浅埋煤层粘土隔水层

郭家滩煤矿含_隔_水层特征及井筒充水因素_田亚飞

收稿日期：2014－07－23作者简介：田亚飞（1974—），男，陕西佳县人，1997年毕业于中国地质大学（北京）岩土工程专业，工程师，从事岩土工程及煤矿地质技术研究与管理工作。郭家滩煤矿含（隔）水层特征

及井筒充水因素

田亚飞

（陕西榆林能源集团有限公司，陕西榆林719000）

摘要：针对榆神矿区三期开发区郭家滩煤矿井筒施工区水文地质条件，分析了井筒施工区的含水

层、隔水层特征，研究了井筒充水因素，对于井筒施工和含水层结构保护具有一定意义。

关键词：水文地质条件；含（隔）水层；保水采煤；井筒充水因素；榆神矿区

中图分类号：TD163文献标识码：B文章编号：1671－749X（2015）01－0103－03

Characteristicsofaquifersandwater-fillingfactorsofshaft

inGuojiatanCoalMine

TIANYa-fei（ShaanxiYulinEnergyGroupCo．，Ltd，Yulin719000，China）Abstract：AccordingtothehydrogeologicalconditionsofshaftconstructionareaofGuojiatanCoalMineinYushenminingarea，thepaperanalyzedthecharacteristicsofaquiferinshaftconstructionareaandwaterfillingfactorsofshaft．Theresultscanprovidereferencesforshaftconstruction．Keywords：hydrogeologicalcondition；aquifer；water-preservedmining；water-fillingfactorofshaft；Yushenminingarea

0引言

榆神矿区郭家滩煤矿是我国西部即将建设的一

神东矿区浅埋煤层水害防治研究

科学研究　

神东矿区浅埋煤层水害防治研究　

杨龙龙　

（神东煤炭集团乌兰木伦煤矿，内蒙古自治区鄂尔多斯Ｏｌ７２ｏｏ）　

摘要：神东矿区覆岩结构具有浅埋深、薄基岩、厚风积沙（含水丰富）的特点，在浅部煤层开采易面临矿井水害。本文重点总结了神东矿区浅埋煤层　

充水导水条件及防治水害的一般技术措施，为类似条件下开展水害防治提供了参考。　

关键词：浅埋煤层水害防治措施　

１引言　

神东矿区所在煤田是世界七大煤田之一，是我国目前储量最多、面积　

最大、煤质最好的煤炭开采地，该区拥有多对大型矿井，煤炭年产量过亿　

吨。神东矿区煤层稳定，倾角平缓（＜３。），先期开采的煤层一般均为浅埋煤层　

（覆盖厚度一般小于８Ｏｍ）。以薄基岩（＜６Ｏｍ），厚松散含水层为特征的水文地　

质条件，使回采（掘进）工作面面临着不同程度的水害威胁Ⅲ。如浅部松散地　

带含水层覆盖于含煤地层的上部，煤层开采时若导水裂隙带进入含水层，　

则会使含水层中的水漏入矿井，对矿井生产构成威胁，轻则使工作面条件　

恶化，熏则产生溃砂、溃水、甚至淹井事故。因此，科学研究浅埋煤层水害防　

治对神东矿区煤炭资源安全开采具有重要意义。　

２浅埋煤层充水导水条件　

神东矿区地层平缓，构造简单，裂隙发育微弱，岩层致密，泥质胶结，多　

属极弱含水层。因此，矿区松散含水层及烧变岩含水层的广泛分布及其富　

水与煤层的浅埋足产生突水溃沙的潜在条件。…　

２．１充水水源　

根据神东矿区水文地质条件及煤层覆岩结构类型，矿井充水方式有直　

接和间接两种。它们分别受大气降水、地表水和地下水等因素的控制，且具　

有…定的水力联系，对矿井生产有不同程度的影响，　‘般来说主要充水水　

源有以ＦＪＩＡ￣：　

一是大气降水，据生产矿井调查，在采窄塌陷后产生的裂隙导通松散　

层后，在降雨季节雨水通过同采后出现的直通地表的导水裂缝进入井下采　

空区，导致矿井涌水量随季节有不同的变化，故降水为矿井充水的间接水　

源。　

二是地表水，　．Ｉ＿：覆基岩很漳，冒落带高度大于基岩厚度，顶板冒落　

含水沙层下浅埋煤层的安全开采技术

Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．５３７　Ｊａｎｕａｒｙ．２０１４　现代矿业　Ｍ０ＤＥＲＮ　ＭＩＮＩＮＧ　总第５３７期　２０１４年１月第１期　

