东盛煤业9+10号煤层水文地质条件分析

借助山西潞安集团东盛煤业已有地质和水文地质资料,综合分析了该矿9+10号煤层的水文地质条件,采用理论公式法计算确定了9+10号煤层导水裂缝带最大发育高度为70.22 m,认为9+10号煤层的主要充水水源和水害类型为老空水、顶板水、大气降水,最主要的水害类型为老空水,并针对3种主要水害类型分别提出了水害防治建议。

渝南地区二叠系龙潭组C_(25)煤层煤层气基础地质条件分析

渝南地区二叠系龙潭组煤层气勘探开发处于起步阶段,为揭示该区主力煤层C_(25)的煤层气基础地质条件,基于区内煤田钻孔、煤层气钻井获取的地质资料和实验测试数据,对煤岩煤质、煤层孔渗、含气性等特征进行了分析。结果表明:研究区二叠系龙潭组C_(25)煤层具有“发育稳定、厚度相对大、孔渗低、变质程度高、含气量高”的特征。C_(25)煤层全区发育稳定,呈“北厚南薄”的趋势,北部一般大于1.5 m;煤岩煤质属于半亮型煤;有机组分中镜质组含量介于51.7%~72.2%;镜质组最大反射率整体介于1.8%~2.2%,变质程度处于高成熟—过成熟阶段;煤岩孔渗较差,孔隙度介于3.46%~8.46%,渗透率大多低于0.01×10^(-3)µm^(2);含气性好,一般大于10.0 m^(3)/t;同时,煤层顶底板均为良好封隔层。结合綦煤1井、Y2井产气效果,认为渝南地区二叠系龙潭组C_(25)煤层具备较好的煤层气勘探开发基础地质条件。

煤矿防治水“三区”划分方法及其水害防治意义

为系统性认识矿井各类水害问题,规范化管理矿井防治水工作,国家矿山安全监察局于2022年6月将针对老空水防治的“三区”管理工作推广到顶板水害、底板水害以及构造水害等更多水害类型中。然而各地煤矿在防治水“三区”划分过程中暴露出水害致灾因素和水害治理情况等与划分标准结合不紧密,并且技术上未针对不同煤层和采区进行区别划分,同时划分区域范围和划分结果的规范性和时效性存在不统一。据此,结合防治水“三区”划分的目的,对比了新“三区”划分与老空水“三区”划分的异同,明确了以水文地质条件勘查程度、水害隐患分析、水害治理情况为要素的划分原则,理清了“三区”划分的技术路径;结合我国常见的5种煤矿水害类型特征,提出了不同类型水害的划分方法,即:地表水害应根据井田内地表水体的分布发育特征以及大气降水、滑坡等地质灾害对开采的影响程度等进行划分。顶板水害应根据导水裂隙带范围内是否存在富水性强或者富水性中等静储量丰富含水层、松散含水层等对开采造成威胁进行划分。底板水害应根据煤层带压开采区域底板隔水层厚度与矿压破坏带深度之间的关系以及底板突水系数大小进行划分。老空水害应根据矿井及周边矿井老空积水分布范围、积水量情况进行划分,构造水害应根据井田内断层、陷落柱、溶洞等地质构造和不良地质体的富水性、含水性、与水源导通情况进行划分;总结了划分工作的要点和难点,即:明晰划分时空范围、综合分析划分标准、明确“三区”管理职责、动态转换划分结果等;在此基础上,选择水害类型多样和水文地质条件复杂的典型煤矿井,遵循划分原则,根据划分标准,分煤层、分采区划分了可采区、缓采区、禁采区,并加以详细的解释说明;阐明了开展“三区”划分工作具有提升综合探测水平、强化预测预报能力、找准水害治理方向的水害防治意义,以期指导和规范我国煤矿防治水“三区”划分工作。

煤层底板砂岩含水层水文地质特征的分布式放水试验探查研究

为了查明宁东煤田煤层底板宝塔山砂岩含水层的水文地质特征,在国家能源集团宁夏煤业有限责任公司石槽村煤矿2个不同的区域开展了分布式放水试验,2个阶段的放水试验均包括了单孔和多孔放水试验,计算的渗透系数平均值分别为0.219~0.301、0.024~0.029 m/d,单位涌水量平均值分别为0.079、0.012 L/(s·m),影响半径分别约为700、750 m。通过放水试验,查明宝塔山砂岩含水层的厚度约为60 m,岩性为粗砂岩,局部夹薄层砂质泥岩和泥岩;含水层渗透性和富水性均较弱,且存在不均一性,但是由于宝塔山砂岩含水层位于下组煤底板,研究区下组煤承压均在3 MPa以上;含水层地下水水温约为41℃,下组煤采掘活动面临一定的热害影响;宝塔山砂岩含水层具有较好的可疏性,疏水降压是底板砂岩水害防控最佳措施。通过放水试验进一步查明了宝塔山砂岩含水层的水文地质特征,补充了抽水试验未能查明的水文地质条件,其探查结果可以作为煤层底板砂岩水害防控的依据。

