底板岩层水力学特性原位测试研究

本文介绍了井下煤层底板岩层水力学特性（含单位涌水量、水压、渗透系数、裂隙导高带等）的钻孔原位测试方法,以太原市东山煤矿为例,详细给出了煤层底板石炭纪太原组和本溪组岩层的含水性态（水压、单位涌水量、渗透系数）及其奥灰水裂隙导高带等测试方法和结果,对承压水上采煤问题具有重要的参考价值。     

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。     

煤层底板岩层阻水能力及其影响因素的研究

根据室内外水力致裂试验的结果,通过分析裂隙端都应力强度囚于的变化情况,研究了不同结构成分岩层阻抗水力致裂的能力,及岩性变化、交界面性质等对水力致裂裂隙扩展及承压水导升的影响。     

软硬相间岩层底板变形研究

引入损伤变量ω理论,分析水平状软硬相间岩层在竖向应力下的应力-应变关系：再引用弹性模量E和岩层厚度L两个变形参数建立软硬相间岩层底板变形参数方程,得出竖向应力随着底板深度的增加而减小的规律：运用数值模拟软件,建立煤层开采模型,模拟软硬相间岩层底板在采动作用下的变形过程。通过数值分析底板在采动作用下的应力-应变关系和位移特征,发现竖向应力作用下软岩受到的水平应力比硬岩大,竖向应变也比硬岩大,而竖向应力和水平应变变化不大,认为在采动影响下软硬相间岩层底板中的软岩具有吸收更多的应变能来保护软岩下硬岩的变形特点。     

淮北矿区下组煤隔水底板岩体力学参数统计分析

正确确定煤层底板岩体力学参数的概率分布是承压水上采煤底板阻隔水能力随机不确定性分析的前提。基于淮北矿区下组煤隔水底板岩体(以砂岩、粉砂岩和泥岩为代表)力学参数测试结果, 分别运用正态、对数正态和威布尔分布函数对其进行概率分布拟合, 并以k-s检验法检测其拟合优度。在此基础上, 依据3种岩性在隔水底板中的厚度权重, 推导出底板岩体力学参数的总体均值和方差。研究结果表明:隔水底板岩体强度和变形参数最优符合正态分布, 其次为对数正态和威布尔分布。底板总体泊松比和弹性模量均值分别为0.35和 36.46GPa, 方差分别为0.01和1.15, 总体抗压强度均值和方差为37.82MPa和583.41, 抗拉强度均值和方差为2.62MPa和2.23, 黏聚力均值和方差为2.13MPa和0.96, 摩擦角均值和方差为32.93和1.96。     

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。     

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。     

潘北煤矿A组煤底板灰岩水文地质条件研究

太原组灰岩岩溶水是A组煤安全开采的主要威胁,为保证矿井安全开采以及科学合理的治理水患,潘北煤矿对地面灰岩水文观测孔进行大量补充勘探,探明了潘北矿A组煤底板灰岩岩性、岩溶发育特征及其富水性,明确了C3Ⅰ组灰岩水是A组煤开采直接充水水源,通过对地面灰岩孔的水位及水压动态观测,并布置井下灰岩水疏放孔,为制定防治水方案及A组煤安全开采提供依据。     

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。     

山东阳谷茌平煤田阿城井田山西组煤岩层对比研究

通过对山西组沉积特征及聚煤变化规律的研究,采用煤岩层组合特征、标志层、层间距、测井曲线形态和地震物性特征等方法,对井田内山西组的煤、岩层进行综合对比。确定了山西组主采煤层的赋存层位、形态及区内的构造方案,对周边地区找煤工作具有指导作用。     

基于EW-FAHP的煤层底板承压水突水危险评价

以平顶山十三矿己四采区底板灰岩的突水危险性评价为例,将熵权法(EW)和模糊层次分析法（FAHP）耦合在一起,确定了突水影响因素的权重,并建立了突水危险性评价模型。结果显示:十三矿己四采区二1煤底板标高-150~-350 m区域,不受底板灰岩水的影响,属于安全区;标高-350~-700 m 且不受断层影响的区域属于较安全区;标高-700 m以下及标高-350~-700 m且受断层影响的区域属于突水危险区。在前期突水资料少和数据量有限的条件下,EW-FAHP法能够较为客观地确定突水影响因素权重。     

