鹤煤九矿涌水水源分析及涌水量预测

鹤煤九矿目前已进入二₁煤层第3水平的开采。为减少突水事故对矿井建设和安全生产的威胁,根据鹤煤九矿2006—2016年矿井涌水量数据,结合矿井过往开采经验,对影响矿井建设与生产的涌水水源进行归类分析,同时对矿井涌水量时间和空间上的变化趋势进行动态评价。采用比拟法和解析法对矿井未来涌水量进行预测,通过可靠性分析确定以比拟法涌水量预测结果,以正常涌水量436.8 m³/h、最大涌水量573 m³/h作为鹤煤九矿防治水的参考依据。     

芦子沟煤矿水文地质条件勘查及水害应对

为了解决芦子沟煤矿1⁰#煤层存在的水文地质问题，保障煤矿开采安全进行。对芦子沟煤矿水文地质条件进行了勘查。本井田充水水源主要有大气降水、地表水、煤系围岩含水层水、奥陶系灰岩岩溶裂隙水及采空区积水等。矿井开采主要水患为奥灰岩溶水、采空区积水。按实际生产300 d/a计算，出煤为3 000 t/d，使用富水系数比拟法，估计本矿投产后10^#煤层矿井正常涌水量约120 m³/h，最大涌水量达到150 m³/h。对矿井直接充水水源、地表水、奥灰岩溶水、采空区积水防治措施进行了阐述。     

注浆截流技术在涌水防治中的应用

为了消除灰岩水害、保护地下水资源、减少矿井排水量、提高矿井经济效益,通过调查平禹一矿水文地质条件,分析矿井寒武系和石炭系灰岩岩溶水的充水水源,查明补给通道和控制因素。在地面和井下采用注浆截流方法,对矿井岩溶水补给通道上游进行封堵。注浆工程实施2期,在保证水压持续下降的前提下,明显减少了矿井涌入水量,由治理前2 894 m3/h削减至2 000 m3/h,降低了对环境的破坏程度,减少了矿井水害威胁。     

平禹一矿岩溶水害综合防治技术

平禹一矿水文地质条件极其复杂,煤矿开采受煤层底板灰岩强含水层岩溶承压水严重威胁。为解放受水害威胁的煤炭储量,在分析矿井水害成因的基础上,采用了井下物探与钻探相结合,浅部帷幕注浆截流、井田疏水降压和局部底板注浆加固相结合,堵水和排水相结合等措施,对灰岩水害进行了综合防治,取得显著效果,实现了矿井的安全高效生产。     

千米深井区域压裂增透技术应用与研究

针对矿井开采垂深下延，煤层透气性低，造成矿井采掘接替紧张现状。以平煤股份十二矿己₁₅-31040进风巷低位瓦斯治理巷为工程背景，对比采取水力压裂增透技术前后，煤层区域瓦斯含量的卸压效果。现场实测，己₁₅、己_16-17煤层绝对瓦斯压力分别为0.83～1.30、0.86～1.06 MPa，原始瓦斯含量分别为5.41～12.86、9.63～13.84 m³/t。水力压裂后分别沿压裂孔走向、倾向方向、不同步距点进行卸压效果考察:己₁₅煤层瓦斯含量较原始平均值降低5.41 m³/t左右，己_16-17煤层瓦斯含量较原始平均值降低2.91 m³/t左右。研究得出，沿走向方向外段瓦斯含量降幅大于里段，沿倾向方向巷道下帮方向瓦斯含量降幅大于上帮方向。研究分析煤层抽采效果考察等工作，为大垂深、低透气性，高应力矿井煤层增透促抽提供指导。     

孤岛综放工作面底板突水综合治理技术研究

芦沟煤矿21煤柱综放工作面位于21采区中部，沿21采区三条下山布置煤柱工作面，两翼均为已回采过的采空区，该面为孤岛工作面。工作面回采后底板突水，出水量最大290 m³/h。通过采用井下物探、帷幕注浆、查明出水通道等技术措施，将出水点封堵，将涌水量降至47 m³/h,通过21煤柱综放工作面动水封堵工程经验，总结出一套行之有效的治理技术，具有在类似条件下推广的价值。     

