高家堡井田二盘区导水裂隙带高度实测研究

为了查明煤层顶板导水裂隙发育规律,采用地面钻孔分段注水测试和钻孔窥视方法实测了高家堡井田204工作面和205工作面煤层顶板导水裂隙带发育高度。研究结果表明:(1)205工作面DT1钻孔位置煤层顶板导水裂隙带发育高度为327.75 m,裂采比25.81。(2)204工作面DT2钻孔位置煤层顶板导水裂隙带发育高度为197.85 m,裂采比35.33。(3)高家堡井田二盘区导水裂隙带实测结果丰富了黄陇煤田综放采煤覆岩破坏规律。

高家堡煤矿煤层顶板水水化学特征及其水害防治技术

地下水化学特征反映了地下水所处的地球化学场。高家堡煤矿主采4煤层顶板充水含水层包括侏罗系砂岩含水层、白垩系洛河组含水层等。这些含水层水的离子比例相近,但矿化度相差较大,且明显随着埋藏深度增大而增大。高家堡煤矿顶板含水层水的同位素数据表明,洛河组含水层受地表水和大气降水补给。根据工作面出水点的矿化度,采用水质混合原理,计算出出水水源及比例构成,建立涌水量与矿化度关系,为制定防治水措施提供依据。确定高家堡煤矿防治水技术措施为减小导水裂隙高度或顶板注浆。研究煤层顶板水水化学特征对高家堡煤矿的防治水工作有重要的指导意义。

基于Love型槽波频散特性的工作面煤厚解释方法

利用槽波频散特性反演煤厚是工作面煤厚解释的方法之一,然而槽波传播路径上煤厚线性或非线性变化情况下,单频或窄带滤波难以兼顾槽波群速度的变化和不同接收点的槽波能量。通过三维数值模拟和工作面现场试验研究了煤厚变化模型的Love型槽波频散特征:槽波形成后向厚煤区传播过程中频率变化小,能量衰减慢;而向薄煤区传播过程中槽波的能量快速衰减,主频向高频方向移动,且槽波的高频成分占比增大。厚煤区槽波的频散在频率上被压缩,随着接收点煤层厚度的减小,基阶Love型槽波的频散在频率上被拉伸,且埃里相的频率向高频移动,埃里相的群速度显著升高。选取了煤厚变化在1.55~8.09 m的工作面进行槽波勘探试验,对实际槽波地震记录开展了带宽为50 Hz的4个不同频段的宽频滤波,结果表明煤厚变化对低频段的Love型槽波速度影响较大,随着频率的升高,不同煤厚的槽波群速度差异减小。120~170 Hz频段的槽波群速度对该工作面煤层厚度有较大的响应区间,又兼顾了整个工作面槽波的发育。对该频段Love型槽波群速度进行了层析成像,采用三阶多项式拟合了巷道实际揭露煤厚与Love槽波群速度的相关关系,并以此反演了工作面的煤厚分布。在煤层厚度为4~6 m时,该频段Love型槽波群速度差异较小,对煤层厚度的分辨能力有所降低。因此,后续还需开展对槽波频段和频带宽度的精细研究来提高煤厚解释的精度。

彬长矿区地下水化学特征及突(涌)水源判别

为有效预防矿井水害事故的发生,快速准确地识别突水水源是矿井防治水工作的关键。对彬长矿区第四系潜水含水层、洛河组含水层、延安直罗组含水层及工作面突水点所采集水样进行水质化验,通过 Piper 图分析各主要含水层的水化学类型,利用 Gibbs 图与主成分分析法分析各含水层水化学组分成因及水化学特征成因,基于主成分分析数据结果,选取其主成分荷载得分作为判别因子,建立 PCA-Fisher 水源判别模型进行各突( 涌) 水点水源判别,并通过回判验证模型准确性。结果表明: 第四系砂砾岩水 TDS 值较低、水质较好,侏罗系含水层 SO含量与TDS 值的相关性显著,水化学特征主要受地下水溶滤作用、阳离子交替吸附以及黄铁矿氧化作用的影响,延安直罗组含水层水受煤层采动影响出现咸化趋势;PCA-Fisher 水源判别模型识别高家堡煤矿 201 工作面突水点水源主要为侏罗系延安直罗组含水层,判别结果与实际相符。研究表明,主成分分析法可以消除样本间的信息叠加,较传统 Fisher 水源判别模型判别结果更加准确。