含水沙层下浅埋煤层的安全开采技术术　

范宗乾　王　振　方　华　

（１．山东科技大学资源与环境工程学院；２．内蒙古福城矿业有限公司）　

摘　要　以石场湾煤矿４２０５工作面为例，分析了含水沙层下浅埋煤层溃水渍沙发生机理，工　

作面顶板破断原理与特点，建立了顶板周期破断力学模型，提出超前控水、支护控制、开采控制等技　

术措施，实现了４２０５工作面的安全开采。　

关键词　浅埋煤层超前控水支护开采　

１基本概况　

石场湾煤矿４２０５工作面位于二水平Ⅳ＿２层煤，　

平均走向长１　０００　ｍ，倾斜长１８６　ｍ。煤层厚度２．２　

～３．４　ｍ，倾角１。一３。，煤层基本顶为细粒砂岩或砂　

质泥岩，厚５．２～７．３２　ｍ。煤层总体为一单斜构造，　

中部为薄基岩区域，临近采区无生产活动，回采后地　

面有沉降现象。　

４２０５工作面回采过程中主要受顶板水、老空水　

威胁，上覆承压水含水岩组为顶板问接充水含水层，　

局部为直接充水含水层。据钻孔资料，中部区域煤　

层埋深３７～４３　Ｉｌｌ，顶板岩性差基岩层薄，上履风积　

沙层，工作面推进过程中可能存在溃水溃沙危险。　

其工作面位置及薄基岩区域如图１所示。　

图１　４２０５工作面示意　２顶板破断原理　

工作面开采过程中，顶板发生周期破断，由超前　

拉裂隙开始，卸荷效应对初始拉裂隙的影响较小，顶　

板破断的主要影响因素是分步开挖引起的岩梁尺寸　

和应力分布变化，以及由此引起的裂隙扩展　。由　

Ｗｉｎｋｌｅｒ弹性基础上的半无限长梁　Ｊ，建立力学模　

型，见图２。　

经实际观￣ＪＪ４２０５工作面周期来压，具有以下明　

基金项目：国家自然科学基金资助项目（编号：５１０７４１０１）。　范宗乾（１９８８一），男，硕士研究生，２６６５１０山东省青岛市。　（ａ）顶板破断力学模型　（ｂ）顶板破断受力简图　

