内蒙古某矿井灰岩底板承压水分区防治研究

为避免矿井底板灰岩承压水突水事故,本文在前人研究的基础上,结合内蒙古某矿井的地层、构造及水文地质特点,研究底板灰岩岩溶水的赋存特征,并总结矿井涌水量、突水量特征及影响因素,最终确定导水裂隙带分布特征及分布位置,提出灰岩底板分区防治措施,为矿井安全生产保驾护航。

底板灰岩定向钻孔高效钻进技术实践

针对新安煤矿底板灰岩定向钻孔采用常规滑动定向钻进工艺施工钻效低的问题,提出了应用复合定向钻进技术和减阻加压定向钻进技术来提高钻效的试验方案,分析了复合定向钻进技术原理和优缺点,介绍了水力振荡器和水力加压器,根据工具的技术特点制定了钻具组合方案。利用该技术在新安矿15150工作面下部底板巷底板奥灰探查治理工程中进行了应用试验,其中,1^(#)孔在390~501 m孔段试验了复合定向钻进技术,综合钻效为16.6 m/小班,较常规滑动定向钻进工艺时钻效提高46%;2^(#)孔在387~510 m孔段试验了减阻加压定向钻进技术,综合钻效为17.6 m/小班,较常规滑动定向钻进工艺时钻效提高了39%,为矿方底板灰岩探查治理提速增效提供了可行的技术支撑。

淮南煤田刘庄矿区A组煤底板灰岩地热资源特征分析

对淮南煤田刘庄矿区A组煤底板灰岩地热资源进行了调查研究,建立了地热概念模型。研究区煤层底板灰岩具有典型的热传导型层状热储特征,通过钻探与测井取得热储层顶底板温度,估算其地热资源储量为171.17×10^(16) J,折合标准煤58.48×106 t;抽水试验结果表明热储层富水性弱,涌水量小且热损失大致出水温度低。提出进一步详查及煤热共采等建议。

新安矿底板灰岩水害超前探查治理技术研究与应用

为了解决新安矿采用常规回转钻进方式进行底板灰岩水害超前探查钻孔施工存在轨迹无法有效控制、钻孔深度小、存在治理空白区域的问题,提出了利用大功率定向钻进装备施工定向长钻孔来解决以上问题的技术方案,为了保证超前探查效果,进行了目标层精准定向钻进技术研究,同时,针对灰岩层出水后常规注浆加固方式存在的水泥堵孔问题,研究了孔内局部注浆加固技术。利用成套装备与技术,成功在新安煤矿15150综采工作面下部底板巷施工了2个孔深超过500 m的超前探查长钻孔,探清了该底板岩巷掘进方向前500 m范围底板奥灰含水情况,并在1#孔深280 m处成功实施了孔内局部注浆,注浆压力达到8 MPa,总注浆量达到514 t,在煤矿井下首次实现了孔内局部注浆,并取得了良好的注浆加固效果,为该底板岩巷的安全掘进提供了安全保障。

基于Visual Modflow的煤层底板灰岩水疏放性分析

根据卧龙湖煤矿首采区的水文地质概念模型,应用Visual Modflow软件对该区进行了地下水流数值模拟分析。模型的识别与检验表明,所建模型能够较好地反映当地的实际水文地质条件。此外还分析了卧龙湖煤矿首采区10煤层底板太灰水的疏放效果,为进行首采区10煤层底板太灰水的防治设计提供了依据。

