建南井田洛河砂岩水文地质特征及其对矿井充水影响

论述了建南井田洛河砂岩层的水文地质特征,即:含水性较强,但富水性较弱;平面上相对富水区条带分布;垂向上富水性自上而下递减。分析了洛河砂岩含水层对矿井开采的影响程度,正常情况下回采工作面顶板冒落裂隙带不能直接导通洛河砂岩层,但沉降带中的微裂隙对洛河砂岩含水层有缓慢疏放作用。

试论陕西省黄陵矿区洛河砂岩水水质分布规律

洛河砂岩水是黄陵矿区供水水源中的唯一水质水量合乎要求的含水层。经过对洛河砂岩水水质的分析研究,发现洛河砂岩水水质分布有一定的规律性,具体表现为:溶解性固体、Na+含量、SO42-含量、Cl-含量在浅部较低,深部则有所增大;水质类型浅部为HCO3-Ca型,深部为HCO3-Na·Ca型;在动态变化上,呈现出随着开采时间的延续,溶解性固体、Na+、SO42-含量逐渐变小,Ca2+含量逐渐增大的趋势。强调在开发煤炭、石油时,一定要对洛河砂岩水加以保护,使其更好的为矿区建设服务。

洛河组砂岩用新型无固相冻胶注浆体系

洛河组砂岩采动地层涌水频繁,严重影响了矿井安全生产。针对传统注浆体系面临渗滤效应严重和成胶性能不可控,难以实现裂隙出水有效调控的技术难题,通过分析5种天然典型岩心样品(含砾砂岩、巨粒砂岩、粗粒砂岩、中粒砂岩、细粒砂岩)的矿物组成及微观形貌,明确了孔隙微观赋存特征,构建了低成本、稳定性优异的无固相冻胶注浆体系。通过物理模拟驱替实验研究了冻胶注浆体系的注入性和封堵性能,通过核磁共振在线驱替实验研究了注浆封堵前后岩心中的孔隙分布变化特征。结果表明,孔隙直径小和孔喉连通性差是造成传统注浆体系难以顺利注入和深部运移的地质原因。由于渗滤效应的存在,传统注浆体系的固化封堵效果明显低于理论设计。以0.5%~0.6%聚丙烯酰胺、0.6%~0.7%有机胺类单体交联剂、0.07%~0.08%酚类单体交联剂和0.2%~0.3%有机酸类调节剂为原料,构建了低成本、无固相、易深部注入的新型冻胶注浆体系。该冻胶注浆体系可实现48h内成胶,180d内未见明显脱水,长期老化稳定性优异。冻胶注浆体系的注入性良好,持续冲刷岩心后的压力衰减率为7.85%~20.95%,封堵率为82.04%~92.19%。冻胶注浆体系通过占据大孔道或裂缝空间,增大渗流阻力,迫使后续流体转向,实现出水层有效封堵。该研究成果可为洛河组砂岩注浆堵水施工提供新思路。

洛河组砂岩水文地质特性实验研究

本研究旨在评估洛河组砂岩的含水量、孔隙率及自然吸水率等水文地质特性,以为煤矿顶板防治水工程提供可靠的数据支持。通过系统的实验测试,全面分析了洛河组砂岩在不同深度和岩性条件下的含水量、孔隙率和自然吸水率。结果表明,砂岩的含水量和孔隙率随深度变化显著,不同岩性的砂岩在自然吸水率上表现出明显差异。这些数据对于理解砂岩的渗透性及其在顶板水害防治中的应用具有重要意义,研究结果将有助于提高矿井顶板管理的科学性和有效性,减少顶板水害的发生风险,确保煤矿的安全生产。

黄陵矿区洛河组砂岩富水-释水规律

针对黄陵矿区洛河组砂岩含水层富水不均一的问题,采用多源地学信息融合的方法,综合冲洗液消耗量、脆弱性指数、构造3个影响因素,对洛河组砂岩富水性进行了分区;采用太沙基原理揭示了洛河组砂岩含水层的释水机理,利用数值模拟研究煤层开采覆岩导水裂缝发育规律,总结洛河组砂岩释水规律。结果表明:按照洛河组砂岩含水层富水性程度由大到小划分为强、中等、弱3类区域,所占比例分别为0.99%,31.02%,0.23%,抽水试验成果验证了划分结果的可靠性;洛河组砂岩含水层可分为积水静储量迅速释放区—"突水危险源"与积水静储量暂缓释放区—"突水可控区"。

