某萤石矿老空区水害及稳定性风险综合评估研究

为掌握河南某整合萤石矿老空区体量规模、富水性、稳定性等基本情况,开展该矿黄土岗采区富水情况物探及稳定性评估研究。通过理论分析与地面物探相结合方法,进行老空区富水情况研究;通过现场调查,采用经验公式验算分析老空区稳定性。研究结果表明:黄土岗采区K_(2)、K_(3)矿体老空区共圈定8个富水异常区,其总面积21 074.22 m^(2),总体积358 902.3 m^(3);各个异常区在空间上分布较为分散、孤立,老空区属性为单一采空区,规模为小型,顶板稳定性良好,安全等级为安全级,综合评定老空区不构成重大事故隐患。在此基础上给出合理的老空区治理建议,为老空区的水害防治提供了可靠依据,也为相似条件下矿山的隐蔽致灾因素调查提供参考。

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。

近距离上层老空区水害危险性评价方法——以巩留县塔拉迪煤矿为例

老空水害是新疆地区煤矿防治水的重点和难点,对于煤矿安全生产造成严重威胁。为摸清伊犁巩留县塔拉迪煤矿C8煤层老空水害问题,在矿井水文地质条件研究基础上,对老空区积水充水水源及充水通道进行分析,结合瞬变电磁和钻探成果,对C8煤层老空区进行积水量预测和水害评价。研究表明,C8煤层老空区充水水源主要为西山窑组砂岩孔裂隙含水层,充水通道主要为采动破坏后的导水裂缝带;瞬变电磁物探富水异常区富水性弱,两个富水异常区积水量预测为3188.12 m^(3)和7609.85 m^(3),二采区老空区涌水量为96.45 m^(3)/d;据划分标准,二采区仅在8-2富水异常区采空区范围内为高危险区,可采取主动探放方法进行疏排,保障下部C7煤层的安全开采。

某矿区采空区及老窿积水区调查与治理技术措施研究

某矿区因长期无序、掠夺式开采,形成了大量不明的未处理层群采空区和老窿积水区,在复杂的层群空区条件下,造成矿区大面积地压活动和矿区透水事故隐患,是该矿区后续安全生产中面临的首要重大安全隐患。文章结合对前期该矿区采空区及老窿积水调查情况的整理,并通过对采空区及老窿积水区探测技术、空区治理及井下防治水技术的分析研究,提出了采用EH4大地电磁测深法与瞬变电磁法联合探测方法进一步探明采空区及老窿积水区的可行性,为矿区后续采空区及老窿积水区探测与治理提供参考。

晓明矿北二七层老空水探放技术研究

煤矿防治水工作在矿井生产过程中起着重要的作用,煤矿防治水工作开展的好与坏直接关系到国家财产和人民生命安全,关系到社会稳定和谐发展。晓明矿作为一个生产50余年的老矿井,井田范围内存在大量老空区。北二7#煤层老空区由北二709、北二710、北二711、北二722和北二723五个老空区组成,老空面积广,可存水量大,积水情况复杂,通过北二802工作面对采空区积水进行探放,查明积水量、积水范围及各老空区之间的水利联系,保证综采工作面的顺利回采,为以后老空水的探放提供丰富的经验。

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。

瞬变电磁法在双鑫煤矿采空区的应用

雨季过后,河南双鑫煤矿井田内水文地质条件发生了很大变化,为查明煤矿开采范围内老旧采空区内部积水分布情况,决定在井田内开展地面物探工作。双鑫煤矿煤层埋深在150 m以上,分析国内各种物探方法的优劣性,决定选取瞬变电磁法对该井田开展勘探工作。根据勘探任务,在井田内共布设瞬变电磁法测线30条,通过试验选取了此次勘探的施工参数,经后期资料处理解释,绘制了反演电阻率断面图及煤层顺层切片平面图。通过反演电阻率断面图,可见1040线、1720线及2080线采空区位置处,反演电阻率等值线明显呈现向下凹陷的电性特征;煤层顺层切片平面图显示5处低阻异常区域,结合地质资料解释分析5处异常区,其中2处为强富水异常,3处为弱富水异常区域,与后期验证结果相符,表明该方法在煤矿老旧采空区积水勘查中能够取得很好的效果,可以为类似区域施工提供借鉴。

同层位老空积水区防隔水煤(岩)柱的计算方法

煤矿井下采掘作业生产期间,为了避免老空水在高水压作用下破坏原始煤(岩)层(探水线)稳定性而发生井下透水事故,本文通过对采掘破坏影响以及老空透水机理进行分析,提出了“同一煤层,老空区导水裂缝带范围与开采煤层导水裂缝带范围不连通为基础,并保证足够的挡水岩柱”的防治措施,充分考虑老空积水区水头值高低、煤(岩)层厚度、强度、岩层移动规律、采煤后形成的导水裂缝带等相关因素,确定了合理的计算方法,从而对老空区防隔水煤(岩)柱尺寸进行计算。该方法思路正确,可达到安全警示与矿井保安的目的。

长平矿老空区透水试验研究

为评价煤矿老空水污染地下水的程度和范围,摸清老空区地下水水文地质条件,总结含水层受采动影响水文变化规律,为今后地下水资源保护与利用提供经验,以长平矿浅部采动老空区为例,提出使用“稳定流潜水完整井法”开展抽水和压水工程试验。试验结果表明:受采掘活动影响的采空区和上三带区域地层的透水系数是不受影响区域基岩的10~1000倍,评价采空区地下水的污染范围可根据岩层透水系数的大小规律进行定量评价,断层透水性高低对采空区附近地下水流场改变起着重要的作用。

