合理开发利用呼吉尔特矿区优质煤炭资源研究

根据呼吉尔特矿区煤质特点及其与相邻矿区和国内其它矿区煤炭资源的综合比较研究,认为该矿区煤炭资源特别适合于煤炭直接液化和其它煤炭深加工利用,应该备加珍惜、科学开发,以实现资源利用的最优化。

呼吉尔特矿区控制性详细规划研究

控制性详细规划已经成为我国城乡规划管理的重要平台,在城乡规划体系中具有核心地位,也是协调平衡各方利益的重要"公共政策"。论文通过呼吉尔特矿区控制性详细规划的用地布局、道路系统和绿化系统规划,提出了控制性指标要素以及指导性要素控制体系。亟待以控制性详细规划作为指导开发建设的重要管理依据,以保证矿区环境和经济和谐发展。

呼吉尔特矿区矿井涌水特征及其沉积控制

鄂尔多斯盆地呼吉尔特矿区属于"水压高、水量大、富水性不均一"的深埋侏罗纪煤田区,各矿井面临较严重的水害防治压力,为了弄清该地区矿井涌水特征及其沉积控制条件,开展了沉积相与顶板钻孔出水层位、钻孔涌水量、工作面涌水量等方面的相关性研究,结果表明:呼吉尔特矿区导水裂缝带范围内,主要发育曲流河沉积相的延安组真武洞砂岩段和直罗组七里镇砂岩段,岩性为细粒–中粗粒砂岩。直罗组早期发育了一套河流相沉积,对延安组顶部的强烈冲刷侵蚀,导致矿区中部的门克庆、母杜柴登井田范围内2^-1煤层缺失,并形成了较厚的七里镇砂岩段;矿区两侧的2^-1煤层较完整,其上覆七里镇砂岩较薄。七里镇砂岩含水层是工作面回采过程中的最主要充水含水层,各矿井的工作面顶板疏放水钻孔涌水量差异显著,古河床冲刷带中部的矿井钻孔涌水量普遍大于古河床冲刷带两侧,与顶板地质沉积相有较好的对应关系。煤层顶板地质条件(沉积相)的差异性,控制了各矿井工作面回采过程中涌水量大小;直罗组古河流冲刷带两侧广泛发育的富水条带,则影响工作面涌水量的变化规律。

呼吉尔特矿区深埋工作面顶板水文地质特征

鄂尔多斯盆地侏罗纪深埋煤田区作为我国未来煤炭资源开发的重点区域,防治水工作是矿井安全生产面临的最重要任务。为了查清主采煤层顶板水文地质特征,以呼吉尔特矿区深埋工作面为研究对象,从地质沉积、含水层空间分布、富水规律和工作面涌水量等方面开展研究。结果表明:受河流相沉积控制,呼吉尔特矿区主采煤层顶板发育了砂泥岩互层结构地层,受毛乌素沙漠强富水松散层水下渗作用,作为直接充水含水层的真武洞砂岩和七里镇砂岩具有'高水压、强富水、非均一'特征,特别是七里镇砂岩含水层,未扰动条件下水压为6 MPa,井下单孔涌水量为150~160 m^3/h;工作面放水试验和采前预疏放结果表明,直接充水含水层具有良好的可疏降性,先期开采段(0~600 m)采前大部分顶板钻孔水量降至5 m^3/h以下,水压降至1 MPa以下,具备安全回采的水文地质条件;整个工作面回采过程中,总的排水量高达787.0×10~4m^3,富水系数为1.48,远大于神府、新街等矿区,表明呼吉尔特矿区煤层顶板直接充水含水层富水性较强,必须加强防治水工作,以保证本地区煤炭资源的安全开发。

超前探测技术在呼吉尔特矿区的应用及仪器选用

针对呼吉尔特矿区直流电法仪所采集到的数据信噪低的缺点,提出了采用音频电穿透仪器采集数据,利用直流电法探测技术解释资料的方法以探查迎头前方导水构造的位置及电阻率值的相对强弱。生产实践证明,该方法减少了假异常,提高了解释精度,对今后呼吉尔特矿区电法超前探测广泛应用起到积极的推动作用。

