基于相关系数法的顶板含水层富水性主控因素分析

随着煤炭资源采掘深度的不断加大,矿井顶板水害问题日益严峻,准确评价煤层顶板充水含水层富水性对于煤矿防治水工作至关重要。含水层富水性是由具有不同相关程度的多元水文地质因素共同作用的结果,选取顶板含水层单位涌水量、渗透系数、砂岩厚度、冲洗液消耗量、岩芯采取率、脆塑性岩厚度比这6个主要控制因素,采用Pearson相关系数法对煤层顶板直接充水含水层富水性与各主控因素之间的相关性进行对比分析。通过评价各主控因素的正负相关性与相关程度,结合统计学方法计算Pearson相关系数进行相关程度的量化对比分析,为煤层顶板直接充水含水层的富水性评价提供依据。

侏罗纪煤田延安组煤层顶板含水层富水性评价

侏罗系中统的直罗组风化基岩裂隙含水层和延安组烧变岩含水层是神南矿区煤矿生产面临的主要充水含水层,以柠条塔煤矿南翼1^(-2上)煤层隐伏火烧区内开采2^(-2)煤面临的顶板多层含水层水害现状,选取了影响风化基岩和烧变岩含水层富水性的补给条件、烧变岩厚度、风化基岩厚度、岩芯采取率、风化指数、岩性组合指数6个指标,采用组合赋权法与富水性指数法对单层含水层富水性进行评价与分区,而后进行叠加,对叠加后的含水层富水性进行评价分区,最后采用单位涌水量进行富水性分区结果验证。

顶板含水层对煤层气井网产能的影响

根据煤体的岩石力学性质和弹性本构关系推导出了考虑基质收缩效应的煤裂隙渗透率模型,并在此基础上建立了三维煤层气垂直井网的非平衡吸附拟稳态条件下的气-水两相流动数学模型.编制程序并利用沁水盆地南部某区的资料对五点式煤层气井网开采进行了模拟预测,结果表明:石炭系K2灰岩层局部富水性较强,在煤层气开发实践中,尤其在压裂增产改造过程中可能对煤层气的开采造成直接不利影响,同时基质收缩对裂隙渗透率的影响也不容忽视.

红庆河煤矿煤层顶板含水层沉积规律研究

根据红庆河煤矿地层发育特征以及钻孔测井曲线等资料,对研究区的地层进行了重新划分,结合地层沉积相的标志,研究了地层的沉积规律。结果表明:延安组三段主要为三角洲平原亚相沉积,发育三条近南北向的河道和两条近北北东向河道,分流河道处砂地比值均大于0.4;直罗组一段和直罗组二段主要为辫状河沉积,沉积亚相为河床、泛滥平原,河道呈北西—南东向展布,河道中心的砂地比值0.6~0.8之间,此结果可为后期地层富水性评价提供依据。

煤层开采对顶板含水层的破坏机理及影响研究

为了研究霍州矿区煤层开采对顶板含水层破坏机理,采用F-RFPA2D软件建立数值模型,对开采过程中煤层顶板的破坏过程进行动态模拟。经模拟分析认为,工作面回采过程中,首先在切眼和煤壁支撑处应力集中现象比较明显,随着工作面进一步推进,应力开始逐步向四周扩展,直接顶板随采垮落,基本顶岩层结构发生变化,上覆断裂、离层的岩块在自重和开采扰动的综合影响下,部分产生了闭合,甚至部分地段影响到了地表。煤层开采后形成导水裂缝带对顶板含水层结构造成了破坏,产生了地下水位下降、泉水干枯等环境负效应。

榆横北区煤层顶板含水层岩石微观特征研究

研究岩石的微观特征,可掌握含水层的空间结构、渗透性质及展布规律等。为了充分了解煤层顶板直接充水含水层的富水性质,以巴拉素井田为例,通过理论分析、薄片观察、压汞测试等手段,对矿井未来主采的2#煤顶板直接充水含水层岩石微观特征进行分析研究。结果表明:延安组含水层的岩性主要有细粒岩屑长石砂岩和中粒岩屑长石砂岩共2种;直罗组含水层的主要岩性共3种,比延安组多一种粗粒岩屑长石砂岩;其砂岩含水层中粒度越粗,密度越小,直罗组含水层的孔隙度和渗透率条件要优于延安组第四段含水层;这2种含水层赋存均具有不均一性,后期极有可能影响矿井安全生产。

