特殊构造条件下煤炭综放开采顶板涌水机理及防治

煤炭资源开采中采场顶板水水害是威胁工作面安全生产的灾害之一。以兖州矿区东滩煤矿综放开采14310工作面在回采过程中的涌水情况为例,在分析地质和水文地质条件基础上,从构造控水机理出发,分析了工作面特殊构造条件下顶板砂岩含水层的赋存规律和涌水规律,实施了14310工作面安全回采的探、放水工程、泄水巷工程和完善排水系统等相关水害综合防治方法,最终实现了工作面的安全回采。      

山西潞安集团李村煤矿水文地质条件及矿井涌水量预测

李村煤矿为新建矿井,位于潞安矿区西部深埋区,计划开采山西组3号煤,矿井水害为煤层顶板砂岩裂隙水.在分析矿井水文地质条件的基础上,采用瞬变电磁探测成果,对3号煤顶板富水规律进行了研究,认为首采区的各含水层的富水区与构造相差程度高,且为片状分布,主要分布于两个较大倾斜构造和X7陷落柱及工业广场南部的陷落柱附近.采用富水系数法和解析法对井井底车场和首采工作面的涌水量进行了预测,认为富水系数法计算的涌水量成果较为可靠;利用承压含水层非稳定流定降深法对首采区1302工作面的涌水量进行了动态预测,发现顶板砂岩含水层是以疏干充水为特征.该研究对李村煤矿矿井建设及采区生产的防治水工作具有指导意义,同时对于山西潞安矿区西部煤层深埋区新建矿井排水系统及矿井防治水措施具有重要的参考作用.     

逐阶段安全提高巨厚松散含水层下煤层开采上限研究

为最大限度回收煤炭资源,安全缩小防水煤柱,针对淮北矿区煤层普遍上覆巨厚第四系松散含水层,煤层顶板不稳定情况,淮北刘东煤矿把提高开采上限工作分为防水、防砂两个阶段推进。首先通过研究分析西三采区第四系底部含水层和黏土隔水层等水文地质资料,确定西31000工作面第四系底部含水层为弱富水性,水体采动等级为Ⅱ级;然后通过数值模拟、物理模拟和对比分析等方法研究开采后的覆岩破坏高度,并与井下实际观测值进行对比,确定西31000工作面采后导水裂缝带的发育高度为41.3 m;据此提出了安全、合理的防水开采上限高度。安全回采后,成功解放呆滞储量22万t,为下一步进行防砂安全开采打下了良好的基础。      

蒙陕接壤区纳林河二号矿井首采工作面顶板富水性探查

在充分掌握地质勘探资料的基础上,利用井下物探和钻探等技术,对鄂尔多斯盆地蒙陕矿区深埋煤层首采工作面顶板水文地质条件进行了深入研究。结果表明,31101工作面顶板导水裂缝带范围内共发育三层含水层,从下往上依次为3-1煤顶板含水层、2-1煤顶板含水层和直罗组下段含水层;富水区域主要分布于2-1煤层顶板到直罗组下段岩层之间,岩性为中粒砂岩、中粗粒砂岩。切眼附近和旧回撤通道附近钻孔涌水量和水压波动较大,这两个区域顶板水富水不均一性较明显;中间位置顶板含水层发育较稳定,钻孔涌水量和水压也相对稳定,富水性比较均一。井下物探在切眼附近和旧回撤通道附近圈定的低阻异常区,主要由地层岩性和富水性等引起。     

淮南煤田新集一矿1煤组水文地质条件分析

在分析矿区及邻矿水文地质资料的基础上,结合所施工的8个水文地质钻孔的单孔抽水和群孔抽水试验,对矿区含(隔)水层的水文地质条件以及井田边界的进行了研究,认为当矿井开采1煤组时,顶板砂岩水和底板岩溶水为其直接充水含水层,砂岩水以静储量为主,它不会对矿井开采1煤组造成大的危害;底板奥灰岩溶水与太灰水之间联系较紧密,前者补给后者,是矿井突水是防治水研究的重点。得出了本矿1煤组的水文地质条件是岩溶裂隙水以底板突水的形式向矿床充水为主,水文地质复杂程度为中等类型的结论,从而为矿井水害的防治与矿井设计提供了依据。     

