储冷对井治理深部矿井热害研究

煤炭开采不断向深部发展,随之而来的热害问题也愈加严重。采用地层储冷技术,利用换能系统及储冷对井,治理井下热害。本文以夹河矿的地质条件、热力学及水力学参数为设计依据,运用数值模拟方法,分析了储冷对井储冷期顶板下40 m等温线和制冷期I-I剖面等温线,从理论上证明了储冷对井用于储冷和制冷的可行性。另外,储冷期末停采停灌期,储冷对井冷水体温度上升曲线分析表明,储冷对井所在储冷含水层具有良好的储冷效果。     

河南省深部煤系气与地热资源协同共采技术思路探讨

河南省深部煤系气资源潜力巨大,但煤系气储层普遍具有低压、低渗、低饱和特性,同时发育煤层普遍具有构造煤特征,深部煤系气勘查开发存在较大不确定性风险。为了降低深部煤系气勘探开发风险,提高资源综合开发利用效益,结合河南省深部煤系气与地热资源赋存特征,对河南省深部煤系气与地热资源协同开采问题进行了一些思考,分析了目前深部煤系气钻井工艺、井身结构以及排采工艺流程,同时结合地热资源开发利用新技术,针对气、热协同共采过程中存在的冲突点提出了技术及工艺流程改进思路,为实现河南省深部煤系气与地热资源协同共采目标进行了有益的探索。     

深部采动覆岩移动变形致灾的试验分析

针对深部开采条件下覆岩移动变形引起的安全问题,采用理论分析、相似材料模拟试验结合的方法,通过监测相似材料模拟深部煤炭开采过程中覆岩位移、应力变化情况及覆岩的断裂破坏、弯曲和移动变形的过程,对比分析了采场覆岩体的移动变形、应力场演化过程和采动应力的影响区域.试验结果表明:在深部倾斜煤层开采过程中,沿着采煤工作面形成了应力升高区、应力降低区和原岩应力区;对孤岛工作面进行开采时,新旧采空区容易因上覆岩层的垮落塌陷连通成整体,极易发生矿井动力灾害;布置孤岛工作面的巷道位置时建议考虑布置在采空区的应力降低区内,并且煤柱宽度不应大于10 ～ 12m,最佳选择为6～8m.     

基于地下水流场数值模型的矿井突水量预算

矿井发生特大突水后,第一时间掌握突水水源,并预测突水量的大小,可以为制定水害治理方案提供有力支持。利用前期通过放水试验获取的水文地质参数及建立的井田奥陶系灰岩含水层数值模型,对峰峰矿区九龙煤矿的突水水源及突水量进行了分析计算。结果发现：突水初期与突水点相距2 350m的奥灰观测孔的水位下降趋势与前期奥灰放水试验的基本一致,因此,判断突水水源为煤系地层基底奥陶系灰岩含水层水。实测瞬时突水量为2 778m3/h;利用比拟法得到的Q-S方程预算突水量为2 879m3/h;通过数值模型预算的突水稳定涌水量为2 280m3/h,三者相差不大,以此说明数值模拟在矿井突水量预算中具有一定的实用价值。     

潘二矿奥陶系岩溶地下水数值模拟及疏放性分析

奥灰岩溶水是淮南煤田目前A组煤层开采水害威胁主要突水水源,预测和超前防治对于A组煤层安全开采具有十分重要现实意义。采用地下水系统分析、统计分析及数值模拟方法,对潘二矿“5.25”奥灰突水前后岩溶地下水动态进行系统分析,建立了数值模型,对比了防治方案,结果表明：奥灰水与太灰水之间水力联系程度存在较大差异性,其中与C₃III组含水层间水力联系密切,而与上部C₃I、C₃II组联系较弱;模拟结果间接反映了奥灰浅部裂隙、溶隙、岩溶塌陷较为发育,而深部岩溶发育相对较差;在防治方案上,将疏水降压与区域治理相结合是最佳方案,研究成果为矿井及类似矿山岩溶水害防治提供一定参考。     

双柳煤矿矿井涌水量数值模拟研究

如何比较准确的预测矿井涌水量一直是国内外煤矿相关研究人员努力探求的重要问题之一。在充分认识和掌握研究区水文地质条件的基础上,建立了与实际情况相符合的矿井涌水量数值模拟数学模型,重点研究了模型的边界条件、模型的时间和空间离散、含水介质水文地质参数的确定,并运用目前较为流行的地下水数值模拟软件Visual Modflow对研究区进行了矿井涌水量数值模拟,得出了比较合理的矿井各水平井下涌水量,为矿井水害防治提供决策依据。     