掘进工作面前方煤层底板高程动态预测的试验研究

快速掘进急需构建掘进前方高精度二维地质模型。以沁水煤田某矿区XY-S工作面为例,基于三维地震解释成果,利用巷道掘进过程中煤层底板高程实测信息,动态刷新三维地震平均速度场,更新掘进前方煤层底板高程,最后对掘进前方预测的精度进行统计分析。结果表明：通过不断利用掘进实测煤层底板高程,刷新平均速度场,更新掘进前方煤层底板地质剖面,掘进前方煤层底板剖面与实际揭露剖面之间误差逐渐越小,实测点前方25 m和50 m范围的煤层底板高程最小绝对误差可达0.2 m和0.45 m。若实测点数据密度大、分布均匀,预测精度将会进一步得到提高,可为快速掘进提供高精度煤层底板导航数据。     

岩浆侵入煤层中锑的赋存特征——以淮北卧龙湖矿为例

为探讨岩浆蚀变作用对煤层中锑赋存特征的影响,系统采集安徽淮北煤田卧龙湖煤矿岩浆侵入煤层侵入岩和全煤层样品共12个,利用原子荧光光谱法（AFS）测定样品中Sb含量,并对煤质参数进行分析。结果表明：卧龙湖煤矿岩浆侵入区煤表现为超低挥发分,中等灰分,特低硫的特点,煤中的硫主要以有机硫和黄铁矿硫存在。受岩浆热液影响,煤中灰分增加,挥发分减少;岩浆蚀变煤层中锑明显富集,算术平均值达到10.48 mg/kg,且侵入岩上方煤中Sb的平均含量明显增高,煤岩接触带位置Sb的含量达到最高值（13.93 mg/kg）;岩浆蚀变煤中的锑主要以无机结合态形式存在（相关系数r为0.74）,有机硫与煤中Sb呈显著负相关（相关系数r为-0.60）。岩浆侵入作用导致卧龙湖煤矿煤的煤质特征及煤层中锑的赋存方式受到不同程度的影响,研究结果可为特殊地质作用下煤中锑的环境地球化学特征提供参考。     

山东兖州东滩矿3#煤层自燃临界氧浓度指标研究

文章采用煤自燃的模拟试验装置,对兖州东滩矿3#煤层煤样在不同的氧浓度条件下(分别为21%、13%、10%、7%和5%)进行了煤样自燃过程的实验研究,分别得到了两煤样的一氧化碳浓度与煤温关系曲线、自燃氧化中氧浓度的变化曲线、不同氧浓度下的热力学特性曲线、煤样CO增率与煤温关系曲线和煤样耗氧速度与煤温关系曲线。经过分析研究得出,不同温度下反应生成的标志气体成分不同,以一氧化碳、乙烯和乙炔作为标志气体比较合适,能准确反映出煤的不同自燃阶段。对数据分析对比研究,得出东滩煤矿3#煤层的自燃临界氧浓度指标为10%。     

煤炭开采对煤层底板变形破坏及渗透性的影响

煤层底板变形破坏除受地质因素控制外,还受开采因素影响。通过试验和理论分析,系统研究了煤炭开采对回采工作面底板应力、应变和破坏及渗透性的影响。研究结果表明,不同岩性岩石的渗透性在全应力-应变过程中为应变的函数,在微裂隙闭合和弹性变形阶段,岩石的原生孔隙和裂隙容易被压密,岩石的渗透率随应力的增加由大变小明显,当应力增大至极限强度时岩石试件破坏形成贯穿裂隙,岩石的渗透率迅速增大至最大,不同岩性岩石存在一定差异性;随着回采工作面推进,煤层底板岩层在横向上划分为原岩应力区、超前压力压缩区、采动矿压直接破坏区和底板岩体应力恢复区4个区。煤层底板岩体的渗透性随着煤炭开采底板岩体变形破坏而呈规律性变化。     

