地面防治水钻探技术在双系煤层 上覆采空区积水治理中的应用

针对双系煤层上覆采空区积水对下部煤层开采构成的威胁,提出在地面布置钻孔,穿越上部多层采空区,施工探放水孔与大直径抽水井的防治水钻探技术。采用该技术在大同矿区上覆侏罗系采空区的积水治理实践表明,地面探放水孔能够实现采空积水区与下部石炭系开采煤层巷道的贯通式放水,大直径抽水井可实现超大流量的采空区积水抽放,施工的9个地面探放水累计疏放采空区积水398.1万m3,5个大直径抽水井累计抽排采空区积水200余万立方米,取得了较好的贯通式放水和抽排效果。介绍了地面探放水孔与大直径抽水井钻探技术在同煤集团同忻矿上覆侏罗系采空区积水治理中的应用,可为其它类似开采条件的矿井上覆采空区积水治理提供参考。     

资源整合矿井综合方法超前物探技术应用研究

某资源整合矿井,可开采煤层为3~#、9~#、15~#,3~#煤层已属于老窑破坏区,9~#煤可采范围内也存在多处采空区,15~#煤比较完整。为安全开采9~#煤层,在该矿首采工作面轨道顺槽采用了矿井瞬变电磁法、矿井直流电法、矿井地震波法三种方法进行超前探测:其中横、纵向上的瞬变电磁超前探测结果表明,巷道迎头前方45 m之外存在低于25Ω·m的低阻异常;直流电法超前探测在稍远处也显示了一低阻为20~40Ω·m的异常;同时矿井地震波法超前探测在迎头30~45 m处存在一强反射界面,综合解释为迎头前方存在采空积水区。经矿方钻探验证,钻进至迎头正前方45 m及垂直右帮65 m处均有出水现象,出水量达10 m~3/h,经水质分析为采空区水,可见综合探测结果与实际揭露基本吻合。     

晋城矿区王台铺煤矿采空区积水防治探讨

晋城矿区王台铺煤矿经过多年的开采,上煤组（3#煤）资源枯竭,目前开采下组煤（9#煤和15#煤）,面临着上组煤采空区积水的威胁。运用地质资料和瞬变电磁法对该矿九五盘区上部采空区积水进行了预测。井下的泄水孔排水量证实,运用地质分析法预测的水量偏大,瞬变电磁法的水量偏小,但总体误差不大。本次泄水的成功,可解放9＊煤层145万t的可采储量,确保矿井采掘衔接的正常,同时也可从根本上杜绝了矿井突水事故的发生。     

瞬变电磁法探测水文地质因素在复杂地表条件下的应用

对甘肃某矿井老窑采空区以及采空区积水的分布范围进行调查研究,利用瞬变电磁法进行探测,获得了该区350米以浅老窑采空区以及采空区积水的分布,结果表明该矿区主要有6个富水异常区,这些富水区一类是含水层相互渗漏的富水区域,另一类是采空区积水区域。探测取得了较好的地质成果,并且在矿井开拓大巷过程中得到验证,说明瞬变电磁法勘探在此种复杂地表条件下探测水文地质因素切实可行。     

基于瞬变电磁法的采空区积水探测技术研究

为解决胜利煤矿6#煤层老窑采空积水区对本煤层及下部煤层开采造成的重大隐患,运用瞬变电磁法对胜利煤矿6#煤层进行井下物探,按照该方法的理论对探测结果进行解释分析。根据积水采空区电性最低,实体较高,无水采空区视电阻率最高的特性以及视电阻率的大小,得出在侧面沿主斜井方向视电阻率剖面图内,6#煤层与高阻异常区(采空积水区)相交且穿过,可推断出该段交线处中央部分为采空积水区,且采空范围较小,两侧为未采区。经现场井下钻探技术对物探结果进行验证,最终确定了6#煤层采空区积水范围。     

瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用

山西省洪洞县某煤矿在开采下组煤时曾发生底板突水事故,为了安全开采3号煤层,需对该矿区的采空区及采空积水区进行探测。根据该区的物性条件,选用了对低阻异常反映灵敏瞬变电磁法进行施工。通过对发射框、发射频率、积分时间、增益、噪音水平等参数测试及测深点880-320与钻孔601对比,确定了该区的工作参数。经采集数据处理及反演解释,推断3煤层工作面存在8个采空区,其中有5个采空积水区,分别存在于工作区的东南部及北部边界。部分采空区及采空积水区范围,与已知资料基本吻合。     

瞬变电磁法在煤矿不明采空区积水探测中的应用

为了减少煤矿透水事故的发生,采用瞬变电磁法对不明采空区积水情况进行探测。瞬变电磁对低阻反映异常灵敏,能够依据视电阻率的变化来判断采空区的积水性,提高了对采空区及其积水情况的探测效果。在现场踏查以及资料分析的基础上推测早期矿井对各个煤层的开采情况;根据瞬变电磁法工作原理以及采空积水区地球物理特征确定了对测试结果的解释方法,然后对典型测线多测道电压剖面图、视电阻率拟断面图、典型测道等电压值平面图和等视电阻平面图进行分析,确定2#和6#煤层的采空积水区的位置和范围。     