采空区顶板“三带”研究在煤矿安全生产中的作用探析

开展采空区顶板“三带”研究可为煤矿安全开采设计及防控灾害风险提供重要的技术支撑和依据,对煤矿安全生产具有重要的现实作用和意义。结合工作实践,以开展“三带”研究工作的必要性为目的,探讨了“三带”研究的主要内容及相关技术方法。分析了“三带”研究在煤矿安全生产中的重要作用,认为“三带”研究的作用主要体现在高位瓦斯抽采关键层位优选、预防顶板水害防隔水煤(岩)柱确定、顶板控制及地质预测预报等方面提供基础技术参数和依据,并提出了“三带”研究注意事项及改进建议,为深入“三带”研究提供了一定参考。

新型老空底板奥灰突水:成因机制及防控技术

河北峰峰矿区辛安矿2021年“10·25”小煤窑区奥陶系灰岩(简称奥灰)突水,导致矿井生产水平被淹,矿井停产。对事故成因进行了剖析,提出老空区底板奥灰岩溶水突(涌)水概念,总结其区别于采动引发老空透水或底板突水事故的内涵及外延,揭示浅部老空区底板奥灰承压水储能释放动态演化的突水机制。基于区域奥灰岩溶演化史,采用流场分析、数值模拟以及探治工程揭露,确定区域奥灰岩溶强径流带在井田内的展布形态,建立岩溶水动力场模型,应用人工智能及深度学习方法反演辛安矿“10·25”突水时间及空间位置。针对煤矿采空区底板奥灰突水特点及难点,提出流场树靶、探治结合、新旧共治“三位一体”的水害防控技术体系,经过3个阶段治理实践,不仅3个老旧突水点共1080 m^(3)/h涌水量以及新突水点稳定涌水量3600 m^(3)/h得到完全封堵,且矿井原正常涌水量2040 m^(3)/h下降到1020 m^(3)/h,效果超出预期目标。

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。

瞬变电磁法在某场地煤矿采空区调查中的应用

焦作某企业为生产需要,需增加厂房建设,因项目建设场地范围内存在煤矿老窑采空区,给项目建设带来极大的安全隐患。为了解场地内煤矿老窑采空区范围及采空区当前状态,为项目地质灾害危险性评估工作提供参考依据,在建设场地范围内布设14条瞬变电磁勘探线。经处理资料发现:通过场地内西北部、东南部及东北部区域,煤层线附近视电阻率等值线存在向下部凹陷现象,从-50 m煤层视电阻率等深切片图可见3处区域存在明显低阻异常现象,推测上述区域存在煤矿老窑采空区,钻探表明上述区域均为煤矿老窑采空区,本次勘探查明了场地内地质灾害隐患,取得很好的勘探效果,为指导类似地区寻找煤矿老窑采空区进行地质灾害危险性评估工作提供了借鉴。

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。

连通性采空区积水分析与规律研究

为研究矿井老空区积水规律,分析半充填工作面采空区充水系数等,对仰采工作面连通性采空区积水充水因素、涌水量、积水量进行了分析、总结,对半充填工作面采空区充水系数进行了反算。通过分析研究,对比分析仰采工作面采空区积水是否存在其他水源补给,可研判是否存在水害风险,可以根据半充填工作面经验充水系数计算预计其他充填工作面采空区积水量。

瞬变电磁法在煤矿采空区积水探测中的应用

以某矿10201采空区开采煤层为研究对象,对水文地质条件、岩石物理力学特征、岩体结构特征、小断层组采动活化分析,对开采安全性进行评价,提出工作面开采防治水措施及建议,并通过FLAC^(3D)模拟进行验证。结果表明,瞬变电磁探测范围共发现9个低阻异常区,其中赋水性较强的A级异常区5个,赋水性较弱的B级异常区4个。煤层底板岩石的含水性能差、再生隔水能力强,良好的密实性提升了阻水能力,底板岩层性质有利于该工作面的安全回采。应力集中主要在断层上盘而下盘并未出现,说明断层带起到一定阻隔应力传递的作用。

付村煤业9#煤层水害分析与防治技术

根据矿井水文地质条件和实际情况,分析9#煤层上覆3#煤层采空区积水和K5、K6灰岩的含水层富水性,提出矿井安全开采的水害防治措施,并重点分析了顶板探放水技术,设计疏放水钻孔,在9#煤层工作面顺槽布置钻场,钻孔窜层通过K5、K6灰岩,终孔探至3#煤层采空区,探测并疏放含水层及空区积水,有效消除了9#煤层顶板含水层和上覆3#煤层采空区积水对矿井安全生产的水害威胁。

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。

综放工作面老空动水综合防治技术研究

芦沟煤矿21煤柱综采工作面位于21采区中部,水文地质条件较复杂,周边全为已回采过的采空区。掘进时分别在上下副巷进行了多轮次探放老空区水,对21煤柱工作面两翼采空区积水进行了有效疏放。郑州“7·20”暴雨后工作面回风巷东帮出现淋水,且大量增加,严重影响工作面安全生产,对此采取了井下超前探放、利用周边废弃井筒建立排水阵地,对井下排水阵地进行增容改造等方案。经过4个月的综合治理,彻底解决了老空水水害,摸索出一套行之有效的治理技术和方案,具有在相同条件下推广的意义。