某矿区采空区及老窿积水区调查与治理技术措施研究

某矿区因长期无序、掠夺式开采,形成了大量不明的未处理层群采空区和老窿积水区,在复杂的层群空区条件下,造成矿区大面积地压活动和矿区透水事故隐患,是该矿区后续安全生产中面临的首要重大安全隐患。文章结合对前期该矿区采空区及老窿积水调查情况的整理,并通过对采空区及老窿积水区探测技术、空区治理及井下防治水技术的分析研究,提出了采用EH4大地电磁测深法与瞬变电磁法联合探测方法进一步探明采空区及老窿积水区的可行性,为矿区后续采空区及老窿积水区探测与治理提供参考。

矿井老空水探放工艺研究

针对矿井老空水往往具有涌水量大、破坏性强的特点,为有效治理矿井老空水,以山西某矿12#煤层8637回收煤柱工作面采煤工况与水文地质工况为例,分析了其存在的主要老空区积水情况,通过布设探放水钻孔,应用疏放水管路把积水疏放至8613采空区,经大力疏放,8611采空区积水排放了约8.1万m3,8637工作面面临的老空水安全隐患得到了排除,更好的保障了8637工作面的安全生产,该研究可为类似工况下的矿井老空水治理提供参考。

晓明矿北二七层老空水探放技术研究

煤矿防治水工作在矿井生产过程中起着重要的作用,煤矿防治水工作开展的好与坏直接关系到国家财产和人民生命安全,关系到社会稳定和谐发展。晓明矿作为一个生产50余年的老矿井,井田范围内存在大量老空区。北二7#煤层老空区由北二709、北二710、北二711、北二722和北二723五个老空区组成,老空面积广,可存水量大,积水情况复杂,通过北二802工作面对采空区积水进行探放,查明积水量、积水范围及各老空区之间的水利联系,保证综采工作面的顺利回采,为以后老空水的探放提供丰富的经验。

长平矿老空区透水试验研究

为评价煤矿老空水污染地下水的程度和范围,摸清老空区地下水水文地质条件,总结含水层受采动影响水文变化规律,为今后地下水资源保护与利用提供经验,以长平矿浅部采动老空区为例,提出使用“稳定流潜水完整井法”开展抽水和压水工程试验。试验结果表明:受采掘活动影响的采空区和上三带区域地层的透水系数是不受影响区域基岩的10~1000倍,评价采空区地下水的污染范围可根据岩层透水系数的大小规律进行定量评价,断层透水性高低对采空区附近地下水流场改变起着重要的作用。

同层位老空积水区防隔水煤(岩)柱的计算方法

煤矿井下采掘作业生产期间,为了避免老空水在高水压作用下破坏原始煤(岩)层(探水线)稳定性而发生井下透水事故,本文通过对采掘破坏影响以及老空透水机理进行分析,提出了“同一煤层,老空区导水裂缝带范围与开采煤层导水裂缝带范围不连通为基础,并保证足够的挡水岩柱”的防治措施,充分考虑老空积水区水头值高低、煤(岩)层厚度、强度、岩层移动规律、采煤后形成的导水裂缝带等相关因素,确定了合理的计算方法,从而对老空区防隔水煤(岩)柱尺寸进行计算。该方法思路正确,可达到安全警示与矿井保安的目的。

瞬变电磁法在双鑫煤矿采空区的应用

雨季过后,河南双鑫煤矿井田内水文地质条件发生了很大变化,为查明煤矿开采范围内老旧采空区内部积水分布情况,决定在井田内开展地面物探工作。双鑫煤矿煤层埋深在150 m以上,分析国内各种物探方法的优劣性,决定选取瞬变电磁法对该井田开展勘探工作。根据勘探任务,在井田内共布设瞬变电磁法测线30条,通过试验选取了此次勘探的施工参数,经后期资料处理解释,绘制了反演电阻率断面图及煤层顺层切片平面图。通过反演电阻率断面图,可见1040线、1720线及2080线采空区位置处,反演电阻率等值线明显呈现向下凹陷的电性特征;煤层顺层切片平面图显示5处低阻异常区域,结合地质资料解释分析5处异常区,其中2处为强富水异常,3处为弱富水异常区域,与后期验证结果相符,表明该方法在煤矿老旧采空区积水勘查中能够取得很好的效果,可以为类似区域施工提供借鉴。