洛河组砂岩含水层下大采高工作面导水断裂带演化规律

针对旬耀矿区厚煤层大采高工作面上覆洛河组砂岩含水层下的安全采煤问题,采用理论分析、相似材料试验和数值模拟研究了某矿1109大采高工作面覆岩破断及裂隙演化规律。研究表明:上覆岩层经历了直接顶破断、基本顶初次破断与周期破断、亚关键层初次破断与周期破断5个阶段,破断发生引起工作面煤壁上方裂隙密度和开度发生跃变,采空区覆岩裂隙经历孕育、产生、张开、闭合、压实5个动态阶段;从开切眼到充分采动过程中,在裂隙带的上部、工作面煤壁上方及开切眼上方裂隙较为发育,裂隙区近似"抛物线"状,采空区中部覆岩裂隙闭合而边界处裂隙不易闭合;工作面充分采动后,导水断裂带发育高度82~85 m,未导通上覆洛河组砂岩。

洛河组砂岩解冻后物理力学性质及破坏特征研究

在实验室中还原了西部冻结建井过程,并通过改变冻结温度对洛河组砂岩进行一次完整的冻融过程。对解冻前后洛河组砂岩的质量及波速进行测量并基于力学试验得到洛河组砂岩解冻后的力学性质及围压对洛河组砂岩力学参数及破坏特征的影响。试验结果表明,洛河组砂岩孔隙率大、吸水能力强及饱水性好,解冻后质量损失率为5%,波速损失率达到40%,即洛河组砂岩对冻融作用非常敏感;随着冻结温度的降低,砂岩内部冻胀力增加,损伤加剧,解冻后的洛河组砂岩强度不断劣化,变形增大;其破坏形式也由原来的单一破坏模式向拉剪复合破坏模式转变,破坏时主裂缝变宽,并伴随众多次生裂缝。

人工冻结斜井洛河组砂岩解冻后蠕变模型试验研究

随着西部地区煤矿建设,多数斜井需穿越弱胶结富水洛河组砂岩地层,采用常规掘进方式存在巨大安全隐患,往往采用冻结法施工掘进;人工冻结解冻后富水洛河组砂岩具有显著的蠕变特性,对于斜井井筒的长期安全稳定影响明显;通过对不同冻结温度下解冻后洛河组砂岩进行单轴压缩蠕变力学试验,从而建立了更为简洁的砂岩非线性分数阶蠕变力学模型;构建了解冻后砂岩的分数阶蠕变力学模型,将试验数据与拟合曲线进行对比分析。结果表明:随着冻结温度的降低,解冻后洛河组砂岩的蠕变量增大,蠕变速率增大,非线性程度升高;非线性分数阶蠕变模型可以很好地模拟解冻后洛河组砂岩的蠕变过程,模型更为简单方便。

彬长矿区典型顶板水害矿井洛河组砂岩微观孔隙特征研究

黄陇煤田开采面临巨厚洛河组砂岩顶板水害的威胁。针对彬长矿区高家堡煤矿洛河组砂岩骨架的微观孔隙特征展开实验室研究,综合运用XRD衍射,铸体薄片、扫描电镜研究了砂岩骨架颗粒的孔隙类型,采用覆压孔渗探究其不同压力下的孔隙率和渗透率变化特征,联合高压压汞和核磁共振手段表征了砂岩岩心的孔喉半径大小,结合X射线三维CT扫描对砂岩内部大于9μm的孔隙进行精细定量化表征,结果表明:①中粒砂岩骨架颗粒大,孔隙类型主要以剩余粒间孔为主,少量粒间溶孔,而细粒砂岩骨架颗粒小,颗粒间多由黏土矿物填充,为次生溶蚀粒间孔,少量粒内溶孔,孔隙发育较小;②中粒砂岩中的大孔孔喉半径介于0.61~4.94μm,累积分布频率达到48%,而细粒砂岩中的大孔孔喉半径介于0.188~0.683μm,累积分布频率达到47%,说明中粒砂岩的孔喉半径较大,更有利于地下水存储和运移;③CT显示中粒砂岩平均面孔隙率为7.081%,细粒砂岩平均面孔隙率为2.032%,中粒砂岩内高度发育的大孔(等效孔隙直径>180μm)和微孔贡献了较高的面孔隙率,结合较大的孔喉半径,宏观表现较高的渗透性,两者的微观孔隙特征与现场对应含水层的富水层评价相一致。研究成果可为洛河组砂岩顶板水害防治提供基础参考。