鹤岗矿区新陆煤矿主要含水层之间水力联系分析

鹤岗矿区新陆煤矿主要充水含水层为白垩系石头庙子组砾岩裂隙含水层与石头河子组砂岩裂隙含水层,石头庙子组含水层富水性强,石头河子组含水层距离可采煤层较近,两含水层均为煤层顶板直接充水含水层,若发生水力联系,将会严重威胁煤矿开采。在分析矿井水文地质条件的基础上,从水化学特征、水位、隔水层、断层影响区地面瞬变电磁特征等方面对两含水层特征进行综合对比分析,得出了两含水层一般区域水力联系弱,在断层影响区域水力联系相对强的规律,为煤矿防治水工作提供了重要参考依据。     

神府?东胜矿区高强度开采顶板涌水特征及防治技术

针对我国西部矿区煤炭开采顶板水害威胁问题,以神府?东胜矿区为研究对象,统计了50个工作面的涌水量数据,总结了不同煤?水组合下5种典型的工作面顶板涌水特征:动态补给主导的持续增长型;“动?静”储量共同作用的先增后稳型;微涌水持续稳定性;水文地质条件差异化局部凸显型以及静储量主导先增后减型。针对每种涌水规律,分析了其成因机制,并提出相应的水害防治思路及措施:当工作面受侧向补给较强时,根据实际水文地质条件可采用帷幕截流措施为主、疏水降压措施为辅的防治手段;当工作面受顶板含水层静储量补给为主时,可提前疏水降压,削峰平谷;当工作面受顶板含水层局部富水区域或采空区涌水补给时,可有针对性地采取疏放、注浆治理等综合措施,消除局部水患等。研究成果对于受顶板水害威胁的西部矿区水害防治工作具有借鉴意义。      

青东煤业1034工作面开采安全性评价

为了防止和减少水害事故,安全开采1034工作面,采用井下钻探的方法,设计施工了防治水工程。通过分析、总结防治水工程,查明了工作面区域"四含"不发育,富水性弱,浅部缺失,对工作面回采无影响;10煤层顶板砂岩裂隙含水层的富水性弱,在构造和裂隙区域砂岩水较为富水,对生产影响不大,但需注意工作面周期来压期间,动态顶板裂隙水的影响;10煤下-太原组第一层石灰岩间隔水层较为稳定;太原组石灰岩岩溶裂隙含水层富水性中等,需合理疏放;BF43断层不含水、不导水,对工作面回采无影响。综合分析认为,1034工作面可以安全开采。     

宁东鸳鸯湖矿区红柳煤矿顶板砂岩突水机理分析

宁东鸳鸯湖矿区地处西北干旱地区,但其红柳煤矿1121综采工作面在初采期却经历了4次较大规模的突(涌)水,最大突水量达3 000m3/h,工作面被迫两次停产.通过对采场水文地质条件及覆岩离层分布规律的深入分析研究,可以认定该工作面的周期性突水为煤层开采后顶板砂岩中聚集的离层水所致.在此基础上,总结了开采过程中对煤层顶板砂岩含水层离层水进行有效疏放的方法与成功经验.该研究对宁东鸳鸯湖矿区及其他开采侏罗系煤层矿井的防治水工作具有同等重要意义.     

榆神府区矿井水文地质条件分类研究

煤矿突水灾害是仅次于顶板、瓦斯的第三大灾害,煤矿水文地质条件分类是科学确定矿井水文地质条件、突水危险性的手段,以大量的勘查、矿井开采实际资料为基础,从受采掘影响的含水层水文地质特征、矿井涌水量、矿井突水、老窑积水及其危害性、防治水工作难易程度等5个方面,分析了榆神府矿区矿井水文地质分类的主要指标,提出了新民区主要为简单类型,神木北部矿区以中等类型为主,榆神矿区以复杂类型为主的科学分类,为榆神府矿区煤矿防治水、保水开采提供了基础资料。     

吴堡矿区首采地段水文地质特征及矿床充水条件分析

从鄂尔多斯盆地东部地下水类型、含水岩组等区域水文地质条件入手,对陕北石炭二叠纪煤田吴堡矿区首期开采地段水文地质条件进行了分析。分析表明,区内第四系松散层含水层在首采区虽然分别较广,但水量相对较小,正常情况下与其下含水层贯通的可能性较小,对于煤矿开采影响较小;基岩风化裂隙潜水、太原组灰岩溶隙裂隙及砂岩裂隙承压水及奥陶系灰岩岩溶承压水是煤矿开采中最为主要的突水类型。从矿坑充水水源、充水通道和充水强度角度对首期开采地段进行了矿床充水因素的研究。研究认为,矿井充水水源为煤层顶底板砂岩裂隙水、灰岩裂隙溶隙承压水及奥陶系岩溶承压水;充水通道主要是煤层开采后顶板形成的冒落带和导水裂隙带以及底板受其承压水的影响而产生的破坏带。建议在矿井设计前对首采地段进行三维地震勘探,进一步查明区内断层性质、规模和易发生矿井涌水的部位,为建井设计、矿坑底板的突水和防治提供依据。     

