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马脊梁矿一盘区3煤顶板富水性分区及疏放水方案研究
秦子强
【期刊名称】《煤炭与化工》
【年(卷),期】2024(47)3
【摘要】针对马脊梁矿一盘区3煤工作面在采掘过程中出现的涌水现象,结合矿井实际情况以及工作面顶板覆岩和水文地质特征,对8117工作面进行富水性分区,并制定了工作面采掘及回采期间顶板疏放水技术方案。
结果表明,顶板含水层的疏放水总量为503.8万m^(3),动态补给量为357.27 m^(3)/h,疏放残余水量为296.5 m^(3)/h,达到了预期效果,含水层静储量得到了有效疏放,保障了工作面安全回采。
【总页数】5页(P56-59)
【作者】秦子强
【作者单位】晋能控股煤业集团马脊梁矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD74
【相关文献】
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3.同煤集团云岗矿12#层404盘区8411工作面探放水方案研究
4.慈林山9号煤层顶板含水层富水性分区分析与研究
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煤层顶板水力喷射压裂技术应用研究李伟慧（中原石油工程有限公司井下特种作业公司，河南濮阳 ４５７００１） 摘 要：ＸＸ井目的煤层属于碎裂－碎粒煤及糜棱煤，通过对该井采用顶板压裂技术、水力喷射压裂技术、多粒径组合技术及变排量施工技术，优选压裂方式、射孔位置、压裂管柱组合，对管柱进行力学分析，优化压裂设计，成功进行了压裂施工。
该井的成功应用，充分证明了顶板压裂技术对低渗透碎软煤层压裂改造的可行性及有效性。
关键词：碎软煤层；顶板压裂；水力喷射 中图分类号：ＴＥ３５７．１＋４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１９）０８—００７６—０３ 我国碎软煤层分布广泛，煤层气资源丰富，具有层理紊乱，煤质松软，煤层渗透性差特点，相对于硬煤，弹性模量一般更小、泊松比更大，原始渗透率更差，在这类煤层中直接压裂，难以形成规则的长裂缝且支撑剂嵌入严重，导致压裂效果较差。
碎软煤层顶板岩层压裂是一个全新的煤层气压裂思路，该技术能够实现在煤层上部砂岩或砂泥岩顶板中形成具有高导流能力的裂缝与煤层有效连通，大幅度提高煤层气单井产量。
顶板水力喷射压裂技术在ＸＸ井的成功应用，为构造软煤的勘探开发提供了新的方向和宝贵的经验。
１ ＸＸ井储层特征该井目的煤层顶、底部受构造破坏较严重为糜棱煤，厚度约２．５０ｍ，中部约４ｍ煤层为碎裂－碎粒煤，煤层含气量较高，煤层顶板岩石强度大，脆性好，稳定性好，不易变形；煤层底板差，因此，顶板层是较好的压力分隔层。
２ 压裂施工难点及对策２．１ 压裂施工难点分析①该井煤层属于碎裂－碎粒煤及糜棱煤，属于塑性煤的范畴，在压裂过程中由于塑性煤颗粒的流动，将在裂缝前端出现封堵现象。
②碎裂－碎粒煤及糜棱煤的裂缝扩张极其复杂，呈现大量的不规则性裂缝，在压裂施工过程中，滤失大，高砂比进入地层困难，同时因为杨氏模量较低，在同等压裂规模情况下，只能形成较短的水力裂缝，从而使煤层气产量不高。
③该井极易出煤粉，煤粉不易分散于水或水基溶液且具有流动性，压裂施工中易随压裂液前行，在裂缝前缘形成一个阻力屏障，导致压裂施工中压力过高或导致复杂裂缝的产生影响主缝的延伸。
煤矿顶板离层水突水机理与防治摘要：在矿井建设和生产过程中，研究矿井水的最终目的是搞清水的来龙去脉并与之作斗争，以便根据矿井具体条件，订出合理的措施，从而预防和消除矿井水的威胁。
而矿井防水之所以被认为是一种积极措施，是因为它在许多方面，可以解决只靠排水所不能解决的问题，同时在经济上更为有利，这正是在矿井水防治工作中坚持“以预防为主、防治结合”的原因所在。
煤矿生产工作中，要在《煤矿防治水规定》等有关法律法规的指导下，及时准确地收集补充完善矿井水文地质原始基础资料，进一步查明存在的水害隐患，制定有针对性的防治水措施并严格执行，只有这样，才能够有效防止矿井水害事故的发生，保证矿井安全健康发展。