黄陵矿区洛河组砂岩水文地质特征及水资源开发与保护

根据大量的供水勘察资料,从洛河组砂岩所处的区域构造位置、它的分布与厚度变化规律、孔隙裂隙特征、水力性质、动态变化、水质特征、环境水文地质条件诸方面进行了详细地论述;分析了洛河组砂岩地下水的补给、径流、排泄条件,指出洛河组砂岩分布面积广、厚度大,地下水丰富且水质良好,具备形成大型水源地的条件。同时分析了煤炭资源开发、人工开采、林业生产等可能对水源地造成不利影响的因素,提出了开发和保护水资源的建议和措施。

芦村一矿洛河组砂岩可疏排性分析

通过对芦村一矿基本情况的了解、洛河组含水层参数的获取、洛河组含水层性质的判别,得出J_1和J_3孔为承压水,水1、6_(-2)、13_(-7)、J_2、J_4孔为层间潜水。最后对含水层补给、径流、排泄条件进行分析,最终得出芦村一矿洛河组砂岩含水层在强疏的情况下,易于疏干。

陕西省北部下白垩系洛河组砂岩地下水开发利用前景的探讨

本文通过对我省北部下白垩系洛河组砂岩孔隙裂隙地下水的形成、补给、排泄条件的分析，揭示了其化学特征、分布规律，对其资源量、可开采量进行了评价，提出了其开发利用前景及对其进行开发的重点和原则。

基于多种解析法和数值法求解巨厚砂岩水文地质参数

在煤矿开采过程中,矿井涌(突)水等事故不仅会造成巨大的经济损失,还严重威胁工作人员的生命安全。水文地质参数在计算矿井涌水量过程中扮演着重要角色,因此,准确测定含水层的水文地质参数对于煤矿防治水等工作具有重要意义。为了获取更加贴近实际的矿区顶板巨厚洛河组砂岩含水层的水文地质参数,以新庄煤矿洛河组巨厚砂岩含水层上、下段的抽水试验资料为依托,采用传统的非稳定流的Theis公式法、Jacob直线图解法和水位恢复法等解析法,结合实际场地特征,计算出洛河组砂岩含水层上、下段的渗透系数分别为0.22~0.59和0.03~0.35 m/d;上段导水系数为128.74~373.67 m^(2)/d,下段为5.52~47.07 m^(2)/d;上段的贮水系数为2.22×10^(-4)~6.69×10^(-3),下段为6.53×10^(-5)~3.29×10^(-3)。并通过FEFLOW软件建立新庄矿区的地下水流数值模型,求解洛河组含水层的水文地质参数,得到洛河组上、下段渗透系数分别为0.55和0.45 m/d。通过多种方法对比分析表明,通过数值模拟法得到的水文地质参数结果与多种解析法计算的结果相近。在此基础上,根据各方法得出的水文地质参数计算矿井涌水量,并与实际涌水量进行对比,结果表明:在含水层上段,采用数值模拟法得到的水文地质参数计算的涌水量更加接近实际涌水量;而在洛河组下段,采用Jac-ob直线图解法得到的水文地质参数计算的涌水量更加接近实际涌水量。进一步提高了水文地质参数计算的准确度,为后期的含水层富水性研究、矿井涌水量预测以及类似矿区顶板巨厚洛河组砂岩含水层的矿井水防治工作提供依据。

某矿洛河组砂岩含水层下安全采煤可行性研究

覆岩破坏高度确定是含水层下安全采煤的一项重要研究内容。基于亭南煤矿的地质采矿、水文地质条件,深入分析了矿井的7个含水层,将下白垩系洛河组砂砾岩含水层作为该矿井涌水的主要来源进行研究。根据《三下采煤规程》的有关规定,结合国内综放开采导水裂缝带实测资料,经对比后给出导水裂缝带高度为12. 61倍的裂高采厚比,保护层的厚度为2～3倍采厚,防水安全煤岩柱高度为15. 61倍采厚,提出进行洛河组砂岩含水层下采煤须进行不同区域限厚开采设计。

