红柳煤矿1122工作面辅运巷注浆堵水技术实践

介绍了红柳煤矿1122工作面辅运巷淋水情况,分析了SZD-1型赛瑞单组份堵水剂的堵水特性,通过确定注浆孔的布置及参数、施工流程和注浆顺序,对1122工作面辅运巷进行注浆堵水试验,结果表明,在淋水侧使用铺帆布的方法搜集的淋水量由注浆前的20 L/min,降低到注浆堵水施工后4 L/min,淋水量降低80%,效果良好。

宁夏红柳煤矿直罗组下段含水层富水性评价

宁夏红柳煤矿自2009年9月份开始回采以来,矿井首采工作面2#煤顶板多次发生较大规模涌水,造成了较大的经济损失。在综合分析井田水文地质条件基础上,研究影响含水层富水性的多个地学信息,确定了含水层厚度、单位涌水量、渗透系数、脆塑性岩厚度比、岩心采取率、冲洗液消耗量等6个主控因素;应用基于GIS的层次分析法(AHP),确定了各主控因素对富水性影响的权重,计算出了富水性指数,最后建立了富水性分区图,对矿井安全生产具有指导作用。

宁东鸳鸯湖矿区红柳煤矿顶板砂岩突水机理分析

宁东鸳鸯湖矿区地处西北干旱地区,但其红柳煤矿1121综采工作面在初采期却经历了4次较大规模的突(涌)水,最大突水量达3 000m3/h,工作面被迫两次停产。通过对采场水文地质条件及覆岩离层分布规律的深入分析研究,可以认定该工作面的周期性突水为煤层开采后顶板砂岩中聚集的离层水所致。在此基础上,总结了开采过程中对煤层顶板砂岩含水层离层水进行有效疏放的方法与成功经验。该研究对宁东鸳鸯湖矿区及其他开采侏罗系煤层矿井的防治水工作具有同等重要意义。

宁夏红柳煤矿水文地质特征及首采工作面涌水分析

红柳煤矿属宁夏东部大型国有煤矿,投产仅半年,矿井首采工作面就发生较大规模的涌水4次,最大涌水量达3 000m3/h,造成了较大的经济损失。在分析矿区水文地质条件和涌水特征的基础上,对矿井水文地质条件进行了评价,总结了工作面涌水特征。研究发现,直罗组砂岩裂隙孔隙承压含水层地下水是井下突水的主要水源,顶板导水裂隙带是矿井的主要充水通道;工作面突水呈现周期性特征,并与老顶周期性垮塌步距基本一致;涌出水总量与工作面推进距离及开采面积呈正相关;随着工作面开采面积的增大,工作面稳定涌水量也随之增大;顶板的岩性及其组合特征为离层储水空间的形成提供了条件;离层水的形成是矿井涌水量较大的主要原因。研究成果对该矿乃至宁东地区煤矿安全生产和矿井防治水措施的确定具有一定的指导作用。

红柳煤矿东翼中组煤涌水量的预测分析

红柳煤矿计划于2026年对东翼中组煤进行开采,该矿地质及水文地质条件复杂,随着红柳煤矿开采面积的增大及开采水平的延伸,预计矿井涌水量会随之增大。本文从多方面综合分析矿井各种充水因素,选取了不同涌水量预测方法,结合矿井实际涌水量及矿井涌水规律,选择合理水文地质参数和矿井涌水量的预测方法,预测了该区正常涌水量和最大涌水量,为矿井东翼中组煤开采期间排水系统的确定及排水设备的选型提供可靠的依据。

红柳林煤矿中西部区域煤层顶板突水危险性评价

榆神矿区原煤产量持续增加,对推进国家西部能源基地建设,保障国家能源安全具有重要意义。随着煤层开采深度不断加大,地质环境条件越来越复杂,煤层顶板水害威胁日益凸显。依据红柳林煤矿中西部地区水文地质勘查成果资料,对煤矿水文地质条件和充水因素进行研究分析,拟评价煤层开采顶板突水危险性。研究表明,红柳林煤矿中西部区域煤层开采突水威胁主要来源于上覆含水层水与老空区积水,局部覆岩较薄地区随着导水裂隙带贯穿地表还受到地表水的影响。但总体而言,其突水程度受导水裂隙带发育高度影响,较为可控。提出的防治水工作建议可为矿井中西区煤层后续安全开采和顶板探放水工作提供科学依据。