高家堡煤矿洛河组含水层水文地质特征及水害防治

矿井水害防治是当前煤层开采的重要工作,是保证煤层安全高效开采的前提。为查明高家堡矿井白垩系含水层水文地质条件,通过地面钻探实测了导水裂隙带高度,采用实测裂采比对其进行预测,利用抽水试验和水化学分析等方法从岩性特征、富水特性、水力联系、水化学特征等方面总结了洛河组含水层水文地质特征。实测导水裂隙带高度为88.03~327.35 m,预测值为92.03~277.13 m,导水裂隙带已经波及到白垩系洛河组含水层。白垩系含水层水文地质条件简单,洛河组含水层对矿井开采威胁较大。

黄陇煤田煤层顶板水害特征及其防控技术

陕西黄陇煤田是我国主要产煤基地之一,煤层开采主要受顶板巨厚洛河组砂岩水威胁,水害防控形势严峻,分析顶板涌水特征、研究水害防控关键技术对于煤矿安全生产具有重大意义。在收集该区域典型煤矿工作面涌水量资料的基础上,分析顶板水害类型及其主控因素,总结工作面涌水量变化规律,并研究顶板巨厚砂岩含水层水害形成机理,进而提出顶板水害防控关键技术。结果表明:(1)黄陇煤田顶板含水层充水可分为持续涌水式、非持续涌水式和泥砂溃涌式3类,持续涌水式包括可控持续型和高强度持续型,非持续涌水式分为离层涌水型(包括偶发离层涌水型和频发离层涌水型)和脉冲式涌水型,以及泥砂溃涌型共6型。(2)关键隔水层厚度、煤层与洛河组砂岩间距、洛河组砂岩的富水性共同决定顶板涌水形式:当关键隔水层厚度较小甚至缺失,洛河组砂岩富水性弱且与煤层间距较小时,发生脉冲式涌水;当关键隔水层厚度较大且分布稳定,洛河组砂岩富水性中等至强且与煤层间距较小时发生持续涌水;当关键隔水层巨厚,洛河组砂岩富水性弱且与煤层间距巨大时发生离层涌水;当煤层顶板导水裂隙带范围内的侏罗系地层发育胶结不良地质体或煤层出现冒顶现象,容易形成水砂溃涌灾害。(3)地下水位监测预警技术、地面钻孔疏放离层积水技术、井下泄水巷集中排水技术、排水系统建设与维护技术、减水开采技术等是黄陇煤田水害防治的关键技术;工作面精细管理制度、工作面水情日分析制度、专家会诊及对标学习制度等是做好水害防治工作的配套管理对策。

基于双Packer抽水试验的洛河组水文地质特征垂向变异性研究

为了精细探查鄂尔多斯盆地巨厚洛河组水文地质条件并定量评价其含水层段富水性垂向变异特征,提出采用导水系数进行含水层富水性评价,给出了导水系数法富水性7级分级标准;采用双Packer系统对陕西高家堡井田DJ1、DJ2钻孔洛河组垂向10个固定厚度层段进行抽水试验并计算水文地质参数,采用综合富水性指数法对洛河组垂向分层并对比分析其垂向分层水文地质特征。结果显示:(1)提出导水系数富水性分级标准,即T≤1 m^(2)/d、1 m^(2)/d<T≤10 m^(2)/d、10 m^(2)/d<T≤50 m^(2)/d、50 m^(2)/d<T≤100 m^(2)/d、100 m^(2)/d<T≤200 m^(2)/d、200 m^(2)/d<T≤400 m^(2)/d、T>400 m^(2)/d依次表示富水性极弱、弱、中等、强、很强、特强、极强。(2)采用综合富水性指数法将洛河组垂向上划分为上段、中上段、中下段和下段4个含水层段。(3)洛河组垂向分层水文地质特征存在差异。中上段和中下段厚度相对较大,分别为122.20~124.30 m和113.30~148.70 m,岩性以砂岩类地层为主,渗透系数K分别为0.5989~0.7085 m/d和0.1115~0.2115 m/d,导水系数T分别为65.60~116.94 m^(2)/d和11.05~30.89 m^(2)/d,均相对较大,富水性中等至很强,为主要含水层段;上段和下段厚度相对较小,分别为20.45~35.20 m和57.60~91.19 m,岩性为砂泥岩互层,渗透系数K分别为0.0646 m/d和0.0051~0.0090 m/d,导水系数T分别为1.58 m^(2)/d和0.34~0.66 m^(2)/d,均相对较小,富水性极弱至弱,为次要含水层段。(4)导水系数在多个含水层段之间具有确定的换算关系,采用导水系数法评价显示洛河组含水层段富水性在垂向上存在显著差异,现场应用效果良好。

