综放开采下组煤首采面上覆老空水探查及突水危险性评价

为了探究左权五里堠煤业上组煤老空区富水性及其对下组煤首采工作面突水的危险性,以下组煤首采面为研究背景,系统分析了研究区上下2组煤层顶底板岩性组合及水文地质条件;根据物探探测结果,在下组煤首采面巷道先后施工了20个探放上组煤老空水钻孔,发现上组煤老空水存在局部水量大、水压高、富水性分布不均的特点。在此基础上,建立了上下组煤层开采顶底板的工程地质数值模型,采用数值模拟方法对上组煤和上下组煤开采完毕后的应力场及塑性区场变化特征进行了对比分析,得到上组煤层开采后底板破坏深度为11 m,下组煤开采后导水裂隙带高度为112 m,没有波及上组煤底板破坏深度范围,与首采面实测涌水量反映的规律是一致的。根据首采面及附近2个钻孔的资料,采用2种相关经验公式类比计算了下组煤开采导水裂隙带高度,优选了可靠性较高的经验公式。

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。

矿井老空水探放工艺研究

针对矿井老空水往往具有涌水量大、破坏性强的特点,为有效治理矿井老空水,以山西某矿12#煤层8637回收煤柱工作面采煤工况与水文地质工况为例,分析了其存在的主要老空区积水情况,通过布设探放水钻孔,应用疏放水管路把积水疏放至8613采空区,经大力疏放,8611采空区积水排放了约8.1万m3,8637工作面面临的老空水安全隐患得到了排除,更好的保障了8637工作面的安全生产,该研究可为类似工况下的矿井老空水治理提供参考。

煤矿井下老空水的防治措施分析

近年来,地方政府为贯彻落实“碳达峰与碳中和”国策,加大力度对煤炭资源进行整合,关停了一部分产能低、安全性差的小煤矿。这些废弃的矿洞经过时间的积累,会产生大量老空水,不仅会制约现有煤矿的开发,还会埋下水害隐患。为减少老空水水害事故的发生,必须严格执行煤矿安全生产制度,采取积极有效的防治措施。通过对老空水的认识以及对其形成机理的探讨,列举了两起老空水透水事故,并对事故发生的原因进行了分析,提出了一系列老空水防治技术和预防措施,旨在为保障矿山安全生产贡献力量。

复杂水文地质条件下老空水害治理实践

矿山开采过程中形成的老空积水是导致矿山水害事故的主要因素之一,老空透水具有来势猛、水量大且往往伴有有害气体涌出等特点,易造成严重人身伤亡和巨大经济损失。矿井自2007年投产至今,形成多个老空积水区,且矿井水文地质条件复杂,老空积水水害成为矿井主要水害因素之一。本文以某矿山为例,通过老空积水现状、水害特点、综合治理措施及评价验证手段分析,系统总结了复杂水文地质条件下老空水害治理措施。

煤矿老空水防治技术分析与实施

贵州地区煤矿主要灾害就是瓦斯和水害。矿井老空水是造成水害事故的主要因素,具有较强的破坏性。贵平煤矿主要受老空水的威胁,因此老空水的治理成为矿井的首要任务。贵平煤矿为有效防治水害事故的发生,对矿井水害展开了深入研究分析,查明老空水的赋存变化情况,制定针对性的防治技术措施。坚持地表防治,井下治理相结合的防治水原则,采取了一系列的应对措施,有效预防了水害事故的发生,消除了老空水害隐患,保证了矿井的安全生产,为今后老空水治理奠定了基础。

下组煤首采面综放开采受上组煤老空水威胁程度研究

为了探究左权五里堠煤业有限公司上组煤5号煤层老空水是否对下组煤15号煤层首采面综放开采造成突水水害威胁,以下组煤首采面为背景,系统分析了研究区地质及水文地质条件,建立了两煤层开采后顶底板变形破坏空间分布特征模型,提出了老空水是否威胁下组煤综放开采的3个可能条件。在此基础上,采用具有针对性的经验公式和数值模拟相结合的方法,综合获得了下组煤15号煤层首采面最大导水裂隙带高度和上组煤5号煤层底板最大破坏深度量化参数,并与下组煤首采面附近施工的地面钻孔揭露这两层煤间距进行对比。认为下组煤15号煤层开采后,通过导水裂隙带将会波及到上组煤采动底板破坏带内部,在正常条件下可能与上组煤5号煤层老空水导通,建议开采前要进行提前探查和疏放。研究结果对下组煤首采工作面顶板老空水害防治具有很好的参考价值。

