评价煤层顶板涌(突)水条件的“三图-双预测法”

针对我国煤矿日益严重的顶板涌(突)水问题,提出了解决煤层顶板涌(突)水条件定量评价的“三图-双预测法”,并在开滦荆各庄矿和东欢坨矿得到成功的应用.在对荆各庄矿煤9顶板直接充水含水层的富水性和开采顶板冒落的安全性进行分区研究的基础上,运用多源地学信息复合叠加原理,提出了煤9顶板冒落涌(突)水条件综合分区的划分方案.最后运用国际先进的VisualModflow专业软件对即将回采的2099,2393两工作面的工程涌水量和顶板直接充水含水层的采前预疏放方案进行了动态预测.

三峡引水工程秦巴段的主要工程地质问题

为了研究三峡引水工程秦巴段的重大工程地质问题,在区域工程地质条件和线路工程地质调查分析的基础上,利用工程地质类比法,重点分析评价了秦巴山区与活动断裂、深埋隧道建设相关的重大工程地质问题。初步揭示:①秦巴山区14条区域规模的断裂带主体走向近于东西向,与引水隧道走向大致垂直,现今活动差异明显,其中活动性较强、规模较大的大巴山弧形断裂、宁陕-栗扎坪断裂、石泉-安康断裂、三花石-汉王城断裂位于引水工程的关键部位,需要注意其引起的隧道突水和大变形灾害;②秦巴山区与深埋隧道相关的岩爆、突水灾害比较严重,特别是秦岭主峰附近的强岩爆、大巴山附近的断裂与岩溶相关的大规模突水灾害值得高度注意。

基岩风化带性质对顶板突水溃砂的影响研究——以赵固一矿为例

基于赵固一矿上覆巨厚冲积层多含水层(组)薄基岩的特点,冲积层下部砂砾含水层水压达到4.0 MPa,为高水压含水层。为确定基岩性质对顶板突水溃砂的影响,保证多含水层(组)薄基岩区的正常回采,对水文勘察孔所取基岩岩样进行点荷载、干燥饱和吸水率和室内崩解试验,通过分析岩样各项试验指标随深度的变化曲线,确定基岩性质及其对留设防砂煤柱的影响。试验表明:基岩风化深度超过20 m;距离冲积层底界面0~6.5 m垂深范围内的泥类岩干燥饱和吸水率大于15%,遇水崩解多呈泥状、碎岩片和碎块泥,隔水性能良好,可以有效弥合采动裂缝,可以作为防水煤柱的保护层;冲积层底界面下部0~11.4 m的风化泥岩强度低于4.0 MPa的冲积层下部细砾含水层水压力,防砂煤柱的保护层不能全部由风化泥岩构成,提出防砂煤柱保护层厚度需要大于11.4 m;砂岩耐崩解性强,干燥饱和吸水率远小于泥类岩,阻隔水性能较差,防水煤柱保护层不可以全部由风化砂岩构成。风化砂岩强度大于4.0 MPa的冲积层下部砂砾含水层水压,可以有效抵御上覆水头压力。

基于声音识别的煤矿重特大事故报警方法研究

煤矿瓦斯与煤尘爆炸会产生爆炸声,煤与瓦斯突出会产生煤炮声、支架发出的嘎嘎声和破裂折断声等,冲击地压会产生巨大的岩石破碎声响和震动等,煤矿透水会发出“嘶嘶”的水叫声、大量透水会产生水流声等,煤矿顶板冒落会发出顶板断裂声、煤岩落地撞击声、支护损毁声等。针对煤矿重特大事故声音特点,提出了煤矿井下瓦斯与煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、冲击地压、水灾、顶板冒落等事故报警方法:各事故声音的时域和频域特征与其他声音不同,可通过矿用防爆拾音设备和系统实时监测声音,通过声音智能分析和声音频率、幅度、短时能量等特征参数分析感知事故并报警;通过监测和分析不同监测地点声音强度特征、声音发生的先后关系和防爆拾音设备损坏的先后关系等判定事故发生地点;根据各事故特点提出了多信息融合分析的灾害识别方法,减小工作面落煤、爆破作业、采煤设备、掘进设备、运输提升设备、供电设备、乳化液泵、水泵和局部通风机工作等产生的声音干扰。论述了不同拾音设备的优缺点,矿用拾音设备宜采用麦克风阵列;研究了适用于煤矿重特大事故的声音识别分类器。

