Analysis on Water Inrush risk induced by Fully Mechanized Caving on Superhigh Seam in Complex Geological Condition

老虎台矿开采煤层最大厚度130 m,采区大型断裂带14条,开采历史80余年,水文地质条件复杂.应用Midas - GTS有限元分析软件及实际工程资料分析了老虎台矿开采的突水危险性,详细分析了突水水源及突水通道.突水水源包括第四纪冲积层含水层、地表水、移动盆地中积水、断层水及老采区水;突水通道主要是受开采影响形成的导水裂隙带及活化的断层.通过分析得出现今73003#及73004#开采工作面突水危险性很高,须采取必要措施方可继续开采.     

麻家梁矿带压开采突水危险性分析研究

由于受到煤层底板岩层隔水性能以及奥灰含水层性能的影响,麻家梁矿4^#煤层和9^#煤层在开采过程中存在突水危险,利用“五图双系数法”分析4^#煤层和9^#煤层底板突水危险性,得出4^#煤层在开采过程中主要存在突水威胁性(三级区),9^#煤层大部分地区存在突水高危险性(一级区)。     

朝川矿一井21070工作面突水原因分析

朝川矿一井水文地质条件复杂,二1煤层安全开采受到底部石炭系太原组薄层灰岩和寒武系灰岩岩溶承压水突水威胁。在二1-21070工作面回采过程中,发生1次底板涌水量为740 m3/h的突水事故。从突水位置及其附近断层、地层结构上看,突水水源可能是石炭寒武系灰岩岩溶水,但通过水质识别、水量和水位动态资料分析,并结合井田水文地质条件综合判断,突水水源实际是小煤窑采空区积水,通过采动裂隙及断层以越流方式间接补给了煤层底板岩溶水。通过采用充填法对小煤窑井口进行处理,并对工作面断层附近底板进行了注浆加固,使二1-21070工作面实现了安全开采。     

柠条塔矿S1210工作面突水条件分析

为了分析柠条塔矿S1210工作面突水的原因,阐述了周边矿井及柠条塔矿以往采掘中的水害情况,总结了S1210工作面的突水特征,叙述了突水后进行的勘探工作,研究了造成突水的突水通道、突水水源、突水补给条件及突水的差异性。分析认为,本次突水的通道为冒落带及导水裂隙带;直接突水水源为延安组砂岩水及直罗组砂岩水,其中直罗组砂岩水为主要直接充水水源,间接突水水源为第四系松散层水及烧变岩水;突水的补给条件好与地表风积沙地貌入渗系数大有关;研究认为,本次突水与周边矿井差异性较大与突水位置为直罗期古河流冲刷带有关。     

平顶山煤田两翼矿区断层突水危险性分类研究

 断层是造成煤层底板突水的重要原因之一。该文分析了中平能化两翼矿区历次断层突水特征,结果表明,断层突水量大,突水水源大都为寒武系灰岩水,断层突水类型呈现多样性。矿区各主要影响断层突水量计算结果显示,断层突水量与断层突水通道面积、断层带孔隙率和含水层水压值等参数均呈现出线性正相关关系。提出选用断层类别、突水量、是否切割寒武系灰岩含水层、含水层水压值等水文地质特征作为判别因子,将断层突水危险性分为四类,并对中平能化两翼矿区12条主要影响断层进行突水危险性分类,其中判别为一类危险的断层有4条,二类危险的有3条。最后提出断层突水防治措施,为现场防治水提供理论参考。     

基于AHP的脆弱性指数法煤层底板突水预测模型与应用

随着煤层开采深度的不断增加,煤矿生产过程中面临复杂的突水机理和多变的突水主控因素,使底板突水预测的难度不断增加。为准确预测底板突水危险性,采用脆弱性指数法求出各子因素的底板突水危险性权重,并利用层次分析法（AHP）划分底板突水危险阈值,从而建立煤层底板突水预测模型。分析整理了河南龙门煤业常村煤矿地质及水文地质资料,从突水水源、突水通道和隔水层3个方面将底板突水影响因素划分为含水层水压、出水量、注浆量、断层相似维、断层倾角、断层走向、断层落差和有效隔水层厚度等8个子因素;将底板突水危险性划分为5个区域：安全区[0.25,0.32）、较安全区[0.32,0.44）、较危险区[0.44,0.56）、危险区[0.56,0.70）、极危险区[0.70,0.85];建立了基于AHP的脆弱性指数法评价模型。与传统的突水系数法相比,基于AHP的脆弱性指数法评价结果具有较好的准确性,且划分更加精细合理,为矿井水害预测预报提供了科学的评价方法和理论依据。     