瞬变电磁法在平禹一矿富水异常勘查中的应用研究

平禹一矿多次发生大型岩溶水突水事故,数次淹井或淹采区,煤层底板岩溶水突水已成为威胁矿井安全生产的重大隐患。为提高水文地质条件复杂老矿山的煤炭资源开采利用水平,采用瞬变电磁法,使用地面和井下勘探,查明井田深部煤层底板灰岩(重点是寒武系灰岩)岩溶发育状况和含水层的富水性,圈定富水区(带)。研究可为安全开采提供水文地质依据。     

新集二矿111305采空区水的注浆封堵实践

新集二矿111305工作面为寒武系地层推覆体下开采工作面,工作面自2010年回采结束后其采空区水量受寒武系灰岩水（通过风巷4-3＃钻孔）补给,水量达到110 m3/h左右,大大增加了矿井涌水量并加重矿井排水负荷,增加了排水费用,因此,需要对111305采空区出水点进行注浆堵水,由于井下施工安全威胁较大,需在地面施工钻孔进行注浆堵水,但该工作面地面位置为花家湖水面,施工难度较高,为此,利用水上平台采用主孔与分支孔相结合的方法成功地对111305采空区出水点进行了注浆封堵,注浆结束后,井下111305采空区水量降至22 m3/h ,减小了矿井涌水量及排水费用,提高了矿井排水系统安全保障能力。     

郭家河煤矿水文地质特征及矿井涌水量预测

矿区位于鄂尔多斯盆地南部渭北挠褶带北缘，含煤地层主要为侏罗系中统延安组，可采煤层有2号、3号煤层。矿区含水层主要为第四系孔隙—裂隙潜水含水层，白垩系下统洛河组砂岩、宜君组砾岩孔隙—裂隙含水层，侏罗系中统直罗组砂岩裂隙、延安组煤层及其顶板砂岩裂隙含水层。井田受导水裂隙带影响，地下水以离层水形式参与工作面涌水。采用解析法进行矿井涌水量预测，预测2022—2025年郭家河煤矿1310工作面和2308工作面回采期间，矿井正常涌水量为225.17 m³/h。依据经验，为防灾考虑，矿井最大涌水量按正常涌水量的2倍预计，矿井最大涌水量为450.34 m³/h。研究可为矿井水文地质评价及水害防治提供依据。     

陕北榆神矿区煤层开采顶板涌水规律分析

榆神矿区是我国陕北煤炭基地的重要组成部分,针对榆神矿区煤层开采顶板覆岩含水层涌水规律研究不足等问题,通过系统分析地质与水文地质结构特征,将矿区开采煤层覆岩划分为松散孔隙、基岩与风化裂隙、烧变岩孔洞裂隙4个含水层组,以及主、亚2个隔水保护层组;根据煤层采动导水裂隙与覆岩含(隔)水层组不同组合关系下的含水层涌水特征,提出了浅埋煤层侧向直接涌水、中深煤层侧向与垂向复合涌水,以及深埋煤层侧向涌水与垂向弱涌水3种含水层涌水模式;并采用数值分析方法,以榆神矿区典型矿井为研究对象,构建了采煤工作面尺度上煤层开采3种模式涌水分析模型,模拟结果显示,浅埋煤层侧向直接涌水型(凉水井井田),主采煤层为4^-2煤层,采动导水裂隙直接发育至松散含水层,工作面顶部含水层被疏干,总涌水量为47 m³/h,地下水流场受采动影响大;深埋煤层侧向涌水与垂向微涌水型(小壕兔1号井田),主采煤层为1^-2煤层,采动导水裂隙发育至基岩含水层,总涌水量为21.87 m³/h,以侧向涌水为主,由于主、亚隔水层复合保护,垂向涌水微弱;中深煤层侧向与垂向复合涌水型(曹家滩井田),主采煤层为2^-2煤层(均厚约为11 m),在分层开采条件下导水裂隙发育至基岩含水层内部,其侧向涌水量为23.17 m³/h,垂向涌水量为12.67 m³/h,地表松散含水层地下水流场变化较小,在一次采全高条件下导水裂隙突破亚隔水层,发育至风化基岩含水层底部,总涌水量增至131 m³/h,对松散含水层影响较大。此外,当导水裂隙带高度小于180 m、不能沟通风化基岩含水层时,随导水裂隙带高度增加涌水量增加幅度不大,当导水裂隙带高度大于180 m、导水裂隙揭露富水性较好的风化基岩含水层时,涌水量增加幅度较大,由此可见,抑制导水裂隙发育高度与覆岩强含水层的接触关系,是控制煤层覆岩涌水的一项重要措施。     