关键词：矿井水灾；影响；防治；措施一、影响矿井水灾发生的因素煤矿水灾的诱发原因多种多样，发生水灾时往往并不是由单一的原因引发的事故，而是由多种原因共同作用而引发的。
因此，全面细致地了解矿井水灾发生的影响因素，对矿井水灾的防止有非常重要的作用。
矿井水灾发生的影响因素可简单的分为以下几条：（1）地面防洪、防水措施不当，或因对防洪设施管理不善，暴雨山洪冲毁防洪工程，使地面水涌入井下，造成灾害；（2）水文地质条件不清，井巷接近老窑区、充水断层、强含水层、陷落柱时，不事先探放水，盲目施工；或探放水，但措施不当，而造成淹井或伤亡事故；（3）井巷位置不合理，如布置在不良地质条件中或接近强含水层附近，施工后在矿山压力与水压力共同作用下，发生顶板或底板突水；（4）乱采、乱掘，破坏了防水煤柱，岩柱造成突水；（5）工程质量低劣，井巷严重塌落冒顶，造成顶板塌落，沟通强含水层突水；（6）管理不善，井下无防水闸门或虽有闸门但未及时关闭，矿井突水时不能起堵截水作用；（7）矿井排水能力不足或排水设备平时维护不当，水仓不按时清挖，突水时排水设备失效而淹井；（8）测量错误，导致巷道揭露积水区或含水断层突水而淹井；（9）忽视安全生产方针，思想麻痹大意，丧失警惕，没有严格执行探放水制度、违章作业等。
神东布尔台矿深部煤层顶板水地面瞬变电磁探查试验探究随着深部煤矿井下工作面的逐渐向深部延伸，煤层顶板突水、煤与瓦斯突出等安全事故频繁发生，对井下煤层顶板水文地质状况及煤层构造进行非破坏性探测就显得至关重要。
本文选取神东布尔台矿作为探究区域，应用瞬变电磁法进行煤层顶板水地面试验，探究了煤层顶板下水的分布状况及煤层结构，结果表明神东布尔台矿煤层整体结构较为稳定，且煤层顶板下水主要集中在矿井南部，对煤层操作提供了较为明确的指导。
关键词：瞬变电磁法；煤层顶板下水；神东布尔台矿引言：神东布尔台煤矿作为国内重要煤炭资源之一，矿井深度已达1000米，其中深部矿井存在煤层顶板突水、煤与瓦斯突出等安全事故隐患。
为了加强矿井煤层顶板水地质状况及煤层构造的检测和猜测，接受非破坏性探测技术逐步成为矿井现场地质勘探的重要手段。
瞬变电磁法作为一种非破坏性探测技术，具有测量深度大，探测范围广，针对地下低阻抗物质的探测灵敏度较高等优点，被广泛应用于矿井工程中的煤层勘探、岩石工程勘察、地下水探测等领域。
本文将瞬变电磁法运用于煤层顶板下水地质探测探究中，通过对神东布尔台煤矿的试验探测，分析了瞬变电磁法在煤层顶板下水和煤层结构探测中的应用效果。
一、探究方法1、神东布尔台矿地理背景神东布尔台煤矿地处深煤资源极为丰富的大同煤田之中，位于呼和浩特市北至武川县南的一个煤田区域。
矿井以井下采煤为主，地层结构复杂，煤层厚度大，煤储量丰富，但随着矿井深度的增加，煤层构造及煤与瓦斯等安全事故频繁发生。
2、瞬变电磁法探测原理瞬变电磁法又称为大地电磁法，是一种通过电磁场感应检测物质电性差异的探测方法。
测量过程中，注入短暂的高电流脉冲信号，在时间上分外短暂的瞬间内，对探测区域内的电磁环境进行扰动，并探测其产生的感应电磁场变化。
3、试验参数设计本文实行了野外试验相结合的方式，选用VTEM(versatile time-domain electromagnetic system) V4型测量仪进行试验，观测深度为1000米，扫描周期为150ms，激发信号频率范围为10kHz~30kHz。
顶底板裂隙涌水为主的煤矿防治水研究发表时间：2018-08-30T10:47:18.440Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第10期作者：牛汉清[导读] 通常按突水时涌水的主要水源，将突水划分为断层、地表、底板、陷落柱和采空区积水等五类。
新疆焦煤（集团）有限责任公司 830025摘要:煤矿开采多为地下作业，在井巷开拓和煤层的回采过程中，不可避免地要接近、揭露或波及破坏某些含水层。
只要这些工程的作业场所处于含水层的水位以下，水体就会因失去原有的平衡，在重力作用下，以各种形式向井巷或采场涌出。
这既可以是一般性的滴淋水，也可以是突破性的大量涌出，形成水害。
这主要决定于作业场所所处的地质构造部位，含水层的富水性、可能的补给水量和水压，以及工程对各含水层的揭露、贯穿或波及破坏程序。