陕西侏罗纪煤层瓦斯灾害特点及突出发生条件的探讨

随着我国煤炭生产向西部转移,西部尤其是西北地区大量开采低阶煤的矿井瓦斯灾害,成为必须认真面对的重要问题。以陕西黄陇侏罗纪煤田黄陵矿区、旬耀矿区、永陇矿区的6个典型矿井为研究对象,分析总结了矿井瓦斯赋存特征,并从煤层突出危险性单指标、能量、突出动力效应等多个角度探讨了煤层突出危险性。研究表明:黄陇煤田以低变质烟煤为主,煤的破坏程度小、硬度较高,煤层瓦斯普遍呈现高压力、低含量(1.71~4.36 m^(3)/t)特征;较低的瓦斯含量使煤层中孕育的瓦斯内能连同弹性潜能低于煤体破碎并抛掷做功所需要的能量值,也不能产生足够多的气体裹挟煤炭在巷道空间运移形成典型的突出灾害;但发生片帮或冲击地压等动力现象时短时间内的大量瓦斯涌出将成为这些矿井主要的瓦斯事故风险。指出陕西侏罗纪煤田的矿井应在做好瓦斯抽采的同时,通过控制好煤壁顶板和冲击地压将能有效减少瓦斯事故的发生。

复杂地质条件下厚煤层的智能化采煤关键技术探索与实践

针对煤炭智能化开采方面存在的自动化生产效率不高、装备工艺相对落后、人员安全保障手段不足、科技创新成果转化效率不高等问题,以国能神东煤炭集团有限责任公司石圪台煤矿为例,将智能化开采作为核心,推进煤矿产业转型升级。项目整合了矿压分析预警、采煤机自主割煤等新工艺技术,升级装备如智能搬运机器人,并引入AI技术如步态识别提高安全性。以石圪台煤矿31309工作面为试点,建成灾害智能管控系统,全面提升了生产效率和安全保障水平,并创造了良好的经济效益、安全效益和社会效益,为智能采煤工作面提供良好的思路和技术支持。

河南省新安煤田郁山井田深部煤层及工程地质特征研究

为新安煤田后期远景规划和下一阶段的勘查工作提供必要的资料,分析了河南省新安煤田郁山井田深部煤层及工程地质特征,研究得出,研究区的可采煤层为二1煤层,属大部分可采煤层,位于二叠系下统山西组下部,煤厚0.00~3.61 m,平均1.47 m,煤层结构简单,煤层的稳定程度为较稳定;研究区内构造中等,煤层顶底板较弱,对矿床开采有一定的影响,工程地质条件属中等,研究区地温梯度一般在1.33~1.99℃/(100 m),全区平均地温梯度值为1.61℃/(100 m),为地温正常区。

贵州银堂煤矿水文地质类型划分及突水性分析

为预防银堂煤矿生产中的突水问题,特别是下伏茅口组(P_(2)m)岩溶强含水层的岩溶水对D煤层开采的影响,保证该煤矿第二水平(+700)采煤安全生产的需求。通过在巷道内施工3个水文地质钻孔进行抽水试验,证明茅口组岩溶水的富水性,并结合井田范围内含水层厚度、岩性和富水性,各隔水层厚度、岩性和阻水性能,来划分矿井水文地质类型,预测矿井正常涌水量和矿井最大涌水量。

10109工作面覆岩破断规律及导水裂隙带研究

导水裂隙带的发育高度是矿井防治水中的重要技术参数,以豹子沟煤业10109工作面为工程背景,利用数值模拟软件对覆岩断裂规律进行研究,同时计算导水裂隙带发育高度,对其与上覆含水层的关系进行分析,为制定防治水措施提供技术依据并进行实践,保障了10109工作面的安全生产,为类似工作面的安全开采提供借鉴。

