水峪煤业2号煤层带压开采可行性分析及评价

随着开采深度的增加,煤层底板突水成为影响矿井安全生产的重要地质灾害之一。以水峪煤业2号煤层带压开采为工程背景,对奥灰水地下水流场、富水性及隔水层阻水能力等进行分析,并采用突水系数法对2号煤层突水危险性进行计算,得到底板奥灰水突水系数为0.0102~0.0403 MPa/m,突水系数值均小于0.06 MPa/m,确定突水危险性分区为Ⅰ区,属于带压开采相对安全区。为避免矿井水害的发生,制定了带压开采技术措施,保障了水峪煤业的安全生产。

煤层带压开采的实践与分析

奥灰水的对煤矿得到安全生产由极大的影响,根据对老窑沟矿煤层带压情况的安全论证,提出了“综合防治,带压开采”的技术方案。根据断层煤柱留设后可布置工作面长度,2#煤20203工作面为最长145 m;5#煤最长120 m,并对矿井排水能力进行了验证,进一步确定了带压开采的可行性。

阶梯式导水断层带探查及水害防治技术

对于底板奥灰水带压开采矿井,在采掘过程中针对其隐伏导水构造的探查与治理是矿井防治水的重点。以黄玉川煤矿6上煤二水平辅运大巷掘进过DF6断层带水害探查与治理工程为例,采用钻探、化探、放水试验等方法,查明DF6断层带为多个断层组成的阶梯式断层带,断层带富水并受到底板奥灰水的补给;采用超前钻探结合帷幕注浆的方法,施工了15个注浆治理钻孔及3个检验孔,对6上煤二水平辅运大巷顺利掘进前方DF6断层带进行治理,治理效果良好,有效保障了6上煤二水平辅运大巷过断层带时的掘进安全。

阳煤二矿岩溶陷落柱防水保护煤柱宽度设计

为保障阳煤二矿15^(#)煤层采煤工作面的安全生产,以31301工作面为背景,采用理论计算分析其顶底板岩层破坏范围,确定顶底板涌水水源及其突水危险性,并通过数值模拟探究回采工作面回采影响下陷落柱围岩塑性破坏特征。结果表明:15^(#)煤层工作面顶板水源为K_(2)、K_(3)、K_(4)石灰岩含水层,顶板含水层不会威胁矿井的生产安全;采动影响下岩溶陷落柱围岩内出现渗漏区域,岩溶陷落柱防水保护煤柱宽度设计为65 m,能够保证工作面安全生产。

带压开采煤层底板奥灰岩溶水害区域超前治理技术与应用

鉴于澄合二矿31501工作面底板隔水层薄,煤层回采受到底板奥灰岩溶水害威胁,带压开采存在突水风险,为保证煤矿安全开采,提出采用地面多分支水平井注浆的方式改造加固底板含水层。基于此,对地面多分支水平井注浆治理奥灰岩溶水害的关键技术进行了研究,分析了实现煤层带压开采的注浆治理层位,利用公式计算出奥灰顶界面下含水层的改造厚度,介绍了相关的施工工艺。经地面钻孔注浆后,取得了良好的治理效果,奥灰顶界面下20 m含水层富水性显著降低,富水异常区明显减少。

15号煤层奥灰岩溶水带压开采可行性研究

为了保证阜生煤矿15号煤层综采工作面带压开采安全,杜绝水害事故发生,对15号煤层奥灰岩溶水水文地质特性进行分析,并对带压开采安全可行性进行评价,提出了带压开采方案及带压开采防治水措施。结果表明,15号煤层底板到奥灰顶面之间隔水层加权平均值为23.41 m,无构造破坏情况下不受底板奥灰水的威胁,对于构造区采取防治水措施可消除底板奥灰水隐患。

突水系数计算公式适用条件的探讨

本文分别利用突水系数法、水头压力值法和隔水层阻水性能评价方法,对大佛寺煤矿三采区9+10号煤层带压开采进行安全评价,得出完全不同的两种结果。其中利用突水系数和水头压力值法评价,三采区属于带压开采安全区;而利用隔水层阻水性能法评价,则三采区属于带压开采危险区。由此认为突水系数法有一定的适用条件,当有效阻水带厚度承担不了该范围的承压性时,采用突水系数法进行奥灰水带压安全性评价将失去其有效性。