浅埋煤层回采中顶板含水层涌水量的时空动态预测技术

针对煤层回采工作面顶板涌水量超前预测精度低,预测结果的时间空间概念不清,对生产实际的指导性不强等问题,从煤层回采的时空变化和地下水流演化过程入手,从理论上分析了以大井法、廊道法为代表的解析法预测工作面顶板涌水量存在的主要问题,提出了浅埋煤层回采过程中顶板含水层充水水量由脉动式静储水量释放与渐增式动态补给水量共同组成,并给出了随矿井采掘过程进行的渐进式矿井涌水量时空动态预测方法,不仅计算了全矿井涌水量的大小,也给出了涌水量的时间变化过程和空间分布特征。大大提高了预测结果的精度,对生产有实际指导意义。结合一实际矿井的采掘规划与生产接续计划,引进了新增水量、干扰水量及残余水量的概念,计算预测了矿井2011年—2015年生产过程中矿井涌水量及其动态变化过程。

麦垛山煤矿巷道顶板含水层综合治理技术探讨

井巷工程施工中顶板淋水、渗水的治理一直是个难题,针对宁煤集团麦垛山煤矿巷道顶板含水层综合治理方案进行慎重研究与论证,通过采取超前释放钻孔与锚索滞后相结合防水技术、WG抗腐蚀抗裂防水剂锚喷工艺、全长锚固锚杆及注浆锚索防止支护钻孔涌水技术及化学浆液应用于巷道注浆及加固技术,有效地解决了巷道顶板淋水对施工进度的影响,提高了巷道施工进度,实现了快速、安全、优质、高效施工,为类似围岩条件下的井巷施工积累了经验。

仰斜钻孔倾角对顶板含水层疏放水影响的数值模拟研究

钻孔疏放水是防治煤层顶板水害普遍采用的方法,在特定的含水层条件下,钻孔疏水量与疏水降压效率均受结构参数的密切影响,倾角是重要参数之一。针对不同倾角对仰斜钻孔疏放水量与降压效果的影响,建立均质各向同性水平含水层疏水模型,研究倾角为10°、20°、30°、40°及90°的仰斜钻孔边界设置,模拟定流量与定水头情况下的钻孔疏水量特点。研究发现:定流量疏水条件下,疏水钻孔缓倾斜到陡倾斜过程中,水位降落漏斗由底部平坦、影响面积大的椭圆形变为底部尖锐、影响面积小的渐圆形;定水头疏水条件下,钻孔疏水量随倾角增加锐减。含水层水平时倾角缓的钻孔更利于大面积水位降低及长期保持大水量疏放水。

陕北浅埋矿区煤层顶板含水层富水成因研究

为了查清陕北浅埋矿区工作面涌水量差异巨大的原因,从地形地貌、风化基岩厚度、含水层富水性、井下涌水等方面,开展了煤层顶板含水层富水成因研究。结果表明:作为煤层开采最主要充水含水层的风化基岩,其富水性强弱主要受地貌控制;风化基岩富水性强弱与风化基岩厚度没有直接关系;在风化基岩提供储水空间的基础上(空间条件),第四系厚度较大、富水性较好的区域(水源条件),可以形成富水性较好的风化基岩含水层区域,该区域煤炭开采过程中,会产生较大采空区涌水。

基于多属性决策的煤层顶板含水层富水性预测

针对田陈煤矿3;煤层顶板含水层富水性开展研究,选取了砂岩岩性系数、岩性结构指数、岩芯采取率、断层分维值、褶皱分维值等5个参数作为砂岩含水层富水性预测的评价指标,并利用AHP-PCA法对主控因素对富水性的影响进行了综合赋权,得到权重,在此基础上基于TOPSIS多属性建立了富水性指数预测模型,实现了煤层顶板含水层富水性预测分区,为煤层安全高效开采提供了依据。

工作面顶板含水层冒裂带分析及防治水措施

为保障2103工作面回采期间不出现顶板突水,通过计算工作面导水裂缝带的发育高度,进行顶板含水层冒裂程度分析,确定工作面全区均处于顶板含水层冒裂带危险区内。设计工作面回采巷道掘进期间采用物探+钻探的防治水措施,工作面回采期间在物探+钻孔疏放防治水的基础上,在工作面两侧设置排水沟,富水性大的断层区域设置防水煤柱等防治水措施。据现场观测,防治水措施保障了工作面的安全回采。

滑动构造条件下矿区顶板含水层的特征分析

告成矿区位于大致呈东西走向的颖阳一芦店向斜的东段南翼，矿区内主要构造为“滑动构造”，它由滑动面、下盘及上盘的滑体构成，此构造影响井田范围迭75％左右。因受滑动构造的影响。告成井田内二1煤层顶扳大部分为外来岩层，缺失大量地层。致使不同地段煤层顶板岩性差异变化很大。造成煤层顶板含水性区域变化很大。通过对滑动构造条件下项板含水层的补、径、排特征分析研究．为告成矿区的顶板水害防控提供理论依据。