综合物探方法在煤矿老空水及其涌出通道探测中的应用研究

采空区地质条件复杂、干扰源众多,单一物探方法难以实现对采空区及其涌水通道的精确定位。为此,针对贵州省麻江县摆沙河煤矿老空水,采用高密度电阻率法和充电法联合进行探测研究。利用高密度电阻率法圈定采空区范围,再结合充电法划定污水涌出点位的给水通道,基本查明在探测区隐伏有采空区,且大量老空水由渗水通道涌出造成地面污染。两种方法的联合使用为我国煤矿防水工作提供更为有力的技术支撑。

整合矿井复采条件下老空水防治技术体系研究

针对老空水害防治技术难题,以同一厚煤层上分层受小窑破坏严重的某整合矿井为例,开发了巷道掘进超前探测保障系统,实现了无盲区探查;提出了多次物探结合2类钻孔疏放水技术,将物探异常区作为靶区,将涌水量最大的常规钻孔作为靶点,在采区低位利用远距离定向钻孔沿煤层底板以下稳定岩层钻进至老空区截引老空动态补给水,取得了非常显著的效果,巷道掘进效率提高了4倍。采用多种物探结合常规钻孔全覆盖探查技术,治理了工作面内部“孤岛”型老空水,探明了富水异常区和地质异常区,保证了工作面安全通过老空区。利用超前短探、超前预判、巷探和疏放动态老空水技术,全面保障了工作面实时安全回采。体系的应用实现了工作面安全透明开采,创新了上分层受小窑破坏、且无序分布的老空水防治技术。

多煤层采动围岩破坏规律及顶板老空水害防治研究

【目的】受地下水的持续补给作用,上覆煤层采空区及巷道形成了特殊的地下水存储和循环系统。我国大多数煤矿面临多煤层复合采动条件下顶板老空水害防治技术难题,导致煤矿日常顶板探放水工程量居高不下。【方法】以水文地质条件复杂矿井的煤层顶底板岩体为研究对象,采用现场电性实验、数值模拟实验、理论分析等手段研究多煤层复合采动条件下煤层间裂隙带的发育规律。【结果】研究结果表明:近距离煤层采动促使煤层采空区充分连通,形成双煤层采空积水区,双煤层底板扰动破坏带深度为15.6 m;随着下伏工作面的不断推进,围岩软弱结构面增多导致电阻率增大区范围扩大,向上扩展至58 m后裂隙带高度逐渐停止发育;当关键阻水层有效厚度不小于20 m时,顶板老空水探放工作量可得到最大程度的优化。【结论】鉴于此,提出了基于煤层层间距及有效关键阻水层的老空水害防治及保水采煤理念,煤矿顶板老空水体下保水采煤应当遵循“查清构造、控制层距、上防下采”的思路。研究成果不仅有效防控顶板老空突水威胁,也降低了煤矿老空区积水探放工作量及生产成本,同时可为受顶板老空水害影响的矿井多煤层保水采煤技术的研究提供借鉴。

残复采煤层老空水探查技术研究

为解决山西某煤矿在残复采过程中旧巷老空水的探查难题,在巷道掘进过程中采用矿井瞬变电磁方法对前方的旧巷积水情况进行探查,针对物探异常区进行专项钻探验证、疏放,通过物探、钻探的有效结合疏放了老空水,实践结果表明矿井瞬变电磁与钻探结合的超前探查方式是对旧巷、老空积水治理的有效手段。

闭坑矿井老空水位回升规律研究

近年来,随着我国浅部煤炭资源枯竭及国家能源结构调整,闭坑矿井数量逐年增加,随着闭坑矿井老空水位回升,对相邻生产矿井可能造成安全影响。为了研究矿井闭坑后水位回升规律及其对邻近生产矿井的影响,以淮北煤田闸河矿区石台煤矿为研究对象,采用理论分析法对石台煤矿闭坑后水位回升趋势进行预测。研究结果表明:石台煤矿闭坑后采空区积水体积约为5 001 003.42 m~3,随着闭坑时间延长,老空水位不断回升,回升规律表现为,初期回升快,后期回升速度减缓,基于矿井闭坑涌水量,预计需1 302 d可完成老空区回灌,采用理论分析法对石台煤矿闭坑后水位回升趋势进行预测,得到了水位回升与充水时间的函数关系式。研究结果对闭坑矿井水害评价及防治具有一定的借鉴意义。

老空水体下采煤工作面导水裂隙带实测方法应用研究

导水裂隙带实测是评估水体下采煤可行性的关键环节。地面地形及上覆老空区等地质条件限制了下组煤开展地面钻孔导水裂隙带实测。通过理论公式预测导水裂隙带高度后,在温庄煤业井下采用上仰钻孔注水测漏试验,配合井下钻孔电视观测两种手段,综合分析实测数据、观测成果得到了导水裂隙带发育实测高度值。温庄煤业老空积水下的15106工作面的成功开采,验证了研究结果的可靠性。

