水库蓄水引起的周边矿井突水隐患及治理方法研究

本文以实际工程为研究对象,深入分析水库蓄水后对周围矿井的影响,并给出相应的治理措施。文中首先通过工程地质勘察查明了影响区内地质条件,并对水库蓄水后影响区内存在的危害进行了分析,明确了该工程中水库蓄水后对矿井突水所产生的影响,并查明3个影响区内共有23732 m2的采空区需要进行治理;并对各处所采取的注浆封堵措施设计参数及设计要点进行了详细阐述,同时通过检测结果分析可知本次注浆治理工程效果能够满足工程建设需求。本文研究内容可为矿井突水隐患治理工程提供借鉴。

注浆加固在隧道抢险中的应用

近年来,我国地铁隧道体量增长迅速,隧道险情数量也随之增长,急需行之有效的应对措施。本文以某盾构区间涌水险情抢险为例,明确隧道在发生涌水险情后,首先应采取措施止水堵漏,以减少水土流失,其次应对隧道外土体进行注浆加固,填实因水土流失导致的隧道外部空洞,从而减少隧道的变形及结构的破坏。同时,可通过注浆对局部下沉较大部位进行注浆顶升。本次抢险及病害治理过程证明及时注浆加固可以控制险情发展,通过控制注浆压力,实现隧道线型微调。本次险情处置经验可以为相似工程提供一定参考。

煤层底板含水层突水危险性评价及防治对策

根据平煤八矿己组煤底部的L2灰岩含水层、L7灰岩含水层和寒武灰岩含水层的地质和水文钻孔资料,通过分析己组煤底板含水层的水位标高及己组煤与含水层的距离,利用突水系数法对L2和L7薄层灰岩含水层以及寒武厚层灰岩含水层的突水危险性进行评价和突水危险性分区,结合断层的发育情况设计底板灰岩水的防治水方案,制定了己组煤底板含水层的疏水降压、岩层井下注浆加固和井下强排水的防治水方案,为矿井己组煤安全生产奠定了基础。

综合物探技术在矿井工作面底板含水构造探测中的应用

为了查明汾源煤业文明矿5-101首采工作面底板岩层赋水情况和煤层地质异常体情况，并对其进行突水危险性区域划分及评价，采用瞬变电磁法、直流电法和无线电波透视法三种物探方法综合勘探，综合分析三种物探方法探查结果，并结合揭露情况和钻孔验证。结果表明：位于切眼往外（0-250）m范围内，工作面底板相对破碎、裂隙岩溶发育或富水性强，导高大，且煤层内部较不均匀，存在多条5m以上落差含水断裂破碎带，此区域突水危险性最大；切眼往外（300-380） m范围内存在局部富水区域，导高较小，但不存在构造破碎带，突水可能性较小；工作面其他区域都较安全。综合物探比单一物探更具有准确性和可靠性，更符合工程实际情况，为采取针对性的治理措施从而实现安全回采提供了参考依据。

煤层底板突水定量预测评价研究

为研究矿井水害防治理论和马营堡井田水害威胁程度,采用理论和试验相结合的方法,系统分析了马营堡井田水文地质条件和矿井充水因素,根据GIS和AHP耦合理论,建立了底板脆弱性指数模型,定量评价了马营堡井田主要可采煤层底板的突水危险性,作出了主要可采煤层底板突水脆弱性评价分区图。分区图反映了煤层开采时受底板水的威胁程度,可作为马营堡井田开拓生产时防治水工作的依据。

突水系数法分析预测煤层底板突水危险性的探讨

为了预测煤矿深部带压开采奥灰突水危险性,合理划分危安区。研究了华北型煤田特征、模拟试验及相关资料,对以往突水系数公式进行了综合分析对比,在此基础上,提出突水系数修正公式,并对高家塔煤矿9号煤层带压开采奥灰突水危险性及危安区进行了预测、划分。结果表明：突水系数可由0.043~0.091 MPa/m修正为0.067~0.127 MPa/m,突水性分区可由相对安全区-相对危险区修正为相对危险区-危险区。实际生产矿井带压开采突水事故证明了突水系数修正公式的合理性。

