呼吉尔特矿区深埋煤层顶板“七里镇砂岩”富水特征研究

为了查清呼吉尔特矿区深埋煤层顶板“七里镇砂岩”直接充水含水层富水特征,在确定地质结构特征和关键含水层空间展布的基础上,研究了不同尺度(工作面、单个矿井、煤矿群)下涌水演化和水位变化规律。结果表明:研究区顶板疏放水钻孔涌水量具“两侧小、中间大”的特点,顶板疏放水钻孔涌水量与“七里镇砂岩”厚度对应性较好,显示“七里镇砂岩”含水层是该地区煤层顶板最主要的直接充水含水层。对煤层顶板直接充水含水层进行大型煤矿群(近4000万t产能)超大型疏放水,矿区涌水量随着井下采掘活动强度的增加而持续增加,2018年已达到7029.75 m^(3)/h,且未出现稳定或衰减现象,表明“七里镇砂岩”动态补给较好;这个过程中“七里镇砂岩”含水层水位下降明显,白垩系水位则基本不变,表明浅部含水层与深部含水层之间水力联系较差,“七里镇砂岩”以侧向补给为主。综上,呼吉尔特矿区煤层顶板“七里镇砂岩”具有水量大、水压高、富水性不均一、补给好的特点。

蒙陕深埋煤层首采工作面顶板富水性和涌水量差异研究

针对蒙陕接壤区存在水文地质条件不清、水害问题多发、水资源漏失严重等问题,通过分析区内呼吉尔特矿区4个矿井首采工作面顶板地质水文地质特征、回采过程中涌水量变化及差异性,查清了矿区煤炭开采初期扰动下的水文地质条件,结果表明:四个矿井首采工作面涌水量,均随着工作面回采呈逐渐增加趋势,其中葫芦素和巴彦高勒矿井首采工作面最大涌水量分别为645.0 m^(3)/h和494.0 m^(3)/h,且七里镇砂岩含水层不同区域存在富水性差异,导致涌水量的增加呈台阶式,波动性较大,与该区域七里镇砂岩含水层厚度较薄、富水性较弱的特征一致;门克庆和母杜柴登矿井首采工作面最大涌水量分别为1372.0 m^(3)/h和938.0 m^(3)/h,且七里镇砂岩含水层整体富水性较强、富水性较均一,涌水量的增加呈平稳增加态势,波动性较小,与该区域顶板七里镇砂岩含水层厚度较大、富水性较强的特征一致。

煤系承压含水层静储量计算

将静储量研究与三维可视化建模相结合,引入储层地质建模的Petrel软件来定量化地计算煤系含水层的静储量,以鸳鸯湖矿区红柳煤矿七里镇砂岩含水层为例,通过分层建立七里镇砂岩的构造层面模型;结合声波时差测井数据与实验测试数据,计算出七里镇砂岩的孔隙度,根据随机模拟的方法,建立七里镇砂岩的孔隙度模型;最后以Petrel软件特有的储量计算功能计算出七里镇砂岩的静储量为42.598 km3。

呼吉尔特矿区矿井涌水特征及其沉积控制

鄂尔多斯盆地呼吉尔特矿区属于"水压高、水量大、富水性不均一"的深埋侏罗纪煤田区,各矿井面临较严重的水害防治压力,为了弄清该地区矿井涌水特征及其沉积控制条件,开展了沉积相与顶板钻孔出水层位、钻孔涌水量、工作面涌水量等方面的相关性研究,结果表明:呼吉尔特矿区导水裂缝带范围内,主要发育曲流河沉积相的延安组真武洞砂岩段和直罗组七里镇砂岩段,岩性为细粒–中粗粒砂岩。直罗组早期发育了一套河流相沉积,对延安组顶部的强烈冲刷侵蚀,导致矿区中部的门克庆、母杜柴登井田范围内2^-1煤层缺失,并形成了较厚的七里镇砂岩段;矿区两侧的2^-1煤层较完整,其上覆七里镇砂岩较薄。七里镇砂岩含水层是工作面回采过程中的最主要充水含水层,各矿井的工作面顶板疏放水钻孔涌水量差异显著,古河床冲刷带中部的矿井钻孔涌水量普遍大于古河床冲刷带两侧,与顶板地质沉积相有较好的对应关系。煤层顶板地质条件(沉积相)的差异性,控制了各矿井工作面回采过程中涌水量大小;直罗组古河流冲刷带两侧广泛发育的富水条带,则影响工作面涌水量的变化规律。

门克庆井田水文地质条件对矿井开采顺序的影响

门克庆矿井水文地质类型为"复杂型",矿井达产时,设计布置3-1煤1个工作面和2^(-2)中煤1个工作面,2层煤之间平均距离为34 m,2煤层回采过程中主要的充水含水层均为直罗组底部七里镇砂岩含水层。该含水层水压力大,达到4 MPa,疏放水钻孔单孔涌水量最大达到180 m^3/h,富水性相对较强,且距离2^(-2)中煤距离多小于5 m,导致2^(-2)中煤巷道掘进过程中出现顶板淋水严重,锚索锚固困难等现象,无法保障2^(-2)中煤的安全生产。笔者提出先开采下层3-1煤,待七里镇砂岩含水层水量、水压被疏降至可以保障2^(-2)中煤顺利掘进和生产时,再开采上层2^(-2)中煤的"反层序"采煤方法。生产实践证明,该方案是可行的。

鄂尔多斯盆地北部中侏罗统沉积相特征及其对中深部矿井涌水量的影响

为了准确预测鄂尔多斯盆地北部中深部矿井涌水量及涌水量变化规律,为矿井排水系统的升级改造和防治水工作提供依据,以典型矿井为例,通过系统研究中侏罗统延安组三段及直罗组沉积相特征和“七里镇砂岩”空间展布规律,结合充水含水层分析、工作面顶板探放水情况及采后涌水量变化规律等,探究沉积相特征对中深部矿井涌水量的影响。研究表明,直罗组一段底部的“七里镇砂岩”对矿井涌水量的影响起主导作用;辫状河河道砂坝沉积是形成厚层“七里镇砂岩”的根本原因;辫状河、曲流河及三角洲平原沉积特征的差异性是造成矿井南北两翼工作面涌水量不同的重要原因。