强水力联系采空水害补给综合判定技术

为了解决存在强水力联系且导水通道不明条件下采空区积水危害问题,采用瞬变电磁法查明采空区与积水区范围、采空积水补给导水通道,利用水化学方法分析采空区补给水源,建立水文地质模型分析采空区积水补给原理,研究结果表明采空区补给水源为库车河河水,导水通道为松散砂砾层及粗砂岩含水层风化露头区裂隙沟通导水裂缝带,通过瞬变电磁、水化学分析、水文地质模型综合分析法判定了强水力联系采空积水补给源及补给通道,为进一步治理采空区水害提供依据。     

辛置矿井充水条件及水害防治对策

根据辛置煤矿地质和水文地质资料,对矿井下组煤充水条件进行了深入研究分析,得出辛置矿井充水条件延伸水平越深,水文地质条件类型越复杂,开采难度也越大。矿井充水水源主要是下石盒子组K_8砂岩含水层、太原组K_2灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层以及采空区积水,矿井主要导水通道为断层、陷落柱、采动导水裂隙带和封闭不良的钻孔,这些导水通道会对煤矿的安全生产造成极大的影响,需要采用井下探放水、注浆堵水、留设保护煤岩柱、保障排水能力等措施来加以防治。     

资源整合煤矿老空区积水治理与分析

经历资源整合后的新矿井,由于原矿井闭坑后会形成大量采空积水区,对煤矿下部煤层的继续生产形成严重威胁,安全生产形势严峻.根据对沁裕煤矿水文地质资料的深入研究和实地工作,对煤层顶板采动、构造带、奥灰水等方面对采空区积水的影响做了详细分析,并提出了合理的防治方案.为正确处理老空区积水问题、保证矿井长治久安提供依据.     

胡家河煤矿涌水特征及防治水思路

通过分析胡家河煤矿水文地质特征和已回采工作面防治水经验,发现矿井的主要充水水源是地下水和采空区积水,主要充水通道是采动裂隙、断裂裂隙和封闭不良钻孔,以此得出了矿井涌水变化特征。结合矿井涌水量变化特征和开采技术条件等因素,提出了符合矿井实际的防治水思路：即允许覆岩导水裂隙带适当波及洛河含水层下段,以建立完善工作面、采区、矿井排水系统为重点,以白垩系洛河组含水层自然疏排为主,以侏罗系富水异常区探查及预疏放为辅,主动实施超前注浆加固防范断裂构造水害,按照清浊分离、压力自流的原则防治采空区积水。     

华亭煤矿水文地质条件分析

华亭煤矿目前主采煤层为煤5层,根据近期进行的水文地质补充勘探,并结合以往资料对水文地质条件进行了分析,矿井开采主要充水因素为地下含水层水及采空区、巷道积水.井田内含水层按其含水性、含水类型及水力特征,划分为5个含水层,其中第一、二、三含水层为直接充水含水层,但其富水性弱,对未来井田开采影响不大;煤5层开采后所形成的导水裂隙带全部没有进入第四、五含水层,因此煤层正常开采及构造不发育地段情况下,第四、五含水层对矿井充水影响不大.华亭煤矿目前开采2501采区,受工作面回采影响,部分工作面存在采空区积水,在煤层开采过程中需引起注意.     

煤矿地下水库高盐矿井水封存对地下水的影响

以宁夏灵新煤矿地下水库建设为工程背景,分析了在煤矿地下水库建设和运行过程中,可能对邻近含水层造成影响的两大因素:(1)煤层工作面重复开采引起的覆岩裂隙导通含水层,会对矿区地下水资源造成初次影响;(2)在高盐矿井水注入地下水库的过程中,由于浓度梯度的作用,矿物离子将主要沿着裂隙通道进行扩散,进而可能对矿区地下水资源造成二次影响。这2种影响方式都与采空区覆岩中的采动裂隙是否形成贯通的渗流通道密切相关。基于上述分析,首先通过固-液耦合相似模型试验与数值计算相结合的方法,分析了灵新煤矿拟建煤矿地下水库区域重复开采条件下采空区覆岩的裂隙网络演化规律和渗流通道特征,进而深入分析了重复开采对煤层上方各含水层的影响,具体表现在:一采区工作面回采结束后,采空区上覆岩层裂隙相互连通并扩展至K4含水层,但K3含水层与采空区之间未出现明显的渗流路劲,表明重复开采对K3含水层的影响较小。综合上述相似模拟试验和数值计算得到的裂隙网络特征,采用OpenGeoSys多场耦合数值模拟软件,模拟了高盐矿井水在采动裂隙网络中的渗流过程,分析了高盐矿井水在煤矿地下水库中封存后对上覆含水层的污染风险。研究结果表明:注水条件下,高浓度盐水首先在裂隙采空区流动,随后沿着覆岩断裂裂隙进入K4含水层,并最终在K4含水层及其邻近覆岩断裂裂隙中流动,渗流场离K3含水层较远。浓度场在自身重力所用下10 a后扩散速度有所减缓,在50 a内,浓度场主要在K4含水层邻近覆岩、K4含水层和底部泥岩中扩散,只有微量高盐矿井水会扩散至K3含水层中。     

