奥灰水害地面超前区域治理方法研究

在总结新安煤田水文地质条件的基础上,以孟津煤矿11030、11040工作面区域治理为例,分析了开展水害地面超前区域治理技术的必要性,讨论了区域治理设计中的关键技术参数以及实施的可行性,为其他矿区相似条件下开展水害地面超前区域治理技术提供了有益的借鉴经验。

新型老空底板奥灰突水:成因机制及防控技术

河北峰峰矿区辛安矿2021年“10·25”小煤窑区奥陶系灰岩(简称奥灰)突水,导致矿井生产水平被淹,矿井停产。对事故成因进行了剖析,提出老空区底板奥灰岩溶水突(涌)水概念,总结其区别于采动引发老空透水或底板突水事故的内涵及外延,揭示浅部老空区底板奥灰承压水储能释放动态演化的突水机制。基于区域奥灰岩溶演化史,采用流场分析、数值模拟以及探治工程揭露,确定区域奥灰岩溶强径流带在井田内的展布形态,建立岩溶水动力场模型,应用人工智能及深度学习方法反演辛安矿“10·25”突水时间及空间位置。针对煤矿采空区底板奥灰突水特点及难点,提出流场树靶、探治结合、新旧共治“三位一体”的水害防控技术体系,经过3个阶段治理实践,不仅3个老旧突水点共1080 m^(3)/h涌水量以及新突水点稳定涌水量3600 m^(3)/h得到完全封堵,且矿井原正常涌水量2040 m^(3)/h下降到1020 m^(3)/h,效果超出预期目标。

棋盘井煤矿奥灰水定向钻探注浆区域治理技术

为有效治理棋盘井煤矿16#煤开采面临的底板奥灰水问题,分析了水害机理,依据区域治理原则,采取地面定向钻进技术对井底车场范围实施超前注浆加固治理。地面定向钻探注浆治理工程施工1个主孔、11个分支孔,注入水泥量为40360 t,治理面积0.18 km^(2),井底车场治理区段奥灰顶部隔水层的隔水强度得到有效提高,治理后井底车场附近16#煤突水系数为0.0272~0.0317 MPa/m,小于0.06 MPa/m的临界值,可实现安全开采。

贺昌煤业8号煤层奥灰含水层地层特征分析

基于鑫飞贺昌煤业井田地质及水文地质特征,结合以往煤矿开采过程中的水文地质情况,对贺昌煤业矿井防治水工作进行分析总结,同时根据未来三年采掘衔接计划,预测今后采掘过程中可能存在的水患问题,并有针对性地对8号煤层底部奥灰含水层地层特征进行分析,并提出有效的防治水措施,研究制订矿井防治水长期规划,保障矿井生产的安全顺利开展。

可控源音频大地电磁法在奥灰岩溶富水性探测的应用

可控源音频大地电磁法因施工方法简便、受地形影响小、勘探深度大等特点已被广泛应用在煤炭深部水害探测中。本文以山西北部塔山矿的奥灰岩溶富水性探测为例,介绍了可控源音频大地电磁法施工参数的选择、数据的处理等关键技术,以及数据的解释方法及应用效果,肯定了这一技术在煤矿深部水害探测中的实用性和进步性。

断层突水预测控制理论研究

为研究断层突水机理及其预测控制方法,以"实用矿山压力控制"理论为指导,在考虑采动引起的岩层运动及矿山压力对岩溶水压及断层煤柱的影响的基础上,理论分析了底板岩溶水剧增的原因及传统防治水方法存在的问题,以此为基础,建立了跨断层开采的预测控制力学模型,制定了相关控制准则。结果表明:岩溶水压的增大与采动所引起的上覆岩层运动有重要关系,特别是对于封闭型溶洞其水压会在支承压力作用下剧增;留设断层煤柱的传统防治水方法是不合理的,应采用把开切眼布置在经相邻工作面推进,构造应力已经释放的"内应力场"中,以最短距离推过断层的方案;"工作面长度越大,突水可能性越大"的传统观点是不准确的,工作面长度必须大于基本顶第1次断裂步距才能有效抑制底f板回弹,防治底板突水。