红柳林煤矿采空区地面沉陷InSAR监测与分析

陕北红柳林煤矿地下开采造成了严重的地面沉降问题,为了进一步大范围地监测地面沉降问题,防治地面塌陷灾害发生,对红柳林煤矿的地面沉降监测方法进行研究。经综合对比分析并结合该矿区的沉降特性,选择了基于SBAS-InSAR技术采煤沉陷区监测方法。利用2021年8月—2022年6月覆盖研究区的21景Sentinel-1A数据进行时序差分处理,得到覆盖红柳林煤矿采空区的沉降分布特征和沉降量级,并对提取的形变结果进行剖线分析和特征点分析。研究结果表明:红柳林煤矿15216工作面在监测时间内发生了明显的沉降现象,且随着回采进度的进行沉降量级和沉降范围逐渐增大,其中,最大年平均沉降速率达到了−0.30 m/a,最大累积沉降量达到了−0.22 m。对地表沉降与地下开采进度的相关性进行分析,发现地表沉降与地下开采进度有较强的相关性,主要表现为开采后至发生地面沉降约有两个月的滞后期。研究结果符合开采沉陷规律,可以为矿区地面塌陷防治提供技术支撑。

红柳林煤矿快速掘进关键技术与实践成效

快速掘进技术在国内各大矿区均有应用,但在不同地质环境和不同配套设备中的应用效果差异性很大。目前,陕煤集团神木红柳林矿业有限公司(简称红柳林煤矿)共布置8个掘进工作面,提供巷道的开拓,为延伸巷道、接续工作面服务。目前,红柳林煤矿快掘设备掘进巷道为43104回风巷,该巷道沿西偏南2°方向布置,向西掘进至盘区边界,掘进工作面设计长度3 133 m。

基于NEMV技术对红柳林煤矿煤层火烧边界的确定

中国西北地区大部分煤田均存在煤层自燃现象,不仅浪费大量的煤炭资源,而且污染环境。同时由此形成的烧变岩是良好的导水及储水空间,容易在煤田采掘过程中造成突水危害,直接威胁到煤矿的安全生产,因此火烧区边界的确定对煤矿安全生产具有重要意义。采用自然电磁脉冲理论与NEMV地质勘探技术,结合当地地质背景资料确定火烧区边界的解释原则,通过数值模拟和实测数据处理对比分析发现,电磁脉冲信号由正常地层经过烧变区时,信号值会发生突变,应力系数剖面上表现为由高到低或由低到高的突变点,或应力系数剖面上的变化界线,进而精确划分火烧区边界。通过层析成像剖面与应力系数分布剖面对红柳林研究区域4-2煤层火烧区边界进行精确划分,为今后煤田工程设计提供了技术保障。

红柳林煤矿采煤工作面智能化技术与发展策略

煤炭生产的特征是劳动强度大、工作环境恶劣,同时也面临着多种安全隐患,如煤矿井下地质条件复杂,瓦斯、冲击地压、涌水等不确定因素,因此实施智能化建设尤为重要。随着新一代信息技术的突飞猛进,陕煤集团红柳林矿业有限公司(以下简称红柳林煤矿)不断加大在智能化领域的研究、投入和应用,并与其他企业合作开创了多项采煤工作面智能化技术,为整体推进煤矿智能化发展积累了经验。

红柳林井田风化基岩及其富水性研究

西北地区的侏罗系风化基岩具有结构疏松、孔隙度大、渗透性强和裂隙发育等特点,是天然富水层,也是该地区煤矿井田突水灾害的主要来源之一,科学准确地划分风化基岩区域,分析研究风化区赋水情况对于矿井水防治具有重要意义。NEMV技术以其特有的对于地层应力变化属性特征的探测能力,精确刻画红柳林北二盘区南翼风化基岩的分布区域,结合区域含水性分布特点,探索风化基岩与其富水性之间的关系。结果表明,风化基岩主要分布在中部、西南和东北方向,其中东北部最薄,面积最小,且风化严重;西南部最厚,中部面积最大,其分布范围与富水情况密切相关,为北二盘区工程采掘安全提供科学依据。

红柳林煤矿智能化无人值守系统的设计及应用

为了充分满足工业化和信息化新技术建设新型现代化数字矿山的要求,对红柳林煤矿固定岗位有人值守进行了设计改造,涉及了红柳林煤矿井下中央变电所、南一盘区2号变电所、井下主排水泵房、压风机房2台螺杆式空气压风机等多处无人值守有人巡视设计改造,实现了固定岗位无人值守有人巡视智能化管理和应用,各系统应用效果良好。

宁东鸳鸯湖矿区矿井废水处理工艺设计与利用

红柳矿井下水处理站工艺分预处理与深度处理两大部分,预处理部分包括混凝、沉淀、除油及过滤,深度处理部分包括机械过滤、活性炭过滤、精密过滤、反渗透及消毒。预处理部分处理对象为红柳矿井井下排水,深度处理部分处理对象为经过预处理的红柳矿井、麦垛山矿井井下排水,其中麦垛山矿井井下排水经过麦垛山矿井井下水处理站预处理,水质达到深度处理进水要求(pH:6～9、色度:≤30度、浊度:≤3NTU、悬浮物粒径:<0.3mm、CODcr:≤30mg/L、氨氮:≤10mg/L、石油类:≤1mg/L)后,加压供至本处理站进行深度处理。