呼吉尔特矿区深埋煤层顶板“七里镇砂岩”富水特征研究

为了查清呼吉尔特矿区深埋煤层顶板“七里镇砂岩”直接充水含水层富水特征,在确定地质结构特征和关键含水层空间展布的基础上,研究了不同尺度(工作面、单个矿井、煤矿群)下涌水演化和水位变化规律。结果表明:研究区顶板疏放水钻孔涌水量具“两侧小、中间大”的特点,顶板疏放水钻孔涌水量与“七里镇砂岩”厚度对应性较好,显示“七里镇砂岩”含水层是该地区煤层顶板最主要的直接充水含水层。对煤层顶板直接充水含水层进行大型煤矿群(近4000万t产能)超大型疏放水,矿区涌水量随着井下采掘活动强度的增加而持续增加,2018年已达到7029.75 m^(3)/h,且未出现稳定或衰减现象,表明“七里镇砂岩”动态补给较好;这个过程中“七里镇砂岩”含水层水位下降明显,白垩系水位则基本不变,表明浅部含水层与深部含水层之间水力联系较差,“七里镇砂岩”以侧向补给为主。综上,呼吉尔特矿区煤层顶板“七里镇砂岩”具有水量大、水压高、富水性不均一、补给好的特点。

呼吉尔特矿区矿井涌水量变化规律与影响因素

呼吉尔特矿区属于鄂尔多斯盆地侏罗系煤田深埋区,可采煤层上覆较强富水性厚层砂岩含水层。随着煤层开采,顶板水进入矿井,严重影响矿井安全生产。矿区范围内,各生产矿井涌水量均较大,最大矿井涌水量达到2289 m 3/h,且仍呈上升趋势。针对这一情况,以该矿区涌水量最大的某矿井为例,对该矿区矿井涌水量变化规律和影响因素,从开采煤层上覆含水层赋存特征、巷道掘进长度、采空区半径、含水层疏降等方面,做了分析研究。结果表明:该矿区煤层顶板导水裂缝带范围内,发育有2~3层砂岩含水层,富水性差异较大,不同程度地影响矿井涌水量。在建井阶段,矿井涌水量随着巷道进尺的增加而增大,而矿井单位进尺涌水量和巷道单位进尺涌水量呈减小趋势。采前对工作面上覆含水层静储量进行计算,采取超前预疏放措施,充分疏放含水层静储量,可达到安全回采条件。矿井生产建设过程中,矿井涌水量先期呈大幅度增大的趋势,随着矿井采空区面积的不断增大,疏放影响范围增大,矿井涌水量增长幅度趋缓。

呼吉尔特矿区地质灾害危险性预测

煤矿在建设和生产过程中可能遭受、引发地质灾害。本文运用实地调查、引用资料结合的方法,对呼吉尔特矿区地质灾害危险性做出预测。结果表明,本矿区的地质灾害主要是地面沉陷。在煤矿建设和生产过程中,应按不同的灾害程度制定有效的预防和治理措施。

内蒙古呼吉尔特矿区新建矿井冲击地压治理模式探索

呼吉尔特矿区深部煤炭资源开发过程中面临冲击地压灾害难题,主要发生临空巷道超前段冲击、工作面临空侧煤壁冲击、临空留巷滞后冲击等3类冲击。基于矿区煤层赋存及开采设计特殊性,针对性提出积极利用保护层开采、推行小煤柱护巷、多盘区跳采等超前防范措施。以葫芦素煤矿为例,提出微震台网优化方法及利用微震数据调节回采速度、判断多采空区联动及断层活化方法。开发"钻-切-压"一体化高效预裂坚硬顶板技术,利用高压水射流切缝为水力压裂提供起始裂纹,操作工艺更为简化、高效,压裂半径可达15m以上,巷帮压力降幅约50%。