曹窑东井27080工作面非断层大型奥灰突水分析

从突水水源、导水通道、压力条件、采掘条件等方面分析了曹窑东井27080工作面非断层条件下煤层底板大型奥灰突水原因.分析表明:地下水径流条带的存在和底板有效隔水层厚度不足是导致奥灰突水的根本原因.奥陶系岩溶裂隙水是此次突水的水源;高水压为突水提供了动力条件;煤层底板薄弱区在水压与矿压的联合作用下经"撕裂"形成了导水通道;采掘活动是本次突水的诱发因素,也为突水提供了空间.指出随着采深增加,奥灰水压升高,突水危险性增加.提出了避免再次奥灰突水,做好物探查异、钻探查证和突水危险区注浆加固改造等方面的建议措施.     

平煤十一矿承压岩溶水突水成因分析及综合防治

通过对平煤集团十一矿己组煤层开采过程中底板突水特征进行分析,深入研究了己组煤层底板高承压岩溶水突水机理及影响突水的地质构造、水文地质、突水水源、突水通道和突水系数等因素。根据矿井水文地质条件与采动破坏规律实施了相应的泄水巷疏水降压、底板注浆加固、底板帷幕注浆等防治措施,取得了良好效果,为深部煤层的安全经济开采提供了科学依据。     

赵各庄矿大倾角煤层综放开采突水条件的力学机理分析

为揭示突水发生的力学机理，以矿区典型地质剖面为基础，运用FLAC^3D软件建立二维有限差数值模拟模型，通过数值模拟方法，对不同开采阶段岩石巷道围岩应力进行模拟计算，并分析其突水发生的可能类型和方式.结果表明，处于地质体内不同部位的岩石巷道围岩应力的变化与主采煤层的开挖过程有条件地相关，以致其突水类型也有所不同;位于断层上盘的通风道处围岩应力易受开采条件和开采进度的影响，并易于产生由采动诱发所引起的突发性突水灾害事故，其突水水源为奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水；而位于断层下盘的电车道处围岩应力受开采影响较小，其突水水源为煤层顶板、底板薄层状裂隙承压水.     

老虎台矿“3.10”透水事故的水文地质分析

从老虎台矿煤层赋存特征、开采方式以及73003#工作面的特殊水文地质特点出发,分析"3.10"透水事故的深层地质原因,排除了上覆采空区积水及断层直接导水造成突水的可能,提出了"离层空间水"形成的机理,为类似工作面的安全回采提供有益参考。     

特厚煤层分层综放开采断层-离层耦合溃水机理

为了研究在复杂条件下断层-离层耦合溃水的机理及制定相应的防治水措施,在分析了老虎台井田地质、水文地质和开采条件的基础上,结合水害事故,采用数值模拟和相似材料模拟两种方法,对特厚煤层分层综放开采工作面“两带”发育高度、断层和离层空间形成特征进行了定量化研究,工作面回采后的冒采比和裂采比分别为4.98~5.42和7.10~7.30;断层空间形态和大小主要受到断层落差和与工作面距离影响;离层空间主要形成于不同岩性接触面附近。基于工作面顶板断层和离层空间形成、充水和溃水过程分析,揭示了断层-离层耦合溃水机理:上分层工作面回采导致覆岩中产生断层和离层空间,在接受含水层的持续补给后形成断层和离层水体,下分层工作面回采产生的垮落带波及至水体后发生溃水事故,与以往断层水害和离层水害相比,具有以下特点:断层和离层同时作为水害事故的充水水源和导水通道;垮落带是导致水害发生的主要因素;水害的孕育和发生分别在不同的工作面。针对水害特点提出了相应的防治水方案,首先对研究区进行水害威胁程度分区,受水害威胁轻及较轻区域的煤炭资源可以正常回采,受水害威胁较重及重区域的煤炭资源必须采取以下措施方可回采:注浆充填已形成的断层和离层空间,疏放已形成的断层和离层水体,减少工作面回采对覆岩中断层和离层水体的扰动。根据典型工作面的安全回采,初步验证了溃水机理的正确性和防治水方案的可靠性,下一步将根据井上、下工程验证,补充和完善防治水措施。     

