潘谢矿区缩小防水煤柱开采实践

通过总结潘谢矿区 10a来缩小防水煤柱工作面成功的开采实践 ,系统地阐述了潘谢矿区水文地质特征、覆岩破坏规律。

淮南潘谢矿区深部煤系烃源岩地球化学特征与成烃潜力

为了查明淮南煤田潘谢矿区深部煤系的烃源岩生烃潜力,在对煤系烃源岩系统采样的基础上,应用总有机碳含量、氯仿沥青"A"、岩石热解、干酪根碳同位素、镜质组反射率等有机地球化学测试方法,结合深部煤炭勘查成果,深入探讨了淮南潘谢矿区深部煤系烃源岩地球化学特征、热演化及生烃组合特征。地球化学测试结果表明:潘谢矿区深部煤系有机质干酪根主要来源于陆生高等植物,类型属于Ⅱ2-Ⅲ型,局部存在少量的Ⅱ1型,具有良好的天然气生成潜力;上石盒子组、下石盒子组和山西组泥页岩TOC含量均达到了中等烃源岩标准,氯仿沥青"A"也均达到了好的烃源岩标准,上石盒子组和山西组泥页岩S1+S2达到了中等烃源岩标准,下石盒子组泥页岩S1+S2达到了好的烃源岩标准,因此泥页岩有机质丰度各项指标均达到了中等或者好的烃源岩标准,加上煤层总有机碳含量均在60%以上,表明潘谢矿区深部煤系有机质具有较高的原始生烃能力。在潘气1井煤系烃源岩有机地化和气测录井特征分析的基础上,结合深部煤炭勘查成果,以全区稳定发育的厚层煤层和泥页岩为目标层位,在潘谢矿区深部划分了3套稳定发育的生烃组合。组合1位于上石盒子组上段中-下部,厚40~60 m,是良好的页岩气-煤层气共生气藏;组合2位于下石盒子组上段,厚60~150 m,以煤层气为主,页岩气为辅;组合3位于山西组底部,厚20~35 m,以煤层气为主,页岩气为辅。

淮南潘谢矿区岩溶类地质异常体演化过程及预测

针对深埋矿山开采岩溶通道的突水致灾问题,依据近年淮南潘谢矿区揭露资料,讨论了该区岩溶类"地质异常体"特征;在分析宏观地质背景基础上,从沉积史、构造史、古岩溶发育史及地下水流作用等方面追踪其演变过程;通过分析古地貌与矿区不同深度放水试验水文地质特征,间接分析深埋条件下的古岩溶信息,并预测潘谢矿区岩溶类"地质异常体"分布位置,从而为煤炭开采过程中的灰岩水害防治提供参考。

采煤驱动下潘谢矿区水体演变及其景观生态效应

基于Landsat数据利用水体指数、波段运算和阈值法提取了淮南潘谢矿区1979、1987、2000及2006年水体信息,结合矿井采掘工程布置识别了塌陷水体与自然水体。面积统计结果表明1979年自然水体、塌陷水体面积最小,1980年后农田水利工程、开挖鱼塘、取土烧砖等人为活动导致后期自然水体面积增大;矿区内井工采煤导致塌陷水体逐年增多,2000年至2006年增长最快,同一时期内的煤炭开采强度也最大。基于景观生态学计算了各年份水体景观格局指数,结果表明水体景观破碎程度逐渐增大,区域景观由连续变化结构向斑块镶嵌体结构转变,塌陷水体周边水陆交错带面积逐渐增加,在一定程度上提高了区域生物多样性。预计将来塌陷水体将成为潘谢矿区水环境的重要组成,应当进行水产养殖、农业灌溉供水、工业供水、人工湿地公园等综合开发利用。

潘谢矿区灰岩地下水动态特征及影响因素分析

淮南潘谢矿区位于中国华北板块的最南缘,它为第四系所覆盖的隐伏式矿区,其寒武系、奥陶系和石炭系灰岩水文地质条件复杂,深部岩溶发育,下部A组煤开采受底板各灰岩水威胁。为此,在系统分析矿区水文地质条件基础上,采用多元回归方法,分析1996年-2013年该区不同灰岩含水层水位动态变化特征,重点揭示潘集背斜灰岩露头区及张谢灰岩露头区因疏放水引起各灰岩含水层水位动态变化规律。

潘谢矿区采动岩体裂隙发育高度的研究

在分析淮南潘谢矿区覆岩工程地质岩组特征的基础上,建立了采动岩体力学计算模型,分析了巨厚松散强含水层下煤层在不同采高条件下采动岩体裂隙的演化规律,得出在不同采厚时采动裂隙发育高度最大74m.利用最小二乘法原理对采动岩体裂隙发育高度的实测数据进行拟合计算,得出潘谢矿区垮落带、导水断裂带高度的理论计算式.

