08-黄陇煤田顶板巨厚含水层防供水综合技术研究-2016年第4期
厚煤层分层开采上层采空区水害防治技术
厚煤层分层开采上层采空区水害防治技术
高飞杰;徐爱国
【期刊名称】《矿山测量》
【年(卷),期】2010(000)002
【摘要】文章简要分析上层采空区积水情况、积水量及积水涌出方式,结合该矿巷道布设情况,对上层采空区积水进行探放,通过采取网格式放水、采空区压力减小区的长孔放水、长钻孔探水压、短钻孔放水、多孔、多点联合放水等多种放水方法,保证了安全回采,并总结出了该矿采空区积水的相关参数.
【总页数】3页(P35-37)
【作者】高飞杰;徐爱国
【作者单位】铁法煤业集团有限公司大明煤矿,辽宁,调兵山,112703;铁法煤业集团有限公司大明煤矿,辽宁,调兵山,112703
【正文语种】中文
【中图分类】TD823.83
【相关文献】
1.黄陇侏罗纪煤田特厚煤层综放开采顶板水害防治技术 [J], 王冠;崔宏磊;黄美涛
2.厚煤层分层开采下分层工作面回采期间采空区遗煤自燃的防治 [J], 丁大同
3.特厚煤层分层开采上分层采空区防治水技术研究 [J], 王强华
4.极软中厚煤层越界开采区老空水害防治技术 [J], 李智;郑士田;石志远;王宇航
5.含水厚煤层综放开采水害防治技术的研究应用 [J], 张学伟
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黄陇侏罗纪煤田特厚煤层综放开采顶板水害防治技术
黄陇侏罗纪煤田特厚煤层综放开采顶板水害防治技术王冠;崔宏磊;黄美涛【摘要】以郭家河煤矿1307工作面为例,总结已经回采工作面的顶板突水的规律,重点分析矿井顶板水害来源,采用物探与钻探相结合的综合探测方法,针对不同的水害类型采取相对应井上下钻孔疏排的防治水方法,消除了工作面回采期间的水害隐患,保证了工作面的安全生产.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)005【总页数】4页(P95-98)【关键词】顶板突水;顶板水害;物探;钻探;钻孔疏排【作者】王冠;崔宏磊;黄美涛【作者单位】陕西郭家河煤业有限责任公司安全生产指挥中心,陕西宝鸡721599;煤科集团沈阳研究院有限公司,辽宁抚顺113122;陕西郭家河煤业有限责任公司安全生产指挥中心,陕西宝鸡721599【正文语种】中文【中图分类】TD745+.22近年来黄陇煤田多个矿井出现顶板水害事故，给矿井造成严重经济损失和安全威胁。
随着矿井不断地回采，采空区面积增大，顶板水害对矿井安全生产威胁也日趋严峻。
许家林利用关键层理论[1]，研究了采空区顶板导水裂隙的发育高度。
吴立新、高延法[2-8]等学者对顶板离层的形成机理和发育规律做了大量的研究。
刘志新、于景邨[9-10]等学者利用工作面煤层顶板岩层断层和裂隙等地质构造发育时，会打破地层电性在纵向和横向上的变化规律，当断层和裂隙含水时，与围岩导电性差异更大的这一规律，利用矿井瞬变电磁法对矿井顶板富水异常区域进行了预测，取得了不错的效果。
为此，充分运用关键层理论及顶板离层形成机理，采用物探与钻探相结合的综合探测方法，针对不同的顶板水害类型采取相对应井上下钻孔疏排的防治水方法，来消除工作面回采期间的水害隐患。
1 工作面概况1307工作面是郭家河煤矿一盘区第6个回采工作面，其采用走向长壁后退式采煤方法，综合机械化放顶煤采煤工艺，全部垮落法管理顶板。
工作面走向长度1 387 m，可采长度1 227 m，倾向长度235 m，可采面积为2.883 45×105m2。
厚松散层薄基岩条件下矿井顶板涌水致灾因素分析及预测研究
厚松散层薄基岩条件下矿井顶板涌水致灾因素分析及预测研究李波;张文泉;马兰【摘要】为研究厚松散层薄基岩条件下开采诱发矿井顶板涌水事故的各因素之间的相互关系,总结了厚松散层薄基岩条件下影响矿井顶板涌水量的11个因素.基于模糊数学隶属度及隶属函数对各因素进行了初步处理,构建了基于神经网络的顶板涌水量预测模型,对影响因素权重进行了敏感性排序,并结合现场数据对模型加以验证.研究结果表明,厚松散层薄基岩下开采诱发顶板涌水事故的主要因素是由开采方法的选取引起的一系列“连锁反应”与地层赋存特征共同作用的结果.其中,开采方法、开采高度、基岩厚度及水压是影响松散层下开采顶板涌水灾害的主要因素.经过现场实例验证,模型的准确性较高,预测结果与工程实际吻合较好.