陈召煤矿外围区块可采煤层煤质特征及开采技术评价

基于陈召煤矿外围区块地质勘探资料和实验测试结果,对研究区内主要可采煤层的煤岩特征、工业分析、工艺性能及简易可选性等煤质特征进行剖析,并对主要可采煤层的开采技术条件开展评价。结果表明,研究区内主要可采煤层的宏观煤岩类型主要为半亮—光亮型,显微煤岩类型为微镜煤为主,次为微镜惰煤;一_(5)和二_(1)煤属中灰、低挥发分、中—中高硫、中—高热值无烟煤;一_(5)和二_(1)煤为较稳定煤层,一_(5)煤局部可采,二_(1)煤全区可采。评价了研究区的水文地质、工程地质及瓦斯、煤尘爆炸性、煤的自燃倾向性等开采技术条件,对煤矿安全开发较有利。

桐梓地区煤层赋存条件及水害防治

为了对桐梓境内煤炭资源勘探开发利用、水害防治提供宏观指导,根据桐梓地区煤矿分布区的主要构造形态及煤层赋存规律,划分出7个含煤构造单元,归纳总结了各单元的煤层赋存条件,指出境内煤系地层的厚度、可采煤层的数量、煤层总厚度均大致由南西向北东呈递减趋势。根据各构造单元煤层的赋存状态,分别指出了顶板长兴灰岩水、底板茅口灰岩水、老空水等主要充水水源对各单元煤矿开采的影响,进而提出了境内煤矿开采的主要防治水措施。

煤矿综放工作面矿压显现规律与切顶压架预警指标分析

煤矿特厚煤层综放开采时受技术装备等条件限制,放顶煤时由于顶板松散程度较高难以形成稳定结构,导致工作面顶板更容易大面积切落,瞬间冲击支架,损坏液压支架结构,严重影响矿井安全高效生产。以不连沟煤矿F6218综放工作面为工程背景,通过实测数据分析了工作面支架初撑力、安全阀开启情况及工作阻力频率等支架基本工况,揭示了工作面矿压显现规律,建立了适合该矿的切顶压架灾害预警指标体系。结果表明:不连沟煤矿预警指标界限分别为循环增阻率40 kN/min、安全阀开启率50%、动载系数1.4、活柱下缩量500 mm、支架前柱不低于25 MPa,前柱合格率不低于90%;后柱不低于20 MPa,后柱合格率不低于90%。

准噶尔盆地南缘煤系水矿化度对低煤阶煤层气的影响

煤系水矿化度是影响低煤阶煤层气生成、运移和成藏的重要因素之一。以新疆准噶尔盆地南缘地区为研究区,把研究区划分为8个水文地质单元,分析了研究区煤系水矿化度的分布特征及其对产甲烷菌生存的影响。以1 000 m埋深为例,估算了各个水文地质单元内煤系水的甲烷溶解度,据此分析评价了各水文地质单元溶解运移甲烷的能力。通过煤系水的矿化度分布、氯离子浓度和区域地质构造形态分析,综合判断区域内煤系水的大致流向。以准南地区硫磺沟水文地质单元为例,探讨了矿化度与煤层气富集成藏的关系。研究结果表明,研究区矿化度分布具有南北分带、东西分段的特征。后峡水文地质单元、玛纳斯河–呼图壁河水文地质单元的南部、硫磺沟水文地质单元的南端和阜康水文地质单元的西部地区矿化度有利于产甲烷菌的生存和产气。后峡水文地质单元溶解运移甲烷能力最强。地下水的流向大致由南向北,地表水的径流会使地下水流向发生偏转。指出了硫磺沟水文地质单元内高矿化度中心和低水位的汇水洼地是低煤阶煤层气富集成藏的地区。

寿阳—阳泉煤矿区控气水文地质条件分析

基于煤田地质勘探资料,分析了寿阳—阳泉煤矿区主力煤层含气量的区域分布规律和中奥陶统灰 岩、太原组灰岩和山西组砂岩的地下水动力场、水化学场特征,探讨了煤层含气量与地下水水位或矿化度之间的耦 合关系,得出了地下水滞流地区,矿化度高、煤层含气量高的结论。

