岩溶山区采煤条件下隔水层破坏及地表水入渗特征研究

在采空区上部、采煤沉陷区边缘以及沉陷区外,采用地面水文地质调查、钻孔地下水位简易水文地质观测、压水试验和试坑渗水试验,综合分析岩溶山区采煤条件下隔水层破坏及地表水入渗模式。对比1955年与2011年两个时期的地下水位值及地表水入渗量,经多种试验验证:采空区上方近地表岩体破碎,隔水层失去隔水作用,与含水层融为统一含水体;采煤沉陷区内,钻孔地下水位下降幅度最高达到86.30m,地表水入渗量最高可达到经验数值的31.61倍,地表水入渗模式以垂直渗透补给地下水含水体为主;采煤沉陷区外,地表水入渗量基本不变,地下水位没有明显下降,隔水层仍保持隔水作用,地表水以坡面流为主。

用多变量时间序列相关模型预测矿井涌水量

运用多变量时间序列分析方法，建立了南桐煤矿二井的涌水量与降雨量之间的相关模型，并将其用于矿井涌水量的预测。结果表明，南桐二井涌水量与降雨量呈滞后一个月、三个月和三年的关系。预测结果与实测值对比分析表明，本模型的预测结果精度较高。

基于GIS的岩溶煤矿区土地利用适宜性评价研究——以重庆市南桐矿区为例

以SPOT5卫星为基本信息获取该地区的地貌数据,并根据该地区的土地利用现状、土壤特征、煤炭开采状况等9个指标,采用多因素分级指标综合评价法对南桐矿区的土地利用适宜性进行评价。按照土地的用途划分宜耕、宜园和宜林土地类三个类型,根据影响因子对土地用途的影响程度制定分级指标。评价结果表明,高度适宜、中等适宜、基本适宜和不适宜耕地分别为5321hm2、8361hm2、7973hm2和4656hm2;园地分别为315hm2、629hm2、405hm2和117hm2;林地分别为8867hm2、7303hm2、5977hm2和2643hm2。为能更好地利用土地资源和促进矿区的可持续发展,建议将原来的耕地、园地和林业用地比例10∶0.6∶9.4调整为10∶5.7∶14。

南桐矿区构造对破坏煤发育的控制

在详细研究南桐矿区破坏煤发育规律的基础上，论述了矿区构造对破坏煤发育的控制。具体表现在以下几个方面：（１）构造应力是造成煤层破坏的直接因素；（２） 破坏煤是构造运动过程中压剪变形的产物，是构造演化过程中逐渐形成的；（３） 煤层厚度、煤层在煤系剖面中的位置、煤层倾角和断裂发育情况控制了破坏煤的横向和纵向变化，其它因素的影响居次要地位。

破坏煤分类及宏观和微观特征

本文在南桐矿区井下煤壁、手标本和煤岩光片观测的基础上，对煤的宏观和微观坏特征以及破坏类型划分进行了研究。采用煤层某一分层的平均破碎程度级别将煤体宏观破坏类型分为两类四型七种。参照构造岩的分类将煤体显微破坏类型分为６类，划分出８种显微结构，描述了各类破坏煤特征并指出了宏观和显微破坏类型之间的关系。

南桐矿区煤层孔隙特征研究

采用扫描电镜、压汞法和氮吸附法系统研究了南桐矿区不同煤层及同一煤层不同破坏程度分层的孔隙特征。通过扫描电镜研究将煤的孔隙类型分为六种；运用压汞法和氮吸附法研究了煤的孔径分布及孔隙结构与煤的破坏程度、煤岩组成、显微结构和煤的变质程度之间的关系，取得了一些新认识。最后还对煤层的突出倾向及瓦斯抽放的难易程度进行了初步评价。

EH-4电磁成像系统在采煤沉陷区寻找地下水的应用

本文在南桐采煤沉陷区运用EH-4电磁成像系统寻找地下水富水区域,得到以下结论:探测出Ⅳ号异常区域含水充分,Ⅲ号区域T1f6-7层位的中、下段遭受地下采煤的破坏影响有限。其中Ⅳ号异常区域位于拉伸区,经钻孔验证出水量大且稳定,论证了Ⅳ号异常区域是研究区较好的取水地段。本次EH-4电磁成像系统探测出的地下水富集区域与采空区位置均与实际吻合,说明EH-4电磁测深测量技术是岩溶区域采煤沉陷区寻找地下水的有效方法。

论地质构造及其演化对煤和瓦斯突出的控制——以南桐矿区为例

本文在对南桐矿区地质构造与煤和瓦斯突出关系详细研究的基础上，论述了地质构造及其演化对煤和瓦斯突出的控制。主要结论有：（１）构造应力场具有主控作用；（２）构造演化造成了煤变质程度、煤体破坏程度和煤层瓦斯含量差异；（３）构造演化还造成了现今构造应力和瓦斯压力分布的差异；（４）地质构造及其演化控制了煤和瓦斯突出的区域性分布。

破坏煤形成的微观机理及其与瓦斯突出及煤层气开采的关系

本文在对南桐矿区不同煤岩组成和不同破坏程度的大量煤样进行光学显微镜和扫描电镜观测的基础上,运用岩石损伤力学和流变学理论,结合构造演化对破坏煤形成的微观机理进行了探讨,并指出了不同类型的破坏煤与煤和瓦斯突出及煤层气开采的关系。

水力压裂增透技术在南桐煤矿的应用研究

为探索低渗煤层的瓦斯抽采增产关键技术,提高瓦斯抽采效率,缩短抽采达标时间,针对南桐煤矿瓦斯治理中的难题,开展了煤矿井下水力压裂增透抽采瓦斯技术研究。研究结果表明:水力压裂可在煤层中形成一组沿最大主应力方向延伸、最小主应力方向张开的径向张性裂缝,明显提高煤层的透气性;南桐煤矿K2煤层最大破裂压力为32.0MPa,选择压力为38.0MPa的设备工况进行压裂,单孔平均压入水量400m3左右;-325m7511工作面压裂后钻孔平均每米抽采贡献量是传统工艺的49倍,减少了预抽钻孔工程量,降低了成本,提高了瓦斯抽采效果。