断层影响下顶板突水定量化评价

为了对断层影响下的煤层开采顶板突水危险程度进行定量化评价,以AHP模型为基础,在采用构造发育程度、含水层厚度、砂泥比3个指标对岩层富水进行定量化评价的同时,依据断层规模、断层围岩岩性、断层力学性质3个指标对研究区内断层的导水性进行定量化评价,然后综合地层富水性和断层导水性建立顶板突水危险性评价模型,得出顶板突水指数,并依据顶板突水指数大小对顶板突水危险性进行分区。

冲击地压与矿井突水复合灾害一体化防控技术研究

针对冲击地压与矿井突水复合灾害的问题,以宽沟煤矿I010203工作面为工程背景,对其发生冲击地压和矿井突水灾害的危险性进行了评价,结果表明,I010203工作面具有中等冲击地压和矿井突水的危险。提出了一种顶板预裂爆破的冲击地压与突水复合灾害一体化防控技术,工程实践表明,提出的防控措施有效可行,可有效降低矿井水害与冲击地压灾害发生的危险性。

内蒙古上海庙榆树井煤矿5号煤层顶板涌(突)水危险性评价

通过内蒙古上海庙榆树井煤矿钻探成果及相关资料的分析,根据其5号煤层导水裂缝带沟通范围内的直接充水含水层厚度、统一口径单位涌水量、渗透系数及脆塑岩性比等若干地学信息,结合该煤层顶板标高和其开采引发的导水裂缝带发育特征,对其顶板静涌水量进行了涌(突)水条件综合评价,并与煤矿5号煤层先期开采地段涌(突)水情况进行了对比,总结出了有效地评价煤层顶板水害危险性,符合实际地预测、圈定煤层顶板水害重点防控“靶区”或“疑区”的方法,对矿井安全生产具有极其重要的理论指导意义和实用价值。

瑞隆矿17065工作面水患危险性分析与防治

通过对瑞隆矿17065工作面的开采条件及水文地质特征的定性分析,提出该工作面回采时顶板突水危险因素为：工作面上方5号煤层存在的采空区积水,可作为突（涌）水水源;顶板上腹岩层为裂隙发育的弱~中等富水性含水层;底板下腹为强富水性奥陶系承压含水层,属于带压开采。利用模糊数学方法和突水系数法,分别对顶底板突水危险性进行了理论分析和定量计算,并针对分析结果,提出了综合防突水措施并取得了了预期效果。

涌水条件下的上向穿层钻孔瓦斯测压修正方法

为了探究涌水条件下的上向穿层钻孔孔内水对煤层瓦斯压力测定结果的影响,基于两堵一注水泥砂浆封孔工艺能够很好地封堵上向钻孔中煤层底板的岩石裂隙段,提出了一种向煤层顶板岩层中在打一上向穿层钻孔测煤层顶板的纯水压力,并根据顶板水压大小和伯努利方程对煤层瓦斯压力测压结果进行修正的方法。通过对上向穿层钻孔周围煤体水压力和瓦斯压力分布规律以及煤体周围瓦斯的运移规律进行分析,结合现场实测瓦斯压力数据,得出涌水条件下的上向穿层钻孔测压结果主要受煤层瓦斯压力和顶板水压力影响,根据此规律采用测顶板水压的方法剔除钻孔内水压和顶板水压对测压结果的影响,从而得到真实的煤层瓦斯压力。在界沟煤矿7^(-1)煤层进行现场试验,并根据该钻孔水压修正公式修正的瓦斯压力与实测真实的煤层瓦斯压力对比分析,两者绝对误差小于0.03MPa,验证了该修正公式的可靠性,对类似涌水条件下的煤层瓦斯压力测定具有一定的借鉴作用。

矿井地质灾害特征及预测措施研究

对矿井地质灾害类型进行研究,分析了矿井顶板灾害、突水灾害、煤与瓦斯突出灾害、冲击地压灾害的特征,并对矿井常见灾害提出了预测方法,及时了解矿井的灾害,制定好防治措施,保证矿井的安全生产。

新上海一号煤矿15煤顶板涌(突)水危险性评价

新上海一号煤矿15煤冒落裂隙带发育、充水含水层富水性强,回采过程中很容易造成顶板水害问题。结合地理信息系统GIS和层次分析法AHP综合分析了15煤顶板涌(突)水条件,得出15煤煤层顶板涌(突)水危险性评价分区,根据评价结果提出了针对性的防治水措施。