五阳煤矿煤层底板突水评价及防治技术

为保障五阳煤矿在承压水威胁条件下进行安全开采,从主要含水层、底板隔水层阻水性能和突水通道3个方面对井田的水文地质特征进行了分析,采用突水系数法对底板的突水危险性进行了安全评价,结果表明:五阳煤矿3号煤底板奥灰岩岩溶水突水危险性极大,尤其在采动影响下,底板破裂严重,发生突水的危险性进一步增加。以此提出了五阳煤矿底板突水防治有效措施。

王家岭煤矿2号煤层顶底板突水危险性分析

根据王家岭井田地质、水文地质条件,提出了井田内上马家沟组岩溶含水层应属富水性中等-强含水层。采用关键层理论及突水系数法,研究了王家岭煤矿开采2号煤层时的充水因素及顶底板突水危险性。通过对煤层顶板的基岩风化裂隙水及采空积水的分析,对2号煤层底板太原组和上马家沟组灰岩岩溶水突水系数进行了计算。结果表明:井田南部2号煤层,雨季时基岩风化裂隙水对煤层开采有较大影响;201、202、204、206采区南部为采空积水透水危险区;201、202采区为太灰突水危险区和奥灰突水相对危险区,其他采区为相对安全区或安全区。

基于模糊集对分析法的底板突水危险性评价研究

为了对底板突水等级进行科学合理的评价,建立基于模糊集对分析法的底板突水危险性评价模型。首先,从地质构造、水文地质条件、底板隔水层条件、开采条件4个方面选取断裂密度、褶皱、断层导水性等13个指标构建底板突水危险性评价指标体系;其次,按照现有常用底板突水等级分类,将底板突水危险性分为4个等级;再次,通过各指标实际数值与1级标准比照求出各指标模糊联系度,并采取信息熵确定各指标权重,从而求出样本模糊联系度;最后,利用最大隶属度原则进行评价判断。该模型应用于肥城矿区5个地段,应用结果表明:基于模糊集对分析法的底板突水危险性评价模型能够与基于未确知测度理论的底板突水评价结果以及实际情况均能完全一致,能够应用于底板突水危险性评价中。

岩溶发育地区煤层顶底板突水危险性分析

以贵州某岩溶发育矿区为研究背景,通过对煤矿水文地质条件和矿井充水因素进行分析,并应用高密度电法对矿井水文地质进行了勘查,得出矿区水文条件属于岩溶裂隙充水矿床,顶、底板直接进水。煤层开采后导水裂隙带发育至吴家坪组第2段,并与该段含水层连通起来,对上覆含水层形成卸压作用,该含水层含水量较小补给能力差,顶板突水可能性小。

基于灰色模糊评判法的底板突水危险性综合评价

以孙疃煤矿104采区为例,在分析孙疃煤矿地质资料的前提下,将研究区内断裂分维值,含水层厚度,灰岩采芯率,底板砂岩率,有效隔水层厚度,底板总体抗压强度等6个因素作为影响底板突水的主要因素,运用灰色模糊评判法,建立突水危险性模型。对104区10煤层底板突出危险性进行综合分析。将研究区按突水危险性划分为突水安全区、突水相对安全区、突水威胁区和突水危险区。

煤矿井下奥灰水突水危险区判别方法研究

为了有效地预测煤矿井下奥灰突水灾害,在MTI奥灰水监测预报方法基础上,提出了煤矿井下奥灰水突水危险区域的判别方法。该方法采用有限元方法对矿区以及周边区域煤层底板含水层建立渗流模型并且进行数值模拟计算,最终计算结果应用于霍州煤电集团李雅庄煤矿突水预测。结果表明:以所有节点突水危险判别指标平均值的10%、20%、30%作为界限,将计算区域划分为不同等级的突水危险区域。该预测方法适用于不同水文地质条件的矿区进行煤矿奥灰水突水危险预测。