基于未确知测度理论的煤层底板突水危险性评价

运用未确知测度理论,建立煤矿奥灰岩岩溶水类底板突水评价模型。选取煤层底板的地质构造(断裂构造密度、褶皱、断层导水性、岩体的裂隙发育情况)、水文地质条件(水压、含水性、岩溶含水层发育情况、强水源补给情况)、底板隔水层条件(隔水层厚度、岩石力学强度以及隔水岩层的完整性)、开采条件(采厚和采深)4个一级指标、13项二级指标作为未确知测度模型的判别指标;根据指标值的类型采用定量或定性的方法对其进行分级和赋值,建立评判集,进而构建单指标测度函数。将13个突水评价指标值代入单指标测度函数计算得到单指标测度评价矩阵。利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得出煤层底板突水危险性评价结果。利用该方法对肥城矿区14个地质块段的煤层底板突水危险性进行评价,结果表明,该评价结果与矿山实际情况相符。

大采深矿井地面区域治理奥灰水害关键技术研究

为安全开采邯邢矿区深部煤炭资源,提出了"区域超前治理"奥灰岩溶水害理念,开展了华北型煤田大采深高承压水安全开采成套技术研究课题;从理论上研究得出"分带分时段突破"底板突水机理;采用阻水系数法评价试采区底板隔水层承压能力;成功地研究出地面多分支近水平定向钻探关键技术;从岩石力学和水动力学阐述了裂隙含水层中水平孔注浆浆液扩散机理,并给出了孔距计算公式;对于钻遇岩溶或断裂构造状况,研究出了铺底浆液控制技术。地面区域超前治理奥灰水害成套技术在九龙矿成功应用,取得了显著技术经济与环境效果。

矿井奥灰水安全防治与利用

本文以单侯矿井为例,论述矿井奥灰水的安全防治与利用。单侯矿井水文地质条件比较复杂,奥灰水对矿井安全生产构成严重威胁。东翼皮带巷发生突水事故,在分析突水原因的基础上,提出单侯矿井防治奥灰水安全预防机制和基本策略。本着发展循环经济的思想,把奥灰水的防治与利用紧密结合,充分利用奥灰水服务于生产和生活,化害为利,必将创造良好的经济效益和社会效益。

疏水降压技术体系在潘西煤矿奥灰水害防治中的应用

潘西煤矿19#煤层奥灰含水层为半封闭型、有限补给边界的富水性不均一的含水层,具备疏水降压的大环境;矿井涌水量与奥灰水位降深数据表明两者之间具有正相关性,获得了定量关系表达式。建立了一套完善的矿井疏水降压技术体系,包括探查边界导水性和井下工作面富水性、健全矿井水文观测系统、井下疏放水、加强矿压及突水征兆观测、增强排水能力等。

奥灰岩溶水上带压开采区域超前治理防治水技术

针对邯邢矿区煤层开采受奥灰承压水威胁及保水开采的现状,提出了区域超前治理防治水技术,以超前主动、区域治理、全面改造、带压开采为指导原则,该技术在邯邢矿区奥灰含水层顶部区域超前注浆改造中进行应用,以孔口终压1.0 MPa、稳定30 min以上和单孔吸浆量小于50 L/min作为注浆结束标准。试验过程中采用地面多分支水平钻进关键技术,最终达到注浆加固煤层底板含水层及奥灰顶部改造含水层目的,大幅降低煤层底板突水可能性,安全开采出受承压水威胁的煤炭资源。

峰峰矿区深部煤层开采水害问题及防治对策

为了解决峰峰矿区深部煤层开采奥灰突水问题,分析峰峰矿区深部煤层开采的地质和水文地质条件及面临的水害问题,指出深部煤层开采奥灰突水的途径和特点及目前防治水技术存在的不足之处;对深部煤层开采奥灰突水机理进行了研究;提出全面探查、区域治理、煤层底板注浆加固、分区隔离开采、增加矿井排水能力等深部煤层开采防治水技术途径。实践证明:煤层底板构造全面探查、区域治理是最有效的防治深部煤层开采奥灰突水的技术。

华北型煤田深部开采底板突水机理与区域治理关键技术

通过对华北型煤田邯邢矿区大采深高承压水和下组煤开采条件下9起较典型的煤层底板承压突水实例进行深入系统分析,基于时空4维结构概念,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理,即从空间上在上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层和因采动影响而产生的各种破坏损伤及原始导升裂隙带等,按阻水能力大小划分11个阻水"分带";从时间上按煤层底板渗水及突水通道形成进程划分4个"时段"。鉴于邯邢矿区矿井深部煤层和下组煤开采受奥灰承压水威胁现状和保水开采需要,提出了奥灰岩溶水上带压开采的"区域超前治理"水害理念、"超前主动、区域治理、全面改造、带压开采"防治水指导原则和底板阻水能力评价方法;相应成功地研发了区域超前治理关键等技术体系,特别是地面多分支水平钻进关键技术研究,取得了很好的安全技术效果,创新了大采深矿井和开采下组煤奥灰水害治理方法与技术,为安全开采受承压水威胁的煤炭资源,保护煤系基底奥灰水环境提供一条新途径。

