崔木煤矿顶板离层水防治技术

为解决崔木煤矿煤层顶板高位离层水体突水灾害问题,通过分析涌突水规律,采用数值计算对煤层顶板涌突水与水位联动机制、离层发育位置和覆岩导水裂隙带发育高度进行了研究,并提出了防治离层水水害的方法。研究结果表明:洛河组水位变化与井下涌突水有较强的关联性;顶板离层发育位置和导水裂隙带高度揭示了在洛河组底部将发育有离层空间并充水;在以往研究结果基础上,采取井下探放水钻孔对离层水进行疏放是防治离层水水害的有效措施,该措施使该矿21303工作面回采期间最大涌水量控制在30 m3/h以下,同时为我国西部侏罗系煤炭资源开发时综放开采顶板离层水防治水设计提供对策。     

神府矿区大型水库旁烧变岩保水开采技术研究

神府矿区是我国重要的煤炭生产基地和典型的高强度开采矿区,同时也是我国典型的干旱半干旱生态环境脆弱区,烧变岩水是区内的主要地下水资源之一。为研究区内烧变岩水对采煤的影响和烧变岩水的保护问题,以张家峁井田首采区首采地段5-2煤开采为例,通过对水文地质结构系统和5-2煤顶板导水裂隙带的分析,查明了研究区的水资源类型和特征,确立了5-2煤保水开采对象,划分了5-2煤保水开采分区,提出了烧变岩注浆帷幕截流保水开采新技术。研究结果表明:研究区的水资源类型主要有6类,其中仅有4-2煤烧变岩水具有保水开采意义,5-2煤开采划分为4-2煤烧变岩水无水开采区和保水限采区。5-2煤保水限采区设计的帷幕墙空间形态、帷幕线位置及数量、注浆钻孔排间距及结构合理,制定的钻探和注浆施工工序和工艺科学,实施的双位双向引流注浆、烧变岩全断面分区注浆、防渗截流效果即时检验等注浆帷幕关键技术可行。保水限采区5-2煤工作面采前上覆4-2煤烧变岩水预疏放和采后工作面涌水量实测结果表明,保水限采区内4-2煤烧变岩水静储量约20 000 m3,动态补给量不足5 m3/h,注浆帷幕截流实现了帷幕内外4-2煤烧变岩水的有效隔离,大幅减少了4-2煤烧变岩水及与其有直接水力联系的常家沟水库水的排放,水资源保护性开采效果显著。     

房式采空区下中厚煤层开采防治水研究

针对房式采空区下中厚煤层开采的水害防治问题,以晋能集团同富新煤业矿井10号煤层开采为工程背景,采用数值模拟的研究方法对煤层开采的覆岩裂隙发育特征及连通性进行了分析。研究表明,煤层开采后裂隙发育至上覆房式采空区,易引发采空区积水下泄。据此,对积水灾害防治进行了设计,具体对采空区积水量、探放水钻孔设计、钻场设置、回采期间的水害防治进行了研究。工程实践表明,探放水系统的应用有效避免了上覆采空区的积水灾害,保证了10号煤层的安全高效开采。     

柠条塔煤矿水文地质结构特征与水害治理模式研究

随着西部煤炭资源的持续高强度开采,矿山所面临的工程与水文地质条件越来越复杂,极易诱发采掘突水溃砂事故,而水文地质结构特征的研究是水害评价和治理的重要基础性工作。本文以陕北榆神府矿区的柠条塔煤矿为例,在对其地质条件和构造发育情况进行系统分析的基础上,从矿区的补给、径流、排泄条件,主要充水水源,矿体与含水层的空间结构关系三个方面对矿山的水文地质结构特征进行了研究。研究发现,地表浅部松散层主要接受大气降水补给,基岩风化带含水层主要接受侧向径流补给。矿井充水水源包括大气降水、地表水、含水层水、老空水和烧变岩水五种,不同煤层根据其埋深、开采厚度、冒裂带发育高度等的不同具有不同的充水水源。基于对矿山水文地质结构特征的分析,认为火烧区下部2-2煤层回采工作面可能存在突水溃砂风险,并设计了两排帷幕注浆孔。注浆治理工程完成后的放水试验结果表明,烧变岩含水层补给量大幅度减小,治理效果显著,可以保障煤层的安全开采,研究成果对榆神府矿区的矿井水害防治及水资源保护具有一定的理论意义和实践意义。     