下组煤首采面综放开采受上组煤老空水威胁程度研究

为了探究左权五里堠煤业有限公司上组煤5号煤层老空水是否对下组煤15号煤层首采面综放开采造成突水水害威胁,以下组煤首采面为背景,系统分析了研究区地质及水文地质条件,建立了两煤层开采后顶底板变形破坏空间分布特征模型,提出了老空水是否威胁下组煤综放开采的3个可能条件。在此基础上,采用具有针对性的经验公式和数值模拟相结合的方法,综合获得了下组煤15号煤层首采面最大导水裂隙带高度和上组煤5号煤层底板最大破坏深度量化参数,并与下组煤首采面附近施工的地面钻孔揭露这两层煤间距进行对比。认为下组煤15号煤层开采后,通过导水裂隙带将会波及到上组煤采动底板破坏带内部,在正常条件下可能与上组煤5号煤层老空水导通,建议开采前要进行提前探查和疏放。研究结果对下组煤首采工作面顶板老空水害防治具有很好的参考价值。

综合物探方法在煤矿老空水及其涌出通道探测中的应用研究

采空区地质条件复杂、干扰源众多,单一物探方法难以实现对采空区及其涌水通道的精确定位。为此,针对贵州省麻江县摆沙河煤矿老空水,采用高密度电阻率法和充电法联合进行探测研究。利用高密度电阻率法圈定采空区范围,再结合充电法划定污水涌出点位的给水通道,基本查明在探测区隐伏有采空区,且大量老空水由渗水通道涌出造成地面污染。两种方法的联合使用为我国煤矿防水工作提供更为有力的技术支撑。

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。

连通性采空区积水分析与规律研究

为研究矿井老空区积水规律,分析半充填工作面采空区充水系数等,对仰采工作面连通性采空区积水充水因素、涌水量、积水量进行了分析、总结,对半充填工作面采空区充水系数进行了反算。通过分析研究,对比分析仰采工作面采空区积水是否存在其他水源补给,可研判是否存在水害风险,可以根据半充填工作面经验充水系数计算预计其他充填工作面采空区积水量。

瞬变电磁法在煤矿采空区积水探测中的应用

以某矿10201采空区开采煤层为研究对象,对水文地质条件、岩石物理力学特征、岩体结构特征、小断层组采动活化分析,对开采安全性进行评价,提出工作面开采防治水措施及建议,并通过FLAC^(3D)模拟进行验证。结果表明,瞬变电磁探测范围共发现9个低阻异常区,其中赋水性较强的A级异常区5个,赋水性较弱的B级异常区4个。煤层底板岩石的含水性能差、再生隔水能力强,良好的密实性提升了阻水能力,底板岩层性质有利于该工作面的安全回采。应力集中主要在断层上盘而下盘并未出现,说明断层带起到一定阻隔应力传递的作用。

基于Visual Modflow的刘东煤矿闭坑水位回升预测

随着我国能源产业结构调整,越来越多不符合国家要求的矿井被关闭,导致我国闭坑矿井数量迅速增加,矿井闭坑后产生的老空水,会对周围矿井生产造成威胁。以淮北刘东煤矿为研究对象,使用Visual Modflow软件对矿井闭坑后的水位回升进行了预测,以此为周边矿井安全生产提供依据和保障。结果表明:随着时间的推移,闭坑矿井内的水位会不断上升,深部较快,浅部较慢,并且得出了闭坑矿井水位变化趋势,矿井回灌时间约为240 d。研究结果也为相似地质条件的矿井防治老空水提供参考。

综放工作面老空动水综合防治技术研究

芦沟煤矿21煤柱综采工作面位于21采区中部,水文地质条件较复杂,周边全为已回采过的采空区。掘进时分别在上下副巷进行了多轮次探放老空区水,对21煤柱工作面两翼采空区积水进行了有效疏放。郑州“7·20”暴雨后工作面回风巷东帮出现淋水,且大量增加,严重影响工作面安全生产,对此采取了井下超前探放、利用周边废弃井筒建立排水阵地,对井下排水阵地进行增容改造等方案。经过4个月的综合治理,彻底解决了老空水水害,摸索出一套行之有效的治理技术和方案,具有在相同条件下推广的意义。