我国深部煤与瓦斯共采战略思考

高地应力、高瓦斯压力和低煤层透气性等因素严重制约着我国深部煤炭开采,且随着深部煤层开采条件逐步恶化,本煤层瓦斯治理难度凸显,通过保护层卸压开采的方式治理瓦斯和消除煤与瓦斯突出可达到事半功倍的效果。为了满足实际工程的需求,综述近年来我国在保护层开采技术、被保护层应力特性变化规律、裂隙系统演化规律、渗透率演化规律及被保护层卸压瓦斯抽采技术等方面的研究工作,总结并探讨了保护层卸压开采研究的不足,发现对处于弯曲下沉带内的超远距离上被保护层煤体卸压效果的关注较少,未能满足实际工程需求,根据保护层卸压开采期间超远距离上被保护层煤体变形特征及其横向裂隙开启和闭合特征,提出了保护层卸压开采的“时间窗口期”这一概念,同时指出,建立保护层开采与被保护层瓦斯流动特性演化的时空关系,构建瓦斯抽采“时间窗口期”判识模型,建立保护层卸压开采和超远距离上被保护层瓦斯治理时空协同模式是今后治理超远距离被保护层卸压瓦斯的重要方向。最后提出采用定向长距离钻孔抽采上被保护层卸压瓦斯的方法,并在河南平顶山矿区实践验证了其抽采效果。

     

矿井涌水量数值模拟研究——以锦东煤矿为例

矿井涌水量预测对煤矿安全开采具有重要的指导依据。本文将锦东煤矿作为研究对象,利用地下水数值模拟软件MODFLOW建立数值模型,并对其进行识别验证,在合理可靠的模型基础上,对未开采和开采两种方案进行预测,对矿井涌水量组成进行分析。计算结果表明,锦东煤矿开采条件下,矿井涌水量为6 130 m3/d,主要由第四系潜水蒸发量、各泉集河溢流损失量和地下水储存量三部分组成。     

探采结合和数值模拟

本文用一个工程实例说明正确运用数值模拟,可代替现行水文地质勘探阶段的开采性抽水试验,从而可节省资金和缩短勘探及建设工期。文中强调。务使所用数学模型尽可能地逼近和反映水源地所在水文地质单元的原型。否则,模型易失真,必导致资源评价的失败。     

采深和松散层厚度对开采沉陷地表移动变形影响的数值模拟研究

文章以山西霍州辛置煤矿2204工作面为试验研究基地,采用岩石破裂软件RFPA2D模拟开采沉陷过程,研究煤层采动后地表移动及变形的规律;系统地分析了采深采厚比对地表移动及变形的影响。     

兴隆庄煤矿下组煤第一勘探区奥灰疏降水量数值模拟

奥灰水是兴隆庄煤矿石炭系太原组16、17煤（下组煤）开采的主要水害威胁和重点防治对象。在大规模水文地质勘探和深入分析研究区水文地质条件的基础上,精细模拟了下组煤首采区、中部、深部采区奥灰疏降水量及降至安全水头所需时间。模拟结果显示：首采区17煤奥灰疏降水量为2 050m3/h,降至安全水头所需时间约180d;中部采区16、17煤奥灰疏降水量分别为2 800m3/h、4 650m3/h,降至安全水头所需时间均约120d;深部采区16、17煤奥灰疏降水量分别为1 080m3/h、1 770m3/h,降至安全水头所需时间亦均约120d。综合分析认为,该疏降水量符合模拟区的实际水文地质条件,可以作为下组煤开采水平或采区防排水能力设计的依据。     

采煤对山西地下水资源的破坏及污染

山西煤炭资源储量大、分布广、品种全、质量优,开采技术条件简单,开采历史悠久。但山西地处黄土高原,水资源贫乏。采煤对地表及地下水的破坏不仅在数量上,更为严重的是对地下水的污染是永久的,无法治理及不可恢复的,需引起高度重视。     

霍西煤田汾西矿区奥灰水资源赋存特征及分布规律

汾西矿区奥灰岩溶水属郭庄泉域岩溶水系统，它和整个系统既有密切的水力联系，又有其独特的赋存特征。根据多年勘探资料和郭庄泉的研究成果，探讨了矿区内奥灰岩溶水的赋存特征，并结合构造分布和水文地质规律，分析了岩溶水的富集和运移特性，初步总结了奥灰水在本矿区的分布规律。     