因此，煤矿生产建设的整个过程，都存在着与地下水的斗争，矿井的生存与发展，都与这一斗争息息相关。
水害是煤矿的五大自然灾害之一。
水害的严重程序，受多方面因素影响，如矿井水文地质条件，矿井开拓、开采对地下水源平衡条件的破坏等。
新中国建立60年来，随着煤炭工业的迅猛发展，我国煤矿的防治水工作也在不断地探索前进。
在学习和引进国外有关技术的同时，根据自身的条件和特点进行了研究和试验，已初步形成一套有中国特色的矿井防治水理论、对策、方法、手段和有关的管理制度。
认真总结这些宝贵的经验教训，必将对我国煤炭工业的进一步发展起到重要的作用。
关键词:矿井防水顶底板裂防水1. 矿区地质概况涌水量在短期内突然成倍剧增的现象称为突水。
通常按突水时涌水的主要水源，将突水划分为断层、地表、底板、陷落柱和采空区积水等五类。
我国为底板突水事故多发性的国家。
据统计，底板突水事故约占我国各类突水事故总次数的1/4，并且这类突水往往造成重大的灾害性损失。
底板突水又常按其突水的峰值流量、动态表现形式等进行分类。
按突水的峰值流量可将突水事故分为特大型、大型、中型和小型突水，其峰值流量分别为大于50m3/min，20-49m3/min，5-19m3/min和小于5m3/min。
彭涛,龙良良,刘凯祥,等.基于煤层顶板抽水试验的含水层水力联系研究[J].矿业安全与环保,2019,46(3):66-69.文章编号:1008-4495(2019)03-0066-04
技术经验
基于煤层顶板抽水试验的含水层水力联系研究彭摇涛1,龙良良1,刘凯祥1,王生全1,牛摇超1,刘摇洋2,刘摇慧3(1.西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;2.中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;3.陕西地矿九茵八环境地质有限公司,陕西西安710600)
摘要:为给曹家滩井田2-2煤层先期开采地段提供技术保障,在分析矿井各含(隔)水层水文地质
特征的基础上,结合地面抽水试验结果,对2-2煤层上覆含水层的水力联系进行综合评价。研究结果表明:矿井主要充水含水层为直罗组、延安组和风化基岩含水层,其中风化基岩段存在一定厚度的强富水层;萨拉乌苏组与风化基岩含水层不存在水力联系,证实了保德组红土在井田内有良好的隔水效果,直罗组与风化基岩含水层具有一定的水力联系,延安组与直罗组含水层一般不存在水力联系或相互补给有限。关键词:曹家滩井田;含水层;风化基岩;水力联系;抽水试验中图分类号:TD74摇摇摇文献标志码:A
收稿日期:2018-09-19;2019-05-25修订基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(41807192);陕西省教育厅2018年度专项科学研究计划项
目(18JK0518)作者简介:彭摇涛(1988—),男,河南固始人,博士,讲师,主要从事煤田地质和矿井地质方面的教学和科研工作。E-mail:512022882@qq.com。
StudyonAquiferHydraulicConnectionbasedonPumpingTestofCoalSeamRoofPENGTao1,LONGLiangliang1,LIUKaixiang1,WANGShengquan1,NIUChao1,LIUYang2,LIUHui3
(1.CollegeofGeologyandEnvironment,Xi爷anUniversityofScienceandTechnology,Xi爷an710054,China;2.CCTEGXi爷anResearchInstitute,Xi爷an710077,China;3.The908EnvironmentalGeologyCo.,Ltd.ofShaanxiGeologicalandMineral,Xi爷an710600,China)
Abstract:Inordertoprovidetechnicalsupportforthepre-miningsectionof2-2
coalseaminCaojiatanCoalMine,based