平煤十二矿预埋管疏放老空水技术研究

老空区积水是威胁煤矿安全生产的主要因素之一。平煤十二矿的己_(15)煤和己_(16-17)煤为近距离煤层群,己_(16-17)煤层的工作面开采时受上覆己15煤和本煤层采空区积水影响严重,为了实现对采空区积水的有效疏放,在己_(16-17)-31050工作面开采时,在底板瓦斯抽采巷向己_(16-17)-31050工作面施工了钻孔,预埋了钢套管,直至相邻的己_(16-17)-31030工作面开采时,共计疏放出老空区积水56853 m^(3),保障煤矿的安全高效开采。

采空区顶板导水裂隙侧向边界预测及应用研究

以阳泉三矿老采空区水害防治为工程背景,采用工程实测和数值模拟的方法,对采空区顶板导水裂隙侧向边界进行了预测研究。提出了以水平变形量判别顶板导水裂隙侧向边界的方法,基于K8101工作面相邻老采空区涌水工程实测数据得出的导水裂隙侧向边界值,确定了阳泉三矿顶板产生导水裂隙的临界水平变形判别指标εAB≥5 mm·m-1,利用此指标作为判据,预测了K8404工作面顶板导水裂隙侧向边界,据此制定了其相邻老采空区放水方案。

神华集团公司煤矿水害防治技术

通过对神华集团煤矿主要受底板水、顶板水和老空水、个别矿井地表水害威胁的分析,开展水文地质补勘,进一步摸清奥灰含水层特征,加强监测预警,对物探异常区进行钻探验证,完善防治措施。研究结果表明:针对奥灰水重大水害防治,掌握奥灰岩富水性、隔水层厚度、水压及突水系数等水文地质参数,根据物探及钻探结果,分析陷落柱、断层等构造的导水情况,制定落实防止奥灰水突水的措施;针对老空水害,根据采掘工作面上下煤层、相邻工作面、周边小煤矿的空间关系,掌握积水区域和积水量等,提前有针对性地做好探放水工作,消除采空区积水威胁后,组织生产;提高探放水技术水平和手段,做到物探先行、钻探验证,进一步加强矿井水文地质基础工作,完善水害预警系统,提高防治水基础工作水平,杜绝重大水害事故发生。

林西矿老空水探放实践经验探讨

老空水一直是威胁煤矿安全生产的重要因素之一,以唐山开滦林西矿业有限公司老空水探放为例,探讨老空水探放实践,总结出探放水的经验,并且提出防范措施,为煤矿探放水工作提供一定的依据。

利用老采空区防治矿井水害的工程技术

汶南煤矿根据西部采区水文地质条件的特点,充分利用西部老采空区及其良好的隔离条件,构筑水闸墙对采空区进行隔离,建立缓冲仓,对西部老空水进行调控防治。利用TFINE弹塑性有限元程序,结合点安全度分析方法,评价了地下水封堵工程的稳定性和安全性,并对调控技术在防治水中的应用和经济效益作了详细的介绍。

负压俯角探放老空区积水技术应用

国投新集一矿210606工作面掘进期间受上方210806工作面采空区积水的威胁,通过分析研究,打破常规探放水模式,提出在-550m轨道石门施工俯角钻孔超前探放210806面采空区积水的方案。实践证明:利用俯角钻孔负压状态下超前探放老空区积水是完全可行的,具有操作安全简单、可控性好、放水流量稳定、维护运行费用低、疏放水工期超前等优点,为类似条件下超前疏放老空区积水提供了宝贵的经验。

许疃煤矿3238风巷过老空水探放孔洞治理技术

下区段巷道沿空掘进期间,必须对老空水进行超前集中探放。钻机压力与静水压力的耦合作用对沿空侧煤体扰动破坏性强,钻孔内排出大量的煤屑,产生诸多不规则孔洞,导致瓦斯、煤层自燃及水害事故。先后采取超前探查、调整层位、注浆加固及管理保障措施后,实现了沿空巷道安全快速过老空水探放孔洞,保证了矿井安全生产。