改进的“三图法”在煤矿顶板水害评价中的应用:以东胜煤田台格庙勘查区为例

通过建立台格庙勘查区首采煤层冒裂安全性分区图和煤层顶板含水层富水性分区图,来对煤层顶板的含水层涌(突)水条件进行评价。针对勘查区煤层厚度变化大、顶板无稳定隔水层,顶板含水层富水性较弱的特点,在传统的"三图法"基础上,充分考虑了含水层的富水性和导水裂缝带发育高度这两个因素,选用导水裂缝带高度与含水层厚度的百分比来表示导水裂缝带发育高度对含水层涌(突)水的影响,在此基础上对首采煤层顶板含水层涌(突)水条件进行综合分区评价。四井田中部及二井田北部地区涌(突)水危险性为较危险区,三井田北部、五井田南部及勘查区南部局部地区涌(突)水危险性为过渡区,其他地段为安全区、较安全区。针对顶板充水含水层涌(突)水条件综合分区,提出了疏放水、注浆、监测等防治水措施律议。

基于C++和ArcGIS Engine的煤矿水害评价系统设计与应用

由于煤矿水害的复杂性,矿井安全生产受多种因素控制。基于C++和ArcGIS Engine,面向对象开发了交互式的图形用户界面(GUI)的煤矿水害评价系统,包括信息识别模块、因素决策模块和空间分析模块。通过GIS图层和色彩编码图直观显示煤矿水害评价结果。以山西某矿为例,构建各个评价因素GIS图层,并通过BP神经网模型确定各个评价因素权向量,最后应用GIS的多因素空间拟合功能,获得煤矿水害评价风险分级图。结果表明,系统能够对煤矿水害风险进行准确评价,为煤矿安全生产决策的有利工具。

煤矿断层束间煤层开采底板破坏与水害评价

随着开采环境简单、构造简单煤层的减少,复杂环境的煤层开采量逐年增大,煤层底板突水危险性增大,断层群发育区域尤为严重。以华泓煤业煤矿为例,采用"主控因素评价法"建立数据模型,详细分析了采集到的数据,通过数值模拟技术建立三维数值模型,形象地介绍了断层束,这对保证该地区煤矿生产安全有积极作用。

基于三图-双预测的古城矿首采区3号煤层顶板水害评价

针对古城煤矿首采区3号煤层可能存在的顶板涌水危害,使用“三图-双预测”方法,在综合分析古城井田水文地质条件的基础上,确定了与顶板突水密切联系的含水层,并根据相关要素绘制顶板充水性分区图。分析了顶板冒裂带高度,绘制出顶板冒裂安全性分区图,通过将两个图层进行GIS的叠置分析,提出了顶板涌水条件分区评价。

神东哈拉沟煤矿22208综采面采前水害评价

哈拉沟煤矿针对过沟段松散含水层和上覆采空区积水展开了井下探放水工作,本文对探放水取得的效果及工作面能否安全过沟、过上覆采空区开采等相关问题进行采前水害安全评价,得出了22208工作面开采在三元沟南沟范围内发生大面积溃水溃沙的可能性不大,排水系统满足排水能力要求,同时提出了回采过程中仍需要注意的问题。

贵州省地方煤矿水害危险性评价的研究

对贵州省地方煤矿水害事故的现状进行了分析,并利用模糊综合评价法对其水害危险性进行了评价。

老石旦煤矿031214工作面水害分析及安全评价

以神华乌海能源公司老石旦煤矿031214工作面为研究对象,通过对该工作面进行水文地质条件分析、充水因素分析,提出该工作面水害防治的技术路线、探放措施,在此基础上进行031214工作面开采的水害分析。

南凹寺煤业3#煤层水害安全性评价及防治技术

为保证3号煤层带压回采工作面的安全,根据井田范围内水文地质钻孔和抽水试验资料,结合矿井地面三维地震和瞬变电磁勘查成果,对南凹寺煤业3号煤层在回采期间的水害安全性进行评价。评价结果表明,矿井主要水害是大气降水、地表水和采空区积水,并据此提出具体防治水措施。