内蒙古龙王沟煤矿6^(#)煤层顶板涌(突)水条件分析

煤层顶板涌(突)水问题一直是威胁华北型煤田开采主要水患之一,龙王沟煤矿就一直受到煤层顶板水害困扰。其煤层顶板的山西组水和下石盒子组水,局部富水,一旦发生涌突水,将造成极其严重的后果,因此顶板涌(突)水问题得到重视。采用“三图-双预测法”对龙王沟煤矿煤层顶板涌(突)水条件进行评价,在对其煤层顶板充水含水层的富水性和开采顶板冒落的安全性进行分区的基础上,运用多源地学信息复合叠加原理,将6^(#)煤顶板综合安全性划分为三个区,其中Ⅰ区危险性相对较大,Ⅱ区涌水危险性较小,Ⅲ区为相对安全区。最终预测出开采6^(#)煤层顶板正常涌水量为173.754m^(3)/h,为煤矿制定防治水措施提供了科学依据。经过近几年的生产实践,验证了预测结果的准确性,为煤矿安全生产提供技术支撑意义重大。

安徽恒源卧龙湖煤矿北一采区充水特征与水害防治

卧龙湖煤矿北一采区8煤开采顶板涌水量大且持续时间长,对煤矿安全生产和开采效率造成严重影响。这种涌水特点在淮北-永夏煤田顶板水害防治历史上极为罕见,使煤系顶板砂岩水以静储量为主的"疏干型"观念受到挑战。通过开采过程中的水文动态观测、涌水规律和补给水源分析研究,取得了以下成果:(1)北一采区顶板砂岩水初始涌水量大,随时间的延长虽有衰减,但不致疏干,涌水量仍保持在100 m3/h以上的高水平上;(2)随着新工作面的开采,已采工作面的涌水量逐渐转嫁到新开工作面,但新老工作面涌水量之和基本保持稳定;(3)水动态观测成果显示,北一采区涌水量与K3砂岩水位变化之间具有相关性。在弄清涌水规律的基础上,采取煤水分流、隐患排查和超前截流的防治水技术措施,效果显著,可供类似条件下的其他煤矿防治顶板水害时参考。

某TBM引水隧洞工程不良地质条件分析与应对措施

针对某TBM引水隧洞施工过程的不良地质条件,分析了2021年施工开过程中遇到的断层、岩爆、卡机和涌水问题。并针对具体不良地质问题,结合现场施工与处置经验,提出了不同不良地质条件下的处置方法,如:地质超前预报、岩爆微震监测等方法,为现场不良地质条件的处置提供了一定的解决思路与方法。

榆神矿区中深部煤层开采顶板涌水模式分析

榆神矿区是目前陕北大型煤炭基地的主力矿区,高强度煤炭资源开发过程中煤层顶板水害与水资源流失问题突出。文中以位于榆神中部矿区的金鸡滩煤矿为研究对象,分析了井田“煤(煤层)-基(正常基岩)-风(风化基岩)-土(黄、红土层)-沙(沙层)”典型水文地质结构特征,根据采动导水裂隙与含、隔水层揭露关系,研究得出采动导水裂隙一般发育至风化基岩含水层内部或关键隔水土层下部,风化基岩与正常基岩裂隙含水层地下水是矿井直接充水水源,近地表沙层潜水、地面沉陷积水、大气降水为矿井间接充水水源。另外,通过分析井田煤层顶板隔水土层空间分布与岩性特征,得出在煤层开采过程中由于隔水土层缺失形成的局部透水天窗,以及弱阻水黄土层是引起近地表松散含水层涌(失)水的主要通道,并总结提出透水天窗递进漏水、弱阻水土层越流两类涌(失)水模式,其中透水天窗模式是引起工作面涌水量显著增大,以及导致松散含水层地下水大量漏失的重要原因,文中研究成果以期为榆神矿区顶板水害防治与地下水资源保护提供依据。

井上下联合高效快速封堵突水点技术

以何庄矿11010工作面水害治理工程为例,介绍了动水条件下井上下联合高效快速封堵突水点技术。通过实施该技术,缩短了施工工期,极大地降低了堵水工程费用,经受住了试排水阶段和最终抽排水的注浆效果检验,取得了高效、快速、低成本、高质量效果,达到了快速注浆堵水排水复矿、减少矿井排水量的目的。