淮南潘谢矿区浅部煤层开采时压架致灾水文地质特征分析

淮南潘谢矿区浅部煤层被新生界厚松散层直接覆盖,开采过程中受到矿山采动压力和高水压共同作用,发生了多个工作面压架事故,经济损失严重。通过对压架工作面水文地质条件的分析和成功回采的类似工作面开采条件比较,认为工作面顶板中老顶中厚层砂岩直接覆盖在煤层之上、老顶以上无承载层,顶板砂岩裂隙发育、富水性强、水压高,防水煤柱尺寸较小等因素是导致工作面出现压架事故的主要因素。并提出了合理布设保护煤柱及工作面参数,做好工作面顶板岩层富水性及地质异常体的探查,加强工作面矿压观测,加快工作面开采速度等防治建议。

潘谢矿区水文地质特征与缩小防水煤柱机理

淮南潘谢矿区年总设计生产能力为 2 10 0× 10 4t。区内第四系松散层厚 16 9～ 437m ,为巨厚松散强含水层 ,设计留设80m防水煤岩柱 ,防水煤柱储量达 6× 10 8t。通过开展缩小防水煤柱试采研究工作 ,将原设计留设的 80m防水煤柱减小到6 0m左右 ,局部仅 40m。本文通过总结潘谢矿区 10年来缩小防水煤柱工作面成功的开采实践 ,比较系统地阐述了潘谢矿区水文地质特征、覆岩破坏规律及缩小防水煤柱机理。

潘谢矿区Ⅰ、Ⅱ型水体下防水煤岩柱留设探讨

在研究淮南矿区煤田地质勘探工程的基础上,查明了巨厚松散层的水文工程地质条件,通过对比分析潘谢矿区巨厚松散层的岩性组合,将谢桥含水层的红层划分为隔水层;提出了在Ⅰ、Ⅱ型水体下存在下渗带的观点,分析了压架出水原因和防范技术措施,为确定潘谢矿区回采上限提供了科学依据。

潘谢矿区煤层顶板砂岩水害分析与防治措施

通过对潘谢矿区几起典型出水事故案例的分析,总结出工作面顶板砂岩出水具有出水时间短,水量迅速增大,储量以静储量为主等特点,分析了影响顶板砂岩涌水的主要因素(砂岩的发育厚度、埋藏深度、地质构造的影响、地下水对其补给的条件、煤层采动对覆岩的破坏程度、工作面的推进速度、钻孔的封闭质量等),并提出防治煤层顶板砂岩水害的综合措施。

淮南潘谢矿区采煤塌陷环境综合治理的实践与思考

介绍了淮南潘谢矿区采煤塌陷的严峻形势及塌陷特点,对已经在潘谢矿区应用过的三种典型治理模式进行了系统分析。根据潘谢矿区的实际情况,提倡采用泉大模式对已破坏的生态环境进行综合治理,对综合治理实施过程中可能遇到的问题提出了解决方案:建立政府主导、企业参与的工作机制,在详细规划的前提下分步实施,多渠道筹措资金。

淮南潘谢矿区采煤沉陷影响水利设施治理对策初探

本文根据淮南潘谢矿区采煤沉陷预测成果,分析采煤沉陷影响水利设施的范围及程度,对采煤沉陷影响水利设施分类提出加固、改建、废弃或重新调整水系的对策措施。

淮南潘谢矿区石盒子组煤系页岩气储层孔隙结构特征及影响因素

淮南潘谢矿区发育了丰富的煤系页岩储层。为探讨页岩储层孔隙结构对于页岩气富集和开采的影响,应用高压压汞、低温N 2和CO 2吸附实验结果,对淮南潘谢矿区石盒子组煤系页岩气储层的孔隙结构进行定量表征,并结合有机地球化学特征、矿物组成和成熟度探讨了其影响因素。结果表明:潘谢矿区石盒子组页岩孔隙度为1.21%~11.00%,平均3.58%;孔隙类型主要为平行板状孔、楔状半封闭孔及墨水瓶孔。潘谢矿区石盒子组页岩的总孔体积为12.77×10^-3~36.66×10^-3 cm^3/g,总比表面积为10.27~26.01 m^2/g,平均孔径为9.59 nm,介孔对孔隙结构的贡献最大,其次是微孔和宏孔。孔径为0.5~0.85、2.1~3.5、71~150 nm的孔隙对潘谢矿区石盒子组页岩孔体积起主导作用,孔径为0.4~0.85、2.5~5.0 nm的孔隙提供了主要的比表面积。总有机碳含量(TOC)、矿物组分和成熟度均会影响石盒子组页岩孔隙结构的发育。TOC的富集有利于拓展孔隙空间和孔隙结构的发育;黏土矿物含量的增加会抑制孔隙结构的发育,脆性矿物则相反;石盒子组页岩成熟度达成熟-高成熟,处于有机质第一次裂解后孔隙减小阶段。该研究成果为深入认识该区页岩气赋存富集提供基础资料。

