采区岩溶水文地质条件综合分析及疏放性评价

以淮南煤田顾北煤矿中央1煤采区岩溶地下水为研究对象,利用水文地质综合分析与放水试验方法,对采区边界断层两侧岩溶含水层水位、水质进行对比,分析采区水文地质条件,建立水文地质模型,开展疏放性评价。结果表明:F104和F92断层组均为隔水边界;可将矿井分为三个相对独立采区水文地质单元;其中的中央采区C3I组灰岩井下疏放水补给主要来自浅部露头区,水动力沿单斜地层从浅部向深部逐渐减弱。当C3I组总疏放量为120 m3/h时,60天后,含水层突水系数小于0.06 MPa/m,水位满足煤层安全开采要求。

顾北煤矿地下水化学特征的多元统计分析

为了研究矿井充水水源水质特征及其规律,为矿井水害防治提供指导,文章采用多元统计分析中的非线性主成分分析方法和聚类分析方法,对顾北煤矿各含水层水样Ca2+、Mg2+、Na++K+、HCO3-、Cl-、SO42-进行分析。采用非线性主成分分析法,较好地揭示了各含水层水样之间的关系,从而可推断含水层间的水力联系;得到水质指标之间关系,反映了其相互作用与变化规律;得到样本与水质指标之间的关系,从而可揭示各个含水层的水质特征。对样本和变量做了聚类分析,聚类分析结果与非线性主成分分析的结果总体一致。

基于水化学信息的顾北煤矿最佳突涌水水源判别模型

水灾是煤矿安全生产过程中的五大灾害之一,其中突涌水水源的确定是矿井水害防治的重中之重,而突涌水水化学信息是确定突涌水水源最快捷、准确的信息。本文以淮南矿区顾北煤矿为例,基于顾北煤矿水样的水化学信息,分别建立了确定该煤矿突涌水水源的3种判别模型,即贝叶斯判别模型、模糊综合判别模型和灰色关联度分析判别模型,并通过与顾北煤矿实际水样进行比较和验证,从而得出顾北煤矿的最佳突涌水水源判别模型为贝叶斯判别模型。该研究可为矿井防治水工作提供依据。

淮南煤田地热地质特征分析:以顾北煤矿为例

本文以顾北煤矿为研究对象,研究了该区域的地热地质特征,盖层为新生界松散层,热储层为第三纪砂层、太原组灰岩和奥陶系灰岩;采用ANSYS软件对顾北煤矿的地温场特征和大地热流传导进行了二维数值模拟,并绘制了矿井地温等值线图。结果表明:大地热流在矿井中部重新再分配,数值模拟的平均地温梯度3.00℃/hm与系统测温平均地温梯度3.02℃/hm基本吻合,地温梯度整体表现为南北高中间低,地温呈马鞍形分布。此外还分析了岩性变化对现今地温场分布的影响。

示踪气体法确定抽采半径在顾北煤矿的应用

为了确定抽采半径,本文在顾北煤矿进行了一种新的关于测定煤层瓦斯抽采半径的实验,即运用SF_6作为示踪气体,并且取得了满意的结果,相对于传统的压降法来说有很多的优点。

淮南顾北矿F_(104)断层两侧岩溶水化学形成机制及导隔水性评价

利用断层两盘岩溶水化学特征判断其导隔水性对于我国华北型煤田水害防治具有十分重要的实践意义。以顾北矿F104断层两侧太原组岩溶地下水为研究对象,在分析断层两盘水文地质条件基础上,采用Piper三线图、离子组合比和主成分法,分析了主要组分来源及水-岩作用差异性,并采用PHREEQC软件对岩溶地下水进行反向水化学模拟。结果表明:南北区岩溶水均存在方解石和白云石的溶解和沉淀现象,南区阳离子交换吸附和脱硫酸作用程度强于北区,而北区黄铁矿氧化和岩盐溶解作用较南区明显,南北两区水化学环境及水-岩作用存在显著差异,进而推断F104断层具有较好的阻水性,且影响了其两侧的氧化-还原环境及温度差异,控制着地下水径流方向和水-岩作用程度。

顾北煤矿A组煤首采区灰岩水害探查治理技术探讨

通过对淮南矿区以往A组煤开采实际生产情况的分析,发现煤层底板灰岩水害是威胁矿井安全生产的主要因素之一。以顾北煤矿A组煤层开采为背景,对A组煤首采区的灰岩水可疏放性进行了分析研究发现,C_(3) I组灰岩含水层为A组煤开采的直接充水水源,与下部灰岩含水层之间水力联系不密切,以静储量为主、补给差,具有可疏放性的特点。对所研究区域的灰岩水害治理效果进行了验证评价。

深埋单斜条件下碳酸岩含水层水文地质特征研究

新生界厚松散层覆盖下隐伏式华北型煤田,从基岩露头向深部开采过程中,煤层底部石炭系和奥陶系含水层富水性存在不同的赋存规律,其岩溶水害威胁安全生产。为此,以淮南顾北煤矿南一采区为例,采用井下放水试验、测试与分析计算方法,采用水量、水位、水质、水温等指标,分析了从露头至深部开采区的二叠系A组煤层下部单斜碳酸岩水文地质条件,结果发现:(1)该区充水水源依次为C3Ⅰ、C3Ⅱ组灰岩水,而与上覆新生界底部含水层不发生水力联系;(2)碳酸岩含水层富水性随深度增加由较强变化为较弱,但在断层控制点为较强;(3)由浅至深矿化度为2.1～2.8 g/L,水质类型由Cl·SO_4-(Na+K)型转变为Cl-(Na+K)型;(4)地下水温度与深度呈正相关,地温梯度为3.44℃/百米。上述研究为南一采区及类似条件华北型水害防治提供依据。

定向钻进工艺技术在探查疏放灰岩水中的应用

顾北煤矿A组煤受到灰岩水害严重威胁。采用顺层定向长钻孔工艺技术对工作面底板灰岩含水层进行探查,依据地层特征,对定向钻孔套管孔段、回转钻进孔段、定向造斜孔段、定向稳斜孔段的施工方法及关键技术进行分析研究,并选取13321工作面及13121工作面实施定向探查钻孔进行实践验证。结果表明,定向长钻孔技术实现了对工作面底板含水层全覆盖探查,目标层钻遇率高,一次性探放距离远,减少常规钻孔工程量,经济效益显著。该技术的成功实施解决了顾北煤矿区水害探查难题。