深部带压开采:传承与创新

回顾了带压开采的传承与创新发展历程。阐述带压开采的概念及充要条件,以带压开采的内涵为基础,定义侵蚀基准面为浅部和深部带压开采的分界线(面),明确承压水上采煤为带压开采,而含水层“下”采煤不属于带压开采范畴,纠正《煤矿安全规程》中有关“顶、底板带压”的不妥表述。梳理了直接为带压开采服务的理论和技术,探(探查)、治(防治)、保(保障)3项技术,机理(致灾机理)、评价(危险性评价)、预测(灾变预测)3项理论,即构成带压开采理论技术体系;华北煤田奥陶系岩溶随深度增加发育减弱,由此推断,空间上深部岩溶径流带多形成在古岩溶系统中,而现代岩溶径流带则发育于现代岩溶中。深部隔水层损伤裂隙增多,为采后承压水导升奠定物质基础。总结对比了浅部和深部底板岩溶水害特征,阐明深部奥陶纪灰岩(简称奥灰)水突水机理,沿裂隙渗透、扩容、压裂,薄层灰岩中转,不断向上导升,形成大面积散流突水。从理论上说明突水系数已不适用隔水层厚度超出80 m的情形,提出厚、巨厚隔水层带压开采评价方法:p 0>3σ_(3)-σ_(1)-p_(p)+σ_(T);依据隔水层厚度、底板破坏带、奥灰导升带、突水系数等因素将底板类型划分为5类隔水层,提出相应5级带压开采条件以及5种治理模式;针对深部带压开采复杂条件,倡导应用“全时空”水害综合防治思想理念及技术。面向未来,地质体+水流的本构模型仍是学术界需攻克的最大难题,现实的“卡脖子”难题,如深部岩溶发育规律、精细探查技术、水害机理及评价预测、综合治理技术等,是实现安全带压开采的关键。

大采深矿井地面区域治理奥灰水害关键技术研究

为安全开采邯邢矿区深部煤炭资源,提出了"区域超前治理"奥灰岩溶水害理念,开展了华北型煤田大采深高承压水安全开采成套技术研究课题;从理论上研究得出"分带分时段突破"底板突水机理;采用阻水系数法评价试采区底板隔水层承压能力;成功地研究出地面多分支近水平定向钻探关键技术;从岩石力学和水动力学阐述了裂隙含水层中水平孔注浆浆液扩散机理,并给出了孔距计算公式;对于钻遇岩溶或断裂构造状况,研究出了铺底浆液控制技术。地面区域超前治理奥灰水害成套技术在九龙矿成功应用,取得了显著技术经济与环境效果。

大采深矿井高承压奥灰岩溶水综合治理技术

针对峰峰矿区煤层采深大,承受奥灰岩溶水水压高,隐伏导水构造类型多,赋存条件和探测条件复杂的水文地质环境,分析研究峰峰矿区奥灰岩溶水突水资料和水文地质特点以及对开采的影响,提出了工作面底板注浆加固与改造技术,奥灰含水层顶面注浆加固技术,裂隙、断层、陷落柱含导水构造通道治理技术,水平多分支井技术,水害监测预警技术等奥灰岩溶水水害综合治理技术方案,实践证明该配套技术可有效防范奥灰岩溶水水害。

疏水降压技术体系在潘西煤矿奥灰水害防治中的应用

潘西煤矿19#煤层奥灰含水层为半封闭型、有限补给边界的富水性不均一的含水层,具备疏水降压的大环境;矿井涌水量与奥灰水位降深数据表明两者之间具有正相关性,获得了定量关系表达式。建立了一套完善的矿井疏水降压技术体系,包括探查边界导水性和井下工作面富水性、健全矿井水文观测系统、井下疏放水、加强矿压及突水征兆观测、增强排水能力等。

唐山矿岳胥区奥灰水带压开采危险性评价

基于唐山矿岳胥区奥灰岩发育特征和水文地质特征，结合安全水头、突水系数、安全隔水层厚度等3个不同指标，对研究区带压开采危险性进行了评价。结果显示：研究区奥陶纪灰岩埋深整体呈北深南浅，且存在一定范围的压煤带，井田内奥灰水水位呈北高南低的趋势，研究区内奥灰水位最高，水位标高–10~–9 m；掘进巷道安全水头值及安全隔水层厚度评价结果显示无带压开采危险，突水系数评价结果则显示研究区存在范围不等的带压开采危险区，突水危险区主要存在于研究区两侧扩大区，应注意开展奥灰水防治工作。

新安矿13151工作面煤壁侧底板突水分析

为了研究新安煤矿13151采煤工作面煤壁侧底板奥灰突水机理,结合物探、钻探和数值模拟等成果,从径流带、原岩应力、奥灰水原始导升、采动矿压持续作用等方面做了综合分析。研究表明:本次突水是地下水径流通过、原岩应力、水压和矿压综合作用的结果;为避免奥灰突水,可综合使用瞬变电磁法、槽波地震等多种物探方法来提高预测效果,薄弱区注浆改造必须彻底有效,停采线应避免靠近物探异常区等薄弱区段。