宁东鸳鸯湖矿区石槽村煤矿顶板砂岩水害特征及防治对策

石槽村煤矿位于鸳鸯湖矿区中南部,水文地质条件复杂,面临顶板厚层砂岩水等多种水害的威胁。在分析矿井地质及水文地质条件的基础上,指出侏罗系中统直罗组裂隙孔隙含水层是影响主采煤层2煤层的主要充水水源,矿井所在的鸳鸯湖背斜轴部及张家庙向斜与DF5正断层的交汇部位裂隙比较发育,单孔疏水量大,断层、开采形成的裂隙带和封闭不良钻孔是重要的充水通道,随着采掘工程的进展,矿井涌水量呈现波动上升的趋势。认为对顶板砂岩含水层进行采前疏水降压是防治其水害的有效方法,同时对断层水害及离层水的防治进行了有益的探讨。研究对该矿的防治水工作,乃至宁东其它矿井有一定的推广价值。     

鄂尔多斯盆地煤炭基地含水层及其保护研究

鄂尔多斯盆地周边分布着神东、陕北、黄陇和宁东四个大型煤炭基地,煤炭资源丰富,但开采利用程度低,是我国＂十二五＂期间重点开发的矿区。在系统分析盆地内侏罗系煤层顶板白垩系裂隙含水层和第四系萨拉乌苏组孔隙含水层富水性的基础上,揭示了含水层与煤层的叠置关系;以煤炭开采破坏含水层、煤层与含水层距离、煤层与地表距离、含水层富水性为依据,将含水层破坏模式划分为：破坏顶板萨拉乌苏组含水层亚区、煤层埋藏浅破坏顶板含水层及生态环境亚区、破坏顶板含水层富水性较好亚区、破坏顶板含水层富水性较弱亚区,并对含水层破坏程度进行了分区评价;最后提出了含水层保护措施,为煤炭开采后的防治水工作提供了依据。     

代池坝煤矿深部水文地质条件研究及涌水量预测

代池坝煤矿进入深部开采,通过对矿区深部水文地质条件研究与矿井充水因素分析,认为矿床充水含水层为富水性弱^中等的砂岩裂隙含水层,各含水层间水力联系差,深部开采面临含水层地下水水压变大,具有一定的危险性。矿井主要充水水源为大气降水、含水层砂岩裂隙水、地表水和采空区积水。矿区主要充水通道是煤层开采后形成的导水裂缝带和矿区范围内11个报废钻孔。采用了比拟法的计算:深部标高+320中等的砂岩裂隙含水层,各含水层间水力联系差,深部开采面临含水层地下水水压变大,具有一定的危险性。矿井主要充水水源为大气降水、含水层砂岩裂隙水、地表水和采空区积水。矿区主要充水通道是煤层开采后形成的导水裂缝带和矿区范围内11个报废钻孔。采用了比拟法的计算:深部标高+320⁺50m范围内正常涌水量为234m+50m范围内正常涌水量为234m³/h,最大涌水量为509m3/h,最大涌水量为509m³/h。     

徐州矿区奥灰岩溶水突出的原因与防治

徐州矿区开采深度大,水文地质条件复杂,水害严重。主要突出水源为奥陶系含水层。突水原因主要有:底板隐伏陷落柱或断层导水;底(顶)板含水层与奥灰含水层对接;顶板冒落裂隙带导通断层对盘的奥灰含水层;奥灰水通过基岩隐伏露头侧向补给矿井。其防治对策为:引进先进技术手段,探查分析奥灰岩溶水发育规律;分区隔离开采,完善防排水系统;注浆封堵突水通道;排供结合,综合利用。      