漳河水库李家洲煤矿段库岸渗漏分析及处理技术

漳河水库李家洲煤矿库岸主要通过老煤矿采空层和风化岩(煤)层渗漏,形成老采空区地下水库.采用稳定膏状浆液及速凝膏状浆液对渗水库岸进行帷幕灌浆,并通过质量检查和实测煤矿出水口流量,切断了地下水来源.本技术在溶洞脱空、矿藏采空、透水通道处理工程等有广泛的实用性和针对性,具有很好的工程借鉴作用.     

煤层开采厚度变化对上覆松散含水层影响研究

为确保煤矿区地下水资源的可持续利用,采用数值模拟方法研究煤层开采厚度变化对上覆松散含水层的影响。结果表明:对于新近系含水层,在采厚小于6m时,含水层未被疏干,在采厚为6,8,10和12m时,含水层均被疏干,疏干时间分别为300,270,150和120d;对于第四系含水层,在采厚小于10m时,含水层未被疏干,在采厚为10,12m时,含水层均被疏干,疏干时间分别为90,60d。研究成果为煤矿区松散含水层地下水资源保护提供依据。     

煤矿采空塌陷区危险性预测模型构建及其防治措施

采矿因素、地质因素等因素影响煤矿矿井采空塌陷区危险性预测结果,为了获取准确的煤矿采空塌陷区危险性预测结果,构建煤矿矿井采空塌陷区危险性预测模型。选取某省煤矿矿区作为研究区域,选取下沉系数与水平移动系数作为构建煤矿采空塌陷区危险性预测模型的参数,采用T-S模糊方法构建煤矿矿井采空塌陷区危险性预测模型,通过修正预测模型的模糊子集隶属函数更新预测模型,提升煤矿矿井采空塌陷区危险性预测精度。所构建模型输出煤矿矿井采空塌陷区危险性预测结果为中等,针对预测结果提出采用合理的采煤方式、合理避让、加强边坡监测3项煤矿矿井采空区塌陷防治措施,为煤矿矿井开采后防治采空区地面塌陷提供指导。     

余吾矿水文地质特征及涌水量计算

以余吾煤矿为研究对象,介绍了矿井的水文地质特征,提出了3号煤的直接充水含水层为3砂、三灰。采用无限边界的承压一无压公式计算余吾矿正常涌水量为316.61 mVh,最大涌水量为398.4 mTh,并分析了相邻煤矿采空区积水目前对矿井生产影响不大,本井田3号煤采空区积水对生产影响较大,并通过公式计算得到3号煤层采空区积水量为381.7km3.     

丰达煤矿水文地质条件分析与防治对策研究

急倾斜煤层覆岩破坏发育规律较为复杂，其顶板导水裂隙带发育高度不完全可控，其浅部老空老窑积水易构成较大隐患。针对丰达煤矿急倾斜的二₁煤层，矿井安全生产面临较严重的浅部老窑积水水害威胁状况，通对分析矿井水文地质条件尤其是老空水和地下水水害威胁程度，提出了“地面井下相结合、探查疏放工作持续开展、老窑灰岩水害防治兼顾”的防治对策，开展井下泄水巷结合常规钻探疏放老空水同时对寒灰水进行探查，确保浅部老空水疏干放净和寒灰水安全带压开采，为矿井安全采掘和急倾斜煤层的探查与防治提供对策。     

巴拉素煤矿不同阶段水害问题防治技术研究

在我国西部地区煤炭资源丰富、水害问题严重。为了矿井在建设、生产等不同阶段所面临水害问题可得以有效防治，以侏罗纪煤田榆横北区巴拉素煤矿为例，通过对矿井地质、水文地质条件进行分析，确定主要充水水源和充水通道，并对2号煤层水进行涌水量预测，结合矿井不同阶段的水害隐患，提出相应的防治措施。结果表明:矿井采掘2号煤层时，2号煤层水、其顶板侏罗系延安组第四段和直罗组砂岩含水层水为矿井主要充水水源，覆岩导水裂隙带为主要充水通道。通过涌水量预测，分析确定采用水平廊道法预测的2号煤层水涌水量为防治水工作依据。结合现场实际，提出采用地面、井下等不同地段进行探查，物探、钻探等方法共同使用的综合方法，对后期矿井采掘过程中的顶板水、煤层水、采空区水、离层水等水害，提出相应的防治措施和方案。     