华蓥山矿区龙滩煤矿水害因素分析评价

以具有典型、复杂地质条件的华蓥山矿区龙滩煤矿为研究对象,系统地分析评价了各充水源对矿井生产的影响以及威胁程度,构建了威胁水源的评判模型,并利用矿井水害威胁系数将龙滩煤矿区划分为无突水威胁区域、弱突水威胁区域、中弱突水威胁区域、中强突水威胁区域和强突水威胁区域等5个突水威胁等级。     

磁西一号超千米深井煤层开采底板突水危险性评价

磁西一号井田煤层埋藏较深,其开采主要受深部奥灰承压水的威胁,为了成功开采以解放深部呆滞煤炭资源,保障矿区可持续发展,对磁西一号矿2#煤层开采奥灰突水危险性进行了评价。文章以峰峰矿区东部和磁西一号矿水文地质条件为基础,对矿井充水因素、含水层之间水力联系、采动裂隙带有效隔水层厚度、底板抗压强度及隔水能力等进行分析研究, 主要采用突水系数法对煤层底板突水危险性进行了评价,通过计算得出：带压开采2#煤层突水系数平均为0.056MPa/m,位于过渡区,突水系数具备带压开采的基本条件。由于井田内煤层埋藏深度较大的区域控制程度较低,地质、水文地质条件不清楚,开采前需要进行补充勘探,经充分论证后,方可进行试采。     

基于AHP_TFN的底板突水危险性预测

针对下组煤开采的底板突水问题,以龙固井田为研究对象,在综合分析后,确定出断裂构造、奥灰水压、有效隔水层厚度的3个主控因素,并利用Surfer得出3个主控因素的专题图。使用层次分析法（AHP）和梯形模糊数法（TFN）分别计算一级因子及其子类的权重,建立了基于AHP_TFN的预测模型。对煤层底板突水危险性进行了分区,为以后开采过程中的底板水防治提供了科学依据。     

Evaluation of Floor Water Inrush based on Fractal Theory and an Improved Analytic Hierarchy Process

A new evaluation model, based on fractal theory and an improved analytic hierarchy process (IAHP), was developed to predict the potential for water inrush. Fractal theory was used to quantitatively evaluate the complexity of the fault zones, which is a major water inrush factor. Study of the Lu-an mining area showed that the faults there can be subdivided into four levels of complexity: simple, medium, relatively complex, and complex. The overall complexity of the fault network in the study area was moderate. The IAHP was used to study the potential for coal floor water inrush through these faults. The results indicated that this mining district can be divided into risk-based zones. The extremely high risk zones were mainly located in the northern Tun-liu mine and the northern Chang-cun mine; high risk zones were primarily distributed in the Tun-liu mine and the southwestern Wang-zhuang mine. All other mines were classified as medium and low risk zones.     

煤矿突水行为研究系列试验装置研发及应用

随着煤矿开采深度和强度的不断提高,矿井面临底板突水、顶板突水和构造突水等多方面的挑战,针对不同类型突水机理及灾变模式利用现场监测等手段难以进行研究,因此采用实验室物理模拟试验手段成为解决研究此类复杂问题的关键。针对该问题,山东科技大学自主研发了采动煤层底板突水相似模拟试验系统、采动顶板涌水溃砂模拟试验系统、岩石应力渗流耦合真三轴试验系统等一系列试验设备,建立了突水行为研究实验室,利用物理试验实现了对矿井突水问题的探讨。系统实现了模拟高水压和高应力作用下的底板岩体破裂演化过程,获得了底板突水致灾演化规律和内在机制;实现了对水岩耦合作用下采动顶板突水溃砂灾变特征分析,透过试验机清晰地展现了煤层开挖后上覆岩层空间形成的结构形态和水砂突涌通道的分布形态;为模拟提供了深部高应力、高水压的加载环境以及独立伺服控制的三维应力,实现了全数字化的数据采集过程,获得了岩体裂隙扩展演化规律和破裂过程的声发射行为。     