矿井瞬变电磁法在老窑采空区边界探测中的应用

资源整合矿井因开采时间较长,废弃老窑及采空区多,存在老窑采空区资料不祥、采空区边界不清、积水情况不明等问题,严重威胁整合矿井采掘安全。贵州水城某资源整合矿井1202工作面,在其回风巷左侧位置存在采空区。为查明采空区的边界位置及富水性,采用瞬变电磁法在迎头左侧沿上倾30°平面及垂直平面分别设计了7个、9个不同探测角度。对比分析上倾30°平面和垂直方向视电阻率剖面图,两个方向探测的低阻异常位置非常吻合,据此推断拟采掘设计巷道约63m处为老窑采空区边界,且采空区富含水。     

基于板壳和断裂力学理论的上覆采空区积水危险性判定技术

为避免山西临汾胜利煤矿10号煤层采动过程中受上覆6号煤层采空区透水的威胁,利用板壳理论、断裂力学理论分别建立导水裂隙带高度和底板破裂深度的力学模型,计算10号煤层Ⅰ—Ⅵ区开采过程中导水裂隙带高度分别为46.77 m、48.86 m、56.05 m、56.14 m、56.33 m和55.20 m,6号煤层Ⅰ—Ⅳ区的破裂带影响深度分别为1.57 m、1.14 m、1.85 m和1.26 m。通过构建上覆煤层采空区积水危险性类型的划分准则,对10号煤层采动过程中受到上覆6号煤层采空区积水的危险性进行判定分析,结果表明：6号煤层Ⅰ—Ⅳ区对10号煤层的积水危险性类型均为突水型,会对10号煤开采过程产生安全威胁;6号煤层的不可采区域对10号煤层Ⅴ区和Ⅵ区的影响类型为原岩渗透型,对10号煤层Ⅴ区和Ⅵ区的回采不会构成危险性。     

山西关闭矿井煤下铝研究与勘查开发建议

山西是中国的产煤大省,长期的煤炭开采产生大量的煤炭采空区和关闭矿井。目前山西已计划抽采关闭矿井采空区煤层气,但关闭矿井煤下铝的勘查开发目前还属于空白。本文系统分析了山西关闭矿井煤下铝勘查开发的主要地质问题,发现山西煤下铝广泛分布于山西石炭-二叠系煤层下部,资源枯竭型关闭矿井目前最适宜勘查开发煤下铝;山西关闭矿井煤下铝勘查开发过程中面临着跨采空区勘查、带压开采、底板突水、顶板扰动、深部矿体结构复杂品质变差等诸多不利条件,尤其要严防导通上部采空区积水和下部岩溶水;山西煤下铝勘查应充分利用已有煤矿采掘巷道和地质资料,按照收集资料划定靶区-物探圈定矿区和采空区-钻探查明开采地质条件-钻探加密圈定资源量的勘查步骤可大大节约钻探工程量和勘查费用。     

东胜煤田乌拉素矿区水文地质特征及充水因素研究

近年不断发生的突水事故,给煤矿安全生产带来严重威胁,研究矿区水文地质特征,分析矿井充水因素有重要现实意义。根据东胜煤田乌拉素矿区地质勘探和水文地质资料,对煤层开采导水裂隙带高度进行计算,结果表明:直罗组底部、含煤系地层的裂隙承压水含水层和上部煤层采空区内的积水,是煤层开采时矿井涌水的主要充水水源,矿井充水通道有断层裂隙带、封闭不良钻孔、采动导水裂隙带;其中导水裂隙带会将上部煤层采空区积水导通,使充水强度增大,矿坑涌水量增加。建议开采过程中要做到边探边采,探采结合,预防突水问题。     

大倾角多煤层采空区的探测研究

针对鹤岗矿区大倾角多煤层采空的实际情况,在充分进行地质调查的基础上,选用地面电法进行采空区勘探。首先根据瞬变电磁法的电位单枝衰减曲线、视电阻率曲线等异常响应特征进行定性确认是否存在采空区,再通过视电阻率断面图进一步划定采空区的范围及富水性。选用直流电剖面法三极装置对多层采空区及积水情况进行探测,最终确定该矿区3#、9#、11#及21#等多煤层采空区位置及积水区范围。根据矿区验证钻孔揭露的煤层采空区对应的视电阻率值变化情况,修正视电阻率"门槛值",对视电阻率断面图进行二次解释,重新圈定的采空区范围与积水情况与钻孔资料高度吻合。     