张家峁煤矿水库周边开采保护煤柱合理留设研究

针对神南矿区张家峁煤矿常家沟水库周边4-2煤层大规模开采现状,将保护煤柱从防隔水功能上沿宽度方向划分为矿压影响区和有效隔水区。分别对矿压影响区宽度和有效隔水区宽度进行现场实测和理论计算,得出张家峁煤矿常家沟水库周边4-2煤层开采保护煤柱合理宽度为25 m。     

浅埋煤层开采水库周边保护煤柱合理留设研究

针对神南矿区张家峁煤矿常家沟水库周边5-2煤层大规模开采现状,在考虑保护煤柱稳定性影响因素的基础上,将保护煤柱从防隔水功能上沿宽度方向划分为矿压影响区和有效隔水区,分别对矿压影响区宽度和有效隔水区宽度进行了理论分析,推导出相应的计算公式。计算得出张家峁煤矿常家沟水库周边5-2煤层开采保护煤柱合理宽度为77m。     

济宁二号煤矿十采区隔水煤柱安全性评价

为了解决济宁二号煤矿十采区开采邻近采空区积水突水隐患问题,基于采区地质、水文地质条件,采用理论计算和数值模拟方法对煤层开采隔水煤柱破坏深度进行了理论计算和过程模拟分析,在此基础上,结合规范中经验公式对十采区与邻近十一采区间隔水煤柱稳定性进行综合分析评价。研究结果表明:按《煤矿防治水规定》采区间隔水煤柱尺寸略小于安全隔水煤柱临界值,存在发生十一采区老空水涌突的可能性,必须在十采区开采前对十一采区积水实施控压疏放,控制水压不大于0.4 MPa。该研究成果为十采区开采老空区水害防治提供了基础依据。     

门克庆煤矿顶板疏放水设计优化研究

门克庆煤矿位于呼吉尔特矿区东南部,主采煤层为鄂尔多斯盆地侏罗系延安组煤层,埋深超过700 m,水文地质条件复杂。在特殊的陆相沉积环境下,形成了侏罗系直罗组底部强富水的"七里镇砂岩"。该含水层具有渗透性强、易于疏放等特点,为矿井主要充水含水层。根据矿井水害类型,确立了"超前分段疏放,削峰平谷"的顶板疏放水技术路线。首采工作面开采后,受采空区疏放的影响,矿井主要充水含水层水压大幅度下降;越靠近疏放区域,降幅越大。在含水层水压大幅度下降的情况下,通过对首采工作面疏放水试验数据及回采过程中的顶板疏放水数据的分析研究,对顶板疏放水设计进行优化,增大钻孔间距,缩短疏放时间,使得疏放效果达到最优化,实现水害治理安全高效。     

榆神矿区烧变岩水害防治技术

烧变岩含水层是榆神矿区东部浅埋煤层开采的主要水害威胁。通过分析地质勘探和井巷工程揭露资料,揭示了烧变岩含水层富水性受裂隙孔隙发育情况和补径排条件控制、顺层富水性不均一的典型特征,提出基于含水层空间结构和积水情况的"综合探查、以防为主、分区防治"的烧变岩水害防治技术。应用物探、钻探等综合探查手段查明烧变岩微裂隙孔隙弱含水区和孔洞裂隙积水区的范围,对烧变岩微裂隙孔隙弱含水区,仅需留设维持巷道稳定的窄小护帮煤柱;对烧变岩孔洞裂隙积水区,提出砌筑防水闸墙和留设防隔水煤柱方案。在留设10 m切眼护帮煤柱和43 m防隔水煤柱后,榆神一期规划区某矿2301大采高工作面实现了烧变岩含水层水资源保护基础上的安全开采。     