【期刊名称】《山东科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】8页(P39-46)【关键词】厚松散层薄基岩;顶板涌水量;模糊神经网络;涌水因素;敏感性排序;预测模型【作者】李波;张文泉;马兰【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590;山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TD745Abstract: In order to obtain the relationships between influencing factorsof mine roof water inrush under the condition of thick unconsolidated layers and thin bedrock, this paper summarized 11 influencing factors. Based on Fuzzy Mathematics membership and membership function, preliminary treatment of each of the 11 factors was made and a roof water inrush prediction model was established based on Neural Network. Then the sensitivity ranking of the weight of influencing factors was carried out and the model was verified by field data.Research results show that the strata features and the “chain reaction” caused by the selection of mining method are the major factors that result in roof water inrush accident in mining under the condition of thick unconsolidated layers and thin bedrock. Among them, the mining method, mining height, bedrock thickness and water pressure are the main factors leading to roof water inrush in mining under the condition of thick unconsolidated layers and thin bedrock. The field example indicates that the model is of high accuracy, and the prediction results are in good agreement with the engineering practice.Key words: thick unconsolidated layers and thin bedrock; roof water inrush volume; fuzzy neural network; factors of water inrush; sensitivity ranking; prediction model近年来，随着煤炭资源开采程度逐渐扩大，煤炭开采面临深浅两极化现象日趋明显，尤其是已将浅部开采作为首要任务的华北老矿区，在松散层厚度大、基岩薄、沉积结构复杂多变、松散含水层富水程度区域性差异明显、开采条件多样等特点耦合影响下，其突水致灾机理、矿压显现特征较传统开采条件下更为复杂，导致矿井浅部开采的难度增大，发生突水溃砂事故的几率和风险显著增加。
陕西省煤矿防治水管理办法
陕西省煤矿防治水管理规定(试行)第一章总则第一条为加强陕西省煤矿防治水工作，防止和减少水害事故，保障职工生命和企业财产安全，根据《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国矿山安全法》《煤矿安全规程》和《煤矿防治水细则》等法律法规，结合我省实际，制定本规定。
第二条本规定适用于陕西省境内煤炭企业、煤矿和在陕开展煤矿防治水工作的有关单位。
第三条县级及以上煤矿安全监管部门、煤炭行业管理部门及煤矿安全监察机构依照国家法律、法规、规章和本规定对煤矿防治水工作实施监管监察。
第四条煤矿防治水工作应本着“精准探测、超前治理、科学防控、绿色安全”的理念，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，落实“探、防、堵、疏、排、截、监”综合防治措施，形成“一矿一策”、“一面一策”制度，建立“理念先进、基础扎实、勘探清楚、科技攻关、综合治理、效果评价、应急处置”的煤矿防治水工作体系。