山西富东煤矿水害类型分析及其防治建议

富东煤矿主采煤层为石炭系上统太原组8、9、12、15上、15下号煤。近年来,随着开采水平的不断延伸,矿井水害日益呈现,对采掘工作面人员及安全生产构成威胁。以涌水水源与导水通道为划分原则,将整合后的富东煤矿面临的水害类型划分为采(古)空区及相邻矿井开采积水水害、含水层突水水害、断层破碎带突水水害、岩溶陷落柱水害以及地表水体突水水害,并分析了各种水害类型特点及其对煤矿安全生产的影响程度,认为在煤层开采过程中,导水裂隙带直接进入第四系松散强含水体或断层破碎带,若支护不当,雨季沟谷中的地表径流、各种含水层中地下水以及上覆煤层采空区积水都会通过断层及陷落柱等导水构造发生水力联系,对矿井造成威胁。指出了矿井水害防治重点,并提出了相应的防治水建议。     

对富东煤矿采空区积水特征及积水量的估算

富东煤矿井田内及相邻煤矿采（古）空积水对其煤层开采威胁较大,本文从垂向分布与平面分布上对富东煤矿采空区积水特征进行了分析,并估算了矿井内及影响其开采的相邻采空区及采空破坏区的积水量。     

动压区老空积水规律研究

老空区的积水范围、积水量会随时变化,受采动影响其变化更大.本文根据济宁二号煤矿二采区3上、3下煤层4个工作面的探放水情况,分析了上层煤老空区积水原因,总结了动压影响区的积水变化规律,为动压区防治水工作积累了经验.     

综合物探方法在采空区及其富水性探测中的应用

研究矿区为整合矿井,区内采掘情况较为复杂,为此提出并应用了地面物探与井下物探结合查明采空区及其富水性的方法。首先采用三维地震勘探查明矿区内煤层的赋存和构造的发育特征,同时圈定采空区异常分布范围,在此基础上,重点在异常区附近进行地面电法勘探(瞬变电磁法及高密度电法等)工作,验证采空并调查其采空及构造的含、导水性;进而利用井下瞬变电磁技术,重点在地面方法圈定的采空积水区附近进行井下异常的精确定位。在确保矿井生产的前提下,通过上述方法的系统应用,不但实现了对煤炭资源的精细勘查和采空区及其积水量的重点探测,同时还有效降低了井下超前钻探的工作量。     

金能煤业分公司矿井水文地质条件分析

金能煤业分公司矿井地处贺兰山北段山前冲积平原边缘,东临黄河。地表受山洪、黄河、采空塌陷积水等水体影响,地下受基岩中砂岩裂隙含水层、老空区积水危害,矿井水文地质条件复杂。历史上发生过多次突水。在分析研究矿井水文地质特征及充水因素的基础上,认为矿井涌水量主要来源是上水平、上区段采空区泄水及采空区灌浆后下部出水,其次是各含水层充水,再次是生产用水的排泄;煤层开采形成的冒落带、导水裂隙带,基岩裂隙,断层破碎带是主要的充水通道。并提出了切实可行的矿井防治水方法与对策,对金能煤业分公司和神华宁煤集团其他开采石炭-二叠系煤层矿井的防治水工作具有重要意义。     

马兰煤矿矿井水水质变化特征及成因

通过对山西省马兰煤矿2号煤层采掘面在开采和封闭时期的矿井水和沉积物的研究,揭示采掘面封闭前后对矿井水水质和沉积物的影响机理。研究结果表明:马兰煤矿矿井水均为SO4—Ca型水质,矿井水均富含SO24-和Fe离子;随着上部煤层的不断开采,3处矿井水呈现相同的变化规律,矿井水的pH值升高,Eh值降低,SO24-、Fe、Mn和Zn离子浓度随之下降,其中北一暗斜井处的矿井水水质变化最显著;矿井水水质指标和流速变化能够控制其沉积物的矿物组成和结晶程度,北一暗斜井处的沉积物在两次采样中由斯沃特曼铁矿变为针铁矿,而其他两处的矿井水沉积物矿物组分没有发生变化,主要由针铁矿组成。研究结果能够提高对老空区积水水质的预测精度,并对煤矿突水水源判识具有重要意义。     

瞬变电磁法在探测煤矿采空区及塌陷区中的应用

利用瞬变电磁法对襄垣煤田采空区及塌陷区进行探测,在已知采空区及非采空区进行了方法有效性试验,发现工区内低阻异常为积水采空区反映。结合已知资料,判断区内可采煤层(3号煤层)采空深度为144～324 m,采空区东侧较浅,西侧较深,与煤层倾向相吻合。在3号煤层埋藏深度260 m处作视电阻率水平切面,并根据各测线异常情况,最终推断区内采空区范围,也初步查明了煤矿附近居民房屋出现裂缝、地面下陷等地质灾害的原因。     

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。