正益煤业地质构造对底板突水的影响

针对严重威胁矿井安全生产的底板突水事故,通过分析,研究断层对煤层底板突水的影响。结合山西焦煤集团介休正益煤业有限公司11号煤层实际地质构造以及断层特征,研究待开采的11号煤层的地质构造对地板突水影响。首先分析11号煤层断层构造的影响类型,然后对断层防隔水煤柱留设宽度进行计算,并分析隐伏陷落柱的影响。最后利用大井法对11号煤层突水量进行预测,并对11号煤层突水危险性进行评价。     

薛湖煤矿矿井充水主控因素与矿井涌水量预测研究

河南薛湖煤矿在开采过程中受到了水害的影响,为了确保煤矿安全、高效生产,分析了矿井水文地质条件,研究了矿井冲水的主控因素,并对矿井涌水量进行预测计算。研究结果表明,薛湖煤矿矿区发育六大含水层（组）和三大隔水层（组）,煤系地层的二叠系砂岩裂隙含水层是危害矿井生产的主要含水层,随着生产的进行,顶板砂岩水多被疏干,对生产的安全不会造成很大的影响。二2主采煤层的直接充水水源为二叠系二2煤层顶板砂岩裂隙承压水,间接充水水源为二2煤层底板和奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水,矿井的自身采空区积水是薛湖矿的充水水源之一。二2煤的导水途径主要有裂隙、断层和封闭不良钻孔3种,高角度正断层可能成为导水通道。越往深部开采水压将会越大,构造和裂隙的发育增加了底板水涌入矿井的危险。选取比拟法和稳定流解析法对采区矿井涌水量进行计算,比拟法计算的全矿井正常涌水量656 m 3/h、最大涌水量787 m 3/h比较符合近年来矿井充水的实际情况,可以作为下一步矿井开采的依据。但随着开采水平的不断延深,太灰岩溶水向矿井突水的概率也将大大提高,若出现短期内多点突水情况,将会超过比拟法预算的最大涌水量。     

基于脆弱性指数法的煤层底板突水危险程度评价

矿井突水是困扰许多煤矿的一道难题,也直接威胁矿井的安全生产,而煤层底板突水事故的发生具有随机性和复杂性,对生产技术人员来说,预测要有实时性和准确性。以推广应用新技术和新方法为指导思想,合理评价奥灰岩溶水对开采煤层的突水危险程度为目的,以山西汾西紫金煤业一号井井田为例,应用脆弱性指数法这一新型的评价方法,结合井田具体的水文地质条件和煤层开采现状,对该井田内2号、11号煤层底板突水危险程度进行综合评价,重点划分奥灰水对开采下组煤的危险性评价分区,并与传统的突水系数法评价结果进行比照,凸现出该方法的科学性和合理性,从而更好地指导矿井的生产工作。     

煤矿综采工作面防治水技术研究

煤矿综采工作面的顶层透水是困扰煤矿的直接水灾害。随着开采方法的现代化和开采的增加,综采工作面的顶层透水对煤矿的威胁也在增加,对煤层顶板岩体的破坏越来越大。以某大型矿井为研究对象,论述综采工作面顶板防治水勘探的主要内容和方法,论证了遥感水文地质调查、物探、水文化学、环境同位素等先进方法在煤矿水文地质勘探和水灾害处理“三位数预测方法”中的应用。同时,用 FLAC^3D软件对综采工作面的结构进行了数值模拟分析,结果表明低角度断层和采矿引起的裂缝为工作面突水提供了通道。研究成果为综采工作面防治水研究提供了依据。