第五条煤炭企业应与科研院校积极合作，开展矿井水害防治理论与技术研究，解决煤矿生产建设中的关键技术难题，推广应用防治水新技术、新方法、新装备，为煤矿安全生产提供技术保障。
第二章机构、制度与装备第六条煤炭企业(煤矿)主要负责人(法定代表人、实际控制人，董事长、总经理、矿长，下同)为本单位防治水工作的第一责任人;煤炭企业(煤矿)总工程师(技术负责人，下同)为本单位防治水工作技术责任人。
主要负责人对本单位防治水工作全面负责，主要包括建立健全水害防治岗位责任制等各项规章制度，建立健全防治水管理机构，配齐防治水专业技术人员，配足探放水设备、水害抢险救灾设备和物资，开展重大水害隐患排查治理，保证防治水年度计划所需资金投入等。
防治水技术负责人负责防治水技术管理工作，主要包括组织编制本单位的防治水中长期规划和防治水年度计划，组织制定煤矿水害隐患排查治理方案并督促落实，审查煤矿各类防治水工程设计等。
防治水副总工程师协助总工程师专门负责防治水技术管理工作。
黄陇侏罗纪煤田顶板水害防治问题及对策探讨
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ３
文章编 号 ： １ ６ ７ ２— ９ ３ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ４３ ０ １— ０ ５
黄 陇侏 罗纪 煤 田顶 板 水 害 防治 问题 及 对 策 探 讨
刘英锋 ， 王 新
（ 中煤科工集 团西安研究 院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ）
摘
要： 在黄 陇煤 田近 年 来各矿 井涌水 资料详 细分 析 的基 础 上 ， 针对 区 内较 特 殊 的 岩性 组合 结构
所 呈现 出较 典型 的顶板 出水特征 ， 结合 目前各 矿 井 防治 水技 术应 用现状 ， 指 出了研 究 区 内顶板 水
害防 治及 理 论研 究方 面存在 的不足 ， 总 结 了区 内矿 井顶 板 水 害 防 治存 在 的 亟 需解 决的 关键 技 术
水害防治对策 ， 对指导黄陇煤 田后续防治水研究的有序开展和防治水技术体系的形成具有重要意义 。
１ 黄 陇煤 田概 况
黄陇侏罗纪煤 田北以葫芦河为界 ， 西经 陇县峡 口至陕甘省界， 东、 南为 中侏罗统延安组地层露头线 ， 面积 ９ ３ ２ ４ ． ７ ５ ｋ ｍ ， 含 煤面 积 ４ ８ ３ ７ ． ３ １ ｋ ｍ …． 自北 向南分 为 黄 陵 、 焦坪 、 旬耀 、 彬长 、 永 陇 等 ５个 矿 区 ， 目
果 对指 导黄 陇煤 田顶 板 水害 防治 水工作 有效 开展 具有 重要 意 义和 实用价值 。
关 键词 ： 黄 陇煤 田 ； 综 放 开采 ； 防 治水 中图分 类号 ： Ｐ ３ ４ ５ 文 献标 志码 ： Ａ
Ｏ 引 言
黄 陇煤 田为 中 国 １ ３个 大型煤 炭基 地 之一 ， 是“ 十二 五” 期 间重 要能 源生 产基 地 ， 随区 内矿 井建 设及 生 产 的逐 步开 展 ， 近年来 多个 矿井 出现 顶 板 水 害事 故 ， 导 致 矿井 建 设 严 重 拖 延滞 后 、 采 掘 设 备 被 淹损 坏 、 工 作 面停产 减 产等 影 响 ， 给矿 井造 成严 重 经 济 损失 和安 全 威胁 。随矿 井 建 设 及 生产 的逐 步 开 展 ， 以往 认 为
富水顶板特厚煤层综放开采出水压架成因及防治
富水顶板特厚煤层综放开采出水压架成因及防治
林青;李正杰;王涛;王振栋
【期刊名称】《煤矿开采》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】为有效防治富水顶板特厚煤层出水压架事故，基于对崔木煤矿21303综放工作面现场观测、矿压数据及理论分析等，研究了见方来压与出水之间的联系，建立了覆岩结构破断与反复出水关系模型，并提出了以见方步距、支架阻力、长观孔水位、周期来压为核心的综合预警指标和针对性出水压架防治措施，对矿井安全生产具有实际的指导意义和借鉴作用。
【总页数】4页(P106-109)
【作者】林青;李正杰;王涛;王振栋
【作者单位】陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿，陕西宝鸡 721000;天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京 100013;陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿，陕西宝鸡 721000;陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿，陕西宝鸡 721000
【正文语种】中文
【中图分类】TD323
【相关文献】