高承压煤柱区老空积水钻孔疏放技术

介绍了潘西煤矿431工作面在大采深高承压煤柱区下方,通过钻孔疏放煤柱区上部积水的研究与实践。在充分分析积水区和高承压煤柱区特点的基础上,采用套管内置改造钻孔壁的方法,顺利实现疏放积水。可为类似条件下探放水提供借鉴和指导。     

沙漠浅滩地表径流保水煤柱留设生态意义及方法

生态脆弱矿区地表径流保护煤柱的留设直接影响流域生态环境演变。以陕北神南矿区为研究背景,通过野外地质调查、取样测试,查明了沙漠浅滩矿区流域生态承载特征,在导水裂隙带发育规律研究的基础上,剖析了传统保安煤柱留设的局限性,从地下水动力学角度,提出了基于采动分水岭的保水煤柱留设方法。结果表明:沙漠浅滩地表径流承载了干旱缺水矿区绝大多数生态、生活、生产用水,而沙漠浅滩地表径流91.33%的流量源自砂层潜水补给,研究区地表流域附近首采煤层导高预计发育为40.4~69.2 m,采动造成采空区上方砂层潜水位消失,而基于分水岭的煤柱留设方法避免了地表径流向采空区反向渗流。实践计算证明研究区内常家沟保水煤柱62 m,大于传统保安煤柱34.8 m。     

大海则煤矿顶板富水含水层下开采水害防治研究

为了解决顶板富水含水层下开采过程中所面临的水害问题，以侏罗纪煤田榆横北区大海则煤矿为例，通过分析矿井水文地质条件，确定了主要充水水源和充水通道，计算了防隔水煤（岩）柱留设宽（厚）度，并预测了矿井开采2号煤层时的涌水量，提出了相应的防治措施。结果表明:矿井开采2号煤层时，其主要充水水源为煤层顶板侏罗系延安组、直罗组含水层水，主要充水通道为覆岩导水裂隙带。通过计算防隔水煤（岩）柱留设宽（厚）度，分析判断其在现有2号煤层开采条件下，不会受到顶板白垩系洛河组强含水层影响。采用解析法和数值法进行矿井涌水量预测，取其算术平均值作为参考。结合矿井条件和现场实际，提出井下钻探、地球物探、水文地质监测等综合防治措施，通过预防、探查、疏排、监测等手段，共同解决矿井水害问题。     

巴拉素井田煤层富水机理与注浆堵水技术

陕北侏罗纪煤田榆横矿区(北区)是我国重要的煤炭生产基地,区内大型矿井分布较多,煤层埋藏相对较深,在采掘过程中发现有富水煤层问题。为研究区内煤层富水机理及采掘过程中的水害问题,以巴拉素煤矿2号富水煤层注浆堵水治理工程为例,通过对水文地质条件和地下含水层之间水力联系情况分析,查明了区内各含水层水文地质特征及类型,确定了2号煤层水为立井井筒过煤层段的主要充水水源,并提出了富水煤层注浆治理保障新技术。通过抽水试验、水化学测试,发现区内地下水含水层主要为第四系松散层潜水含水层、白垩系下统洛河组孔隙-裂隙含水层、侏罗系中统直罗组碎屑岩类裂隙含水层、2号煤顶板延安组碎屑岩类裂隙含水层、2号煤层含水层等。第四系松散潜水含水层和白垩系洛河组孔隙裂隙含水层之间水力联系密切,其他含水层之间均未发现水力联系。根据现场实际及多次实践,确定以"引流注浆、帷幕封堵"为总体思路,运用"井下打钻,地面拌浆,管道输送,高压灌注"的方法,完成2号煤层富水区段的封堵。研究及实践结果表明:通过多种材料结合、钻探注浆等组合工艺实施后,在副立井井筒马头门煤层揭露区段及待掘巷道周围形成了有效的止水帷幕,将掘进巷道与富水煤层隔开,最大程度地减小井筒涌水量,超出预期目标完成注浆堵水任务,副立井井筒总涌水量由最初的150 m~3/h(最高200 m~3/h)衰减至竣工时的11 m~3/h,注浆堵水率约为93%,实现了对富水煤层大量出水有效封堵的目的。     