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。     

复杂性科学在页岩油气勘探和研究中的应用

复杂性科学是当今世界科学重要的前沿领域之一。为了促进复杂性科学的基本理论和方法在页岩油气勘探和研究领域的广泛应用,笔者等重点围绕地质系统复杂性的基本内涵,从地质系统构成单元的多重耦合和相互作用、地质作用的复杂时空结构、地质作用过程中的自组织临界过程动力学以及矿产资源形成在混沌边缘等方面,介绍了地质系统复杂性研究的基本理论和研究方法。将上述地质系统复杂性理论运用于页岩油气系统,探讨了利用复杂系统的总体特征通过局域组成单元相互作用的“涌现”机制,来解决目前页岩储层中存在的如何利用微观局域精细表征进行客观刻画宏观储层特征问题;分析了利用地质作用的时空结构理论,建立页岩储层非均质性的静态和分形时空结构的方法;在整体论思想指导下,根据地质系统在混沌边缘分形生长这一规律,探讨了页岩油气在自组织临界态的混沌边缘富集预测方法。复杂性科学的理论和方法,必将在页岩油气的勘探研究中发挥越来越重要的作用。     

霍州矿区岩溶水对下组煤开采的威胁及构造控水研究

霍州矿区下组煤炭资源储量占总储量的53％以上，但由于下组煤层底板标高普遍低于其下部奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层水位。加之矿区内构造发育，水文地质条件复杂，对下组煤的开采构成了威胁。通过对霍州矿区水文地质条件的分析与研究认为。各井田下组煤开采受岩溶水威胁的程度不尽相同。为保障矿井安全生产，要有针对性实施各井田下煤组的开采方法及防突水措施。     

唐山矿岳胥区奥灰水带压开采危险性评价

基于唐山矿岳胥区奥灰岩发育特征和水文地质特征,结合安全水头、突水系数、安全隔水层厚度等3个不同指标,对研究区带压开采危险性进行了评价。结果显示:研究区奥陶纪灰岩埋深整体呈北深南浅,且存在一定范围的压煤带,井田内奥灰水水位呈北高南低的趋势,研究区内奥灰水位最高,水位标高-10~-9 m;掘进巷道安全水头值及安全隔水层厚度评价结果显示无带压开采危险,突水系数评价结果则显示研究区存在范围不等的带压开采危险区,突水危险区主要存在于研究区两侧扩大区,应注意开展奥灰水防治工作。     

对江苏沛县新庄铁矿区富水性规律的初步认识

江苏沛县新庄铁矿属于典型的矽卡岩类接触交代型铁矿,矿区主要富水含水层为奥陶系灰岩。分析了该矿区地下水补径排条件、矿区含水层特征及断层富水性特征,初步总结了该矿区富水性规律。认为矿坑涌水主要受上覆灰岩控制,其次受构造断层控制;断层的涌水量受裂隙充填影响变化较大,增加了突水、透水的风险性,将直接威胁矿山的生产安全。总结该矿区富水性规律,可为国内相同类型矿山的前期勘查及后期矿床开采提供参考。     

济宁煤田一区奥陶系第六段灰岩水综合利用的探讨

奥 陶 系石 灰 岩 是 济宁 煤 田 一 区太 原 组 下 部煤 层 底 板 充水 含 水 层 ,岩 溶 裂隙 发 育 ,富 水 性 较 强,由 于排 泄 条 件差, 天然 状 态下 水质 不 符合 饮用 水标 准 。通 过 群孔 抽 水 试 验,改 变 了地 下 水 的 循环 条 件 ,使 水 质 达 到了 生 活 用 水 导致标 准,为此 区 奥灰 水的 综 合利 用打 下 了基 础。     

潘北矿A组煤层底板高承压水数值模拟及疏水量预报

建立高承压含水层数学模型,识别其参数特征,是预报不同开采方案下该含水层水量合理疏放大小的依据。在分析潘北煤矿地质及水文地质条件基础上,利用–490 m水平4个阶段放水试验成果资料,利用Modflow建立了A组煤层底板灰岩水渗流水文地质模型及其数值模型,经识别和验证后,获得了太原组灰岩含水层水文地质参数,并结合“突水系数”,分别预报了–490 m和–650 m水平在确保A组煤层安全开采下的疏放量,其计算结果,给太原组灰岩水的防治提供了决策依据。