1.富水覆岩特厚煤层综放开采相似材料模拟研究 [J], 伍永平;胡宝峰;解盘石;高喜才;张艳丽
2.特厚煤层综放开采顶板运动形式及矿压规律研究 [J], 于雷;闫少宏
3.富水顶板特厚煤层两柱和四柱综放支架适应性分析 [J], 苗晓伟;刘前进
4.特厚煤层综放开采出水压架预警机制及防治体系∗ [J], 李正杰;王之永;王利峰;方志林
5.顶板富含水特厚煤层综放开采压架成因与防治 [J], 徐刚
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特厚煤层综放开采条件下顶板水防治技术
泄 ， 覆岩破 坏 导水 裂缝 带高 度 得 到 控制 ， 小 了砂 岩 含 使 减
水 层对 开采 的影 响 。
② 隔水性 强 的泥岩 类 岩层 发育 煤层 上 覆岩层 特征 主要 从 岩性 及 岩 层 厚 度两 个 方 面 统 计 ， 表 ２所 示 。 如
侏 罗 系各 含水 层地层 在井 田内埋 藏较 深 ， 田内主要 井
广 泛 出露 于塬 面的第 四系 潜水 含水层 ， 主要 由大气 降 水 补给 ， 四系 下 部 及 下 伏 的 第 三 系 地 层 发 育有 较 厚 的 第 粘 土质 黄 土 、 砂质 粘 土 ， 良好 的 隔水 层 ， 为 因此 ， 四系潜 第
水 含水 层对 煤层 开采 不构 成影 响 。 白垩 系洛 河组砂 岩 含 水层 在 胡 家 河井 田范 围 内 发育 良好 ， 上覆 和下 伏地 层为 隔 水 层 ， 问 越 流 补给 极 为微 其 层
影 响到 导水 裂 隙 带 的发 育 情 况 ， 据 胡 家 河 井 田地 质 普 依
对矿 井安 全开 采形 成 了严 重 威 胁 。如 何做 好 顶 板水 防治 以实现安 全 回采 ， 已成 为亟待 解 决的 问题 。
表 １ 含 水地层 水 文地质 特征 统计 表
１ ２ 充 水 条件分 析 ．
① 岩 组特 征 ： 硬 岩 交 互且 软 岩 单 层 厚 度 相 对 大 于 软
弱， 以侧 向迳 流 补 给 为 主 ， 补 给 源 较 远 ， 在 洛河 组地 其 多 层 出露地 段接 受大气 降水 及 河 流 流经 地 段 接 受垂 直 入 渗 补 给 。该含 水层 平均 厚 度 ３ ０ 底板 距 主采 ４煤 层 顶 板 ３ ｍ，
平 均距 离 为 １３ 最 小 距 离 为 １０ 在 隔 水层 薄 弱 地 带 ３ ｍ， ０ ｍ， 可能 通过 采矿 冒裂带 充水 。
黄陇侏罗纪煤田李家河勘查区煤层顶底板稳定性评价
中国煤炭地质V ' 30 2COAL GEOLOGY OF CHINA ____________________________________Feb. 2018doi ：10. 3969/j. issn. 1674-1803. 2018. 02. 11文章编号:1674-1803" 2018) 02-0058-06第30卷2期 2018年2月黄陇侏罗纪煤田李家河勘查区煤层顶底板稳定性评价田拴来(中国煤炭地质总局勘查研究总院，北京100039)摘要:李家河勘查区煤层埋深较大，顶底板岩性松软，抗压强度不大，在矿井建设和生产阶段易出现顶底板事故，影响矿井的安全生产。
在分析勘查区地质背景的基础上，对主采煤层的发育特征进行了分析，对顶底板岩石的力学性质进行了测试，依据划分方案对顶底板的稳定性进行了评价。
结果表明:勘查区2煤伪顶与直接顶普遍发育，其岩性多为炭碳质泥岩、砂质泥岩、泥岩等抗压强度相对较小的岩石，属于不稳定的顶板;3煤伪顶零星分布，厚度 较小，为碳质泥岩、砂质泥岩、泥岩;勘查区局部地段煤层直接与砂岩老顶接触，抗压强度相对较大，属于稳定性较 差的顶板;勘查区2煤和3煤伪底均为泥岩及砂质泥岩，呈孤岛状零散分布，直接底砂泥岩及铝质泥岩普遍发育，抗压强度相对较大，属于稳定性较差的底板。
关键词:煤矿开采;深埋煤层;发育特征;抗压强度;力学性质 中图分类号:P642 文献标识码:AStability Assessment of Coal Roof andFloorinLijiahe ExplorationArea ,Huanglin - Longxian Jurassic CoalfieldTian Shuan l ai(Exploration and Research Institute ，CNACG ，Beijing 100039)A b strac t :The coal buried d epth in the Lijiahe exploration area is rather deep ，with crumble roof and floor rocks ，lower compressivestrength ，thus roof a nd floor accidents will be