下组煤带压开采水文地质补勘与安全评价

为掌握含水层煤层的水文地质情况,以满足下组煤带压开采的需要,以铁新煤砂原有水文地质资料为依据,综合利用地面物探、水文地质钻探、抽水试验、水文测井、水质分析等勘查手段,探测研究了矿区井田的水文地质条件、富水性及太灰与下伏奥灰岩溶水之间的水力联系。结果表明:9号煤层底板突水系数均小于0.06 MPa/m,全区处在安全区,9号煤层能够安全开采。10号和11号煤层底板危险性按突水系数可分为2个区:突水系数小于0.06 MPa/m,在正常地段可安全开采,而突水危险区,必须采取有效的防治水措施才能进行安全开采。

基于权值时变模型的矿井突水最优逃生路径的动态选择

为了减少矿井突水发生时造成的矿工伤亡,为井下矿工动态选择出合理的逃生路径。综合考虑随时间变化的水位高度和水的流速对矿工逃生路径选择的影响,将其量化为对人体稳定性的影响,并将所研究的时间进行分段,根据不同时段下巷道内平均水流速与临界流速之比求得动态危险系数,并实时加权到邻接矩阵上,建立以巷道初始当量长度与危险性程度为衡量最优路径的权值时变数学模型,运用改进的Dijkstra算法进行求解,并结合W煤矿矿井进行实例分析。结果表明:优化后的模型更能反映突水时巷道内的实际情景,同时,改进的Dijkstra算法能够有效应用于突水时期最优逃生路径的动态选择中,使选择的逃生路径更加安全可靠。

煤矿突水危险区疏干涌水及其对地下水流场的影响分析

以鄂尔多斯盆地西南部某井田为研究对象,在煤矿突水危险性分析的基础上,构建煤层开采冒裂带波及上覆强含水层的矿井涌突水预测的地下水三维流数值模拟模型。预测结果表明,煤层开采形成的导水裂隙带是否导通强含水层以及导水裂隙带的渗透性能强弱,对矿井涌突水量以及地下水渗流场影响的差异较大;当导水裂隙带渗透系数小于0.001 m/d,基本为原地层的正常渗透水量;当导水裂隙带的渗透系数大于0.01 m/d,反映原地层遭受较大破坏,矿坑初期涌水为突水量,后期涌水接近稳定涌水量,涌突水对强含水层地下水降深以及流场都影响很大。

底板隐伏陷落柱突水主控因素数值模拟

为了弄清采动过程在底板陷落柱围岩破坏及突水中所起到的作用,采用理论分析、数值模拟、物理探测的方法从发育特征等方面分析归纳出葛亭煤矿底板隐伏岩溶陷落柱的基本特征。以葛亭煤矿2160工作面发现的SX1陷落柱为研究对象,通过FLAC3D模拟陷落柱在采动过程中煤层顶底板和陷落柱围岩应力场、渗流场、位移场和塑性破坏区的变化情况。结果表明:随着工作面采高和含水层水压的增加,陷落柱周围围岩应力场、塑性破坏区、位移场和渗流场随着采高和含水层水压的增加呈现增大的趋势;陷落柱属于天然的低应力集中区,随着推进距离的增加,原有的应力场重新分布,陷落柱顶部围岩的位移不断增加。