奥灰岩溶水上带压开采区域超前治理防治水技术

针对邯邢矿区煤层开采受奥灰承压水威胁现状及保水开采的现状,提出了区域超前治理防治水技术,以超前主动、区域治理、全面改造、带压开采的指导原则,该技术在邯邢奥灰含水层顶部区域超前注浆改造中进行应用,以孔口终压1.0 MPa、稳定30 min以上和单孔吸浆量小于50 L/min作为注浆结束标准。试验过程中采用地面多分支水平钻进关键技术,最终达到注浆和加固煤层地板含水层及奥灰顶部改造含水层目的,大幅降低煤层底板突水可能性,安全开采出受承压水威胁的煤炭资源。

深部矿井奥灰水害“七位一体”防治体系研究

通过对峰峰集团深部矿井奥灰岩溶水的危险性进行分析,构建了一套适用于深部矿井的奥灰水害"七位一体"防治体系,主要包括制度建设、机构设立、基础保障、方向指引、分区隔离、超前治理、采前评价七个模块,对奥灰水害的防治由被动治理转变为主动防御。通过在峰峰集团推广实施后,有效遏制了奥灰水害事故的发生,取得了很好的效果,确保了生产安全。

峰峰矿区深部矿井开采水害防治技术研究

随着开采深度的加大,大部分矿井开采已进入了深部区域,而传统的水害防治手段已不能完全满足现阶段的防治水工作需要。通过分析峰峰矿区深部矿井开采中的水害因素,确定主要水害威胁为高承压的奥灰水,水害防治的关键在于对隐伏导含水构造即导水通道的探查与治理。提出了包括地面综合物探技术、地面多分支定向水平钻进技术、地面注浆加固技术及井下钻探补强验证技术的深部矿井开采水害防治技术,实现了对导水通道的"探"与"治",并成功应用于九龙矿15445N工作面,为深部矿井开采的奥灰水害防治提供了参考依据,具有很高的推广价值。

邢东矿-980水平以深区域奥灰突水机理的研究

我国华北地区矿井主要受奥灰水的威胁,邢东矿地处华北地区,受其煤层赋存条件的影响,在进行采掘活动的同时,严重受奥灰高承压水的制约。为有效防治邢东矿奥灰突水,特对该矿2127工作面、2222工作面底板突水和-980集中运料巷15号孔底板出水进行突水机理研究。

保德煤矿81503工作面奥灰水防治研究

保德煤矿开采的8#煤底板下伏奥陶系灰岩含水层是影响煤层开采的主要含水层,奥灰含水层水位标高+837～+863 m,81503工作面底板标高为+690～+740 m,相比奥灰水水位低130m左右,属于带压开采。为进一步制定针对性的防治水措施,查清81503工作面的水文地质条件,为工作面设计防排水能力提供依据,并制定切实可行的防治水方案和技术措施,保证矿井安全生产,提高经济效益,对奥灰水的防治进行评价研究。

极薄隔水层上开采奥灰水害防治技术

从韩城矿区薄隔水层条件出发,系统分析了桑树坪矿奥灰极薄隔水层水文地质特征,提出了定向钻联合常规钻在该类型隔水层防治水中的应用技术,设计定向钻孔稳斜段垂深为11#煤底板以下32 m,取钻孔在巷道外侧的距离为6 m,常规钻终孔处设计为11#煤底板以下垂深15 m,确定了最优注浆层位、注浆材料与注浆工艺,经过定向钻和常规钻的注浆探查、加固,水害防治效果显著。

长平矿煤层开采水害影响评价及防治

为缓解长平煤矿主采3号煤层的瓦斯压力问题,拟开采其下方的8号煤层作为解放层。该煤层位于石炭系太原组上部,煤层顶板含水层主要为石炭系太原组K5与K6灰岩,底板依次为K4、K3、K2和奥陶系灰岩。其中奥陶系灰岩,不仅厚度大,而且富水性好,是8号煤层开采的主要水患。通过对煤层开采水害影响进行评价,制定了相应的防治水对策与技术措施。