frequently appeared ，and impacted coalmine safety production. Based on exploration area geological setting analysis ，analyzed development features of main mineable coal seam s ， and tested mechanica floor rocks. According to scheme delimitations ，assessed the stabilities of coal roof and floor. The result false and immediate roofs are generally developed in exploration area ，mostly carbonaceous shale ，san lower compressive strengths ，belong to u nstable roof. The coal No. 3 scattered false roofs have small thickness ，mainly carbonaceous mudstone ，sandy mudstone a nd mudstone ； in exploration area local sectors ，coal seam directly contacted sandstone main roof witli relatively large compressive strengtli ，belong to poorer stability roof. False floors of coal Nos. 2 and isolatedly scattered ； immediate floors are generally developed sandy mudstone and aluminous m udstone ，with relatively sive strength ，belong to poorer stability floor.K eyw ords ：coal mining ； deep buried coal seam ； development features ； compressive strength ; mechanical〇引言煤层顶底板稳定性是矿井建设和安全生产的重 要因素之一，已引起了越来越多的重视。
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黄陇煤田顶板巨厚含水层防供水综合技术研究邢延团(陕西长武亭南煤业有限责任公司,陕西咸阳713602)[摘㊀要]㊀为了有效治理黄陇煤田4号煤层顶板巨厚洛河组含水层水害威胁,提出通过布置井下疏放水钻孔对含水层下段进行适当疏放,利用含水层各向异性条件而形成的双层水位使得洛河组含水层下段得到疏放,同时利用井下供水管网将其直接利用㊂以亭南矿为例,采用改进的钻探技术和方法施工井下大仰角㊁大深度钻孔达到洛河组含水层疏放目的,从而减小了工作面正常涌水量并延缓工作面出水时间㊂不仅有效解决了洛河组含水层不可疏干与威胁矿井安全之间的矛盾问题,同时为黄陇煤田顶板水害防治提供了新的思路㊂[关键词]㊀巨厚含水层;疏放水;顶板水害;排供结合[中图分类号]TD745．22㊀[文献标识码]B㊀[文章编号]1006-6225(2016)04-0134-04Waterproof and Supply Synthesis Technique of Extra ThicknessAquifer in Roof of Huanglong Coal Field[收稿日期]2015-11-30[DOI]10．13532/j．cnki．cn11-3677/td．2016．04．034[作者简介]邢延团(1965-),男,山东淄博人,工程硕士,高级工程师,亭南矿副总工程师,主要从事地测防治水方面的研究㊂[引用格式]邢延团．黄陇煤田顶板巨厚含水层防供水综合技术研究[J ]．煤矿开采,2016,21(4):134-137．