榆横北区巴拉素井田不同时期矿井涌水量预测

为准确预测榆横北区矿井不同工作阶段涌水量,以巴拉素井田先期开采地段首采2号煤为例,首先确定导水断裂带高度和波及主要含水层,而后采用5种方法进行涌水量预测,最后选取相对科学合理的方法和结果。结果表明:基建阶段巷道掘进的主要水源为2号煤裂隙水;生产阶段采用裂采比28倍计算导水断裂带高度约107 m,波及延安组和直罗组含水层,预测矿井基建、生产和2101首采工作面等不同工作阶段的正常涌水量分别为1 032、1 865、348 m^3/h,通过对比分析,基建阶段涌水量预测方法为廊道法,生产阶段为大井法+数值法,2101首采工作面为动静结合法。

榆横北区巴拉素井田沉积特征分析

陕北侏罗纪煤田榆横北区内煤炭资源丰富,但区内矿井普遍受到顶板水害影响。为了区内矿井后期水文地质和防治水工作的高效开展,以巴拉素井田先期开采地段为例,通过对矿井未来首采的2号煤顶板直接充水含水层进行沉积环境分析,以此掌握其赋存特征。结果表明:2号煤顶板的侏罗系直罗组和延安组第四段含水层主要形成于弱还原-还原沉积环境,具有平行层理、槽状交错层理、过渡性层理、冲刷面等沉积构造;直罗组沉积由河道砂坝和河漫滩构成,古河道呈北西-南东向展布;延安组第四段沉积微相以分流河道和分流间洼为主,分流河道呈北东-南西方向展布。

榆横北区巴拉素井田富水煤层微观特征研究

陕北侏罗纪煤田内的煤层富水问题较为特殊,严重影响着矿井安全生产。针对榆横北区巴拉素煤矿2号富水煤层微观结构特征,开展了孔渗分析、扫描电镜、核磁共振、CT扫描等实验研究,对比其他富水煤层,发现了2号富水煤层的微观特性。结果表明:巴拉素井田2号煤孔隙度相对最高,在30.16%~31.93%之间,平均约30.89%;除了各煤层普遍存在的生物孔和摩擦孔,2号煤层内还发育有表征活跃地下水活动的溶蚀孔,同时微裂隙的类型、数量也相对较多,其内部孔隙中可自由活动的重力水含量最高(高约10%以上);结合水为其他煤层内部水体主要赋存形式,相同孔径的孔隙占比中,巴拉素2号煤层仍最具有最大优势(16%);相对于同井田3号煤层和相邻大海则井田2号煤层,巴拉素井田2号煤层具有较好的微观孔隙数量和空间,由此也反映出2号煤层具备存储和运移地下水的优势介质条件。

榆横北区富水煤层与上覆含水层的水力联系

煤层水害作为一类特殊问题在陕北侏罗纪煤田榆横北区内屡有发生。以区内巴拉素煤矿2号煤层水为主要研究对象,对煤层水的补给来源和形成条件进行研究,结合现场采样、室内测试、理论分析、远程监测等方法手段,具体开展了各类水体的离子组成特征、矿化度特征、氢氧同位素特征、离子组合参数特征研究,并通过煤岩接触关系、抽水试验及水文监测成果分析,发现了研究区2号富水煤层与其上覆含水层的水力联系。结果表明:研究区地下水系统主要以侏罗系安定组为界,将浅部的第四系、白垩系洛河组含水层水与深部的侏罗系直罗组及含水层水分为两类。其中,2号煤层水与其上覆直罗组、延安组含水层水联系紧密,其水质类型均为Na_(2)SO_(4)型。结合顶板砂岩与2号煤层的赋存形式、煤层水疏放与顶板直罗组含水层水位变化情况等关联分析,认为巴拉素井田2号煤层水主要源于上覆侏罗系直罗组、延安组砂岩裂隙含水层水的垂向下渗补给。研究成果可为区内煤层富水机理和赋存规律研究提供理论参考。

基于GIS的毛乌素沙地南缘生态敏感性评价——以榆横矿区北区为例

毛乌素沙地南缘是我国典型风蚀、水蚀过渡带,生态环境脆弱,随着近年来煤炭能源基地的建设,生态环境保护压力逐渐增大,本文以毛乌素沙地南缘生态环境保护为研究对象,选取榆横矿区北区为研究区,依据其生态环境特点,选择土地利用、植被覆盖、水域、沙质荒漠化4个因子作为生态敏感性评价指标,应用生态因子评价模型和GIS空间分析功能,开展生态环境敏感性评价,在对单因子敏感性评价的基础上,进行综合生态敏感性评价。结果表明:(1)该区综合生态敏感性较高,中度敏感性区面积最大,占总面积的71.34%,整体生态系统较脆弱。(2)根据不同等级敏感区提出开发保护的对策,为榆横矿区北区矿产资源开发建设进程中的土地合理利用、生态环境保护提供参考,同时也为毛乌素沙地南缘煤矿区的开发提供借鉴。

