红柳林井田风化基岩及其富水性研究

西北地区的侏罗系风化基岩具有结构疏松、孔隙度大、渗透性强和裂隙发育等特点,是天然富水层,也是该地区煤矿井田突水灾害的主要来源之一,科学准确地划分风化基岩区域,分析研究风化区赋水情况对于矿井水防治具有重要意义。NEMV技术以其特有的对于地层应力变化属性特征的探测能力,精确刻画红柳林北二盘区南翼风化基岩的分布区域,结合区域含水性分布特点,探索风化基岩与其富水性之间的关系。结果表明,风化基岩主要分布在中部、西南和东北方向,其中东北部最薄,面积最小,且风化严重;西南部最厚,中部面积最大,其分布范围与富水情况密切相关,为北二盘区工程采掘安全提供科学依据。

基于Bayes判别分析模型的风化基岩富水性预测

风化基岩含水层是陕北侏罗纪煤田煤炭开采的主要充水含水层,风化基岩含水层富水性的分区预测是矿井防治水的关键。以红柳林井田中西部为研究区,在分析影响风化基岩富水性控制因素的基础上,选取了风化基岩厚度、岩心采取率、风化程度、岩性组合、风化基岩顶面标高以及砂基比6个因素作为判别指标,以研究区内41组有效风化基岩钻孔抽水试验数据以3∶1的随机分配方式作为训练样本及验证样本,构建了富水性Bayes判别分析模型;采用该模型对红柳林井田中西部未进行过抽水试验钻孔的风化基岩富水性类别进行了预测,得到了风化基岩富水性预测图。结果表明:研究区西一盘区内整体富水性相对较强,强富水性区空间分布不均;北二盘区及南二盘区大部分区域富水性相对较弱;极弱富水性区分布于东南部。通过与实际生产中工作面涌水量及出水点位置对比,该富水性分区预测结果与实际吻合。

陕北侏罗纪煤田风化基岩富水性Fisher模型预测方法

侏罗系风化基岩含水层是陕北侏罗纪煤田矿井涌突水水害的重要来源之一,科学预测其富水性是矿井防治水急需解决的重要问题。针对风化基岩富水性预测问题,以神府矿区红柳林井田为例,总结了风化基岩的发育特征及其富水性影响因素,选取风化基岩地层时代、厚度、风化程度和岩性组合4个因素作为评判指标,利用钻孔实测单位涌水量和各指标数据,建立了风化基岩含水层富水性类型的Fisher判别分析模型,可对无抽水试验资料钻孔的风化基岩富水性类型进行预测。研究表明,基于Fisher判别分析模型进行风化基岩富水性预测是可行的,为风化基岩富水性科学预测提供了一种新方法。

皮里青煤矿斜井风化基岩段分段支护技术

为解决皮里青煤矿斜井风化基岩段两帮移近量大、顶板冒落、支护成本高等问题,基于岩层段划分、现场锚固力试验,提出了利用工字钢支架和锚网索喷2种支护方式对风化基岩段进行分段支护的优化方案,并进行了FLAC^(3D)模拟分析和现场工业性试验。结果表明:弱风化基岩段锚网索喷支护能够满足98、196 k N的锚固力设计要求,且围岩控制效果优于工字钢支架,围岩塑性区范围和变形量分别减少了25%和40%,因而风化基岩段进行分段支护能够达到更优的支护效果。

基于改进AHP和熵权法耦合的风化基岩富水性预测方法

我国西北地区侏罗系风化基岩含水层是矿井充水的主要含水层,多次煤矿顶板突水事件均与该含水层有关。侏罗系风化基岩具有结构疏松、孔隙度大、岩层渗透性强和裂隙发育的特点,其富水性在空间上极不均一,如何科学的评价预测侏罗系风化基岩富水性成为矿井防治水工作中急需解决的难题。以柠条塔井田南翼为例,分析了风化基岩富水性的控制因素,选取风化基岩顶面标高级别指数、岩性组合指数、风化指数和岩芯采取率指数4个指标作为风化基岩富水性预测的主要指标。针对AHP在确定权重时重专家经验而对指标实测数据特征考虑不够和熵权法在确定权重时重客观数据而未顾及专家经验的不足,提出了将改进AHP和熵权法通过最小二乘法耦合起来计算富水性预测指标权重的方法。利用柠条塔井田南翼172个钻孔地质资料和其中41个风化基岩抽水试验资料,进行了基于改进AHP、熵权法和改进AHP与熵权法耦合的柠条塔井田南翼富水性分区预测及比较。结果表明,基于改进AHP权重确定方法、熵权法权重确定方法和耦合两者的权重确定方法预测的富水性类别和41个抽水钻孔的富水性吻合度分别为68.29%,70.73%和92.68%,即就是基于改进AHP和熵权法耦合确定预测指标权重的风化基岩富水性预测方法效果最好。该研究成果为含水层富水性评价预测提供了一种新方法。

