煤矿采动覆岩离层水害致灾因素勘查与预测评价

采动覆岩离层突水在我国各地矿区均较为常见且危害性较大,现有的规范中鲜有针对离层水害的具体工程地质和水文地质勘查方法。探索煤矿离层水害工程地质水文地质勘查与评价方法,能够推动我国矿井水害防治水平进一步提升。首先从煤矿采动覆岩高位离层水害孕灾机制出发,分析了离层水害从孕灾到致灾的工程地质条件,将我国现有的离层水害归纳为3种典型类型:离层动力突水、离层静水压涌突水和离层携泥砂突水。然后,确定了“水源”“通道”“力源”和“物源”为控制离层水害类型与强度的关键隐蔽致灾因素,将位于传统导水裂隙带以上,可发生离层突水的复合层位称为采动覆岩“突水离层带”,并提出了煤矿采动覆岩“突水离层带”的判别流程,划分勘查阶段,指明勘查要点。煤矿离层水害采前勘查应包括2个阶段:①开展覆岩基本工程地质和水文地质条件勘探,评估勘探区离层水害的可能性并确定潜在“突水离层带”的层位;②将“突水离层带”和“物源”层作为勘查目标层,开展离层水害致灾因素专项勘查,评定离层水害类型和强度。回采期间对水动力条件和覆岩裂隙演化进行探查。最后,基于离层水害致灾因素互馈演化致灾机制,建立了适用于采动覆岩离层水害的矿井区域预测综合评价模型,提出了全矿井/采区尺度的区域危险性分区、采前工作面突水位置判定及涌水量预计的煤矿采动覆岩离层水害预测评价方法。

永定庄煤业煤层充水评价与水害防治技术研究

为减少水害事故,保障煤矿职工生命安全,基于永定庄煤业工程背景,介绍水文地质条件,包括含(隔)水层特性分布、地下水补给、径流、排放、井田及周边老窖水分布、导水裂隙带、矿井充水状况与预测,分析水害影响因素,在此基础上提出针对性的防治水技术措施,以期为永定庄煤业水害防控提供参考依据。

浅谈矿井水害事故的应急救援

当前有色金属矿陆续采用了很多新技术、新设备,提高了生产效率及效益,带动了企业的现代化发展。但即使如此,有色金属的开采作业中安全事故时有发生,如水害事故,由于此类事故的危害,各矿井在当下需做好防治水工作。基于此,本文重点分析了有色金属矿水害事故的应急救援策略,以期为实际工作提供参考与借鉴。

深部煤层开采矿井水害成因与防治技术

为促进深部煤层开采的安全和可持续发展,对深部煤层开采矿井水防治的关键技术和措施进行探讨。在分析水害成因和矿井水质量控制重要性的基础上,对井下直流电检测法、瞬变电磁检测法和音频电穿透视检测法等矿井水害检测技术的优缺点和适用范围进行论述,并对填充开采、防水闸门、煤层底板加固注浆和奥灰疏水降压等矿井水害防治技术进行介绍。最后,强调了水质监测与分析、水处理技术、水质调控与调节等防治水质量控制措施的重要性。

冲积层下煤层顶板水害探测与防治技术研究

冲积层底部含水性严重威胁冲积层下采煤的水害防治安全,在煤层开采前及开采过程中都需要采取相应的防治水措施以杜绝重大水害事故的发生。因此,为保障厚冲积层煤层放顶煤安全、高效开采,文章开展基于并行电法的冲积层下煤层顶板水害探测与防治技术研究,通过数值模拟及现场实测得到顶板局部富水所引起的响应特征。结果表明,对水体高度敏感的并行电法能够精准、高效地识别顶板富水状态,基于此可进一步提出相应的水害防治措施,进而为冲积层下采煤工作面防治水工作提供关键指导依据。

水害微震电法耦合监测技术应用研究

淮南板集煤矿110504工作面为厚松散层薄基岩工作面,受突水威胁严重。为此,首次采用水害微震电法耦合技术对回采全过程进行水害实时监测预警研究。研究结果表明,自然电位反映层间渗流积水状况与实际相符;注浆对顶板赋水性具有较大的影响,注浆后呈现整体视电阻率上升;微震事件发育高度与视电阻率剖面图耦合确定导水裂隙带高度为70m。技术应用期间未见出水表征,回采过程无突水风险,为工作面安全回采提供了保障。