巴拉素井田煤层富水性分区及水量预测

针对陕北侏罗纪煤田榆横北区内巴拉素煤矿2号煤层水的特殊赋存运移形式,通过理论分析、计算预测、模拟实验等方法,对其水资源量、富水性分区及矿井涌水量进行研究,探索了研究区内2号煤层水特征;根据影响富水煤层的煤层厚度、煤心采取率、煤层孔隙度、煤层顶板含水层厚度及底板隔水层厚度5项主控指标,结合ArcGIS软件和层次分析法(AHP)对研究区2号煤层进行富水性预测分区,并对不同工况条件的井下掘进(含井筒、巷道)、回采工作面涌水量进行预测。结果表明:估算的研究区2号煤层水静储量约0.665亿m^(3),动态补给水量约362m^(3)/h,煤层水整体呈衰减趋势;2号煤层富水性分为相对强、较强、中等、较弱和弱5类富水区。

穿越富水煤层段井巷防治水技术研究

为解决陕北侏罗纪煤田内个别矿井受到的严重煤层水害问题,以榆横北区巴拉素井田为例,对其井巷工程穿越富水煤层段防治水技术进行研究。巴拉素井田2号煤层裂隙发育、沟通联系密切,局部存在高压强富水地段,通过井上下联合的钻探、注浆工程对其巷道通过富水煤层段进行水害超前防治。具体主要采用钻孔探查、帷幕注浆、水化学测试、理论分析、孔中窥视、揭露验证等方法,探究了该类水害条件下的矿井防治水技术。结果表明:井下局部煤层水压可达3.81 MPa,单孔最大涌水量198 m^(3)/h;通过钻孔高压注浆形成局部阻水帷幕,单孔起压至约10 MPa可完成煤层水封堵;治理后的钻孔出水pH值在12.20~12.58,平均约12.32,呈强碱性,水质类型大多为OH·SO_(4)-Ca·Na型,证明其注浆材料已充分进入煤层裂隙中;各钻孔之间存在水力联系,结合一次注浆、二次扫孔后的地面注浆压力、钻孔水量水压等数据变化情况,分析判断其封堵效果良好,计算总水量衰减约97.5%以上;通过钻孔窥视进行直接观察,发现注浆治理后的煤岩层段裂隙基本不再出水;根据施工验证钻孔发现注浆改造区域钻孔涌水量不足1 m^(3)/h,巷道实际揭露时的掘进涌水量为1.2 m^(3)/h,最终实现了掘进巷道通过富水煤层段的煤层水害有效防治。本次研究针对陕北侏罗纪煤田榆横北区的煤层水害隐患,提出了“钻孔探查、地面制浆、井下注浆、测试分析、窥视验证”的综合防治水技术,确保了矿井巷道通过2号富水煤层段的安全掘进,为区内条件类似矿井的煤层水害防治工作提供了实际借鉴依据。

袁大滩煤矿覆岩破坏规律及顶板水害防治对策

陕北侏罗纪煤田普遍受到顶板水害威胁,开展覆岩破坏规律研究对矿井安全生产尤为重要。以袁大滩煤矿为例,通过地面钻孔冲洗液漏失量观测、压水试验等现场实测,结合数值模拟、相似材料模拟等手段,对矿井2号煤层11201首采工作面进行覆岩“两带”发育高度分析研究。结果表明:综合各方法结果,最终确定袁大滩煤矿2号煤层11201首采工作面顶板导水断裂带发育高度约为104.36~110.37 m,按照采高3.2 m计算,裂采比约为32.61~34.49倍,通过顶板水害分析评价,认为2号煤层开采不直接受上覆白垩系洛河组、第四系含水层和地表水的影响,未来顶板防治水工作,应主要对覆岩导水断裂带发育范围内的侏罗系延安组和直罗组含水层水进行疏干。

巴拉素煤矿2号富水煤层水理性质分析

陕北侏罗纪煤田榆横北区的巴拉素煤矿2号煤层水害严重威胁矿井安全。以区内巴拉素煤矿2号富水煤层为研究对象,阐明了2号煤层水的赋存、运移形式。结合其他非富水煤层,即巴拉素煤矿3号煤层、大海则煤矿2号煤层,利用采样实验、数据分析等方法,通过对比研究水理性质,总结了各煤层的容水度、透水性、给水度和持水度特征。研究结果表明,巴拉素煤矿2号煤层水赋存于煤层内部发育的孔隙、裂隙中,随煤层起伏变化由高向低流动运移,并趋于稳定状态;在外部因素影响作用下,大量煤层水瞬间涌出。对比各煤层水理性质的主要参数,巴拉素煤矿2号煤层容水度比其他煤层大30%~50%,渗透系数是其他煤层的近2倍,给水度比其他煤层大30%~40%,而持水度小40%~60%。由此认为,巴拉素煤矿2号煤层具有良好的内部空间和通道,有利于地下水的存储和运移,且其煤层内部结合水含量少、重力水含量多,更有利于水体的释放流出,而其他煤层则不具备该条件。研究成果可为区内2号煤层富水机理研究提供理论依据。