风化岩充水型煤矿水文地质勘查及水害危险性评价

风化岩裂隙发育,易向煤系中导水,给煤矿造成水害,以榆神矿区锦界煤矿为例,该矿井投产后,采煤工作面涌水量大幅超过预计,严重威胁矿井的安全生产。综合分析井上、下钻孔揭露地层岩性和测井资料后,初步确定直罗组风化岩水是工作面充水水源。水文地质勘查采取钻探及抽水试验为主,水文地质调查、测绘、遥感、电法、测井、采样测试等手段为辅的综合勘查手段,查明井田直罗组风化基岩裂隙含水层和萨拉乌素组沙层含水层为构成主要可采煤层的直接和间接充水含水层,第四系离石组黄土与新近系三趾马红土组成井田主要隔水层,土层局部存在“天窗”区。水文地质勘查准确划分了井田水文地质单元;对含隔水层的分布、厚度及组合结构进行了详细分析;通过抽水试验求取沙层含水层和风化岩含水层水文地质参数。结果表明,3^(-1)煤层采后产生的最大导水裂隙带高度为45.6 m,计算结果与探测工程获得数据基本相一致。依据正常基岩厚度、导水裂隙带最大高度(导水裂隙带高度+3倍采高)56 m、含水层富水性指数;参考“三图双预测”方法,将井田顶板含水层水害危险性划分为低危险区、中等危险区和高危险区,并提出了针对性防治水措施,为矿井防治水工作提供可靠依据。

开展水害致灾因素普查 防范煤矿水害事故发生

现阶段我国煤矿水害事故基本得到了有效控制,但水害重大事故仍时有发生,事故影响还有增大趋势,开展水害致灾因素普查治理是加强煤矿防治水工作,有效防范各类水害事故的重要举措。总结了我国煤矿水害发生的主要致灾因素,分析了充水水源、充水通道等各类致灾因素的特点;系统论述了我国在煤矿水害致灾因素探测中物探、钻探和智能探测方面的代表性技术和创新性成果,阐述了“三图法”等顶板水害预测预报理论和方法,以及五图-双系数法和“脆弱性指数法”等底板水害预测预报理论和方法,并介绍了地下水和地表水等因素导致水害事故的典型治理技术。研究发现,在目前煤矿水害致灾因素探查方面,老空水探测程度、深部岩溶含水层防控、西部煤矿区顶板砂岩含水层监测及智能化探测技术仍存在缺陷,关闭矿井的矿井水问题尚未得到重视。提出今后需重点在煤矿水害致灾因素综合精细探查、智能化探测及关闭矿井水害致灾因素探查等方面加强研究的建议。

人工智能技术在煤矿水害防治智能化发展中的应用

煤矿智能化开发背景下,煤矿水害防治也随着煤炭开采逐步向智能化转变,而人工智能方法是煤矿水害防治智能化升级变革的重要手段。目前人工智能技术在煤矿水害防治中有了初步应用,已经开展了多方面智能化水害防治初步探索。重点综述人工智能在煤矿水害防治智能化发展过程中的应用现状,主要包括:煤炭开采前地质信息获取、水害致灾因素探测,开采过程中水情监测、判别及水害危险性评价,以及水灾发生后的应急响应;进一步总结并论述了人工智能技术在水害防治应用中的发展趋势与困境,为人工智能技术与水害防治智能化的深度融合提供了研究思路。

天窗补给型衍生式矿井动力突水模式及其评价与治理技术

中西部煤炭资源富集程度最高,开发条件优越,随着开采效率的逐步提升,高强度大采高的开采模式对地下水系统的扰动程度也随之增加,特别是导水裂隙带发育范围之外含水层的地下水在煤层开采中逐渐参与到矿井涌水过程,此类模式导致了矿井涌水预测偏差大、水害危险性评价不准确和水害治理措施不明确等一系列问题,为当前的矿井水害防治带来了极大隐患。初步总结了一种衍生式动力突水模式,即随着煤层开采,顶板覆岩破坏导致地下水系统的演化会诱发新的灾害源,从而导致不同形式的突水模式。其内涵是将定义衍生式动力突水模式的基础从传统的开采前静态分析转变为考虑采矿全周期内变化的动态评价。矿井衍生式动力突水模式可初步分为三大类,分别是“天窗补给型”、“离层灾害型”和“导水通道增渗型”。此次主要针对“天窗补给型”衍生式动力突水模式进行初步探讨,以近些年高强度大采高的浅埋煤层矿区——陕西榆神矿区为例,深入探讨了“天窗补给型”衍生灾害的孕灾条件。通过补充分析间接充水含水层富水性和水力联系强度实现对顶板含水层涌(突)水危险性的综合评价,提出了灾害衍生模式的评价方法体系。通过开采方式的转变,构建了“三查、一定、两验证、两跟踪”的主动防治体系;通过采前多目标疏降和采后局部注浆治理构建了被动防治体系。通过进一步细化矿井涌(突)水致灾模式,优化了评价体系,建立了综合防治技术,为生态脆弱区的地下水资源保护与矿井安全低碳开采提供依据。

