Application of high-pressure water jet technology and the theory of rock burst control in roadway

This paper puts forward using high-pressure water jet technology to control rock burst in roadway, and analyzes the theory of controlling rock burst in roadway by the weak structure zone model. The weak structure zone is formed by using high-pressure water jet to cut the coal wall in a continuous and rotational way. In order to study the influence law of weak structure zone in surrounding rock, this paper numerically analyzed the influence law of weak structure zone, and the disturbance law of coal wall and floor under dynamic and static combined load. The results show that when the distance between high-pressure water jet drillings is 3 m and the diameter of drilling is 300 mm, continuous stress superposition zone can be formed. The weak structure zone can transfer and reduce the concentrated static load in surrounding rock, and then form distressed zone. The longer the high-pressure water jet drilling is, the larger the distressed zone is. The stress change and displacement change of non-distressed zone in coal wall and floor are significantly greater than that of distressed zone under dynamic and static combined load. And it shows that the distressed zone can effectively control rock burst in roadway under dynamic and static combined load. High-pressure water jet technology was applied in the haulage gate of 250203 working face in Yanbei Coal Mine, and had gained good effect. The study conclusions provide theoretical foundation and a new guidance for controlling rock burst in roadway.

马脊梁矿一盘区3煤顶板富水性分区及疏放水方案研究

针对马脊梁矿一盘区3煤工作面在采掘过程中出现的涌水现象,结合矿井实际情况以及工作面顶板覆岩和水文地质特征,对8117工作面进行富水性分区,并制定了工作面采掘及回采期间顶板疏放水技术方案。结果表明,顶板含水层的疏放水总量为503.8万m^(3),动态补给量为357.27 m^(3)/h,疏放残余水量为296.5 m^(3)/h,达到了预期效果,含水层静储量得到了有效疏放,保障了工作面安全回采。

基于Wyllie平均方程的煤系岩溶陷落带富水性预测

在岩溶陷落带孔隙发育,原来坚硬致密的岩石改变了性质,造成岩石密度、波速、电阻率等物性参数发生变化,这些物性异常引起地震波波场改变,从而导致地震波特征参数如时间、反射系数、波阻抗等的变化。利用Wyllie时间平均方程可以建立充水岩体的地震波速度和孔隙度之间的关系。根据密度平均方程建立充水岩体密度和孔隙度之间的关系,进而建立波阻抗和孔隙度之间的关系。因为岩溶陷落带孔隙发育情况和导通性决定了其是否能成为导水通道,利用波阻抗属性可预测岩溶陷落带孔隙度发育情况,这可为判断富水性提供重要参考依据。

圆梁山隧道高压富水区充填型溶洞注浆技术

介绍圆梁山隧道平导高压富水区充填型溶洞的注浆和超前支护方案、注浆材料及注浆工艺 。

子洲气田开发地质研究及有利区筛选

子洲气田是一个"低孔、低渗、低丰度、低产"的区块,气藏特征异常复杂,具有储集体横向变化大、气井产能低、储层物性普遍偏低的特点。该区目前处于上产阶段,为了使子洲气田稳产、上产,十分有必要在目前工艺技术条件下,开展开发地质研究,通过试采反映,结合地震等多学科筛选开发有利区,对加快子洲气田开发步伐及下一步开发部署有着积极的指导意义。

断块油藏油水过渡带油井部署界限研究

断块油藏油水过渡带储量丰度小,井网控制程度低,储量较难有效动用。通过研究断块油藏油水过渡带含油饱和度分布、油井产出规律,考虑经济因素的影响,提出了确定油水过渡带油井投产经济技术界限的方法,理清了油水过渡带产油能力、储量丰度等地质条件与投产经济技术界限的关系。基于实际油田特点和开发要求,建立不同条件下油井投产经济技术界限图版。该图版可以指导断块油藏油水过渡带调整井部署。

高压大流量地下水隧道开挖超前帷幕注浆参数研究

锦屏水电站锦屏山隧道开挖中面临高压大流量地下水、且富水地段长(约占隧道全长的40%)的难题。为安全、可靠地进行隧道施工,以注浆材料的适应性、超前帷幕注浆的参数及工艺为研究对象,对浆液做了大量配合比试验,分析其流动性、物理力学性能和凝结时间。研究结果表明:用纯水泥进行单液浆帷幕注浆,其可注性好,可大大地提高注浆加固效果;纯水泥+双液浆对局部小的渗漏水具有很好的封堵效果。对于低于2 MPa的压力水,注浆压力取2~3倍的静水压力;对于高于5 MPa的压力水,注浆压力取净水压力加2~3 MPa。对于在2~5 MPa之间的压力水,注浆压力可灵活选取,但不宜超过7 MPa,注浆应采用孔内循环灌注的方式。地下水发生在断层破碎带时,超前帷幕注浆宜采用全断面帷幕;若出水段以溶蚀裂隙、断层、管道为主宜采用有针对性的局部超前帷幕注浆。该技术成功解决了锦屏山隧道高压大流量地下水封堵的难题,对富水地层地下隧洞施工具有重要参考价值。