山寨煤矿顶板含水层涌水规律及其防治对策探析

总结了山寨煤矿煤5层顶板含水层的空间分布特征及其涌水规律.针对含水层涌水规律,提出了含水层谁的防治对策,为矿井防治水工作提供了技术保障。

基于概率神经网络的煤层顶板砂岩含水层富水性预测

以谢桥矿为例,分析了8煤层开采最大导水裂隙带发育的高度,确定了顶板砂岩水预测的范围,研究了顶板富水性的影响因素,建立了评价指标体系,在此基础上利用概率神经网络预测了煤层顶板砂岩的富水性。

顶板风化基岩含水层富水特征与涌(突)水危险性预测

为了解决柠条塔煤矿2^(-2)煤层顶部普遍发育的风化基岩含水层突水危险性评价难题,在分析其风化基岩发育特征的基础上,深入挖掘地质及水文地质资料,提出了能够考虑风化程度的富水性评价指标体系,包括风化影响指数、含水层厚度、渗透系数、脆塑岩厚度比、单位涌水量和岩芯采取率,并以此为依托对风化基岩含水层进行了富水性评价。以更加精确地预测顶板导水裂隙带发育高度为目标,将实测数据用于对经验公式的校正中,得出了符合研究区实际情况的导水裂隙带发育高度计算公式。根据导水裂隙带高度计算结果对顶板冒裂安全性进行分区,结合富水性评价结果,对煤层顶板风化基岩裂隙含水层突水危险性进行了预测评价。

煤层顶板承压含水层涌水模式与疏放水钻孔优化设计

针对煤层顶板承压含水层涌水模式不清的问题,从煤层回采过程中顶板含水层涌水的时空变化特征入手,提出顶板含水层涌水量由静态储存量和动态补给量构成,认为静态储存量主要受来压步距、顶板垮落和导水裂隙(合称冒裂)影响区含水层厚度、含水层给水度控制,动态补给量主要受冒裂影响区外围含水层厚度、渗透性流场中水力梯度和过水断面面积控制;根据导水裂隙波及含水层情况,将顶板含水层涌水模式划分为井底进水的触及井涌水、井壁及井底进水的非完整井涌水和井壁进水的完整井涌水3种模式,并基于地下水渗流理论给出不同涌水模式下动态补给水量计算公式;针对以往疏放水钻孔数量多及疏放水量大的问题,以实现工作面顶板含水层静态储存量疏放后动态补给量可控为目的,提出冒裂区高度控制钻孔深度、单孔水位影响半径控制钻孔布置间距、钻孔疏放水量稳定时间控制超前疏放时间的疏放水钻孔优化设计理念,对疏放水及疏放钻孔布置进行优化,形成系统的顶板含水层水疏放体系。研究结果丰富了煤层顶板含水层涌水量计算和控制方法,对顶板水害防控具有实际的指导意义。

基于模糊综合评判法的煤层顶板灰岩含水层富水性评价

煤层顶板含水层富水性受多因素影响,选取含水层厚度、含水层出露面积、单位涌水量、渗透系数、漏水孔率和断裂构造复杂程度等6个评价指标,建立定量与定性评价指标为一体的评价等级标准,构建基于层次分析—模糊综合评判法的煤层顶板含水层富水性多因素评价模型,并利用评价模型对贵州省黔西某矿顶板含水层富水性进行总体评价,其效果较好,可为相关研究提供借鉴。

基于EW-FAHP-GIS耦合的煤层顶板富水性评价

以薛虎沟煤矿10号煤层为研究对象,在分析煤层顶板富水性影响因素的基础上,运用熵权(EW)与模糊层次分析(FAHP)综合赋权法建立了顶板含水层富水性的脆弱性指数模型,基于地理信息系统(GIS)对煤层顶板含水层富水性进行评价。研究表明,10号煤层顶板含水层富水性的主控因素为含水层厚度、岩层脆塑性比、钻孔取芯率、钻孔漏失量和岩石质量指标,并建立了相应的脆弱性指数模型,据此进行K2含水层富水性评价,划分了富水性分区,为煤矿制定和实施合理的防治水规划提供科学依据。

梅花井煤矿232201工作面顶板水疏放效果评价研究

针对梅花井煤矿232201工作面面临的顶板砂岩水害问题,在工作面回采前开展了一系列防治水工作,通过探查顶板含水层并进行疏放水工程,对钻孔疏放水量进行观测。疏放水工程完成后,分析钻场水量的衰减率与稳定情况,结合工作面涌水量静储量和动态补给量预测值,对顶板水疏放效果进行了评价。结果表明:从钻孔、钻场水量变化来看,绝大多数钻孔衰减率达到100%,水量趋于稳定,顶板疏放水钻孔疏放水量大于静储量,疏放水效果良好。通过结合大井法预测的工作面涌水量以及钻孔疏放水的实际观测数据,对煤层顶部砂岩含水层的疏放水效果进行评价,该方法适用于类似工作面采前的水文地质条件评价中,对矿井的水害防治和水资源管理提供了重要的实践指导。