浅埋薄基岩厚松散层综采面水害危险性评价及防治对策研究

锦界煤矿矿井水文地质类型复杂,矿井涌水量大,煤层埋藏浅,受薄基岩、厚松散含水层水及风化基岩水威胁,顶板水害威胁严重。回采后导水裂隙发育至地表,易发生工作面突水事故。本研究结合矿井盘区采掘工作面地质条件,提前勘探查清水文地质条件,分析顶板导水通道及其涌水机理,综合评价工作面水害危险性。在难以实现保水开采的基础上,建立包含超前疏放水排水系统、顺槽接力水仓、工作面双回路抽排水、缩短工作面宽度、加快工作面推进速度等多项技术措施的综合防治水技术对策,成功解决了31115综采工作面突水及涌水过大的难题,实现了浅埋深薄基岩厚松散层沿空留巷综采面安全开采。

基于信息化的矿井水文地质信息管理系统

伴随着新一轮的工业革命,推进产业数字化转型,针对目前矿井水文地质信息管理不够精细和智能的诸多问题,在GIS技术基础上研究开发了矿井水文地质信息管理系统。系统主要包括矿井水文地质信息基础数据库、矿井水文地质图形文件管理、矿井采空区积水管理、矿井探放水辅助设计、矿井水害预测预报和矿井水文地质基础信息管理系统6个模块,实现了数据管理、图形处理、图件绘制、水害评价、预测预报一体化的管理能力。并在山东省济宁三号煤矿进行了应用,验证了矿井水文地质信息管理系统的实用性。

鄂尔多斯盆地煤田奥陶纪灰岩水害危险性分区研究

在对鄂尔多斯盆地煤田奥陶系石灰岩沉积演化规律、华北地区奥陶系灰岩沉积建造与后期改造特征的差异性及构造发育等奥陶纪灰岩水文地质特征进行综合研究的基础上,通过对奥陶纪灰岩水分布区煤层底板带压程度、底板隔水层发育特征、突水系数等因素进行综合研究,对煤炭资源开采受底板奥陶纪灰岩水威胁方式、威胁程度进行了分区定量评价,并划分为非带压区域、带压安全开采区域和带压危险开采区,为下一步制定鄂尔多斯盆地煤田奥陶纪灰岩水害分区防治关键技术提供科学的依据。

动态评价技术在孤岛工作面带压开采中的应用实践

针对新安煤矿极复杂的水文地质条件,12181孤岛工作面在防治底板奥灰水方面采取了采前物探、钻探查证、注浆加固、物探复查、采前评价、采中查疑、强化加固等动态的查疑评价技术,确保了工作面安全回采及回撤,并提出了水情监测、疏水降压、应急备灾等后续工作要点,为以后带压开采动态评价工作积累了宝贵经验。

煤矿回采面底板水害的治理

水文地质环境的复杂多变一直是中国各大矿区普遍存在的问题之一,这使得井下生产中水害的有效防治变得至关重要。结合具体工程实际,在充分开展矿井水害评价的基础上,提出相应的底板突水防治措施,从而为矿井生产的安全持续开展提供有效的借鉴与参考。

方斗山隧道地下水资源量概算及评价

方斗山隧道区域水文地质条件复杂,地下水量丰富。为了进行地下水涌、突水危害影响评价,文章分别选用大气降水渗入法、地下水径流模数法、泉域汇总法、水平巷道地下水动力学法和地下水疏干量计算法,对地下水资源量进行概算及评价,并提出工程防治措施。

巨厚煤层宽大工作面综采放顶煤开采水害防治研究

矿井开采煤层较厚,工作面宽大且受顶底板水害威胁,采用瞬变电磁、直流电测深、音频电透视等对工作面进行物探,采用常规钻与定向钻相结的方式对工作面顶板含水岩组、底板砂岩裂隙含水层及奥陶系岩溶裂隙含水组赋水性及隔水层有效性、隐伏构造等进行无盲区探查、验证、治理,并对工作面防治水安全性进行评价,作为带压开采依据。

榆神矿区浅埋煤层多重水体下大采高综采水害影响评价

榆神矿区3煤顶板多重水体并存,对区内浅埋深厚煤层开采构成了水害威胁。以榆神矿区某矿为例,煤层顶板赋存有3类共6重水体,通过分析覆岩水体的赋存条件,确定了不同水体的富水性特征。基于3煤覆岩结构和类似条件矿井开采实践,预计了薄基岩厚土层条件下3煤7m大采高综采的覆岩破坏高度,计算了不同类型安全煤岩柱的尺寸。根据覆岩水体的富水性特征和空间分布,分析了不同水体对3煤大采高综采的水害影响程度,得出基岩风化带含水层、顶板基岩含水层和烧变岩含水层对3煤开采构成直接充水影响;黄土孔隙裂隙含水层对3煤开采构成溃砂影响;萨拉乌苏组含水层、地表十八墩河对3煤开采不构成直接充水影响。为确保安全,在3煤开采前须对基岩风化带含水层局部富水性较好的区域提前疏放,对烧变岩含水层留设20m的侧向防隔水煤岩柱。