基于富水性分布的矿井奥灰含水层涌水量动态预测

矿井涌水量数值预测的精度与虚拟疏放孔布设的位置与时间密切相关,为提高矿井涌水量预测的精度,以蔚州矿区某矿井为例,建立基于地理信息系统(geographic information system,GIS)多源信息的奥灰含水层富水性分区评价模型,并将该分区评价结果导入到涌水量数值模型当中,根据矿井工作面的采掘衔接计划,通过在强富水区分阶段布设虚拟疏放孔,从而预测出研究区涌水量的动态结果。实例应用表明:本文方法提高了矿井涌水量预测的精度与实用性,对有效制订矿井疏排水方案,保障矿井安全生产具有重要的理论指导意义和实用价值。

柴达木盆地台南气田边水水侵影响因素及剩余气分布特征研究

柴达木盆地台南气田是典型的边水驱动疏松砂岩气田,储集层非均质性强,单砂体非均质水侵现象明显。利用岩心水驱气渗流实验和数值模拟手段,研究气田开发过程中边水水侵的影响因素,包括储集层毛管力、气水粘度差、孔喉半径、采气速度和水体体积。结果显示,在均质储集层中边水水侵近似活塞驱动,在非均质储集层中,随着采气速度增大,边水容易沿高渗带形成局部突进,且自3~5倍渗透率级差开始突进明显。根据剩余气含气面积、含气饱和度、储量丰度的变化规律,将剩余气分为六种类型,剩余气富集区主要分布在未水侵气区构造高部位。边水侵入气藏后水侵区剩余气含气饱和度大幅下降,平均为33%左右,故适当降低配产,有利于提高采收率。

断层影响下顶板突水定量化评价

为了对断层影响下的煤层开采顶板突水危险程度进行定量化评价,以AHP模型为基础,在采用构造发育程度、含水层厚度、砂泥比3个指标对岩层富水进行定量化评价的同时,依据断层规模、断层围岩岩性、断层力学性质3个指标对研究区内断层的导水性进行定量化评价,然后综合地层富水性和断层导水性建立顶板突水危险性评价模型,得出顶板突水指数,并依据顶板突水指数大小对顶板突水危险性进行分区。

基于FAHP-GRA法的风积沙覆盖风化带潜水富水性评价

我国西北地区煤炭资源总体埋藏浅,厚度较大,煤层顶板充水受到地表水、风积沙潜水、基岩风化带水等综合影响,目前对于这一相对复杂含水系统的富水性评价研究仍不足。为了对该地区富水性做出综合评价,以东胜煤田转龙湾煤矿为依托,结合该区域的特殊地质情况,选取第四系砂层覆盖厚度、岩心采取率、单位涌水量、渗透系数、风化带厚度、砂岩岩性系数、地表地形和地表岩性作为顶板第四系及基岩风化带含水层的富水性影响因素,通过FAHP的方法以ArcGIS为平台,结合GRA灰色关联度将本矿区富水性等级划分为:弱、中等、较强,并依据等级从客观方面确定了富水性划分的阈值。结果表明:FAHP-GRA法得出的矿区潜水含水层相对富水性较强区与实际探放水资料中水量较大的孔位基本吻合,验证了该模型评价矿区综合富水性的准确性。

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。

基于多源空间信息融合的含水煤层顶板复合岩层富水性分区

侏罗系煤田煤层开采普遍受到顶板复合含水层水影响。选取陕北榆横矿区袁大滩煤矿2煤开采顶板复合砂岩地层为研究对象,基于经验公式和实测公式,计算导水裂缝带发育高度,确定2煤至直罗组顶界为富水性分区范围;选取评价层段砂岩等效厚度、砂–泥互层特征等7个岩性结构指标,重点考虑2煤含水性特征,计算了各钻孔位置富水性综合指数,借助Arcgis软件,绘制了研究区富水性分区图,揭示区内富水性从西北向东南递减,与区域富水性背景一致。研究结果对于富水性指数法在煤层含水条件下的应用有推动作用。