煤层顶板水害风险保护系数法评价技术研究

关于近水体下采煤防水安全煤(岩)柱保护层厚度取采高倍数问题,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(以下简称《“三下”开采规范》)附表4-3“防水安全煤(岩)柱保护层厚度”仅适用于“松散含水层”下采煤,至于基岩含水层下采煤以及老空水体下采煤如何确定保护层厚度并未涉及;常用的顶板水害风险评价技术方法评价的主要内容包括富水性评价、导通性评价、充水强度评价,在含水层富水性已知的情况下,评价方法可以进一步简化,仅评价“导通性”即可。基于以上2点,从《“三下”开采规范》出发,试图构建类似于底板突水系数那样简单的判据用于评价顶板水害风险。首先,基于“保护”一词的科学内涵,提出导水裂隙带顶界面至上覆含水层之间的隔水岩层均具有保护功能,应统称为保护层(Hb);基于《“三下”开采规范》中保护层厚度选取采高(A)一定倍数的做法,提出了保护系数(Bs)概念,即保护层厚度与采高的比值(Bs=Hb/A)。其次,基于《“三下”开采规范》附表4-3关于防隔水煤(岩)柱保护层厚度取值的规定,提出松散含水层下采煤的保护系数分区阈值Bi=(0,2、3、4、5、6、7);煤系地层一般为砂、泥岩互层型沉积建造,其中泥岩具有阻水功能(相当于松散层下的黏性土层),且泥岩总厚度一般大于累计采厚,故基岩含水层下保护层厚度可参照《“三下”开采规范》附表4-3“松散层底部黏性土层厚度大于累计采厚”的条件并按最大值选取,即4A,遂提出评价基岩含层的保护系数分区阈值Bi=(0,4)。根据保护系数和分区阈值,可将评价区划分为突水区(Bs≤0)、危险区(0<Bs<Bi)、安全区(Bs≥Bi)。当煤层上方有多层含水层时,应分别进行评价。最后,举例说明应用保护系数评价顶板水害风险的过程和方法,指出当含水层富水性为中等及以上时,“突水区”“危险区”的内涵侧重于安全性,通常作为防水安全煤柱留设;当含水层富水性弱或疏放经济时,“突水区”“危险区”主要用于指导疏干工程设计。

隐伏火烧区烧变岩含水层水害治理技术研究

我国西北地区烧变岩分布范围广、孔隙裂隙发育、富水性强,是当地的主要含水层,其中的隐伏火烧区烧变岩地表遗迹不明显、发现难度大,煤矿开采一旦导通烧变岩含水层将导致水害事故,同时会破坏烧变岩含水层水资源。为治理隐伏火烧区烧变岩水害并保护烧变岩含水层水资源,分析我国烧变岩分布特征及烧变岩水对煤矿开采影响,研究隐伏火烧区烧变岩探查和治理技术,开展隐伏火烧区烧变岩含水层水害治理的示范应用,结合现场监测数据分析评价陕西柠条塔煤矿南翼隐伏火烧区含水层水害治理和水资源保护效果。结果表明:我国烧变岩主要分布于以昆仑山-秦岭-大别山为界的北方地区,隐伏烧变岩主要分布在鄂尔多斯盆地东北部、伊犁盆地南缘,被第四系松散层覆盖;隐伏火烧区烧变岩含水层与风化基岩含水层大多直接接触且连为一体,水力联系密切;烧变岩水害防治措施主要有留设烧变岩含水层防隔水煤柱、疏降烧变岩含水层积水和帷幕截流,其中截水帷幕可有效解放烧变岩含水层压覆的煤炭资源,解除烧变岩水害威胁并保护烧变岩含水层宝贵的地下水资源;通过精确探查出隐伏火烧区范围、布设注浆钻孔,将隐伏火烧区烧变岩含水层隔离为若干个含水体,断绝截水帷幕内外的水力联系,可保障工作面不受烧变岩水威胁,同时实现烧变岩水资源保护;柠条塔煤矿S1232工作面和S1233工作面隐伏火烧区烧变岩含水层治理后,其回采期间涌水量降至20m^(3)/h以内,工作面得以安全回采,截水帷幕内侧水位下降,外侧水位逐渐抬升,烧变岩水资源得到有效保护。

