水化学示踪试验在邱集煤矿防治水中的应用

为探查邱集煤矿四五灰含水层与徐奥灰含水层之间的水力联系,用NaNO3和NH4HCO3作为示踪剂通过地面徐灰观测孔和奥灰观测孔开展了水化学示踪试验。试验结果表明,邱集煤矿井田范围内奥灰含水层观测孔与四五灰含水层出水点之间存在着水力联系,但没有形成垂向贯通裂隙;徐灰观测孔与四五灰含水层出水点之间存在着明显的水力联系,同时形成垂向贯通裂隙。     

注浆改造含水层技术在煤矿中的应用

肥城煤田水文地质条件极为复杂,煤层开采受徐灰水、奥灰水威胁严重,注浆封堵徐灰岩溶裂隙,增加煤层周边岩层的有效隔水层厚度,隔绝徐灰水与奥灰水的水力联系,已成为肥城矿区解放受徐灰水威胁的煤层、实现安全开采的重要技术措施。文章介绍了肥城矿区注浆改造含水层的技术经验。     

潘店井田下组煤水文地质条件分析

矿井充水与否取决于充水水源和充水通道两个方面。潘店井田下组煤11、13煤层,矿井充水的充水水源主要为四五灰、本溪组徐灰等直接充水含水层及奥灰间接充水含水层。主要的充水通道有断裂带、断裂接触带、采空区上方冒落裂隙带及底板破坏导致的裂隙带等。     

黄河北煤田顶底板双灰岩水害分析及防治技术

为了研究黄河北煤田下组煤开采所受水害问题并制定防治方法,通过分析区内主要水害类型及其对矿井安全生产的影响,得出11煤开采主要受直接顶部四五灰涌水及底板徐灰突水威胁,同时两含水层均与奥灰存在密切水力联系;基于黄河北煤田11煤特殊水文地质条件,提出"顶板灰岩帷幕截流,底板灰岩区域治理"方法治理顶底板双灰岩水害,并应用于区内典型矿井,同时探讨了水害治理效果。结果表明底板徐灰治理效果较好,顶部四五灰帷幕需全部搭接才能检验截流效果。     

单家村煤矿八采区奥灰突水机理研究

本文以单家村煤矿八采区奥灰滞后突水实例为主,分析了大小组合断层共同作用形成地垒、造成奥灰上抬出露于巷道,引发滞后出水的突水原因;结合奥灰水文观测孔长期、动态观测数据,分析得出了八采区奥灰含水层特征,最终研究得出地质资料不准确导致采掘活动直接揭露奥灰引发突水、断层抬升奥灰含水层,导致3煤层与下部含水层之间隔水层厚度不足引发奥灰突水、采掘活动引起断层活化,改变其导水性引发奥灰滞后突水三条奥灰突水机理。研究成果填补了兖州煤田区域巷道掘进过程中断层导致奥灰滞后突水方面的空白,为八采区水害防治工作提供了技术依据,也为同类受水害威胁的矿井提供了重要借鉴。     

兖州煤田中深部奥灰含水层水文地质条件研究

基于兖州煤田下组煤开采主要受奥灰水威胁,为了指导该煤田下组煤安全开采,对兖州煤田中深部矿井采用水文地质钻探、水化学测试、岩样测试、抽(放)水试验、含水层水位动态观测等多种探查手段对奥灰含水层进行了综合勘探,并根据勘探成果资料对奥灰含水层进行了综合分析和研究,总结得出了奥灰含水层的水文地质特征规律。研究结果表明:兖州煤田中深部奥灰含水层径流条件较差,相对滞留,但补给充沛,富水性弱到强;Ca~(2+)、Mg~(2+)可作为奥灰水的判别指示离子;奥灰含水层顶部存在有厚度不小于10 m的不富水的相对隔水层段。配合相应的防治水技术措施,实现下组煤安全带压开采是可行的。     

桃园煤矿Ⅱ2采区井下放水试验探查分析

为查明桃园煤矿Ⅱ2采区太原组灰岩含水层的富水性条件及其与奥灰含水层之间的水力联系,在Ⅱ2采区太原组灰岩含水层物探及钻探探查结果的基础上,利用Ⅱ2采区井下太灰水群孔放水试验,通过对各水文观测孔的水位降深和水位恢复观测,对Ⅱ2采区太灰含水层富水性特征及其与奥灰间的水力联系进行了探查。结果表明:Ⅱ2采区内太灰富水性好,整体渗透性强,采区内部太灰与奥灰存在明显水力联系。     