基于地质–工程条件约束的可控冲击波煤层致裂行为数值分析

可控冲击波(CSW)岩层致裂技术作为岩层改造领域的一项变革性技术,已在煤层改造等方面取得显著应用效果,并在煤炭安全开采领域开展应用探索。然而,受实验及现场监测条件限制,前期对地质-工程因素约束下的CWS岩层致裂基本规律理解不足,制约了对致裂机理的探索及现场作业参数的优化。鉴于此,在阐述CSW煤层改造及其面临的工程科学问题基础上,采用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)开展数值模拟,以进一步揭示地应力、煤岩力学性质、冲击波加载条件约束下的CSW煤层致裂行为及其基本规律。结果显示,CSW加载条件对致裂效果的影响存在最优范围,过度加载会导致近井地带煤体崩解,煤粉产出率增加,造成煤储层伤害;同时,煤体破碎导致波阻抗及冲击波衰减速度增大,限制有效改造半径扩展;地应力增大,破裂半径、破裂度存在临界值,水平主应力差对CSW冲击裂隙形态、扩展方位及缝网连通程度存在显著影响。研究揭示,CSW煤岩致裂效果对力学性质的响应存在选择性:弹性模量与破裂半径、破裂度之间存在拐点临界值;黏聚力增大,煤岩脆性变小,致裂效果变差;抗拉强度似乎对CSW致裂效果没有明显影响。研究成果可为CSW作业煤层优选及参数优化措施提供参考。

水文地质条件对低煤阶煤层气成藏的控制作用

低煤阶煤层气富集成藏具有自身独特的特点。为了研究水文地质条件对低煤阶煤层气成藏的控制作用,对美国粉河盆地和我国准噶尔盆地进行了对比研究。结果发现:在影响低煤阶煤层气富集成藏的因素中,水文地质条件是其中最为重要的因素之一,它主要通过影响低煤阶二次生物气来影响煤层气富集程度。粉河盆地的甲烷风化带由于受到第四纪冰期以及二次生物气的影响,变得很浅;而中国西北地区由于干旱,二次生物气少,煤层甲烷风化带却很深。进一步分析还发现,正是进入第四纪以来的气候演化差异造成了不同的水文地质条件,最终导致了中、美两国在低煤阶煤层气富集成藏方面的巨大差异。

煤矿(床)水文地质学的研究现状及展望

煤矿(床)水文地质学是研究煤炭资源开发过程中地下水活动规律以及为防止其对采煤工程的不利影响,保护矿区生态环境的一门应用性地质学科,对煤矿安全生产工作具有重要的推动作用。近年来,在保水采煤技术、华北型煤田防治水技术体系、陷落柱发育规律及其治理技术、煤层底板含水层注浆改造保障技术等方面取得了重要进展。随着煤炭开采强度和开采规模的进一步扩大,学科发展面临着诸如老空水及陷落柱探测、矿坑充水条件变化、矿井水患实时评价及治理等重大问题。提出了在学科发展中应优先解决诸如"三高"(高地压、高地温、高水压)地质条件下煤矿突水机理、西部地区煤炭资源开发过程中突水溃砂机理、水资源承载力及其调蓄技术、矿井水资源化及其合理利用研究以及综放开采条件下冒裂带发育规律研究等科学问题。

我国厚煤层采煤技术的发展及采煤方法的选择

针对目前我国厚煤层开采方法的现场生产情况,重点论述了大采高、放顶煤开采方法近年来在技术经济上的现状及发展。同时,针对大采高存在的煤壁片帮与设备下滑问题,提出了在开采技术上应该采取的一些有效措施,对近年来发展起来的大采高放顶煤开采技术和研制的两柱式放顶煤液压支架的支护特点及使用情况等,进行了分析研究。文章从开采技术以及设备研制与生产现状等方面对厚煤层开采的采煤方法进行了分析,并根据目前我国厚煤层开采现状及国家的相关技术政策,探讨了厚煤层开采技术与采煤方法的适用条件与选择原则。

滕县煤田滕南矿区水文地质单元划分研究

根据滕县煤田滕南矿区煤层开采现状,针对太原组煤层开采受底板突水威胁的问题,分析了滕南矿区的自然地理、地层、构造、水文地质条件及特征,按照水文地质单元划分依据,并将其划分为3个二级、8个三级水文地质单元。通过对滕南矿区水文地质单元水文地质条件分析,得到了其含水层主要补给、径流、排泄条件以及各含水层之间的水力联系。

2000—2015年我国煤矿水害事故特征分析

针对我国煤矿水文地质条件复杂、水害事故频发的现状,通过整理国家煤矿安全监察局和国家统计局2000—2015年数据资料,以折线图、柱状图、饼状图等形式,对近16年煤炭产量、煤矿事故情况和水害事故情况进行年度分类,并对三者之间的关系进行探讨分析,揭示了我国煤矿水害等级特征,探讨了事故发生的时间特征与国家相关政策规定的关系。结果表明:水害事故依然是煤矿事故的第二大杀手,2000—2015年期间较大以上水害事故发生起数和死亡人数均占煤矿事故起数和死亡人数的18.7%,重大水害事故单起死亡人数最多,这将对"十三五"期间我国煤炭行业发展提出理论支撑。