开滦矿区煤矿综合防治水技术理论与实践

介绍开滦矿区在与地下水害治理的过程中进行的大量防治水技术的研究,积累了防治水害的工作经验。在水文地质条件探查、对华北型岩溶水为重点的各类水害防治方面形成了一套查、治结合的配套技术。

华北东部深部岩溶及煤矿岩溶水害特征

针对我国华北东部煤矿井开采深度迅速增加,矿井岩溶水害日益加重的客观问题,文章分析讨论了深矿井开采的基本概念,通过统计分析,得出中国东部主要煤矿井目前开采深度达到600 m左右且以12 m/a左右的速度向深部延伸的变化趋势。从华北东部地区沉积古地理环境与地壳运动演化史方面分析了该地区厚层奥陶纪灰岩的形成及其后期岩溶发育过程。通过对研究区几个重点矿区揭露的奥陶系灰岩岩溶发育特征在穿层和顺层方向上随深度变化规律的分析,揭示出华北东部主要煤矿区奥陶系灰岩岩溶发育特征在垂向上具有弱-强-弱和顺层方向上随埋深具有由强到弱的变化规律。提出了华北东部煤矿深部开采将面临的岩溶水害问题及其防治水技术思路。

大型岩溶热储识别方法与规模化可持续开采技术

为了支持中深层地热资源取暖产业化发展,寻找热资源储量大且易于开发利用的地热聚集区和研发相应的高效率可持续开发利用的关键技术至关重要。经过20年的探索与实践,在继承和发展的基础上,我们完善了地热系统源通储盖分析理论原理和地热储层聚热机理的识别方法。在华北牛驼镇凸起上确定了首个大型岩溶热储,并且提出了二元聚热模式,在原有模式上发展为沉积盆地中低温对流-传导复合型地热系统。这是在华北克拉通独特地质构造-热背景上形成的渤海湾盆地特大型地热聚集系统。这个以中上元古界雾迷山组碳酸盐岩为主体的岩溶热储,储层厚度大,温度高、储层孔渗性好、水质优、易开采、好回灌。针对这类地热资源可持续开采而研发的采灌优化设计技术和动态监测与数值模拟技术,形成了一整套热储开采技术。我们基于政、产、学、研相结合的思路,自2009年起,在河北雄县实施了百万平方米级中深层水热型地热清洁取暖示范工程。经过5年左右的建设,于2014年被国家能源局认定为"雄县模式",并向全国推广。该项目超过了冰岛的雷克雅未克地热取暖项目,是迄今为止世界上最大规模的同类地热取暖工程。经过5年以上的运行监测和检验,项目实现了百分之百回灌的高质量发展标准,是真正意义上的地热清洁取暖示范工程。基于大华北地区和全国同类热储的对比研究,我们发现类似的热储还有很多,技术推广应用的前景广阔。

复杂条件下煤层底板突水防治对策探讨

根据我国华北岩溶矿区大采深、高水压、高应力的复杂条件现状,从降低奥灰水压、提高煤层底板阻水能力和减小煤层底板破坏度三个层面探讨了防止煤层底板突水的对策,并对各种对策在实际运用时的适宜性进行了分析,提出了以奥灰局部降压、底板注浆加固、充填开采、奥灰顶部局部注浆加固相结合的综合防治水对策,对我国复杂条件下实现深部煤层开采具有重大现实意义。

华北煤矿区岩溶陷落柱发育分布规律与成因探讨

岩溶陷落柱是中国华北石炭二叠纪煤系中广泛发育和分布的特殊地质体,是一种特殊潜伏的垂直构造,是威胁煤矿安全生产的主要隐患之一。井下煤矿生产遇到陷落柱,会影响采掘生产,特别是碰到含水陷落柱,因其隐蔽性和突水量大,对煤矿安全生产及当地人民生活具有很大危害性。

焦作矿区韩王演马庄井田L_8灰岩岩溶发育规律研究

岩溶地下水网络的发育程度取决于灰岩含水层的可溶性及区内构造的发育程度。焦作矿区太原组 L_8灰岩尽管厚度较薄,杂质含量较高但岩溶地下水网络仍较发育,成为引起煤矿突水的主要含水层。本文选择焦作矿区韩王—演马庄井田作为研究区,对井田内 L_8灰岩取样进行了薄片鉴定、化学成分分析和溶蚀试验,系统地分析了区内大量钻孔资料、煤矿底板突水资料、水位动态观测资料,总结了 L_8灰岩溶蚀特征、岩溶发育规律,从而使对 L_8灰岩的岩溶地下水网络有了全新的认识,它对整个华北地区矿区防治水具有指导意义。

华北型煤田岩溶水突水模式及承压煤层安全开采的技术措施研究

华北型煤田煤系基底为碳酸盐岩岩溶裂隙含水层,含水层有着厚度大、富水性强、水压大等特性,对承压煤层的开采造成了严重的威胁。特别当遇到导水构造时容易造成突水事故。因此,研究岩溶水的突水模式及承压煤层开采安全技术措施,对解放受岩溶水威胁的煤炭资源有着重要的意义。