㊀㊀黄陇煤田为中国14个大型煤炭基地之一,是 十二五 期间重要能源生产基地㊂区域内影响矿井安全的一个主要问题是顶板白垩系洛河组含水层水害威胁[1]㊂由于其含水层距离煤层较远,厚度大,富水性中等,导致工作面出水不规律,严重影响矿井工作面环境,威胁矿井生产安全㊂目前,对于顶板水害评价与防治方法主要有 三图-双预测 法[2]㊁留设合理煤岩柱[3]㊁采用特殊采煤方法㊁疏干开采[4]和其他数学方法[5]等,其中对顶板水害防治最有效的方法为含水层疏干,并在‘煤矿防治水规定“中对其进行了相关规定㊂但是,由于黄陇煤田水文地质条件较为复杂,顶板主要充水含水层与煤层距离较远,含水层厚度大且富水性相对较强,导致采用疏干开采时存在疏放水钻孔成孔困难,钻孔疏放水量较小等问题㊂同时,一直以来相关水文地质勘查成果均认为白垩系洛河组含水层不可疏放,只能采取被动防治措施,使得相关矿井防治水工作极为被动,并发生多次水害事故㊂本文提出通过改进工艺,在井下施工大倾角㊁大孔深疏放水钻孔,对洛河组含水层进行试验性疏放㊂结合前期工作面回采过程中发现的含水层上下水位不统一,存在双层水位的情况,对洛河组下段进行疏放㊂此方法改变了传统的含水层会整体疏干的认识,进一步消耗含水层静储量,减小含水层下段水压,对顶板导水裂缝带发育有一定的控制作用,从而延迟了工作面出水时间,减小工作面涌水量㊂同时,通过水质分析和井下供水管网的建立,实现了排供结合一体化,保护区域生态环境㊂本次研究打破了对巨厚中等富水含水层不可疏放的认识,对科学治理顶板巨厚洛河组含水层水害提供了新思路㊂1㊀含水层疏放可行性评价1．1㊀含水层水文地质条件分析陕西黄陇侏罗纪煤田发育地层自老到新主要有:三叠系㊁侏罗系㊁白垩系㊁新近系及第四系,其中主要含水层为侏罗系直罗组砂岩裂隙含水层㊁白垩系宜君组砂砾岩含水层㊁白垩系洛河组砂岩裂隙含水层㊁第四系孔隙含水层㊂其中,对矿井威胁最大的为白垩系洛河-宜君组砂岩裂隙含水层,平均厚度约250m,含水层距离煤层约为120~200m 左右,地面单孔抽水试验显示其单位涌水量多数在0．2L /(s㊃m)左右㊂总之,白垩系含水层厚度大,富水性中等,静储量较为丰富,整体疏降存在困难㊂1．2㊀地下水补给条件分析区域范围内白垩系含水层总体补给条件较好,区域年平均降水量为561．4mm,地下水以大气降水㊁松散含水层㊁地表河流补给为主,区域地下水系统补给面积较大,且研究区所处位置为泾河 马莲河二级地下水系统地下水径流-排泄区域㊂通过431第21卷第4期(总第131期)2016年8月煤㊀矿㊀开㊀采COAL MINING TECHNOLOGYVol．21No．4(Series No．131)August㊀2016区内各矿井白垩系水位长期观测资料可看出,经过矿井井下涌水的长期疏降,虽形成局部的降落漏斗,但并未造成大面积的区域性地下水位下降,整体而言白垩系补径排条件较好㊂但是,通过区域内钻孔分段水位观测发现,在工作面回采之后,洛河组上下段水位存在较大差异㊂例如彬长矿区胡家河井田401101工作面回采过程中洛河组上下段观测孔水位降深差异达到150m左右,表明在井下疏放水条件下,巨厚洛河组含水层存在双层水位的现象,这一现象为洛河组下段疏放奠定了基础㊂1．3㊀疏降工程施工工艺一直以来,在矿区范围内井下施工洛河组含水层钻孔存在距离远㊁容易塌孔等特点,成孔较为困难㊂通过长时间技术积累,对钻孔施工工艺㊁钻孔布置㊁钻机选择及护孔方法等方面进行改进和修订,研究出一套大仰角㊁大孔深㊁分段隔离的井下钻孔施工工艺,为洛河组含水层疏放提供了基本的技术支持[6]㊂综合上述各因素,通过井下钻孔对洛河组含水层进行完全疏干可行性较差㊂但是,结合工作面开采实际情况,利用疏放水形成的含水层双层水位,对洛河组含水层下段进行疏放,达到消耗静储量㊁降低含水层下段水压,延缓工作面出水时间,减小工作面初期涌水量,达到 消峰平谷 的目的,从而有效控制工作面涌水情况㊂2㊀工程概况2．1㊀矿井及工作面概况亭南煤矿位于陕西省咸阳市亭口镇亭南村,设计生产能力3．0Mt/a,主采煤层为侏罗系延安组4号煤㊂井田内地层由老到新依次为:三叠系上统胡家村组(T3h),侏罗系下统富县组(J1f),侏罗系中统延安组(J2y)㊁直罗组(J2z)㊁安定组(J2a),白垩系下统宜君组(K1y)㊁洛河组(K1l)㊁华池组(K1h),上第三系(N),第四系(Q)㊂4号煤位于侏罗系中统延安组,厚度1．00~23．24m,平均厚度11．05m㊂疏放水工程位于矿井二盘区西部206工作面,工作面总回采长度2230m,倾向宽度为200m㊂主采4号煤层倾角为0~6ʎ,煤厚13．6~ 20．2m,平均厚度为18．3m㊂2．2㊀水文地质条件亭南井田范围内含(隔)水层发育与区域水文地质条件一致,从下到上主要为侏罗系延安-直罗组砂岩裂隙含水层㊁白垩系宜君组砂砾岩含水层㊁白垩系洛河组砂岩裂隙含水层㊁第四系孔隙含水层,其中侏罗系含水层富水性较弱,不会影响矿井生产㊂白垩系洛河-宜君组含水层富水性中等,厚度大,是矿井开采主要威胁含水层(图1)㊂图1㊀4号煤和含隔水层空间位置关系2．3㊀疏放水工程施工2．3．1㊀钻孔施工工艺通过系统总结以往钻孔施工经验,选取合适位置进行钻进㊁采用大功率钻机施工高角度钻孔㊁下入长距离套管进行护壁,从技术上打破了以往成孔困难的问题,为洛河组含水层疏放提供了条件[6]㊂2．3．