导高不确定条件下涌水量计算模型确定方法

高家堡煤矿4煤层顶板分布多个含水层,其中洛河组含水层富水性强且洛河组上下段无明显隔水层,并且导水裂缝带高度也难以观测,所以涌水量计算模型的确定至关重要。根据洛河组的出水水源分析,建立了分段进水非完整井模型,井壁进水非完整井模型和越流模型。采用三种模型对104工作面涌水量进行预测计算并绘制涌水量曲线图。通过与104工作面实测涌水量曲线图对比,确定了分段进水非完整井模型最为合适。通过已采工作面的实测涌水量进行验证,证明该模型是可靠的,对今后矿井涌水量的计算具有借鉴意义。

煤矿冲击地压发生机理与防治技术研究

煤矿冲击地压的发生机理分析高家堡煤矿与胡家河煤矿同属彬长矿区,地质条件类似,煤层埋深分别为800 m和640 m,在一盘区开拓大巷掘进过程中,就发生了明显的动力现象。过大的深度会加大煤岩体的荷载,在开采的过程中巷道周围煤岩体要承受过大的压力,一旦压力超过岩体或煤体所能承载的弹性极限,很容易在瞬间发生能量释放,最终发生冲击地压。一般在达到一定开采深度后才开始发生冲击地压,此深度称为冲击地压临界深度。

巨厚承压含水层精细化勘探方法研究

为查明高家堡井田煤层顶板巨厚洛河组砂岩含水层水文地质条件,介绍了包括地面钻探、井下钻探、常规水文测井和流量测井、单孔及群孔抽(放)水试验、双Packer系统测试、水化学与岩样测试、地下水位长期监测等探查方法.通过高家堡井田首采区白垩系洛河组含水层精细化勘探,人为按"二分法"成功将洛河组划分为上段和下段含水层.

煤矿地质构造分析在煤矿安全生产中的应用

煤矿安全生产一直是煤矿行业关注的焦点和难题之一。随着煤矿开采深度的不断增加和矿井工作面复杂地质环境的日益严峻,煤矿灾害事故频发,对煤矿安全生产提出了更高的要求。煤矿地质构造分析作为一种重要的技术手段,可以揭示煤矿区域地质构造的演化规律,分析矿井围岩的稳定性,为煤矿安全生产提供科学依据。本文将探讨煤矿地质构造分析在煤矿安全生产中的应用,旨在提高煤矿的安全生产水平,减少煤矿事故的发生。

煤矿地质工作与防治水工作结合探析

在我国经济、社会等方面飞速发展的当下,煤矿行业作为不可缺少的支柱性产业结构,处于当前激烈市场竞争环境下,煤矿企业要想尽快实现可持续发展目标,就应该在煤矿生产中,高度重视地质工作和防治水工作。地质工作为煤矿的可持续开发提供了基础信息,而防治水工作则对煤矿安全生产至关重要。然而,传统上这两个领域被独立开展,缺乏有效的结合与协作。本论文旨在探析煤矿地质工作与防治水工作的结合,并提出促进二者协同发展的建议。