黔北煤田矿井顶板水害特征及防治措施研究

黔北煤田近年来发生了22起工作面顶板涌水事故,对该地区矿井安全生产造成了很大威胁。为了研究黔北煤田矿井顶板水害特征及防治措施,以黔北煤田某片区为研究对象,分析了研究区域顶板水害的充水水源、水化学特征、突水通道、水害特征,并提出了相应的顶板水害防治措施。研究发现:长兴组含水层的水质类型为SO_(4)^(2−)、HCO_(3)^(−)-Na^(+),玉龙山段含水层的水质类型为HCO_(3)^(−)、SO_(4)^(2−)-Ca^(2+)和HCO_(3)^(−)、SO_(4)^(2−)-Na^(+)、Ca^(2+);区内各含水层的pH值以弱碱性为主,范围为7.63~8.18。开采9号煤层时,顶板水害的充水水源主要为长兴组灰岩含水层;顶板涌水特征主要表现为:涌水突发性强、水头值大、衰减速度快、涌水持续时间较短,涌水出现的位置绝大部分处于工作面下三分之一位置。针对黔北煤田顶板水害问题,提出了控制工作面开采速度,避免工作面长时间停采;加强顶板初次来压和周期来压期间水害防治,以及提前施工顶板水疏放孔等防治水措施。研究结果为黔北煤田顶板水害防治工作提供借鉴。

我国不同类别煤层顶板水害致灾机理与防控路径

我国是世界上成煤和赋存条件最复杂的国家,煤层顶板水文地质条件的多样性和复杂性,采动覆岩裂隙场与渗流场耦合的相互性和时变性以及煤层顶板突水的独特性和危害性,造成顶板水害是我国尤其是西部煤矿区的主要矿井灾害之一。为了更好地认识顶板水害和推广现有技术和探索新技术防控此类矿井灾害,在全面分析近年来我国煤层顶板水害事故规律与顶板充水含水层的赋存条件、突水模式、动力特征、力学行为等基础上,系统划分了顶板水害的类型、特征、主要类别的致灾机理及梳理了现有顶板水害的防治技术,并展望了未来顶板水害防治领域的发展方向。研究发现:①顶板水害主体架构包括巨厚基岩含水层涌(淋)水、薄基岩弱胶结层水-砂耦合溃涌、离层空间蓄水储能突水、天窗补给型突水、围岩烧变增透致突等5种类别,集中分布于秦岭—淮河沿线以北地区,陕、蒙、宁是顶板水害主要聚集地。②采动诱发巨厚基岩含水层下覆岩原生裂隙互馈-贯通发育“Z”型离层空间,导致采场出现大面积涌(淋)水现象;基于复合关键层破断力学条件,阐明了薄基岩弱胶结层水-砂耦合溃涌致灾的动力源;构建了离层失稳突水临界判别准则,将离层突水划分为静载扰动、“动+静”载复合扰动、复合煤层开采重复扰动3种模式;红土隔水层缺失及红土薄弱区采动劣化损伤是产生天窗越流补给的主要根源;围岩烧变增透,孔隙度增大,接受临近水源补水后形成新的含水结构体,在采动诱发下烧变岩水涌入采场发生水害事故。③梳理了当前煤层顶板水害“探-放-治”三位一体的解危防控技术体系,提出了井上下共轭联动、钻-采(掘)高位协同地质勘探系统,以防治水“三区”划分为导向的地质保障工作,“煤-水-生态”多目标齐抓共管的绿色开采和防治水理念,以及数智化、透明化矿山水文地质灾害信息维护系统等未来发展方向。

综合物探方法在煤矿井下水害防治的实践探析

现代社会发展背景下,伴随经济社会的稳定运行,在煤矿井下生产中,往往会面临一些水害问题,这类现象的出现,不同程度上会对煤矿安全造成影响,而综合物探方法应用在煤矿井下水害防治中,具有良好的效果,不仅可以解决水害问题,还能提升煤矿生产管理水平。基于此,主要阐述综合物探技术基本内涵,说明综合物探方法在煤矿井下水害防治中的重要意义,在此基础上探究综合物探方法在煤矿井下水害防治的实践应用,有望对部分学者提供指导和帮助。

基于地面大口径钻孔抽排的老空水害防治技术

为了安全高效治理矿井老空水害,在井下不具备疏放老空水的条件下,采用了地面大口径钻孔和接力抽排水的方案对老空水害进行治理。选取位于老空积水区最低点的水仓作为地面钻孔的终孔位置,施工三级变径的大口径钻孔。下设的一级套管对钻孔在松散层中进行了固井,二级套管对老空区及采动破坏范围上覆含水层进行了隔离,采用无线随钻测斜和定向钻进技术,保障了大口径钻孔的准确透巷。钻孔中下设潜水泵将老空水抽至地面,然后采用管道增压泵将老空水接力排至矿井水处理厂,实现了老空水抽排过程中不落地。通过对抽排水量和老空水位的观测,验证了基于地面大口径钻孔和接力抽排老空水的效果。结果表明:采用地面大口径钻孔和井下潜水泵联合地面增压泵接力抽排关闭矿井老空水效果较好,具有安全性和可靠性高、排水和水处理费用低等特点。