宜洛煤田深部勘查区水文地质及工程地质条件分析

宜洛煤田的水文地质条件及其工程地质技术条件是制约煤层开采难易程度的基本因素。为了后期合理总体规划该矿区，分析了勘查区主要含水层、隔水层及勘查区充水条件；研究了勘查区工程地质条件，研究了影响煤层顶、底板岩体稳定性因素及对该区进行了工程地质评价。研究为矿井建设以及矿床开采中加强开采技术条件管理等方面提供了基础性资料。     

象山矿井隐蔽致灾地质因素分析及防治措施

为切实提升煤矿安全生产管理水平，有效防范和遏制重特大事故发生，对象山矿井的隐蔽致灾因素进行探究。梳理了象山矿井现有的地质成果，结合煤矿隐蔽致灾因素具有隐蔽性、时变性、突发性、难探测和难预防的特点，对其地面和矿井内的钻孔、煤层气井、地质构造、瓦斯、煤层自燃、煤尘爆炸、老空区和导水裂隙带等因素进行了分析。总结出该矿井内的封闭不良钻孔、瓦斯、奥灰水、导水裂隙带等主要隐蔽致灾因素，并提出了相应的预防和治理措施。     

煤矿薄煤层定向钻孔水害探查技术研究

从保德煤矿水文地质条件出发，研究了矿区奥灰水突水危险性，计算了8号煤层底板安全隔水层厚度和突水系数。采用薄煤层定向钻探工艺对保德煤矿81312工作面胶带运输巷道和81313工作面辅助运输巷道底板以下岩层及10号煤层进行水害及隐伏构造探查，探明了8号煤层底板岩层地质构造及富水性，形成了区域薄煤层定向钻孔水害探查方法。研究表明，利用定向钻孔的一孔多用功能超前预抽10号煤层瓦斯，可为矿区安全开采提供保障。     

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。     

新密市煤矿区隐蔽致灾因素分析及预测

煤炭是我国的主体能源,煤矿安全生产关系着煤炭工业的持续发展和国家能源安全,也关系着矿工的生命财产安全。针对新密市煤矿区历史上各矿井隐蔽致灾因素引发的矿井安全事故,总结出新密市煤矿区隐蔽致灾因素主要为矿井瓦斯及底板突水。通过研究煤矿区范围内瓦斯地质规律及水文地质特征,对区内主要隐蔽致灾因素进行分析及预测,有利于指导各矿井以后安全生产。     

沿空掘巷小煤柱合理宽度的数值模拟研究

针对某煤矿沿采空区边缘布置开拓巷道、护巷煤柱宽度的选择问题，依据矿井生产地质条件及现场实际，采用理论分析对煤柱的宽度范围进行确定，并利用FLAC^3D数值软件对7种宽度范围内的煤柱进行模拟，分别从沿空掘进期间煤柱的垂直应力分布、水平位移分布、表面位移对煤柱的稳定性进行对比分析，确定了合理的沿空掘巷煤柱尺寸。研究结果表明，理论公式计算得出煤柱的最大宽度为15.03 m；煤柱宽度为4～5 m时，煤柱内垂直应力峰值最小，煤柱向巷道移近量较小，且较稳定。     

基于Stacking集成学习的采空区地面塌陷危险性预测

地面塌陷是采空区最主要的地质灾害，具有突发性、多发性、隐蔽性等特点，危害大且难以治理。针对煤矿采空区地面塌陷危险性预测因素复杂性和相关性的特点，结合陕西省神木市某煤矿采空区地面塌陷的实例，使用Stacking算法组合单一算法，综合分析地面塌陷影响因素，将采空区实测数据代入模型进行分析，对比单一算法的随机森林、提升树、逻辑斯谛回归预测模型，并将Stacking算法与各种改进的Stacking算法进行对比，对地面塌陷进行预测，建立了地面塌陷危险性评判模型及评判指标，为预测采空区引发地面塌陷灾害提供科学的依据。实验结果表明，运用Stacking集成学习方法的组合模型，预测精度有了明显提高。     

基于沉积相分布规律的含水层富水性研究

为了研究浅埋深厚煤层直接顶板砂岩含水层富水性特征,在对含水层沉积特征、沉积体系、层序地层等分析的基础上,将沉积相分布规律作为影响含水层富水性主控因素之一,并根据地质、水文地质条件,进一步利用沉积相指数、风化程度指数、含水层厚度、岩心采取率等因素构建富水性评价指标体系,并利用基于GIS的层次分析法最终获得富水性评价结果。结果表明:富水性较强区域主要位于研究区的西南部,多为古河道流经的区域;富水性较弱区域主要位于研究区的东北部,表现为河漫滩沉积微相。