淮南矿区谢桥矿A组煤底板灰岩组分结构及水化学特征分析

A组煤(1煤)是矿井延伸开采的主要煤层,受底板承压岩溶水威胁。随着开采深度的增加,A组煤层底板灰岩突水几率也随之逐渐增大。采集谢桥矿A组煤层底板石炭系太原组石灰岩样品及对应层位的太灰水样品,并对不同层石灰岩样品进行显微镜下、X射线衍射(XRD)以及X射线荧光光谱(XRF)分析,对水样进行常规离子组分的测试分析,探讨了A组煤石灰岩矿物组成、化学组分及离子含量之间的关系。研究结果表明:太原组C2Ⅰ层和C2Ⅲ层石灰岩孔隙发育,溶蚀能力强,为含水层;C2Ⅱ层石灰岩裂隙不发育,岩溶不发育,为相对隔水层;太灰水中Ca2+、Mg2+、Na+、K+含量主要与石灰岩组成、pH值以及阳离子交换作用有关;Cl-含量与沉积水体盐度相一致。将岩石的矿物学特征与地下水化学组成同时进行研究对A组煤开采可行性分析具有重要现实意义。

淮南矿区底板灰岩水电法探测模拟实验研究

在淮南矿区,A组煤底板灰岩水一直是威胁煤炭生产的主要安全隐患,因此准确探、放底板灰岩水对该区煤矿安全生产具有重要指导意义。通过分析淮南矿区前期地质勘查资料,以潘二矿V东02孔和C3-Ⅲ孔典型剖面为依据建立了三层状数值模型,模拟该区底板含水异常体。在改变装置类型及测线极距条件下,利用电阻率及极化率两个电性参数进行数值模拟研究。数值模拟结果表明:异常体深度相对较深或电极数量有限时,优先选用三极装置;采用小电极距可以有效提高垂直分辨率;极化率对异常体响应程度弱于电阻率。同时为提高研究程度,建立了室内工程场地模型,并选择温纳三极装置进行实验,结果表明,视电阻率和视极化率的大小与水量的关系比较明显,该方法有助于对底板灰岩水的评价。

基于主量元素地球化学的岩屑层位源解析

近年来,岩屑录井在“华北型”煤田底板灰岩层注浆加固工程中发挥了重要作用。然而,现有的岩屑录井仅停留在颜色、颗粒大小及形貌特征等物理指标的识别上,难以精准判层,钻孔设计“顺层率”难以保障,制约着底板灰岩水害区域治理效果。基于石炭纪太原组薄层灰岩及其碎屑岩夹层的元素地球化学差异特点,选取淮北煤田桃园煤矿为研究区,对太原组上段薄层灰岩L_(1)灰~L_(4)灰地层(注浆治理目的层为L_(3)灰)垂直钻孔岩心进行取样,利用X射线荧光光谱仪(XRF)定量测定了薄层灰岩及其夹层的主量元素背景值,通过聚类分析、因子分析等数理统计手段建立薄层灰岩主量元素地球化学识别模式;同时对地面定向钻水平分支孔岩屑同样开展主量元素测试,并基于已建立的地球化学识别模式进行岩屑层位源解析以及识别模式验证。结果显示:高CaO丰度、烧失量(LOI)可以作为注浆加固改造目的层L_(3)灰的特征指标,MgO(0.5%±)、MnO(0.03%±)、P_(2)O_(5)(0.08%±)丰度可作为注浆目的层上覆标志层J3的识别指标;聚类分析识别模式可有效区分太原组一灰~三灰(L_(1)灰~L_(3)灰);以元素因子得分建立的识别模式可以将太原组碎屑岩夹层与薄层灰岩进行有效区分;以岩样地球化学背景值运行判别模型得到的Fisher判别方程对注浆目的层L_(3)灰岩屑来源解析的准确率为100%。基于上述认识,论证了以确保设计“顺层率”为目标的水平分支孔岩屑地球化学源解析方法应用之可行性,进而提出了一种地面定向钻“顺层率”控制技术方案。本研究基于元素地球化学理论,对地面定向钻岩屑携带的特征地球化学信息进行了目的层层位辨识,在现场快速定量测试技术手段的支持下,可为解决华北型煤田底板灰岩水害区域注浆改造顺层难题提供了新的思路。