沪昆高铁娄底南站底板水害防治研究

随着基坑工程开挖深度的不断增加,底板水害治理问题日益突出。依托沪昆高铁娄底南站枢纽一体化岩土工程勘察项目,开展了专项水文地质勘察与放水实验研究;结合水害特征,研发了一套放水实验装置及配套使用设施。采用放水实验对水文地质参数进行求解,并通过MATLAB实现程序化建模,研究了高铁枢纽站地下水位高程下降至目标水位高程所布设的降水孔数及降水量的关系。结果表明:治理工程完成后,娄底南站地下室底板30处明显裂缝出水区已不再涌水,治理效果显著。相关分析方法可供类似工程参考。

矿井开采后水文地质特征及水害防治技术探讨

在我国的煤矿生产中,矿井水害问题的防治工作成为了煤矿安全生产高效生产管理中的重中之重。结合矿井水文地质特征以及发生矿井水害的原因,加强对水害问题的治理,需要从实际出发,制定可行的水害防治方案。对矿井水文地质特征进行了探讨,结合发生矿井水害的原因,总结了矿井水害的防治措施。

矿井构造复杂区水害探查治理技术研究与应用

针对辛安井田部分区域内2^(#)煤开采煤层下伏的薄层灰岩含水层和奥灰含水层存有高承压水及隐伏陷落柱、断层和裂隙等导水构造的威胁,为保证矿井生产安全,对区域实施专项防治水技术研究。地面区域治理工程,共施工2个主孔、16个分支水平孔、2个次级分支孔,完成钻探进尺11778.31 m,累计注水泥14820.45 t,粉煤灰29.15 t。井下钻探工程,共施工野青钻孔1个、山伏青钻孔6个,区域治理效果检验孔16个,完成进尺2994.5 m,累计注水泥82.9 t。经对物探异常范围二次探查,3^(#)、7^(#)异常区均已消除,经过井下钻探验证,钻孔水温、水压与区域内其他钻孔一致,异常排除。通过本次项目实施,新增原煤产量12万t,产生经济效益约9240万元,且保证了矿井的正常生产衔接。

公路隧道隧底结构水害机理及整治措施

隧底水害对隧道结构自身稳定及隧道运营期内行车安全存在潜在安全隐患,容易造成隧底返水、路面拥包等运营期病害。本文借助施工案例,阐述高速公路隧道水害产生的基本原因、解决方法,为避免、缓解和解决隧道水害的产生提出若干技术方案,供相关施工参照与借鉴。

下层煤开采水害超前防治技术研究与应用

92105掘进工作面上方采空区内存在大量积水。为了保证92105掘进工作面的安全施工,在92013胶带巷内施工远距离探水钻孔,并对91105采空区内的积水进行排放。在探放水时,共施工了7个钻孔。试验结果表明,在采用超前探水钻孔后,可以保证92105掘进工作面进尺552 m,节约工期46 d,节省成本4.8×105元。

正帮煤业开采水害影响程度与防治工作建议分析

以正帮煤业为研究案例,结合项目地质水文特征,综合分析评价正帮煤业开采水害影响程度,并以此为基础,合理介绍开采水害防治措施及工作建议。另外,为检验开采水害防治措施及工作建议的应用成效,以工作建议开展水害防治工作,最终确认水害防治效果良好,证明具有较强应用价值。

模糊层次分析法在磷矿水害危险性评价的应用研究

为保证磷矿地下开采的安全生产,降低水害事故发生的概率,科学合理地评价磷矿水害威胁程度,从地质构造、充水水源以及开采扰动3个维度选取了11个指标,建立了贵州某磷矿危险性评价模型。运用模糊层次分析法确定各级指标的权重,以贵州省某磷矿为对象进行实证分析。研究结果表明:开采扰动(权重为0.5131)对该磷矿水害危险性影响最大,通过模糊综合量化后得出该磷矿整体评价的综合分数为5.495,评价结果为危险性一般。

复杂水文地质条件下矿井水害综合防治技术研究

随着时代的发展和社会的进步,我国煤矿行业的发展情况也逐渐受到社会的广泛关注。当下,煤矿行业中存在很多问题需要解决,这些问题严重威胁到了煤矿生产安全和工作人员的生命安全。尤其是煤矿水害,已经成为最主要的影响煤矿正常生产的灾害之一。且受到矿井下复杂地质条件的影响,矿井水害的综合防治工作实施起来十分困难。基于此,结合实际情况,对复杂水文地质条件下的矿井水害综合防治技术进行深入分析,并结合实际应用情况展开探讨,以供参考。