淮南潘谢矿区土地与水域演变趋势及治理对策

淮南潘谢矿区为高潜水位煤层群开采条件,随着煤炭大规模开发,引起地表大范围的沉陷导致生态环境发生严重变化,在现状调查的基础上,结合矿区生产规划,应用开采沉陷预测技术、地理信息及遥感技术,对淮南矿区土地、水域演变趋势进行研究并提出治理对策。分析结果表明沉陷区土地面积占比整体快速下降,而水体面积占比快速上升,到煤炭资源采毕后,淮南潘谢矿区范围内(不包括留设煤柱保护的建筑用地)积水面积相当于100个西湖,达597.6 km2;蓄水容积相当于3个太湖,达143.6亿m3;生态系统结构由陆生生态系统转变为水陆复合生态系统。据此提出一套湿地生态系统重构、生态农业构建等多种治理模式相结合的复垦和生态修复体系,充分利用沉陷区并改善生态环境;结合沉陷积水区、天然湖泊洼地及水系相通的条件,将沉陷区开发为蓄水工程,为国家"引江济淮"服务,改善区域水资源短缺现状。

淮南潘谢矿区矿井安全改建及水平延深开采方案设计

为了保证淮南潘谢矿区多个矿井可持续开采,基于矿区表土层厚、煤层多、煤层埋藏深、瓦斯含量高、透气性差、地压大的地质特征,以充分利用资源为目标,在现有的生产系统上,统筹分析给出了矿区矿井延深方式、块段及采区划分、各煤层(组)瓦斯治理模式、防治水方案以及采区系统巷道布置等设计原则,形成了一套适用于复杂地质条件下高瓦斯突出煤层群开采的矿区矿井安全改建及水平延深的设计方法,为类似矿井安全改造和水平延深提供参考。

潘谢矿区新生界底部沉积物特征与沉积演化分析

通过对潘谢矿区新生界底部沉积物岩性特征、厚度分布、物质来源及沉积剖面等综合分析,得出该矿区古地形主要受构造、岩性以及风化作用等控制,在此基础上形成的底部砾石层与"红层"在整个空间分布呈非均匀性的特征,东部潘集矿区以砂砾层、砂层和含砾石粘土层为主,沉积厚度大,物源为就地风化和远处水流搬运物;西部张谢矿区以"红层"为主,成分混杂,厚度小,不连续,主要分布在山前低洼处,为山区"剥高填低、就地沉积"的沉积特征。底部松散沉积物主要有洪积环境、坡积环境以及河流环境下形成的沉积物,并依此推断了潘谢矿区底部松散层的沉积演化过程,洪积和河流冲刷作用对沉积物的形成及改造较为突出。研究成果为矿井在开采浅部煤层过程中,对于"底含"水的防治提供了重要的参考依据。

潘谢矿区深部地下水常规水化学特征的多水源示踪分析

如何快速、准确地判别出矿井充水水源是煤矿井下安全开采急需解决的重要科学问题。以潘谢矿区为例,通过对该矿区多相含水层(第四系松散层孔隙含水层、二叠系砂岩裂隙含水层、石炭系太原组石灰岩溶裂隙含水层和奥陶系马家沟组白云岩溶裂隙含水层)68个水样的常规水化学特征的测试分析,表明了不同含水层的常规水化学类型;采用Bays线性示踪分析法,构建了不同含水层水化学判别模式。研究结果表明:第四系下含水与奥陶系岩溶水的区分程度高、判别效果显著,而二叠系煤系砂岩水与石炭系太灰水具有一定程度的误判率,两者之间存在混合现象,不易区分,表明两者之间存在一定的水力联系。上述研究成果为本区突水水源示踪奠定了理论基础。

淮南潘谢矿区缩小防水煤柱开采现状及设想

针对淮南潘谢矿区松散砂层水体下开采存在的问题分析，根据对该矿区新生界水文地质条件的初步认识，该矿区矿井设计留设的垂高60-80m的防水煤柱大部分区域具有进一步缩小的可能。

潘谢矿区石盒子组煤系页岩有机质特征及其对含气量的影响

潘谢矿区是安徽省淮南煤田重要的深部煤炭生产矿区,其石炭-二叠系煤系地层具有丰富的天然气资源。应用有机碳、热解、显微组分定量、等温吸附等实验分析数据,对潘谢矿区石盒子组煤系页岩有机质特征与含气量进行研究,并利用梯度下降算法建立了含气量与有机碳含量(TOC)和有机质成熟度(Ro)的多元线性模型。结果表明:潘谢矿区石盒子组煤系页岩TOC较高(平均为1.20%),有机质类型为Ⅲ型,成熟度Ro为0.75%~1.12%,处于成熟阶段,页岩含气量较高(平均为1.93 m 3/t)。多元线性模型表明,煤系页岩TOC和Ro的增加会有利于页岩气生成,但Ro对含气量的影响更为明显。

潘谢矿区灰岩地下水水化学特征与成因分析

灰岩水是潘谢矿区的主要充水水源,对煤田的开采具有潜在的水害威胁。本文采用Piper三线图、饱和指数及离子比例系数分析了灰岩水水化学特征。结果表明:潘谢矿区灰岩水为弱碱性水,阳离子以Na+离子为主,太灰水水化学类型以Cl-Na为主,奥灰水水化学类型多为Cl-Na和Cl·HCO3-Na;岩盐溶解是潘谢矿区灰岩水形成Cl-Na型水质的主要原因,奥灰水HCO3-来源于方解石和白云石,Na+因交替吸附作用而成为主要阳离子。