浅埋近距离煤层群开采覆岩与地表移动破坏规律研究

为掌握浅埋近距离煤层群下行开采覆岩破坏及裂隙带发育规律,以红柳林煤矿浅埋近距离煤层群开采为例,采用相似材料模拟和数值模拟研究,对浅埋近距离煤层群下行开采的覆岩破坏特征及裂隙带发育高度进行研究,结果表明:2^(-2)煤开采的初次来压步距约为60m,周期来压步距约为15m;2^(-2)煤覆岩关键层破断后,导水裂隙带高度增长速度变大,并直达地表,高度达165m,裂采比大于27.5;多煤层开采下,3^(-1)、4^(-2)煤层导水裂隙带高度发育至上覆煤层底板后均发生突增并直达地表,最终导水裂隙带高度为175m,煤层的重复采动使得地表移动和变形值增大,破坏程度增加;多煤层重复采动导致工作面两侧应力释放,较单煤层开采最大应力值变小。研究结果可为近距离多煤层的安全高效开采提供参考。

煤炭安全智能开采地质保障系统软件开发与应用

随着我国智能化煤矿建设工作的快速推进,开发煤炭安全智能开采地质保障系统软件已成为当前的急需任务。以陕煤集团各煤矿地质条件为背景,采用MySQL8.0、VS2019、OpenGL等开发工具,开发了煤炭安全智能开采地质保障系统软件。该系统由地质信息管理、二/三维一体化建模、开采地质条件评价预测、工作面精细地质建模、地质灾害预警、地质大数据分析和导航7个子系统组成。地质信息管理子系统主要存储和管理地质、测量、物探等信息,为三维地质建模、开采地质条件评价预测、地质灾害预警、工作面精细地质建模和大数据分析提供基础数据;二/三维一体化建模子系统可绘制各种二维图件、构建三维地质模型,为煤矿地质工作者提供必需的图件和可视化三维模型;开采地质条件评价预测子系统能进行地质构造复杂程度评价、顶板涌(突)水危险性评价预测、底板涌(突)水危险性评价预测、瓦斯灾害危险性评价预测、冲击地压危险性评价预测、开采地质条件综合评价和矿井地质类型划分,为工作面布置、地质灾害预警提供二维图件和三维模型;工作面精细地质建模子系统能融合工作面巷道写实、钻探、物探等各种地质信息,构建工作面高精度三维地质模型并进行动态更新,为工作面智能回采提供规划截割数据;地质灾害预警子系统可依据开采地质条件评价预测结果、隐蔽致灾因素普查结果和水文、瓦斯、冲击地压实时监测数据,进行水害、瓦斯灾害和冲击地压灾害的距离预警和实时预警,为工作面安全开采提供灾害预警保障;大数据分析子系统可进行多源数据统计分析、机器学习和深度学习,为煤矿地质大数据利用提供分析方法;导航子系统可用于查询地质保障系统建设成果。该软件系统已在红柳林煤矿得到应用,基本满足了智能化矿井建设对地质保障软件系统要求,支撑了煤炭安全智能高效开采。

矿井瞬变电磁法在煤层顶板富水异常区探测中的应用

一直以来,煤层顶板水害对红柳林煤矿安全生产构成了严重威胁,为保证5号煤层工作面安全回采,必须在开采前期查明顶板基岩层导、含水构造及其富水性。基于此,文章结合矿井瞬变电磁法对低电阻率地层有反应敏感、分辨率高及探测深度大等优点,查明了红柳林矿15204工作面顶板导、含水构造,圈定了富水异常区,并在工作面回采前,通过对15204工作面顶板基岩存在的富水异常区1和异常区2打钻放水验证可知,该次矿井瞬变电磁法所取得的成果与现场实际水文地质情况相符,对该矿区今后顶板水害防治技术提供了科学依据,具有一定的指导意义。

浅埋煤层开采对地下水资源影响分析

为研究煤层开采对地下水资源循环的影响,本文采用实测值拟合了导水裂隙带发育高度计算公式,并以此为基础分析研究了红柳林煤矿开采对水资源影响分区。结果表明本次研究提出的公式更好地拟合了榆神矿区实测导水裂隙带发育高度;红柳林煤矿开采影响地下水资源的因素包括导水裂隙带、基岩厚度和隔水层厚度,据此煤层开采对红柳林煤矿地下水资源的影响可以分为4个区,失水区主要集中在矿区南部。红柳林煤矿开采南部资源时必须重视对地下水资源的保护,实行保水采煤。

保水开采的实践及应用

随着中国煤炭开采重心向西北地区转移,地表生态环境保持愈加重要。阐述了绿色开采体系中保水开采的内涵与意义,以红柳林煤矿为例,介绍了该公司保水开采技术方法的应用实践,可以为煤炭行业的可持续发展提供一定的参考。