软岩巷道过断层预注浆加固技术及效果评价

为了预防上海庙矿区掘进巷道遇断层突水,以新上海一号煤矿治理FD5断层破碎带为例,说明了断层和巷道掘进区域顶底板水害问题,提出了“垂向钻孔超前预注浆+连排隔水帷幕”的治理思路,针对胶结疏松的的弱富水软岩岩体结构对注浆改造方案进行比选,择优选择了地表垂向钻孔预注浆方案;根据巷道掘进区域煤层和断层的空间关系布置了3排钻孔形成连排隔水帷幕。参考东部岩溶隔水帷幕经验,变更设计了适合此矿区的钻孔结构等施工工艺和各项注浆参数。注浆结束后采用单位吸水率、注浆终压、抽水试验水位观测、注浆体取芯和注浆量变化等方法对注浆效果进行综合评价。结果表明,对于侏罗系煤田弱富水软岩中断层预注浆,垂向钻进注浆改造方案可以有效保证巷道掘进的安全,减弱涌水强度。

复合强富水含水层帷幕薄弱带识别方法与靶向加固技术

为了治理复合强富水含水层帷幕薄弱带,以朱仙庄煤矿侏罗系灰岩含水层帷幕为研究对象,分析研究了帷幕薄弱带形成的主要原因与薄弱带识别方法,提出了以钻孔布置原则和靶向注浆技术为核心的帷幕薄弱带治理技术体系。结果表明:含水层各向异性、高速动水条件、地下水冲击或侵蚀作用以及构造条件是薄弱带发育的主要原因;加固钻孔布设在帷幕墙外主径流方向上,距离帷幕0.5~1倍扩散半径,孔间距及钻孔个数由浆液扩散距离和薄弱带长度决定;利用井下疏降产生的水压差形成动水条件,将传统加固方式发展为靶向注浆加固,可以使浆液有针对性地加固帷幕薄弱带。研究成果减少了注浆盲目性,降低了治理成本,实现了复合强富水含水层帷幕截流目标。

宁东煤田鸳鸯湖矿区煤层顶板水害防控技术与应用

为了避免宁东煤田鸳鸯湖矿区矿井发生顶板水害事故,对浅部煤层顶板含水层进行了富水性评价、涌水量预测和顶板水疏放效果评价和系统研究。提出了基于地质钻孔水文信息的含水层富水性分区方法,选取影响直罗组下段含水层富水性的6个评价指标,分析各评价指标与钻孔单位涌水量之间的相关关系,借助语气算子比较法确定各指标的权重,利用三角形隶属度函数构建了模糊评判矩阵,采用模糊综合评判法对直罗组下段含水层富水性进行了分区。充分考虑了顶板砂岩含水层的水文地质特征,提出了静储量结合动态补给量的工作面涌水量预测方法;根据矿井涌水量组成和变化特点,提出了基于时空分区的矿井涌水量动态预测方法;利用顶板水疏放的水量观测值,结合工作面静储量和动态补给量预测值,提出了工作面疏放水效果“双指标四因素”定量化评价方法。结果表明:基于地质钻孔水文信息的含水层富水性分区方法、静储量结合动态补给量的工作面涌水量预测方法,基于时空分区的矿井涌水量预测方法和顶板水疏放效果定量化评价方法可以对顶板水害起到有效的防控作用。

矿井涌水量预测及防治水工作建议分析

为进一步提升煤矿生产的安全性,在对15112综采工作面顶底板、地质、水文等情况分析的基础上,基于“两带”高度观测方案对其实际观测结果进行分析,并结合富水系数比拟法得出该工作面的涌水量预测结果;最后,结合分析结果和防治水经验提出有效的防治水工作建议。

大佛寺井田洛河组含水层微观孔隙结构及富水性研究

通过核磁共振实验和孔隙度渗透率测试研究了大佛寺煤矿洛河组砂岩的微观孔隙结构,发现微观孔隙结构和岩石的粒径有直接关系,粒径越大,微观孔隙结构越好,富水性能越好。同时确定了不同粒度岩石富水性能之间的换算系数,细粒砂岩的富水性能是同体积粗粒砂岩的0.57倍,中粒砂岩富水性能是同体积粗粒砂岩的0.76倍,由此引入含水层等效厚度替代含水层厚度指标。基于以上研究,选取了含水层等效厚度、砂地比、岩芯采取率、冲洗液漏失量、渗透系数5个指标,采用层次分析法与熵权法结合的方式赋权重,构建了洛河组含水层富水性预测模型,绘制了富水性分区图;结果显示洛河组含水层富水性由东向西逐渐增强,西南角和北部局部区域的富水性强,为矿井水灾害防治提供了理论依据。

红南油田喀拉扎组储层测井评价

红南油田于20世纪80年代投入勘探开发,并且在白垩系和中侏罗统均取得了工业油流,而红南喀拉扎组油藏在2004年7月才被发现,这充分说明它是一个典型的隐蔽性油气藏,具有较高的研究价值。通过对其储层四性关系、油藏特征等方面深入研究,从隐蔽的储集空间和流体性质两方面,剖析了隐蔽性油气藏的成因,在此基础上,建立了一套针对性较强的细岩性低阻低丰度油气层识别方法,可以作为隐蔽型油气藏勘探开发的配套技术。