底板注浆改造和疏水降压工程联合应用研究

城郊煤矿21304工作面受切眼附近落差为560 m的F₂₀边界断层影响,二₂煤层底板太原组灰岩与矿井边界F₂₀断层下盘奥陶系灰岩之间存在水力联系,导致工作面底板水压较高,严重影响了工作面的安全回采。为了消除矿井21304工作面受底板高水压的水害影响,针对该地区的水文地质条件,采用底板注浆改造和疏水降压工程相结合的防治水技术体系,降低了工作面水压,实现了工作面安全回采,也为该地区邻近工作面的开采奠定了基础,有助于建立该地区完善的水害防治技术体系。     

SF6示踪气体在近距离煤层群工作面漏风检测中的应用

近距离煤层群是指在开采本煤层时对邻近煤层有明显采动影响的煤层群。以许疃煤矿7₂28回采工作面为例，上覆存在7₁煤层采空区，在煤层采动影响下形成多种漏风通道，漏风形式复杂，严重影响矿井的安全生产。利用SF6示踪气体连续定量释放法对7₂28工作面及回风巷漏风量规律进行定量研究，在0~150 m（距下隅角距离）范围内工作面主要向采空区漏风，在150 m后采空区向工作面漏风，整体漏风量为93 m³/min，漏风率为4.7%。回风巷在煤层间距薄弱处，存在明显向上覆采空区漏风现象，漏风量为37 m³/min，漏风率为1.9%。通过测试掌握了工作面及巷道漏风规律，针对性地提出预防措施，为该工作面的安全生产提供了保障。     

矿井瓦斯赋存影响因素及瓦斯地质规律研究

分析了断层、褶曲、顶底板岩性、煤层埋深对矿井瓦斯赋存的影响,煤层埋深是控制瓦斯含量的主导因素,分析了矿井瓦斯地质规律,煤层瓦斯含量与瓦斯压力与煤层埋深一般呈线性相关。研究得出,位于矿井二₁煤层埋深450 m处,瓦斯含量为3.89 m³/t 。计算箕山井田瓦斯风化带深度为640 m,研究区全部处于瓦斯风化带内以及埋深与瓦斯压力和瓦斯含量的关系。研究为矿井瓦斯抽放的设计提供理论依据。     