ontheanalysisofhydrogeologicalcharacteristicsofeachaquiferandaquifuge,combinedwiththeresultsofgroundpumpingtest,thispapercomprehensivelyevaluatedthehydraulicconnectionoftheoverlayingaquiferof2-2coalseam.Theresultsshowthatthemainwater-filledaquifersinthemineareZhiluoFormation,Yan爷anFormationandtheweatheredbedrockaquifer,andtheweatheredbedrocksectionhasastrongwater-richlayerwithacertainthickness;thereisnohydraulicconnectionbetweentheSarawusuFormationandtheweatheredbedrockaquifer,whichconfirmsthattheredsoiloftheBaodeFormationhasgoodwater-blockingeffectintheminefield,theZhiluoFormationaquiferhasacertainhydraulicconnectionwiththeweatheredbedrockaquifer,theYan爷anFormationaquiferandtheZhiluoFormationaquifergenerallyhavenohydraulicconnectionorhavelimitedmutualreplenishment.Keywords:CaojiatanCoalMine;aquifer;weatheredbedrock;hydraulicconnection;pumpingtest
摇摇受复杂地质条件的制约,综采工作面的采前地质评价已成为煤矿安全生产的必由之路,而对水文地质条件的分析又是采前地质评价中的重要内容之一[1-6]。陕(西)北曹家滩井田建井期间,主、副斜井
掘进时均出现过较大涌水现象,特别是进入风化基岩段含水层时涌水量高达158m3/h,同时还出现冒
顶现象,因此,首采煤层(中侏罗统延安组2-2煤层)上覆含水层的水文地质特征及水力联系是煤层开采前的重要研究内容。由于煤炭资源勘查阶段井田内
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Vol郾46No郾3Jun郾2019摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇矿业安全与环保MiningSafety&EnvironmentalProtection摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇第46卷摇第3期2019年6月勘探工作较少,对煤层顶板各含水层的控制程度较低,水文地质基础性工作薄弱,各含水层之间水力联系情况不清,因此无法满足矿井正常生产的需要。而抽(放)水试验是目前探查含水层之间水力联系常用和可靠的途径之一[7-13]。笔者在分析各含(隔)水层水文地质特征的基础上,结合水文补勘阶段的地面抽水试验结果,对曹家滩井田2-2煤层上覆含水层的水力联系进行了综合评价,研究成果可为2-2煤层安全开采提供参考。1摇地质概况曹家滩井田地处陕西省榆林市北部,属于榆神矿区玉期规划区,井田面积约108km2,设计生产能力1500万t/a,含煤地层为中侏罗统延安组。2018年上半年,建井工作已基本完成,井田采用斜井开拓方式,共分为4个水平,分别布置在2-2煤层、3-1煤层、4-3煤层和5-3煤层4个可采煤层中。井田规划首采煤层为一水平的2-2煤层,首采盘区为12盘区,先期开采地段为12盘区的东区。2-2煤层为特厚煤层,平均厚度11郾2m,走向近南北,倾向朝西,倾角平缓(小于1毅),设计采用分层开采方式,先回采上分层,再回采下分层。上分层采高为6郾0m,下分层采高约为5郾2m,全部垮落法控制顶板。目前首采盘区的首采122106工作面已开始安装。井田南部的金鸡滩、杭来湾和榆树湾井田已经开采多年,井田盘区分布及水文补勘位置见图1。图1摇曹家滩井田盘区分布及水文补勘位置示意图2摇水文地质条件根据地下水的赋存条件及水力特征,曹家滩井田内2-2煤层上覆地层主要包括4个含水层和2个隔水层,其空间组合关系见图2。