蒙陕深埋矿区工作面涌水量全生命周期演化规律

蒙陕深埋矿区属于新开发矿区,煤炭开采扰动下水文地质特征仍不清楚,基建和生产过程中发生了多种类型的水害问题,其中工作面回采过程中和回采结束后的涌水变化特征研究处于空白,给井下排水系统设置和防治水工作开展增加了难度。为查清工作面回采前后的全生命周期涌水量演化规律,开展顶板含水层分布、导水裂隙带发育、涌水量变化等方面的实测研究。结果表明:煤层顶板地层均属于河流/河湖相沉积,空间上呈含隔水层互层状展布,隔水层的主要岩性为泥岩、砂质泥岩;受控于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的单斜构造,含煤地层高程在蒙陕接壤区最低,其顶板侏罗纪煤系含水层属于区域性地下水滞流区。煤层顶板地层在中生代沉积旋回作用下,发育了3层直接充水含水层,其中直罗组七里镇砂岩(Ⅰ号含水层)距离3-1煤层顶板77.4~109.4 m,呈富水强、水压高的特点;导水裂隙带实测高度为103.4 m,裂采比18.8,工作面回采过程中导水裂隙带将发育至Ⅰ号含水层。工作面回采前期,随着导水裂隙带向上发育沟通不同含水层,采空区涌水量呈阶段性增加,工作面回采至300 m左右,采空区涌水出现第一个峰值;工作面回采中后期,导水裂隙带持续周期性发育,导致顶板含水层破坏范围不断扩大,采空区涌水量仍呈台阶式增加;工作面回采结束前后,采空区范围内顶板导水裂隙带发育最强烈、范围最大,出现采空区涌水量最高值;工作面回采结束后,在其顶板隔水层中泥质组分的自弥合作用下,隔水层逐渐再造,导水裂隙宽度变窄、数量变少,采空区涌水量“缓坡式”衰减(每小时几十立方米以内)。对工作面涌水量实现全生命周期演化规律掌握,可以为蒙陕深埋矿区井下工作面防治水工作提供科学依据。      

代池坝煤矿深部水文地质条件研究及涌水量预测

代池坝煤矿进入深部开采,通过对矿区深部水文地质条件研究与矿井充水因素分析,认为矿床充水含水层为富水性弱~中等的砂岩裂隙含水层,各含水层间水力联系差,深部开采面临含水层地下水水压变大,具有一定的危险性。矿井主要充水水源为大气降水、含水层砂岩裂隙水、地表水和采空区积水。矿区主要充水通道是煤层开采后形成的导水裂缝带和矿区范围内11个报废钻孔。采用了比拟法的计算:深部标高+320~+50m范围内正常涌水量为234m~3/h,最大涌水量为509m~3/h。     

层次分析模型在“三图-双预测”法中的应用——以鹤岗矿区新陆煤矿为例

鹤岗矿区煤层开采的主要充水水源为顶板白垩系石头庙子组砾岩裂隙水。由于含水层富水性不均一、矿区构造发育,煤层开采时,发生顶板突水的危险较大。"三图-双预测法"为评价煤层顶板突水危险性的主要方法之一。在该方法的应用中,如何选择适当因素建立含水层富水性分区图是方法的关键所在。以鹤岗矿区的新陆煤矿为例,通过对井田水文地质条件的分析,选择与石头庙子组砾岩裂隙含水层富水性密切相关的单位涌水量、含水层厚度、构造密度、物探解释的富水异常区等7个因素,应用层次分析方法,建立了"三图-双预测法"主要图件——煤层顶板充水含水层富水性分区图,为"三图-双预测法"评价顶板涌(突)水危险性奠定了基础。     

宁夏红柳煤矿水文地质特征及首采工作面涌水分析

红柳煤矿属宁夏东部大型国有煤矿,投产仅半年,矿井首采工作面就发生较大规模的涌水4次,最大涌水量达3000m3／h,造成了较大的经济损失。在分析矿区水文地质条件和涌水特征的基础上,对矿井水文地质条件进行了评价,总结了工作面涌水特征。研究发现,直罗组砂岩裂隙孔隙承压含水层地下水是井下突水的主要水源．顶板导水裂隙带是矿井的主要充水通道;工作面突水呈现周期性特征,并与老顶周期性垮塌步距基本一致;涌出水总量与工作面推进距离及开采面积呈正相关;随着工作面开采面积的增大,工作面稳定涌水量也随之增大;顶板的岩性及其组合特征为离层储水空间的形成提供了条件;离层水的形成是矿井涌水量较大的主要原因。研究成果对该矿乃至宁东地区煤矿安全生产和矿井防治水措施的确定具有一定的指导作用。     

姚桥煤矿水文地质特征及矿井水害防治措施

姚桥煤矿开采水文地质资料表明,煤层开采矿井的直接充水含水层--山西组煤层顶、底板砂岩裂隙含水层组与太原组灰岩岩溶裂隙含水层一般以静储量为主,富水性较弱;第四系松散含水层组、下石盒子组底部分界砂岩含水层、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层、老窑水主要是通过断裂或导水裂隙向矿井充水,故而提出了留设保安煤柱,探放断层水、老窑水等针对性的水害防治措施。