浅谈底板灰岩水的突水危险性分区

华北型煤田防治水工作难度很大,多数煤矿水害事故都与灰岩水有着直接或间接的关系,借鉴煤层瓦斯突出危险性分区的做法,提出并介绍了灰岩水突水危险性分区概念,创立了一种新的防治水技术管理平台,对煤矿底板灰岩水防治工作具有较好的指导作用。

新峰四矿底板灰岩水对二_1煤开采突水性的影响

文章针对新峰四矿的水文地质条件,分析底板岩石厚度和岩石力学性能对二1煤开采突水性的影响,结论为:底板隔水层平均厚度满足抵抗寒武系灰岩水水压要求,但需注意隔水层急剧变薄,断层、烈隙发育等薄弱结构是易发生突水的部位。

多模型融合评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性

在我国华北型石炭—二叠系煤田中,煤层底板灰岩岩溶突水现象尤为突出。为准确地评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性,防治煤矿水害事故,实现承压水体上煤层安全开采。基于未知测度-集对分析理论,选用含水层厚度、单位涌水量、充水含水层渗透性、水压、断层影响因子、含水层厚度、含水层岩性组合特征以及底板破坏深度8个指标评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性。采用有序二元比较量化法和区间数模糊决策矩阵EA-TOPSIS排序模型分别确定煤层底板灰岩岩溶突水主控因素权重。在此基础之上,基于冲突证据理论将二者进行耦合,得到煤层底板灰岩岩溶突水主控因素组合权重,保证了对动态模型指标相对重要性的有效评价。基于未知测度-集对分析理论,构建单指标直线型未知测度函数及非直线型未知测度函数,并以新汶煤田煤层开采为例,将30个监测点处实测的8个指标值代入,建立多指标综合测度矩阵。引入“置信度”评价准则判定样本数据 X i 所属的危险性等级。并通过集对分析,进一步表征新汶煤田煤层开采过程中煤层底板灰岩岩溶突水风险总体态势。研究表明,评价结果与矿山实际情况相吻合。在此基础之上,依据搜集的大量华北煤矿突水案例,以其中典型的15个为例,将建立的模型推广到整个华北煤田底板突水危险性的评价。通过与矿井实际突水情况对比可以发现,模型确定的矿井突水危险性等级与实际相吻合,表明该模型对于评价整个华北煤田底板灰岩岩溶突水危险性具有一定的适宜性。

网络并行电法在新集二矿1煤底板灰岩富水性探测中的应用

新集二矿1煤层组距下伏太原组1灰平均间距仅约18m,该区域太原组灰岩具有"高水压、低存储、非均质"的特点,1煤层开采受底板灰岩水威胁。通过利用网络并行电法技术对1煤首采面底板灰岩富水性进行探查,有效地掌握了底板灰岩水赋存情况,为该面底板注浆加固钻孔布置及水害防治提供了依据。

深部底板灰岩水岩作用与微观机理的相关探讨

为了探讨济北矿区下组煤底板灰岩水岩作用及其微观机理,对山东岱庄煤矿深部底板灰岩进行了电导率试验研究,并通过荧光分析和电镜扫描对灰岩的微观机理进行相关探讨。研究结果表明:①通过对自来水和纯净水浸泡灰岩试样的电导率测试,发现灰岩的溶解可分为快—慢—稳定3个阶段;自来水浸泡的溶液电导率随时间增加而减小,纯净水则相反。②荧光试验发现,自来水浸泡前后,灰岩各化学组成的质量分数并没有明显变化,灰岩中矿物主要以方解石(CaCO3)为主,占90%以上;含有少量石英(SiO2),而Na、K、Mg、Al等元素总的质量分数不到3%。③通过扫描电镜发现,自来水浸泡前的岩样微观结构较为致密,多呈团块状,断面较为光滑,有一定的规则性,孔隙发育较弱;浸泡后的岩样粒内溶孔发育,并有明显的溶蚀孔隙和缝隙,孔隙连通性良好,而且其结构较浸泡前疏松,呈碎屑状。