2㊀钻孔结构与布设通过分析工作面地质与水文地质概况,结合工作面范围内构造影响,在亭南矿206工作面灌浆巷共施工5个疏放水钻孔,总进尺1603m㊂钻孔施工参数与位置见表1和图2㊂表1㊀206灌浆巷疏放水钻孔参数孔号钻孔与切眼距离/m孔深/m倾角/(ʎ)终孔进入洛河组垂距/m终孔水量/(m3㊃h-1) 1号230325．55585．61262号428316．55574．1823号660318．55572．8654号860317．55053．5605号1070325．05680．637图2㊀钻孔布置平面示意2．3．3㊀钻孔水量变化情况自2014年8月19日开始,逐步施工井下钻孔并对洛河组含水层下段进行疏放,随着钻孔的施工,总疏放水量增加㊂之后单孔水量逐渐减小并趋531邢延团:黄陇煤田顶板巨厚含水层防供水综合技术研究2016年第4期于稳定,截止到2015年3月30日,5个钻孔总残余水量约为110m 3/h,累计疏放水量约为7．08ˑ105m 3㊂3号和4号疏放孔水量变化如图3所示㊂图3㊀钻孔疏放水量变化3㊀疏放效果评价3．1㊀含水层疏放情况一般来讲,承压含水层水量主要由静储量和动储量两部分组成㊂当对含水层进行疏放时,钻孔初期水量较大,随着疏放时间的延长,水量逐渐减小并最终趋于稳定[7]㊂这是由于疏放水初期主要消耗含水层中的静储量,直到静储量基本被消耗完毕,含水层疏放水钻孔水量达到稳定㊂从图3可以看出,3号和4号疏放孔在水量分别达到20m 3/h 和33m 3/h 时,钻孔水量逐渐趋于稳定㊂由此可见,在对洛河组含水层下段进行疏放过程中,含水层动储量约为110m 3/h,静储量约为7．08ˑ105m 3㊂实际试验所得出的静㊁动储量均远小于之前水文地质勘探预测结果㊂3．2㊀工作面出水变化情况黄陇煤田彬长矿区4号煤开采主要受顶板白垩系洛河组含水层影响,其下部含水层由于富水性差㊁补给量较小,在采掘过程中基本无涌水㊂由于洛河组含水层距离煤层平均约120m,一般在顶板导水裂缝带发育高度到达洛河组含水层时工作面会出现明显的涌水现象㊂亭南矿二盘区204,205,206工作面位置相邻,斜长均为200m,因此其导水裂缝带发育情况具有相似性㊂同时,前期204和205工作面均在推采到100m 左右出现明显的出水现象,且出水位置㊁出水时间均具有相似性㊂206工作面于2015年2月正式开始回采,回采之前5个疏放水钻孔累计放水量达到6ˑ105m 3㊂工作面推采至237．9m 时,工作面第一次出水,水量15m 3/h㊂对比204,205工作面初次出水位置,206工作面延迟出水距离136m (表2)㊂表2㊀工作面出水位置㊁水量对比工作面首次出水位置/m 水量/(m 3㊃h -1)推采至237．9m处水量/(m 3㊃h -1)204102．01014320597．012120206237．91515由表2可以看出,206工作面在施工井下疏放水钻孔之后,在导水裂缝带发育达到含水层底部时(推采100m 位置)并未出现明显的出水现象,直到推采到237．9m 位置才出现明显的工作面涌水情况,且水量增长相对较为平缓,未对工作面开采造成不利影响(图4)㊂图4㊀206工作面涌水量变化曲线4㊀矿井排㊁供水结合体系亭南矿地处西北地区,年降水量小,蒸发量大,水资源较为匮乏㊂参考全国范围内其他地区矿井 排供结合 体系,较为成功的案例主要是将底板降压与供水相结合[8-10],对于顶板含水层的排供结合模式应用较少㊂主要是由于顶板含水层水量不稳定㊁水质相对较差等原因㊂通过对疏放水钻孔水质分析㊁井下管路铺设,实现了其顶板洛河组含水层排供结合体系,有利于区域生态环境㊂4．1㊀疏放水水质分析以往直接通过工作面采空区排水,由于其径流路径长,同时混合部分下部侏罗系含水层水,使得采空区水质相对较差,不能直接用于井下供水㊂施工洛河组含水层疏放水钻孔,对下部地层用套管进行隔离,保证了其疏放水水质,同时可利用含水层压力直接进行供水㊂疏放水钻孔水质如表3所示㊂表3㊀采空区与钻孔水质对比K +/(mg㊃L -1)Na +/(mg㊃L -1)Ca 2+/(mg㊃L -1)Mg 2+/(mg㊃L -1)Cl -/(mg㊃L -1)HCO -3/(mg㊃L -1)CO 2-3/(mg㊃L -1)SO 2-4/(mg㊃L -1)pH 矿化度/(mg㊃L -1)钻孔2．5489．6126．850．072．4142．30．21962．57．53032．8采空区16．92553．950．026．72402．0184．10．43680．27．68989．24．2㊀供水效益分析亭南煤矿为解决井下长期以来存在的用水难问题,206疏放水钻孔将洛河组地下水引入矿井供水管网,直接利用洛河组含水层为井下生产进行供631总第131期煤㊀矿㊀开㊀采2016年第4期水,解决了老空水损伤设备的问题,节省了水泵㊁管路维护和人工等费用㊂洛河组水位较高,井下钻孔为自流水,井下使用时不需要水泵加压,使用便捷,维护方便,单月节省高压水泵电费5．1万元,一季度节省电费15．