老空水影响区煤柱力学特性分析及稳定性控制技术研究

开展老空水影响区煤柱的稳定性研究,对于防治采空区衍生水害和保障煤柱侧巷道的安全稳定意义重大。针对大南湖一矿1103工作面区段煤柱因老空水影响而导致的稳定性下降,运用探孔物探法获取了老空水的水压演化过程,分析老空水来源及特征,结合声发射技术开展老空水影响区煤柱试样的力学特性实验,通过对比自然及饱水煤柱试样在不同区域的破裂形态及应力、声发射能量特性,得出受水影响下煤柱试样的强度劣化过程、软化程度及裂隙演化特征。以此为基础,针对性地提出抽水卸压与马丽散注浆加固措施,使得巷道变形程度大大降低,煤柱稳定性得以提升,确保工作面安全回采。

瞬变电磁法与激电测深法在老空水探查中的应用

针对岳南煤矿整合矿井所面临的老空水潜在水害威胁与雨季水害加重等问题,为查明岳南煤矿井田中部采区3号煤层老空水的分布情况,通过研究井田地质与地球物理特征,开展了勘探区的瞬变电磁探查试验。首先以瞬变电磁法探查了3号煤层的老空水分布区域,然后再以激电测深法针对瞬变电磁法的探查结果进行验证,从而确定了岳南煤矿井田中部8处3号煤层老空水分布区,并兼顾了K5灰岩层和K2灰岩层的富水区。不仅排查了老空水这一隐蔽致灾因素,同时也为削弱雨季潜在水害威胁采取的必要防治水措施提供了依据,为煤矿下一步采掘活动奠定了技术基础。

矿井老空水害危险性多源信息融合评价

针对矿井老空水害机理复杂,影响因素众多且影响程度不一的难点,提出采用多源信息融合的方法进行矿井老空水害危险性评价:根据矿井老空水害特征构建老空水害评价指标体系,对主控因素进行网格化与归一化处理;采用层次分析法计算影响老空水害危险性的各主控因素权重,建立基于多源信息融合的矿井老空水害危险性评价模型。将模型应用于乌海能源五虎山矿井老空水害危险性综合评价,结果表明,该方法合理可行。

平煤十二矿预埋管疏放老空水技术研究

老空区积水是威胁煤矿安全生产的主要因素之一。平煤十二矿的己_(15)煤和己_(16-17)煤为近距离煤层群,己_(16-17)煤层的工作面开采时受上覆己15煤和本煤层采空区积水影响严重,为了实现对采空区积水的有效疏放,在己_(16-17)-31050工作面开采时,在底板瓦斯抽采巷向己_(16-17)-31050工作面施工了钻孔,预埋了钢套管,直至相邻的己_(16-17)-31030工作面开采时,共计疏放出老空区积水56853 m^(3),保障煤矿的安全高效开采。

地面区域水害治理技术高效精准探查老空水技术应用

按照国家有关化解煤炭过剩产能工作要求,越来越多小煤矿已有序关闭,但煤矿在工作面回采结束后却留下大范围采空区,由于停止排水,采空区低洼点充填大量的地下水从而形成老空水,同时缺少对老空水有效水文观测,随着时间推移,必然对相邻正常生产的矿井存在较大的安全隐患;为了有效消除隐患,结合矿井现状,利用地面区域水害治理技术施工水文地质长观孔,实现了对老空水高效精准探查并观测,保证了矿井安全生产。

优化探放水技术,解决矿井老空水治理难题

大隆矿是生产50多年的老矿井,回采完毕的工作面很多,老空水水害严重,为了更好的治理大隆矿水害工作,对大隆矿排水系统进行了全面升级和改造,提高了排水能力,同时对探放水技术各环节和工艺进行了配套优化和设计改造,解决了探放水遇到的各类困难,极大地提高了探放水效率,取得了良好的探放水效果。

云冈煤矿老空水探放工艺分析研究

老空水是影响矿井安全生产重要因素,具有涌水量大、破坏性强等特点。透水事故会导致人员伤亡或被困,营救难度较大。以晋能控股煤业集团云冈矿12^(#)煤层8637工作面(回收煤柱工作面)为例,通过8637工作面切眼布置探水钻场和管路连接,将8611采空区积水靠自压排放至同层相对较低的8613采空区内。通过探放水管路导流,约8.1万m^(3)老空水从8611采空区排至8613采空区,消除8637工作面老空水安全隐患。