基于多类型四双法的煤层顶板突水预测评价研究

富水性和导通性是评价预测顶板突水的2个关键判据。基于GIS的多源信息复合叠加方法评价富水性,存在数据来源不足、评价过程烦琐、评价手段过于专业等问题;采用冒裂安全性分区图来评判含水层的导通性,存在两极值区间过大、精度较低问题;采用疏干开采技术时,采前疏干程度评价缺少量化判据。实践中,顶板突水条件千差万别,目前缺少一套适用于各种地质条件的技术评价体系预测顶板突水,为此提出了“多类型四双法”评价预测技术,简称MTFD法。首先,依据煤层与上部岩层(含水层)空间组合关系以及岩层自身富水性强弱,将顶板分为A、B、C、D四种评价类型,确定了每种类型的评价对象和评价准则,并形成了完整的技术评价路线。再次,基于钻孔柱状图信息建立了双表,即基础数据表和工作表,获取评价和预测工作的数据源;其次,引入了双指数概念,即富水性指数和突水危险性指数评价参量,通过双指数绘制双图,即富水性等值线图和突水危险性等值线图,富水性指数用来表征地层的富水性,将砂岩厚度和脆塑性比值2种最重要地学信息指数,可省去繁琐的多源信息归一化处理过程;突水危险性指数用来衡量间接充水含水层水导入采场可能性大小,由于两极值区间范围小,有利于提高评价的精准度和灵敏度,同时能够克服经验公式的不足。最后,提出了双水量预测方法,即疏干水量预测或涌水量预测,以富水性指数为主控因素预计的疏干水量,可以作为采前安全开采评价的量化判据;以富水性指数为主控因素预计工作面涌水量,可以作为涌水量传统预计方法的有益补充。应用结果表明:MTFD工作法在内蒙古上海庙矿区、宁夏鸳鸯湖矿区、山东济宁矿区均已得到广泛应用,指导了约60个采煤工作面的疏放水钻孔设计和施工。富水性指数法预测富水性指数与实测钻孔放水量呈正相关关系,预计水量的偏差率约4%;利用“双图”科学揭示了多起典型的突水溃沙事故的机理。

复杂水文地质条件下突水机理研究与危险性评价

张村矿水文地质类型为复杂型,矿井主采二1煤层,目前该矿开采标高为-330^-600 m,水位标高为-320^-470 m,最大带压为1.9 MPa,底板灰岩承压水是威胁矿井目前安全生产的主要灾害之一。经过对矿井区域矿井地质、水文地质、水文地质单元条件及水文钻孔资料进行调查、整理,通过运用突水因素、突导因素及诱突因素对底板承压水突水机理进行分析、研究,对突水危险性进行了分级划分,分别评价并提出了针对性治理方案及措施,为下一步矿井防治水工作指明了方向,确保矿井安全生产。

基于Surfer的煤层底板突水危险性评价

以平禹一矿为例,以同样具备GIS的空间信息叠加功能,但普及度比GIS高和使用便捷的Surfer软件为平台,建立了评价底板突水危险性的脆弱性指数层次模型和突水系数模型。评价结果显示,平禹一矿二1煤层底板标高-60m以浅属于安全区,不受底板灰岩水的影响;标高-60^-400m且不受断层影响的区域属于突水威胁区,带压开采时存在突水隐患;标高-400m以深及标高-60^-400m范围的断层带属于突水危险区,带压开采时底板突水危险性很高。平禹一矿对突水威胁区和危险区的灰岩水害进行了综合防治,使矿井在极其复杂的水文地质背景下,连续10年实现了高效、安全生产。

斜沟煤矿8号煤层带压开采隔水层分析与危险性评价

为对斜沟煤业8号煤层帶压开采的突水危险性进行评价,对该井田范围内39个钻孔资料数据进行统计分析,得出8号煤层底板至奥灰含水层间的平均隔水层厚度为127.42m,隔水性能较好,并结合地质水文资料对突水危险性进行评价分区。结果表明,根据突水危险性评价分区结果确定煤层大部分属于带压开采突水小概率区,仅有西部局部煤层深埋区为带压开采过渡区,煤层整体的突水危险性较小,结合评价结果制定煤层回采作业时的带压开采技术路线。