建北煤矿洛河组砂岩沉积构造特征对含水层富水性影响研究

通过地面水文地质钻探和井下探放水试验，结合以往的水文地质资料，对建北煤矿洛河组砂岩含水层进行分析研究，研究矿区范围内洛河组砂岩富水性的空间特征，分析沉积构造特征对含水层富水性影响，为建北煤矿的洛河组砂岩含水层富水性划分提供依据。

基于ArcGIS的洛河组含水层富水性评价

含水层富水性评价是矿井涌水量预测与水害防治的重要基础。选取彬长文家坡煤矿41盘区4号煤层顶板白垩系洛河组含水层的厚度、孔隙度、含水率、上段视电阻率、下段视电阻率和冲洗液消耗量6个主控因素,利用层次分析法(AHP)确定各主控因素的权重。在ArcGIS数值可视化软件上对各影响因素的矢量图进行归一化处理和叠加分析,构建了基于多因素融合的含水层富水性评价模型,并对41盘区富水性进行了分区评价。利用钻孔单位涌水量和4101工作面涌水量变化数据对洛河组富水性评价结果进行了验证分析,结果表明该模型的分区评价结果与实际符合,为彬长矿区洛河组含水层富水性评价提供了重要依据。

冻结裂隙砂岩解冻后蠕变力学特性研究

富水洛河组砂岩地层人工冻结法施工后,在长期应力作用下斜井井壁围岩会发生蠕变破坏。为了研究解冻后不同裂隙倾角岩石的蠕变破坏机理,以可可盖煤矿洛河组砂岩为原岩,制备预制不同角度裂隙的类砂岩,研究其解冻后三轴压缩蠕变力学特性。试验结果表明:岩样预制的三种倾角中,倾角45°时内部新生裂纹沿着预制裂隙发育与扩展程度更大,产生的轴向蠕变量更大且变化速率更快;其次是裂隙倾角0°时,最后为裂隙倾角75°。根据试验结果,基于西原体蠕变模型,引入裂隙塑性体元件及蠕变全过程劣化演化方程,建立考虑原生节理影响的非线性蠕变模型并且进行三维推广,并利用最小二乘法进行求解并拟合,拟合结果与试验数据基本吻合。

超细水泥浆液在微裂隙岩体中的注浆试验研究

矿井井筒开拓安全通过巨厚洛河组砂岩含水层是一个普遍的难题,普通水泥注浆法无法形成有效的止水帷幕。为了给地面预注浆或帷幕注浆法过洛河组砂岩含水层提供依据,通过改变注浆材料,开展了超细水泥浆液在洛河组砂岩中的注浆试验研究。通过试验研究,较好地掌握了超细水泥对洛河组砂岩注浆性能,获得了相关的注浆经验。结果表明,超细水泥浆液无法对洛河组砂岩实现可注,并从微观结构上分析了不可注的原因。研究成果对类似地层的注浆改造和井巷工程的安全施工具有一定的借鉴与指导意义,避免了注浆经验导致工程实践的失败与资源浪费。

华北型矿区顶板巨厚低渗透含水层水害区域治理模式研究

在我国大量煤炭因受顶板水困而难以开采,又因可注性差难以治理的背景下,提出了巨厚低渗透顶板含水层水害治理的模式。首先推导了采矿近期顶板含水层渗透系数增加的公式,为滑移缝带的可注性提供了理论依据。在治理工程上,提出了利用岩心和测井曲线进行沉积环境分析,对原含水层再划分,寻找含水层中的隔水层;对地震资料进行再处理,结合含水层水压效应检测,对隔水层天窗进行定位和注浆弥补,以降低抽水含水层的厚度;在采空区煤柱上方滑移缝带进行注浆,形成帷幕,从而达到减小抽水含水层内"大井"过水断面的目的。为了确保导水裂隙带上方隔水层的弥补效果和隔水层的稳定性,提出了钻孔水位和微震检测的方法。

宁正矿区顶板水害防治技术探索研究

本文就宁正矿区顶板水害压裂止裂防治技术进行探索和研究,为有效治理顶板巨厚洛河组砂岩含水层水害威胁提供了有效的措施。