层,底板隔水层厚度与水头压力是控制奥灰水突入矿井的主要因素。提出了以防为主、带压开采、封堵结合,避免强行疏排的奥灰水防治水对策,并对矿井防治水措施提出了建议。     

赵官井田10煤层底板突水危险性评价

从地质构造、含水层、隔水层、开采条件等方面详细分析了赵官井田10煤层底板突水的影响因素,确定了断层强度指数、褶皱分维值、"底板充水含水层组"水压、"底板充水含水层组"富水性、奥灰富水性、隔水层厚度、泥岩比率、底板破坏深度8个主控因素作为10煤层底板突水危险性评价的决策指标,并建立了各主控因素专题图;运用层次分析法(AHP)确定了各主控因素的权重系数,建立了基于"脆弱性指数法"的底板突水危险性评价模型,对10煤层底板突水危险性进行了定量评价,结果表明:在井田的南部煤层露头处脆弱性指数小,突水可能性较小;在井田的北部,特别是在井田东北部,脆弱性指数大,突水危险性较大。      

矿井瞬变电磁方法在铜川矿区东坡矿采区水文勘探中的应用

东坡煤矿东坡井田为一波状单斜构造,其在开采4、9、11号煤层时受以下三类水害威胁:石炭二叠系碎屑岩裂隙水、奥灰岩溶裂隙水、老空水。为了防止在采掘工作面发生突水事故,采用矿井瞬变电磁法同轴偶极装置沿0°、45°、135°等3个方向进行探测,根据获得的视电阻率等值线图对东坡煤矿401工作面顶、底板岩层赋水条件进行综合评价。结果表明:401工作面顶、底板上下各50m内岩层富水性相对较弱,但局部存在砂岩裂隙水;回风巷距切眼150~250m处的顶、底板中存在相对低阻异常区,推测为富水区;其他区域存在的部分低阻异常现象,可能与断层构造影响有关。     

基于岩性-结构的煤层底板突水危险性评价

煤层顶底板突水危险性预测与评价是煤矿突水灾害防治的基础和依据。针对煤层底板隔水介质条件,分析了煤系岩石力学性质,煤层底板突水的岩性、结构和厚度特征,建立了煤层底板突水危险性评价理论和方法。研究表明:煤层底板隔水介质条件取决于隔水层岩性和断裂构造,随着底板泥岩含量增加,煤层底板隔水性能增高,但抗水压能力降低;随着断裂发育程度的增加,底板隔水层由完整结构、块裂结构到碎裂结构和松散结构,煤层底板抗水压能力和隔水性能均降低,突水危险性增大。煤层底板抗水压能力与煤层底板隔水层厚度密切相关,统计表明,煤层底板受的极限水压p与底板隔水层厚度h之间为2次幂函数关系。在传统突水系数的基础上考虑了隔水层的岩性和结构特征,提出了煤层底板突水危险评价分类;进一步根据水压P_w与岩体破裂压力P_c关系和水压P_w与最小主应力σ_hmin关系判断是否突水。      

基于GIS的改进AHP型脆弱性指数法

AHP法是煤层底板突水预测预报的关键技术之一,但传统基于“1~9”标度的AHP法往往存在一致性效果不够理想等问题.通过对AHP法的改进研究,提出了基于“10/10~18/2”标度的改进AHP法型脆弱性指数法评价技术.以成庄矿3#、9#和15#煤层底板奥灰突水脆弱性评价为例,在建立各主控因素专题层图基础上,应用基于“10/10~18/2”新标度的改进AHP法,确定了各主控因素的权重;进一步建立了煤层底板奥灰突水的脆弱性评价模型,得出了各煤层脆弱性评价分区.研究表明,改进的AHP法构建的判断矩阵具有较好的一致性;通过与传统突水系数法评价结果对比可知,基于GIS的改进AHP型脆弱性指数法评价能够真实反映多因素影响下煤层底板突水的非线性动力过程,评价结果更为吻合实际.      

断层带岩体阻水能力原位测试研究与评价

本文系统地介绍了断层带岩体阻水强度的测试原理、测试方法和测试过程,给出了断层岩体的阻水强度值,分析了测试成果的可靠性及断层带岩体阻水强度低的原因,为煤矿底板突水预测提供了一条新途径。     

山西七元矿岩溶水赋存运移特征及底板突水分析

七元煤矿位于山西省寿阳县东部,主釆煤层为太原组15号煤,煤层底板之下的奥灰岩溶水对釆煤存在潜在危胁。为此对该矿区奥灰岩溶水的赋存运移特征及15号煤层底板突水情况进行分析,结果显示：井田位于区域奥灰水径流区的中部,,径流条件较好;15号煤层的水位线总体特征为北西部高,东南部低,地下水自西北至东南径流。经计算,采区的突水系数为0.047MPa/m,推测该区碱奥灰岩溶水对15号煤层的开釆没有影响。     

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。     

煤层底板隔水层阻抗高压水侵入机理及其控制因素

通过专门设计的物理模型,模拟了不同水文地质与工程地质性质的阻水岩层对其底板高压水侵入过程的阻抗能力,以及不同水压条件下高压水侵入导升过程中的水头损耗。得出了高压水在侵入导升带内的水头损耗分布特点及数量特征;研究了高压水在其上覆阻水岩层中的侵入高度及其最终驻点的残余水头压力;重新评价和改进了突水系数的计算方法。结果表明:隔水层的原始导高带对含水层水头具有较大的消减作用,作用于有效隔水层的实际水头压力远小于含水层的水头压力。      

煤矿突水危险度研究

目前,煤矿突水安全评价体系主要是采用突水系数法、经验类比法、理论计算法。这些方法在评价中存在着诸如不确定因素的影响、有一定的的局限性及参数难以获得等问题,致使突水预报不够准确。基于煤层底板含水层水压、隔水层厚度、隔水层强度和采动破坏等因素的研究,提出了突水危险度的计算公式。从对各突水因素的敏感性分析可以看出,最敏感的是底板岩层阻水带厚度,敏感性程度达36％,其次是沿推进方向工作面老顶初次来压步距,敏感性程度达18％,然后是作用于该区底部的水压、底板采动导水破坏带深度和底板岩体抗拉强度,敏感性程度达10％,据此认为确定的突水危险度公式是合理的。河北、山东和江苏等地的评价实例表明突水危险度法的判定结果与实际情况相符,说明该方法是一种简单、高效、准确的突水预测方法。