基于原位试验银川平原湖泊蒸发模型研究

湖泊在流域水循环中具有重要作用,对于地区的气候调节、促进地区经济可持续发展和维护生态环境具有不可替代的作用。量化湖泊蒸发对西北干旱地区水资源与生态需水量评价至关重要。目前已有的湖泊蒸发量计算方法忽略了水深对蒸发的影响。在宁夏水与环境野外科学观测研究站开展不同水深的水面蒸发试验,利用皮尔逊相关性和非线性回归分析,探究水深与水面蒸发的关系。根据计算的水面潜在蒸发量折算系数,拟合得到适用于银川平原水面蒸发的深度蒸发计算模型。以清水湖为例,利用单波束无人船探测湖床形态,得到湖水水深,并将深度蒸发计算模型与Penman-Monteith（PM）公式进行对比分析。结果表明：2 种模型得出的清水湖年平均水面潜在蒸发量相差0.679 mm/d;在月平均水面潜在蒸发量曲线的走势上,PM公式的计算结果受温度影响明显,而深度蒸发计算模型相对温度的变化具有滞后特征,更好地反映了水深对温度的调节作用,使水面潜在蒸发量的计算更加精准。本研究所拟合的深度蒸发计算模型提高了银川平原湖泊水面蒸发的计算精度,为银川市内湖泊生态研究提供了参考,同时也对该地区的水资源利用和生态环境保护产生基础性影响。     

煤层下部地层地震成像研究

以内蒙地区某煤田三维地震资料为例,对煤层下部地震成像效果不佳的原因进行分析。在资料处理环节,对影响煤层下部成像效果的面波和多次波,根据空间和频率等特性进行压制和衰减;在地表激发条件差、震源能量衰减迅速、煤层对下部反射有强烈屏蔽作用的情况下,对弱信号进行针对性的补偿和保护。实际资料处理,得到了较满意的成像效果。     

煤层及其顶、底板岩石力学性质对水力压裂裂缝延伸的控制

为了揭示煤层及其顶、底板岩石力学性质对水力压裂裂缝延伸的影响,应用岩石三轴伺服机测试陕西韩城地区煤层及顶、底板岩石力学性质,总结不同类型岩石力学性质特征和差异;剖析孔隙率和含水率与岩石力学性质之间的关系,探讨岩石力学性质差异对煤层水力压裂的影响.研究表明:岩石强度随孔隙度增大而降低;岩石矿物成分及其胶结程度与孔隙度决定岩石的软化程度,水分对不同类型岩石强度的影响方式和程度差异较大;当煤层埋藏较浅,煤层与顶、底板岩石的弹性模量存在较大差异时,水力压裂裂缝更易控制在煤层中,且延伸更长更远.     

Gas outburst disasters and the mining technology of key protective seam in coal seam group in the Huainan coalfield

Coal and gas outburst disasters in coal seams are becoming more serious as coal mines extend deeper underground in China. To aid gas control in high-gas outburst coal seam group, this study performed research based on the geological conditions of the Xinzhuangzi coal mine in the Huainan coalfield. The laws of gas occurrence, the strength of the coal outburst, and the regional partition were studied. Simultaneously, we introduced the key protective seam mining technology and confirmed the mining sequence of coal seam groups. The results indicate that (1) each seam absorbs gas well, and the currently measured gas content is up to 15.0 m³/t. (2) Although some differences about coal seams outburst intensity remain, the differences in the same group are very small. (3) The coal seam B10 was chosen as the key protective seam and was mined first; then adjacent seams were mined from bottom to top by layer within the roof of B10 and from top-to-bottom within the floor of B10 to guarantee each adjacent coal seam received the good effects of pressure-relief and increasing permeability. (4) The main methods of gas extraction in each protected seam are surface boreholes and net-like penetrating boreholes in the floor roadway, and related technical parameters were determined according to the degree of pressure-relief in coal seam. This in situ experiment indicates a method aiding the gas control problem and guaranteeing safe and highly efficient exploitation of high-gas outburst seams.     

Geological characteristics of the main aquifer coal seam in the Ordos Basin coalfield,China

The main aquifer coal seam within the Ordos Basin (OB) coalfield, China, is an extremely rare example of a hydrogeological feature that is found relatively recently during basin development. Mine water gushed from this coal seam during the construction and production phases of the coalfield. However, because this seam has traditionally been considered as an aquifuge, the special geological conditions it creates have led to a range of new challenges in mine water disaster prevention, control, and management as characteristics of both confined and unconfined aquifers are evident. The aim of this paper is to reveal the causes underlying the formation of this main aquifer coal seam by analyzing hydrodynamic conditions, hydrogeological structures, and the surrounding lithological association. In addition, the particular geological conditions created by the presence of this feature are discussed, with emphasis on their influences on mine construction and production. This study provides an important theoretical basis for the future study of mine water disaster prevention as well as a potential method for disaster control that can be applied in the case of particular hydrogeological conditions.