控水采煤技术及其在砂岩含水层下综放开采实践

控水采煤技术是利用煤层中各种矿物的矿化作用,使煤体内的含水层中的煤泥在水的作用下不断被水解,最终形成煤粉,然后进行开采的过程。目前,我国的控水采煤技术主要是通过煤的浸出、气化、矿渣的淋洗以及煤灰的分级分选等技术,实现煤料的高效开采。

控水采煤技术原理、关键技术及在砂岩含水层下综放开采实践

针对我国煤矿水文地质及采矿条件千差万别、水体类型错综复杂的现状和水体下压煤开采的工程实践,详细阐述了控水采煤技术的思路、技术原理、技术原则和关键技术,即综合考虑煤矿安全和经济合理等重要因素,针对不同充水能力与补给条件的含水层,通过钻孔预先疏放一定量的含水层静储量,同时采用采动裂缝垂向导水性的差异和滞后压实的特性,实现涌水量大小和形式可控。该技术解决了传统的水体下采煤留设不同类型防水煤岩柱技术而造成煤炭资源的大量损失,或者单一采用含水层疏降技术不仅容易形成人为导水通道,而且过量的钻孔对含水层的疏放增加矿井涌水量及排水费用,同时导致地下水位大幅度下降,使矿区生态环境遭到严重破坏等问题。将控水采煤技术与综放开采工艺特点相结合,应用到内蒙古铁北煤矿半固结砂岩含水层下综放控水开采实践中。研究结果表明:针对铁北煤矿煤层顶板砂岩含水层的赋存状态与富水程度、不同采动覆岩破坏程度、主采煤层与含水层的空间关系,基于控水开采采前预疏与边采边疏相结合的技术原则,利用综放开采采场沿煤层底部布置,放煤厚度灵活调整可控的特点,提出的“顶水开采与疏干或疏降开采相结合、先疏后采与边采边疏相结合、钻孔疏干或疏降与回采疏干或疏降相结合、分段控制放顶煤开采厚度与含水层疏降程度相结合”控水采煤的总体方案是可行的,实现了3~8 m阶梯型采厚安全开采,既控制了工作面的涌水量、改善了工作面作业环境,又有效防止了突水溃沙灾害的发生,取得了综放控水安全开采的成功。

高水压巨厚砂砾层裂隙岩体下控水采煤技术

以宿州煤田的祁东煤矿地质采矿条件为例,阐述了原生纵向裂隙发育覆岩及高水压巨厚含水砂砾层作用条件的特征和控水采煤技术的原理;采用控水采煤技术,通过调整和控制采动影响引起的张裂性破坏区的发育程度及其渗透性变化来控制采煤工作面涌水量大小及其有无涌水,同时还考虑到了未受到采动破坏性影响的保护层的渗透性因素,并结合高水压水体对于裂隙岩体条件下的导水裂缝带高度和保护层厚度的作用和影响,通过完善的控水采煤安全措施的实施,实现了7.14、7.12两综采工作面有限程度砂砾层涌水和无砂砾层涌水形式下的安全生产。

浅埋煤层水体下控水采煤防治水技术

为解放浅埋煤层受上覆含水层及地表河流等水体威胁煤炭资源,以沁水煤田平定昔阳矿区运裕井田为试验区,通过覆岩破坏规律的研究,以及防水安全煤岩柱、防砂安全煤岩柱及安全采厚计算,对不同控水采煤方案对比分析,开展了浅埋煤层水体下控水采煤防治水技术研究。结论表明:运裕井田15#煤层回采后顶板覆岩裂采比为18、冒采比为11,限厚开采是一种有效的控水采煤方案。

15101工作面冲积含水层下控水采煤技术应用

阐述了运裕煤矿15101工作面受河流冲积含水层威胁情况,介绍了该工作面水体下控水采煤技术方案制定的依据和方法,为类似条件下工作面安全回采提供了参考范例。

高水压巨厚砂砾层裂隙岩体下控水采煤技术

该文结合某高水压巨厚砂砾层裂隙岩体开采现场实际案例,针对当前存在的砂砾层突水淹井以及砂砾层涌水问题,分析了高水压对开采工作面安全性的不良影响,结合现场实际情况,研究了控水采煤技术方案的设计要点,并就该方案的实施效果进行了监测,证实了控水采煤技术在提高高水压巨厚砂砾层裂隙岩体开采安全性、稳定性方面的价值,值得重视。

蒙陕深部矿区强富水顶板水害防控与综合利用技术

针对蒙陕地区深部主采煤层受多层含水层威胁、井下涌水量大、生态环境脆弱的现状,以纳林河二号矿井地质和采矿条件为研究背景,综合采用数值模拟、相似模拟、室内试验、现场实测等研究手段,首先基于采动覆岩破坏高度与特征和采动砂岩裂隙含水层的充水规律,提出了以"控水采煤"为核心的深部水害防控技术方案;其次,针对高矿化度矿井水质和井下工作环境的特殊性,开发了一种适合该矿区矿井水水质特点的、综采工作面给水深度处理技术及成套装备;最后根据矿井排供水量关系,将疏控水技术与矿井水深度处理技术相结合,实现了蒙陕深部矿区矿井水综合利用。研究成果的成功应用,不仅有效控制了工作面初采期间的最大涌水量,实现了工作面的安全回采,而且实现了矿井水资源的充分利用与保护,从而保障了矿井安全高效绿色开采,为该矿区其他矿井提供了借鉴。