奥灰岩溶水上带压开采区域超前治理防治水技术

针对邯邢矿区煤层开采受奥灰承压水威胁及保水开采的现状,提出了区域超前治理防治水技术,以超前主动、区域治理、全面改造、带压开采为指导原则,该技术在邯邢矿区奥灰含水层顶部区域超前注浆改造中进行应用,以孔口终压1.0 MPa、稳定30 min以上和单孔吸浆量小于50 L/min作为注浆结束标准。试验过程中采用地面多分支水平钻进关键技术,最终达到注浆加固煤层底板含水层及奥灰顶部改造含水层目的,大幅降低煤层底板突水可能性,安全开采出受承压水威胁的煤炭资源。

奥灰岩溶水上带压开采区域超前治理防治水技术

针对邯邢矿区煤层开采受奥灰承压水威胁现状及保水开采的现状,提出了区域超前治理防治水技术,以超前主动、区域治理、全面改造、带压开采的指导原则,该技术在邯邢奥灰含水层顶部区域超前注浆改造中进行应用,以孔口终压1.0 MPa、稳定30 min以上和单孔吸浆量小于50 L/min作为注浆结束标准。试验过程中采用地面多分支水平钻进关键技术,最终达到注浆和加固煤层地板含水层及奥灰顶部改造含水层目的,大幅降低煤层底板突水可能性,安全开采出受承压水威胁的煤炭资源。

西山古交矿区奥灰与下组煤带压开采

古交矿区下组煤的开采深受中奥陶系灰岩含水层的威胁,存在严重的带压开采问题。介绍了前人对奥灰的研究,认为对下组煤造成影响的并不是整个奥灰,而是其中的某个含水层段;通过分析中奥陶系地层与下组煤之间的关系,认为O2f2是下组煤带压开采的直接充水含水层,O2s2+3是间接充水含水层;并且通过对揭露奥灰钻孔的地质、简易水文及抽水试验等资料的分析,认为O2f2富水性弱,对下组煤开采影响小,O2s2+3只有当存在集中导水通道时,才会对下组煤造成危害,并提出以O2f2作为中间指示含水层来监测、防治O2s2+3含水层。

王家岭煤矿奥灰带压开采安全性评价

为了评价王家岭煤矿2号煤层带压开采的安全性,在分析了井田奥灰含水层富水性特征、2号煤层底板隔水层的阻水能力、2号煤层开采底板扰动破坏带深度的基础上,采用突水系数法对2号煤层奥灰带压开采进行了评价。经分析研究,井田内2号煤层奥灰突水系数为0.010~0.048 MPa/m,均小于煤层底板受构造破坏地带的临界突水系数0.06 MPa/m,正常地段属于非突水危险区,构造地段属于突水威胁区,不存在突水危险区。

保德煤矿81503工作面奥灰水防治研究

保德煤矿开采的8#煤底板下伏奥陶系灰岩含水层是影响煤层开采的主要含水层,奥灰含水层水位标高+837～+863 m,81503工作面底板标高为+690～+740 m,相比奥灰水水位低130m左右,属于带压开采。为进一步制定针对性的防治水措施,查清81503工作面的水文地质条件,为工作面设计防排水能力提供依据,并制定切实可行的防治水方案和技术措施,保证矿井安全生产,提高经济效益,对奥灰水的防治进行评价研究。

炉峪口煤矿奥灰岩溶水对矿井充水的影响评价

分析了炉峪口煤矿8号、9号煤层的带压开采现象,根据煤层底板突水系数,对带压开采煤层安全区和危险区进行了划分,为煤矿安全生产提供可靠的地质资料。

下组煤带压开采水文地质补勘与安全评价

为掌握含水层煤层的水文地质情况,以满足下组煤带压开采的需要,以铁新煤砂原有水文地质资料为依据,综合利用地面物探、水文地质钻探、抽水试验、水文测井、水质分析等勘查手段,探测研究了矿区井田的水文地质条件、富水性及太灰与下伏奥灰岩溶水之间的水力联系。结果表明:9号煤层底板突水系数均小于0.06 MPa/m,全区处在安全区,9号煤层能够安全开采。10号和11号煤层底板危险性按突水系数可分为2个区:突水系数小于0.06 MPa/m,在正常地段可安全开采,而突水危险区,必须采取有效的防治水措施才能进行安全开采。