3万元㊂5㊀结㊀论(1)通过总结矿井前期开采涌水量与含水层水位变化情况,分析得出黄陇煤田洛河组含水层在下部疏放过程中上下段会出现较为明显的水位差异,得出工作面回采前可对其下段进行适量疏放的结论㊂(2)通过施工井下洛河组含水层疏放水钻孔,对洛河组含水层下段进行疏放㊂疏放过程表明其含水层静㊁动储量均小于全段预测值,表明在含水层内部存在各向异性㊂通过消耗含水层静储量,降低含水层下段水压,减小了工作面涌水量,延迟了涌水时间㊂(3)将井下疏放水钻孔直接接入供水管网,利用含水层压力达到井下供水目的,减小煤矿开采对生态环境的影响,实现了 排水㊁供水㊁环保 一体化㊂(4)进行井下钻孔施工工艺㊁钻孔布设㊁井下疏水㊁井下供水一体化研究,形成了完整的巨厚中等富水含水层水害防治体系,为整个黄陇煤田及其他地区类似条件水害防治提供了依据㊂[参考文献][1]刘英锋,王㊀新．黄陇侏罗纪煤田顶板水害防治问题及对策探讨[J]．西安科技大学学报,2013(4):431-435．[2]武㊀强,黄晓玲,董东林,等．评价煤层顶板涌(突)水条件的 三图-双预测法 [J]．煤炭学报,2000(1):62-67．[3]许延春,刘世奇．水体下综放开采的安全煤岩柱留设方法研究[J]．煤炭科学技术,2011,39(11):1-4．[4]国家煤矿安全监察局．煤矿防治水规定[S]．徐州:中国矿业大学出版社,2009．[5]高卫东．灰色局势决策方法在矿井突水水源判别中的应用[J]．矿业安全与环保,2007,34(6):47-49．[6]邢延团．彬长矿区洛河组地下水防治和开发新思路[J]．中国新技术新产品,2014(17):109-112．[7]赵宝峰．煤层顶板砂岩含水层疏放水效果评价[J]．矿业安全与环保,2013,40(6):36-38．[8]武㊀强,李㊀铎,赵苏启,等．郑州矿区排供环保结合和水资源合理分配研究[J]．中国科学(D 辑:地球科学),2005(9):95-102．[9]辛奎德,余㊀霈．试论我国北方奥陶系岩溶大水矿床的排供结合[J]．水文地质工程地质,1986(3):1-3．[10]马嘉荣,李成明．淮北煤矿地下水排供结合和综合利用探讨[J]．安徽地质,1997(4):104-107．[责任编辑:张玉军]ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ(上接118页)作用;中间位置呈现一次波峰变化形态,而端部高出的应力呈现2次波峰变化形态㊂(3)受水-岩耦合作用,同层位底鼓变形量较无承压水作用时要大,且随开采范围增加变形幅度增大㊂随采场顶㊁底板相互作用增强,底板破坏煤岩体承载能力下降,受压变形量增加,底板浅部位移较深部岩层位移量小㊂(4)水-岩耦合作用使得底板破坏范围增加,破坏程度加大,破坏裂隙与承压含水层间水力联系趋势增强㊂[参考文献][1]施龙青,韩㊀进．底板突水机制及预测预报[M]．徐州:中国矿业大学出版社,2004．[2]虎维岳,尹尚先．采煤工作面底板突水灾害发生的采掘扰动力学机制[J ]．岩石力学与工程学报,2010,29(1):3344-3348．[3]左宇军,李术才,秦泗凤,等．动力扰动诱发承压水底板关键层失稳的突变理论研究[J]．岩土力学,2010,31(8):2361-2366．[4]刘树才．煤矿底板突水机理及破坏裂隙带演化动态探测技术[D]．徐州:中国矿业大学,2008．[5]弓培林,胡耀青,赵阳升,等．带压开采底板变形破坏规律的三维相似模拟研究[J]．岩石力学与工程学报,2005,24(23):4396-4402．[6]虎维岳．矿山水害防治理论与方法[M]．北京:煤炭工业出版社,2005．[7]彭文斌．FLAC3D 实用教程[M]．北京:机械工业出版社,2007．[8]陈育民．FLAC /FLAC3D 基础与工程实例[M]．北京:中国水利水电出版社,2008．[9]周家文,徐卫亚,等．岩石应变软化模型在深埋隧洞数值分析中的应用[J]．岩石力学与工程学报,2009,28(6):1116-1127．[10]胡㊀军,朱巨建．应变软化模型在FLAC3D 二次开发中的应用[J]．水电能源科学,2009,27(3):120-123．[责任编辑:潘俊锋]ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ(上接126页)[14]王㊀亮．巨厚火成岩下采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律研究[J]．煤炭学报,2010,35(8):1287-1291．[15]COMSOL A B．COMSOL multiphysics version 3．2[M].Stock-holm:[s．n．],2005．[责任编辑:李㊀青]731邢延团:黄陇煤田顶板巨厚含水层防供水综合技术研究2016年第4期。