平山煤矿3号煤层带压开采安全评价

针对平山煤矿3号煤层存在突水事故的风险,采用理论计算结合工作面地质条件,确定井田内3号煤层底板标高在+270~+440 m,而奥灰水位标高为+509~+518 m,全部处于奥灰岩溶水带压开采,3号煤层最大突水系数为0.034 MPa,井田内所有点突水系数均小于0.06 MPa;断层隔水煤柱留设宽度应为72.7 m;煤层底板抗隔水条件较好,做好断层、陷落柱及其导水性的探查、治理工作,可保证安全开采。     

灵新煤矿地下水库煤柱坝体合理尺寸研究

近年来,煤矿地下水库技术已成为西部地区保护和利用矿区水资源的重要手段,地下水库矿井水已成为西部地表生态灌溉的重要水源之一。以西部矿区灵新煤矿近距离倾斜煤层群采掘地质条件为工程背景,针对该矿首座煤矿地下水库建设过程中遇到的煤柱坝体留设问题,采用数值模拟的方法,分析了六采区工作面开采和水库储水压力两大因素对煤矿地下水库煤柱坝体的影响。研究表明:相关工作面回采后,会在煤柱坝体及邻近围岩中产生塑性区,随着煤柱坝体宽度的增加,煤柱坝体及附近围岩中塑性区相互贯通的趋势逐渐减弱。当煤柱坝体宽度增至50 m时,塑性区相互贯通的现象消失;当煤柱坝体宽度增加到60 m时,煤柱坝体及邻近围岩中的塑性区间距(塑性区未贯通区域)扩大至40 m左右。在储水压力作用下,煤柱坝体及邻近围岩中的塑性区裂隙将发生二次扩展,随着水压的增大,裂隙扩展长度逐步增大,在3 MPa水压(储水高度300 m)作用下塑性区裂隙扩展长度达到5 m左右。因此,为防止水力作用下煤矿地下水库透水灾害的发生,认为煤柱坝体合理尺寸应取60 m。     

深埋特厚煤层综放开采覆岩导水裂缝带发育特征

以大佛寺煤矿为试验矿井,采用钻孔电视系统和钻孔简易水文观测法,探测深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂缝带发育高度,并对导水裂缝带演化特征进行相似模拟和数值模拟试验研究。研究分析表明:大佛寺煤矿深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂缝带发育高度为170.80~192.12 m;裂缝带区域内,裂隙数量自上而下逐渐增多,近煤层区域裂隙异常发育;钻孔砂岩区域,受拉伸作用,形成了纵横交错的裂隙,裂隙尺寸、角度较大;工作面回采距离与顶板导水缝隙带发育高度曲线呈"台阶"型。     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。     

河下多煤层安全开采顺序对导水裂隙带高度的影响

为研究河流下多煤层开采顺序对上覆岩层导水裂隙带发育高度影响的问题,根据1930煤矿煤岩物理力学指标及多个钻孔实测数据,采用理论分析和UDEC软件数值模拟的方法对位于河流下1930煤矿的4,5,6号煤层的不同开采顺序对上覆岩层导水裂隙带发育情况进行分析。结果表明：当开采顺序不同时,上覆岩层导水裂隙带高度不同;利用“三带”法、比值法对多煤层开采顺序进行判定,排除开采顺序在理论上不可行的方案;当按煤层4→5→6逐层开采时,导水裂隙带高度分别为54.2,74.3,74.3 m,按5→4→6顺序开采时对应的导水裂隙带高度分别为74.3,74.3,74.3 m;然后通过数值模拟方法对可行方案进行优化验证,当按煤层4→5→6逐层开采的导水裂隙带高度分别为54,78,128 m,按5→4→6顺序开采对应的导水裂隙带高度分别为76,83,60 m。最后确定按煤层5→4→6的上、下行混合顺序开采更为合理。     

杨村煤矿薄煤层留设防砂煤柱开采的研究与实践

在准确认识松散层三含的富水性和薄煤层覆岩破坏规律的基础上,评价了三含对工作面的充水影响,论证了杨村煤矿二采区薄煤层留设防砂煤柱开采的可行性,成功实现安全回采。把杨村煤矿薄煤层的防水煤岩柱高度从原来的30m缩小到10.42m,解放水体压煤6.38M t。