图2摇曹家滩井田含(隔)水层空间组合关系示意图2郾1摇含水层1)第四系上更新统萨拉乌苏组孔隙潜水含水
层(Q3
s)。该含水层岩性以粉、细砂为主,结构疏松,
未固结成岩,厚度0~20郾00m,平均厚度10郾90m。主要分布于井田内地形相对低洼处,多被全新统风积沙(Q4
)覆盖,在低洼处与其构成统一含水层,极
易接受大气降水的补给。该含水层富水性不均一,单位涌水量(q)为0郾0220~0郾1669L/(s·m),渗透系数(K)为
0郾2180~1郾3267m/d。该含水层总体属透水性强、
富水性弱—中等的含水层。2)风化基岩裂隙承压水含水层。井田内基岩上
部的安定组或直罗组受古地形地貌影响,岩石顶面受到不同程度的风化,结构杂乱,松软易碎,孔隙增大,透水性增强,节理裂隙显现,故被称为“风化基岩冶,后期被土层和沙层所覆盖。风化基岩主要分布于安定组地层上部,但是局部的安定组较薄区,整个·76·
第46卷摇第3期2019年6月摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇矿业安全与环保MiningSafety&EnvironmentalProtection摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇Vol郾46No郾3Jun郾2019安定组均被风化,特别是在井田东部还波及到直罗组地层上部。该段岩性以中、细粒砂岩为主,岩性破碎,呈灰黄色、黄绿色,短柱状;厚度为3郾60~51郾33m,平均厚度20郾00m。q为0郾02415~0郾14675L/(s·m),K为0郾1885~0郾3558m/d。该含水层富水性总体属于弱—中等,且水文补勘阶段资料显示,风化基岩上部有一层1郾5~2郾0m厚的半成岩沙化层,含水量非常大。但是由于上部被较厚的土层所覆盖,所以正常情况下受上部含水层补给条件差。3)侏罗系中统直罗组孔隙裂隙承压含水层(J2z)。该含水层全区分布,该层上部岩性以灰绿色、蓝灰色团块状泥岩、粉砂岩为主,夹细粒长石砂岩,下部为灰白色中、粗粒长石砂岩夹灰绿色泥岩、粉砂岩,厚度为21郾70~186郾40m,平均厚度114郾00m。q为0郾000926~0郾036200L/(s·m),K为0郾000926~0郾060900m/d。总体来说,该层段富水性弱,但是在井田东部该层顶部遭受风化,含水性略强于下部正常岩段。4)侏罗系中统延安组孔隙裂隙承压含水层(J2y)。该段岩性主要为粉砂岩、细砂岩,泥质胶结或钙质胶结,结构致密,裂隙发育微弱,透水性差;厚度为0~90郾58m,平均厚度76郾00m。q为0郾000460327~0郾001982918L/(s·m),K为0郾000263603~0郾001585421m/d。总体来说该层段富水性弱。2郾2摇隔水层1)第四系中更新统离石组黄土相对隔水层(Q2l)。广布全区,厚度为1郾00~45郾00m,平均厚度为19郾00m,岩性以灰黄色亚黏土为主,局部地段夹沙层透镜体,分布不连片,含大量钙质结核。总体来说,离石组可与下伏的保德组红土共同作为井田内的相对隔水层。2)新近系上统保德组红土(N2b)。该段岩性呈棕红、浅紫红色,以亚黏土为主,含大量层状钙质结核,局部钙质结核富集成层。该段红土一般结构致密,半坚硬状,含水微弱,透水性差,厚度为2郾13~134郾35m,平均厚度为70郾51m,总体变化趋势为井田中部向东、西、西南逐渐变薄。由于井田内保德组红土全区发育,所以不存在“天窗冶。总体来说,保德组红土是先期开采地段较为稳定的隔水层。此外,由于与曹家滩井田南部毗邻的榆树湾、金鸡滩和杭来湾井田均已经开采延安组上部煤层多年,引起了地下水流场的变化,致使曹家滩井田内直罗组和延安组含水层水对邻近区域进行补给,水位向南部方向逐渐降低,而并未和2个含水层的底板起伏形态保持一致;但是萨拉乌苏组含水层水位却未受周边井田开采的影响。因此也说明了保德组红土隔水层下部未接受萨拉乌苏组含水层的补给。2郾3摇矿井充水含水层