潘谢矿区深部灰岩水离子来源解析与水循环示踪

采集潘谢矿区太灰水和奥灰水共28个水样,通过piper三线图、因子分析、离子比例系数及氢氧稳定同位素分析,研究矿区深层灰岩地下水离子成分特征及其来源,揭示水岩相互作用与水循环。结果表明：(1)研究区太灰水为低矿化度水,水化学类型主要为HCO3-Na型和Cl-Na型;奥灰水为高矿化度水,水化学类型主要为Cl-Na型;两含水层为碱性水,常规离子变异系数较小,水环境较为稳定;(2)太灰水中Na+不仅来源于蒸发岩的溶解,还来源于硅酸盐矿物的风化作用,奥灰水中水岩交互作用以蒸发岩溶解为主;两含水层均发生了阳离子交替吸附作用,太灰水的交替吸附比奥灰水强烈;(3)太灰水和奥灰水主要源于暖季大气降水的入渗补给,氘盈余均低于全球大气降水氘盈余平均值(10‰),蒸发作用不强烈,空气相对湿度高。     

西山煤田南部井田奥陶系峰峰组含水层水位与区域水位差异研究

为了查明太原西山煤田南部井田奥陶系岩溶水位标高与奥灰区域水位差异的原因,采用水文孔抽水试验及水质化验分析方法并结合区内构造特点对井田内峰峰组含水层水文地质特征详细研究。结果表明:区内西北部的正断层可能沟通了太灰和奥灰含水层,造成部分地段峰峰组含水层接受太原组含水层的垂向补给,从而导致部分水文孔抽水实验所获得的奥陶系灰岩岩溶水水位标高与奥灰区域水位不一致。     

深部岩溶矿井水化学特征及含水层水力联系研究

近年来，华北型煤矿区上组煤开采中受奥灰岩溶水影响的事件时有发生，威胁巨大，为此，以东滩煤矿为例，采用统计分析、Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数等水化学研究方法对研究区地表水及各含水层进行了分析。结果显示：研究区地表及地下水整体偏碱性，水质受岩石风化作用影响为主，部分受到蒸发沉淀作用，大气降水对含水层的水化学性质影响很小；各含水层离子来源主要为硅酸盐、蒸发盐及碳酸盐风化及阳离子交换作用；东滩煤矿奥灰含水层与地表水、第四系、十四灰水力联系密切，侏罗系砂砾岩与3煤顶板砂岩含水层水力联系紧密；未来东滩煤矿开采过程中，一、三采区受奥灰影响较大，突水风险较高，十四采区次之，四采区受奥灰影响突水风险较低，需提前做好预防。     

定向长距离水平井技术在九龙矿的应用

针对九龙矿奥灰水害防治的问题,利用定向水平井技术(利用钻孔自然弯曲规律或人工造斜工具使钻孔产生一定弯曲迫使钻孔的轴线按设计轨迹延伸的一种钻探方法),在奥灰含水层顶部施工长距离水平分支孔,查找导水通道等地质异常体,对奥灰含水层进行网络控制并注浆改造,将含水层改造为相对隔水层。实践表明,工程效果良好。     

义安矿井突水隐患的分析及防治措施

分析了义安矿井含水层、隔水层的特征及断层的导水性,根据水文观测孔的奥灰水压力及突水系数计算结果,指出奥灰水突水的危险性较大,并提出了预防突水的建议.     

田庄煤矿单体支柱作岩帽快速封堵奥灰出水技术

田庄煤矿主采下组石炭系薄层16、17层煤,开采煤层底板下伏十三、十四、奥灰承压含水层。为实现矿井对底板承压含水层的观测及矿井联合抽放水试验要求,井田32.07km2内施工奥灰水文长观孔20余个。水文孔因使用年限长、受矿压破坏,套管断裂、底鼓出水现象在全国各个矿山中时有发生。田庄煤矿利用单体支柱作岩帽,实现快速有效的封堵奥灰出水,开创了快速封堵奥灰出水的新思路。     

裴沟煤矿33采区底板水害评价研究

为评价裴沟煤矿33采区二_1煤底板水害影响程度,统计了33采区地质及水文资料,详细分析了底板太原组L7-8灰含水层、L1-3灰含水层、奥陶系灰岩含水层以及地质构造对矿井充水的影响。本区受滑动构造铲蚀作用,二_1煤与下部奥陶系灰岩含水层间距变小,并且叠加较大的断裂构造,造成奥灰水。应用临界突水系数法对本区奥灰水突水危险性进行评价,划分出奥灰突水威胁区和奥灰突水危险区,并对奥灰突水危险区的涌水量进行了预计,为采区防治水工作和矿井安全生产提供数据。     