Bayes判别模型在风化基岩富水性预测中的应用

风化基岩含水层是对矿井安全生产构成威胁的主要含水层之一,准确预测其富水性是煤矿水害防治的基础。针对风化基岩富水性预测问题,以张家峁井田为例,在总结风化基岩岩性特征、分布特征和富水性特征的基础上,以风化基岩厚度、风化程度、岩性组合指数、脆塑性岩厚度比和地形地貌作为判别指标,以研究区及其外围29组风化基岩抽水试验数据作为训练及检验样本,建立了风化基岩含水层富水性Bayes判别模型,可对无抽水试验资料区域的风化基岩富水性类型进行预测。研究表明,张家峁井田风化基岩整体富水性较弱,且空间分布不均。在井田中部和西北角局部区域为强富水性,中部大部分区域为中等富水性,东部及东北部区域几乎全为极弱富水性,其余部分为弱富水性。通过与矿井生产过程中井下涌水量观测数据对比,显示所建判别模型具有较高的准确率,表明运用此模型进行风化基岩富水性预测是可行的,为风化基岩含水层的富水性预测提供了一种新方法。

风化基岩断层破碎带巷道注浆加固技术研究

针对强风化基岩下断层破碎带巷道构造应力比较集中、围岩岩性风化严重、抗压强度较低和局部淋滴水等特点,从安全、经济角度分析巷道相关支护参数,并得到成功应用。

基于FAHP-变异系数法的风化基岩含水层富水性评价

陕北侏罗系煤田基岩顶部风化作用强烈,形成的风化基岩含水层是该矿井的主要充水水源,对矿井的安全开采造成了严重的威胁,科学评价风化基岩含水层的富水性,对富水性强的区域进行超前疏放是顶板风化基岩水害防治的重要措施。以南梁煤矿为例,根据钻孔资料选取风化指数、岩心采取率、脆塑性岩厚度比、岩石结构指数等4个指标构建评价体系,综合使用模糊层次分析法与变异系数法综合赋权,对南梁煤矿风化基岩含水层进行了富水性评价。研究结果表明:南梁煤矿基岩风化程度受古地形影响较强,第四系下伏沟谷对基岩风化带厚度具有控制作用。结合矿井涌水现状验证评价结果,富水区区域涌水量较大。

榆神矿区小保当二号井2-2煤开采对风化基岩含水层的影响预测

榆神矿区地处毛乌素沙漠地带,生态环境脆弱,水资源短缺。煤炭开采时对水资源的保护备受关注。以榆神矿区小保当二号井田为研究区,采用物理相似材料模拟实验,确定了小保当二号井2-2煤层开采导水裂隙带发育高度,在此基础上,通过对比煤层至风化基岩含水层之间的距离与导水裂隙带发育高度的差值,并结合保水采煤试验与采动损害监测结果,引入保护层厚度指标,预测2-2煤层开采对风化基岩含水层的影响程度。研究结果表明:小保当二号井2-2煤层开采后导水裂隙带发育带发育高度约为150m,裂采比约25倍。将2-2煤层开采对风化基岩含水层的影响程度划分为无影响、轻微影响、一般影响、严重影响4种类型,研究区为无影响区和轻微影响区,其中,轻微影响区占全井田范围的0.03%。

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。

烧变岩及风化基岩层富水性探查

张家茆煤矿13101、13102工作面顶板疏放水资料表明3-1煤上覆风化基岩富水性及2-2煤层火烧区富水性不均一,导水裂隙较为发育,容易成为影响3-1煤安全回采的隐患。为查明煤层上覆烧变岩与风化基岩含水层的富水性,采用高分辨率电测深和音频电穿透技术对13103工作面顶板上方岩层富水异常区的分布范围及相对强弱进行了探查。根据探查结果对为该工作面探放水工作的设计、实施和疏放水钻孔的布置提供参考依据。