弱透气性煤层受岩石下保护层开采影响卸压增透效果研究

针对平煤股份十矿大埋深弱透气性煤层下保护层开采工程,采用岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,研究了被保护层变形规律、应力演化过程、卸压保护范围及瓦斯抽采效果。结果表明,随着保护层工作面的推进,其上覆煤岩体同时发生拉伸应力和剪应力破坏,被保护层大量的裂隙扩展发育,孔隙率大幅提高;随着保护层的开采,被保护层呈现出压缩和膨胀的变化规律,位于保护层采空区中部上方的被保护层变形最大,变形膨胀率最大,因此有利于煤层的卸压增透和瓦斯的抽放;岩石保护层开采后对被保护煤层沿倾斜方向预计保护范围卸压角为78°。工业试验显示:在己_15-16-24130岩石下保护层开采后,上覆己_15-16煤层变形膨胀率在0.62%~1.54%,己₁₇煤层变形膨胀率在1.71%~3.67%;在预计保护范围线位置测定的煤层最大综合残余瓦斯压力为0.42 MPa,最大残余瓦斯含量为4.210 7 m³/t。证明预计保护范围是可靠的,为平煤十矿下保护层开采区域瓦斯治理技术的推广应用提供了可靠的依据。     

刘河煤矿矿床地质特征研究

以刘河煤矿为研究对象,研究了该矿矿床地质特征,主要包括煤的含煤性、稳定性、煤质特征、工艺性能和可选性等。研究得出,井田二₂煤层大部可采,三₃²煤层局部可采,二₂煤层煤厚0～4.08 m,平均2.37 m,煤层结构较简单,二₂煤层为大部可采的较稳定型中厚煤层;二₂煤层以低灰分、低硫、特低磷、低水分、特高发热量贫煤为主,易磨碎、极易选。宜作各类动力、火力发电和民用燃料用煤;研究为矿区后续开发提供了坚实的基础。     

芦沟矿底抽巷锚注加固技术应用与研究

芦沟煤矿地处豫西三软煤层矿区,32141底抽巷作为32141工作面掘进前及回采前在二₁煤层底板内的瓦斯抽放巷,巷道埋深相对较深且围岩松软破碎。通过对原支护调查及围岩取样的实验分析,得知巷帮和底板泥岩无水强度较高,遇水分解,且含有膨胀性矿物,易造成巷道底鼓。针对以上情况且结合实际,对巷道进行了不同方案的数值计算,经过比较分析最终采用“锚网索喷+锚注”联合支护技术,利用锚杆注浆来强化巷道两帮和底板泥岩的强度,再配合锚杆、锚索达到锚杆、锚索和注浆加固围岩之间的协同支护能有效控制巷道底鼓。实践检验证明,锚注支护大大提高了围岩的支护效果。     

“引避疏堵排五位一体”综合防治水技术研究

新桥煤矿通过采用现场“引”、“避”、“堵”、 “疏” 与“排”的试验、理论分析等综合研究方法,选择典型的南一采区2105工作面进行重点评价,在分析和查明矿井二₂煤层开采条件下底板太灰高承压含水层充水因素、地下水径流特征、底板阻控条件的基础上,对底板含水层控水和突水危险程度进行评价,建立评价预测模型,研究太灰高承压水地下水径流运移规律,并最终提出太灰水“引、避、疏、堵、排五位一体”的综合防治技术对策。研究为今后的防治水工程指明方向。     

复产矿井瓦斯涌出量预测影响因素及偏差分析

针对复产矿井采掘期间配风依据不足的问题，在分析复产矿井瓦斯涌出量影响因素的基础上，以湖南省利民煤矿为研究对象，采用分源法和统计法，对矿井达产时不同生产时期的瓦斯涌出量进行定量预测和偏差分析。研究结果表明，采用分源法预测的矿井相对瓦斯涌出量为55.34～90.59 m³/t，绝对瓦斯涌出量为36.90～60.39 m³/min；采用统计法预测的矿井相对瓦斯涌出量为59.49～72.51 m³/t，绝对瓦斯涌出量为29.19～33.81 m³/min，矿井瓦斯涌出量随开采年度呈线性增加趋势；矿井相对瓦斯涌出量预测误差为6.98%~19.96%，受控于开采层及邻近层的煤厚、煤层原始瓦斯含量、开采深度、地质条件等自然因素，而矿井绝对瓦斯涌出量预测误差为20.89%~44.01%，受控于开采规模、开采顺序、回采进度等生产因素和停产导致的时间因素变化。