黄河北煤田定向钻进精准注浆防治水技术研究

为有效治理我国黄河北煤田开采面临的水害问题,以邱集煤矿定向钻孔注浆防治11煤的灰岩水为例,结合瞬变电磁和抽水试验结果,分析了11煤层的顶板四灰、五灰及底板徐灰、奥灰水害的富水性程度。基于"超前区域治水"、"水源-通道一体化治理"的理念,以及含水层富水不均一的区域特征,提出了梅花式和上、下穿层式的分支钻孔钻进方式,以及井上、下水文观测孔水压实时监控的含水层裂隙精准注浆技术,以此为基础对11煤首个治理区域顶板含水层施工了6个主孔、25个分支孔,累计进尺12 011 m,累计注浆量104 880 t。结果表明:定向钻孔注浆实施精准控制后,11煤顶板四灰、五灰含水层治理区域的富水异常区基本消失,含水层渗透系数降为0.010 4 m/d,观测孔涌水量由注浆前的40～260 m~3/h降到5 m~3/h以下,使得二水平暗斜井得以顺利掘进,实现了11煤的成功揭露,为解放6 000万t的煤炭资源提供了安全保障和指导作用,说明梅花式和上、下穿层式的分支钻孔钻进方式和井上、下水文观测孔水压实时监控的精准注浆技术,能够有效地填充四灰、五灰含水层裂隙及隐蔽导水通道,实现分支孔中浆液扩散范围的精准控制。     

水文长观孔水位异常原因分析与处理方案

恒源煤矿11补-2奥灰水文长观孔开始使用以来,水位持续下降,2 a内水位下降约50 m,严重偏离当地奥灰含水层正常水位,不能起到水位监测预警作用。该孔周围1 000 m范围内没有回采的工作面,周围也没有能够引起水位异常的较大地质构造。为查明11补-2奥灰孔水位异常原因,恢复该孔的奥灰水位监测功能,通过重新下设1路DN80套管并使用水泥浆封闭DN80新套管和原DN100老套管之间的导水空间,恢复奥灰孔的水位监测功能,避免了因奥灰长观孔报废带来的经济损失。     

北辛窑矿南翼大巷突水机理及防治措施

以宁武煤田北辛窑矿南翼大巷底板突水为研究对象,通过分析矿区地质、水文地质特征,对比突水前后区内奥灰水文观测孔水位变化,结合突水点水化学分析,研究了该矿突水水源及突水机理。结果表明:2次突水的动态过程相似,最大涌水量和稳定涌水量具有可比性,突水时间与奥灰水文观测孔水位陡降时间吻合,突水点水样特征与本区奥灰水特征基本一致,确定突水水源为奥灰水。F8断层切割奥灰含水层形成突水通道,加之巷道掘进扰动破坏了相对隔水层的稳定性,奥灰承压水克服构造裂隙阻力,引发突水;采用定向钻孔注浆堵水技术,对2个突水点进行封堵,并注浆加固了巷道底板,确保了南翼大巷安全掘进。     

田庄煤矿矿井水的分析及防治水建议

田庄煤矿的主要充水水源和含水层有大气降水、老空水、第四系下组含水层、十下灰含水层、十三、十四灰含水层、奥灰含水层,各含水层中奥灰含水层富水性强、水头压力高,对16上、17煤的开采可能造成安全危害,对该矿田的含水层和水文地质进行了分析,并就开采过程中的防治水提出了一些建议。     

新驿井田奥灰岩溶裂隙含水层特征分析

在分析钻孔岩芯及水文观测孔资料基础上,从奥灰岩溶发育形态、富水性、水位动态变化三方面对新驿井田奥灰含水层进行系统研究,结果表明奥灰岩溶主要发育在奥灰顶部200 m岩层内,以溶孔和溶蚀裂隙为主,局部见孔洞,富水性情况区域差异性大,分布不均。奥灰岩溶水主要接受降水及第四系裂隙水补给,北东南西方向补给强,西北方向补给弱,岩溶水地下径流强,是下组煤开采过程中主要含水层。     

万年矿井田奥灰含水层水位差异性研究

万年井田主采煤层为2号和9号煤,矿井生产期间主要受底板奥灰承压含水层威胁,随着南洺河铁矿开采期间的疏水降压,万年井田地下奥灰水位逐年下降,根据井田内奥灰观测孔及南洺河铁矿井下观测孔监测数据进行分析,奥灰含水层水位在同一水文单元内差异大.经对奥灰含水层水位进行分析研究,最终查明了该含水层水位差异性的原因,也对该含水层水文情况有了更进一步的认识.