顶板风化基岩含水层富水性评价

在总结柠条塔煤矿南翼水文地质条件的基础上,优选影响2^-2煤层顶板风化基岩、直罗组砂岩含水层富水性的主控因素,采用层次分析法计算各主控因素的权重,运用GIS将影响含水层富水性的各主控因素依据权重复合叠加得出富水性分区综合图。研究表明:柠条塔煤矿南翼2^-2煤层顶板风化基岩裂隙含水层南部及西南部富水性较强;直罗组砂岩裂隙含水层的富水性整体上弱-中等,富水性较强区域主要位于研究区的西南部。

张家峁井田二盘区风化基岩水文地质特征

以张家峁井田二盘区风化基岩含水层为例,根据以往对风化基岩大量的地质及水文地质勘探资料,对风化基岩含水层结构、富水性、补径排、水化学等水文地质特征进行了分析研究,结合在风化基岩下煤层开采揭露情况,梳理分析了井田二盘区风化基岩水文地质特征,为后续工作面安全回采提供一定地质保障依据。

风化基岩对百善煤矿采煤的影响及对策

在风化岩层中，风化砂岩、粉砂岩和泥岩裂隙较发育，有铁锰质充填，质变软。风化粉砂岩泥化程度较高，砂岩碎屑含量占60-75％，以石英长石为主，长石大部分已高岭土及蒙脱石化。

瞬变电磁法在风化基岩层富水性探查中的应用研究

针对陕北侏罗系煤田风化基岩层富水性探查的实际需求,研究了地面瞬变电磁法晚期电阻率和一维反演成像对风化基岩富水性的反映特征。利用矿区测井电阻率曲线,分别建立了正常地层和风化基岩模型,并对模拟响应进行了晚期电阻率成像和一维反演成像。研究发现当存在风化基岩富水区时,晚期电阻率的中间高阻层在横向上整体表现为“高-低-高”的电性变化特征,在正常地层与风化基岩交界区域,中间高阻层视电阻率值最低、厚度最小,在风化基岩区域,浅部低阻层视电阻率幅值减小,中间高阻层视电阻率值降低,厚度也变小,而反演电阻率中间高阻层电阻率基本稳定,厚度与正常地层的基本一致;在正常地层与风化基岩交界区域,中间高阻层反演电阻率幅值升高,厚度增大;在风化基岩区域,浅部低阻层电阻率幅值减小,风化基岩电性特征更为明显。通过比较一维反演与晚期视电阻率断面,一维反演电阻率成像结果更能客观反映地层的实际情况,不会带来虚假异常现象。通过现场工程试验证明了上述理论的正确性。

面板堆石坝趾板置于全风化基岩上的工程技术措施

为保证混凝土面板堆石坝岸坡趾板置于全风化基岩上的安全可靠性,分析了地基承载力、地基渗流控制、趾板稳定性和趾板不均匀沉降这4个关键技术问题,并结合越南宣光面板堆石坝工程提出了确保地基承载力、趾板与全风化基岩牢固连接、保证地基渗流稳定、设置趾板伸缩缝等工程技术措施。大坝监测结果表明,宣光面板堆石坝在运行期间渗流量较小,大坝变形正常。运用本文探讨的工程技术措施,将趾板置于全风化基岩上是安全可行的。

强风化基岩大断面井筒掘进支护技术研究

上湾煤矿8.8m首采工作面投产前,在超大断面超大采高强风化基岩段井筒掘进施工、支护新工艺的实践应用。在火工品不能供应及盾构法等传统施工存在时间长、安全风险大、造价高的情况下,为了使超大液压支架能顺利抵达工作面确保8.8m首采面顺利投产,结合现场实际通过采用小松PC160LC-7型号挖掘机(带破碎锤)进行掘进施工,减少了对周边岩体的扰动保证了安全施工。通过现场科学组织合理安排施工,达到了安全高效高质量与井下贯通成果,为强风化基岩段的斜井井筒施工技术创新提供了借鉴。

深井风化基岩带施工实践

针对赵楼矿井深井风化基岩带施工遇到的大角度裂隙、低温爆破与施工、大直径井筒爆破掘进等问题进行了分析和总结,并结合现场实施情况,提出了改进意见,取得了较好效果。

深孔爆破技术在立井冻结砾石及风化基岩段施工中的应用

在冻结砾石、风化基岩段采用伞钻打眼，中深孔爆破取得了良好的技术经济效果。

屯留矿主立井风化基岩段工作面预注浆施工技术

屯留矿主立井风化基岩段施工中,采用工作面预注浆技术,封堵了井深57～85m段含水层,取得了预期效果,确保了主立井井筒施工的顺利进行。