底板灰岩水分区治理的研究

综合分析了平煤十三矿的水文地质条件 ,合理地进行了灰岩岩溶分区 ,并根据各区不同的水文地质特征 ,采取了分区治理的措施 ,取得了很好的效果 ,经济效益和社会效益显著。

两淮煤田煤层底板灰岩水害区域超前探查治理技术

煤层底板灰岩水害区域超前探查治理技术是近几年刚刚兴起的一种灰岩水害防治新技术,具有探查治理时间超前、探查治理空间范围大、水害隐患整体消除效果好等特点。分析了两淮煤田煤层底板灰岩水害基本特征,研究了煤层底板不同类型灰岩水害区域超前探查治理的技术方法和工程工艺。提出针对淮北煤田煤层底板存在高压复合强富水薄层灰岩含水层水害威胁的矿井,应采用定向水平井钻探和"高密度低压充填+低密度高压劈裂式注浆"探查治理技术;针对淮南煤田煤层底板发育厚层非完整隔水层的矿井,应采用定向水平井钻探和低密度连续高压劈裂注浆探查治理技术,通过典型矿井的工程示范,取得了良好的水害治理效果。

黄河北煤田顶底板双灰岩水害分析及防治技术

为了研究黄河北煤田下组煤开采所受水害问题并制定防治方法,通过分析区内主要水害类型及其对矿井安全生产的影响,得出11煤开采主要受直接顶部四五灰涌水及底板徐灰突水威胁,同时两含水层均与奥灰存在密切水力联系;基于黄河北煤田11煤特殊水文地质条件,提出"顶板灰岩帷幕截流,底板灰岩区域治理"方法治理顶底板双灰岩水害,并应用于区内典型矿井,同时探讨了水害治理效果。结果表明底板徐灰治理效果较好,顶部四五灰帷幕需全部搭接才能检验截流效果。

新集二矿1煤底板灰岩突水机理研究及对策

本文在对新集二矿1煤层首采面开采断层突水机理及底板破坏突水机理进行分析的基础上,采用断层最大突水量预计模型和建立底板采动破坏力学数值模型进行模拟,对工作面开采涌水量进行预计,并提出防治水对策。

顾北井田A组煤底板灰岩富水性及水化学特征

通过对顾北井田A组煤底板灰岩富水性特征进行分析,灰岩含水层补给量不丰富、富水性不均一,岩溶发育程度和富水性向深部逐渐减弱;对井田水化学特征进行了分析,灰岩水总体上体现pH值弱碱性到强碱性、高矿化度、硬度变化较大、硫酸盐较低,氯化物含量较高。反映随着深度增加,地下水径流滞缓,Cl-含量越来越高。

浅析煤层底板灰岩水对煤层开采的威胁

通过对断层、裂隙、完整底板破坏引起突水的类型、特征进行研究,并对隔水层的阻水作用进行分析。结果表明:断层、裂隙结构面是承压水从煤层底板突出的薄弱面,这些构造带破坏了岩体本身的完整性,易形成导水通道;构造带的特性对煤层底板突水起着控制作用。隔水层由于强度、厚度、裂隙等原因,也不能完全降低煤层底板灰岩水对煤层开采的威胁。在煤层开采时,煤层底板灰岩水对煤层开采的威胁要引起足够重视。

综合物探技术在龙固煤矿底板灰岩水探查中的应用

介绍了矿井瞬变电磁法与无线电波透视法的基本工作原理和方法,并以该矿东一皮带巷与21312工作面探测的实例进行说明。探测结果表明,矿井瞬变电磁超前探测技术能准确圈定老窑水的位置,其施工方便快捷,适于实时跟踪探测,而矿井无线电波透视法对于工作面内的隐伏地质构造可以进行较为精确的解释。这两种探测方法都具有发射效率高、接收灵敏度高、体积小、重量轻、抗干扰能力强、探测准确度高、性能稳定的特点。通过运用矿井瞬变电磁法、坑道无线电波透视法与钻探相结合的办法,可对矿井内各种引起水害发生的突水构造提前预测。