呼吉尔特矿区深埋含水层水文地球化学特征及其指示意义

为确定呼吉尔特矿区深埋含水层与上覆浅层含水层之间的水力联系,分别采集了第四系、白垩系、J_(2)a-2#、2#-3#以及3#-6#煤间含水层的地下水样品进行一般水化学、δD和δ^(18)O测试。综合采用数理统计、Piper三线图、Gibbs模型、氯碱指数以及同位素分析,确定了各含水层地下水的水文地球化学特征,判断了相邻含水层之间的水力联系程度。结果表明,呼吉尔特矿区各含水层地下水的pH基本都在7~10之间,均为碱性水。J_(2)a-2#、2#-3#及3#-6#煤间含水层地下水TDS平均值分别为713.17mg/L、2092.3mg/L和6959.73mg/L,远远大于浅层第四系和白垩系含水层地下水。第四系和白垩系含水层水化学类型分别为HCO_(3)-Ca·Na和HCO_(3)-Na;J_(2)a-2#煤含水层水化学类型为HCO_(3)·SO_(4)-Na;2#-3#煤间和3#-6#煤间水化学类型分别为SO_(4)-Na、SO_(4)-Na和SO_(4)·Cl-Na。各含水层的δ^(18)O在-5‰~-10‰之间,深埋含水层地下水的δD在-80‰~-85‰之间,浅层含水层的δD在-60‰~-75‰之间。3#-6#煤间含水层地下水成分主要受蒸发浓缩控制,J_(2)a-2#含水层和2#-3#煤间含水层地下水成分主要受岩石溶滤-蒸发浓缩控制,第四系和白垩系浅层含水层地下水成分受岩石溶滤控制。同时各含水层均发生了阳离子反交换作用。第四系和白垩系含水层有一定的水力联系,第四系、白垩系与侏罗系含水层以及侏罗系含水层之间的水力联系不密切。

基于VIC-3D监测的相似材料模拟导水裂隙带发育规律研究

东胜煤田呼吉尔特矿区煤层厚度大、埋深大,煤层开采导水裂隙带存在超高发育现象。为研究呼吉尔特矿区某深埋矿井煤层开采覆岩裂隙的动态演化规律,采用相似材料模拟试验,模拟过程中采用VIC-3D技术监测采动裂隙的动态发育规律。相似材料模拟显示,导水裂隙带发育高度为88 cm,裂采比为30.8,裂隙带形态呈对称“梯形”;VIC-3D监测结果表明,在裂隙发育处,拉张应变较集中,基于VIC-3D监测的导水裂隙带应变云图形态与裂隙带形态相似,与模拟试验结果相吻合,VIC-3D监测技术能够进一步验证实际开挖中裂隙发育情况。

冲击地压矿井可研阶段区域防冲设计方法

针对目前矿井设计阶段对于区域性预防冲击地压系统性设计方法和体系尚未建立的问题,为了在新建矿井设计阶段将区域防冲理念融入到矿井主要方案中,降低矿井生产期防治冲击地压工作难度和强度,分别从矿井可研阶段冲击倾向性的确定途径和方法、冲击地压矿井设计生产能力确定、冲击地压矿井开拓部署实现区域防冲理念、开采顺序与区域防冲结合等方面,提出了将区域性防治冲击地压理念融入矿井前期设计的步骤和方法,并结合呼吉尔特矿区北部矿井进行了设计实例应用,为其他类似新建冲击地压矿井可研阶段区域防冲设计提供借鉴。

深部矿井水地下调蓄系统研究

针对蒙陕地区深部矿井涌水量大、污水比例高、资源化利用率低等问题,研究利用采空区建设地下调蓄系统以稳定矿井涌水量、净化污水、降低水处理压力、提高矿井水利用率。根据煤层埋藏和开采条件,从调蓄系统建设条件和选址原则、容水量计算、水质保障、隔离工程建设条件、强矿压影响、安全性保障、经济和环境效益等角度,对矿井水地下储存、净化与调蓄进行了可行性研究。利用呼吉尔特矿区门克庆煤矿采空区建设形成矿井水调蓄系统示范工程,取得了良好的经济与环境效益。