图２顶板Ｊ司期性破断力学模型　显特征：①来压步距小，持续时间短；②顶板沿煤壁　

中国矿业大学(北京)研究生院

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。 1欢迎下载附表：

中国矿业大学(北京)2016年优秀博士学位论文名单

总序号姓名性别学科专业

名称学位论文题目导师

姓名所属学院

1 孔德中男采矿工程厚煤层工作面煤壁破坏机理及其柔性加固技术王家臣资源学院

2 刘世奇男采矿工程厚煤层开采覆岩破坏规律及粘土隔水层采动失稳机理研究许延春资源学院

3 马振乾男采矿工程厚层软弱顶板巷道灾变机理及控制技术研究姜耀东资源学院

4 蒋力帅男采矿工程工程岩体劣化与大采高沿空巷道围岩控制原理研究马念杰资源学院

5 杨敬虎男采矿工程高强度开采工作面矿压显现的推进速度效应分析王家臣资源学院

6 杨春男安全技术及工程煤矿水灾事故不安全动作原因研究傅贵资源学院

7 赵利信男矿产普查与勘探滇东北晚二叠世煤型铌矿床的元素富集成矿机理代世峰地测学院

8 胡颖女环境科学宣威肺癌地区室内大气颗粒物理化特征及其毒性研究邵龙义地测学院

9 王培俊男土地资源管理引黄河泥沙复垦采煤沉陷地的充填排水技术研究胡振琪地测学院

10 师修昌男地质工程煤炭开采上覆岩层变形破坏及其渗透性评价研究孟召平地测学院

11 高彩云女大地测量学与测量工程基于智能算法的滑坡位移预测与危险性评价研究崔希民地测学院

12 朱腾龙男化学工艺 SrFeO3基钙钛矿阳极结构演化、机理及应用研究韩敏芳化环学院精品文档

。 2欢迎下载总序号姓名性别学科专业

名称学位论文题目导师

姓名所属学院

13 王芳女化学工艺低阶煤流化床两段气化制清洁燃气实验研究王永刚化环学院

14 赵洪宇男矿物加工工程难选铁矿石促进富油煤热解及铁矿物回收技术研究舒新前化环学院

15 佟瑞利男化学工艺煤基液体产物的组成分析与芳烃组分催化加氢研究王永刚化环学院

16 沙广林男电力电子与电力传动电力电子变换器中双有源桥DC-DC变换器的研究王聪机电学院

含特厚粘土层冻结立井表土层施工技术

杨村煤矿风井采用冻结法施工，冲积层段有1段36.5m的特厚粘土层，埋深412.37～448.87m。该粘土层导热系数低，膨胀系数大。为保证顺利通过该特厚粘土层，采用了强化冻结方案以增加该粘土层冻结壁温度和强度，导致冻结荒径内的其他土层井帮温度过低，冻土大量进入荒径。

标签：立井;冻结;特厚粘土层;井帮;机械化

1 工程概况

国投新集杨村煤矿位于安徽省淮南市凤台县杨村乡境内。井田淮河冲积平原，地势平坦，属全隐伏型煤田，覆盖于煤系地层上的新生界松散层较厚，设计年生产能力5.0MT/a，采用立井开拓，工业广场内布置主、副、风3个井筒，设计深度分别为986.7m，1000.7m，986.7m;净直径分别为7.5m，7.5m，7.8m;各井筒冲积层和部分基岩含水层均采用冻结法施工。风井冻结深度达到800m，穿过厚冲积层，深部特厚粘土层达36.5m，施工中遇到很多技术难题。尤其是采取冲积层段冻土大量进入荒径，给掘进施工带来了很大困难。现以该井筒为例，介绍采用机械化联合作业技术，解决这一问题的具体做法。

2 地质概况

杨村煤矿位于淮南煤田西部，淮南复向斜中的次级褶曲陈桥背斜的南翼西段，总体为一不完整的向斜构造，南翼被F1断层切断。矿井地质条件较为复杂，冲积层较厚，含水层富水性强。风井松散层厚度为538.90m，可划分为4个含水层（组）和3个隔水层（组）。

第1含水层（组），底界埋深在32.2m以下。以土黄色～灰黄色粉、细砂为主，夹薄层灰褐色粘土。砂层颗粒较细，松散，局部含有少量石英细砾。

第1隔水层（组）以粘土、粉砂为主，局部见有石英细砾。

第2含水层（组），以土黄色中细砂、粉砂为主，夹灰绿色～土黄、土红色粘土。砂层较松散，粘土可塑性强。

第2隔水层（组），底界为第3含水层（组）顶界。以粘土、砂质粘土为主，固结良好，可塑性强，局部含钙质。

第3含水层（组）砂层大多较松散，以灰绿色为主，厚层状，夹薄层粘土和砂质粘土。

鹤煤八矿水害及防治措施

浅谈鹤煤八矿水害及防治措施

摘要：水害是煤矿中常见的主要灾害之一，如果防治不到位而发生突水事故，不仅会影响正常生产，还会造成人员伤亡和财产损失，危害十分严重。通过分析鹤煤八矿的水文地质条件得出煤层开采受水害的影响程度，并提出了针对性的防治措施，确保煤矿安全生产。

关键词：鹤煤八矿煤矿水害类型防治措施水文地质

1 井田水文地质概况

鹤壁煤田为隐伏煤田，地表出露为第四系，煤系地层露头之上为第三系。本井田内第三系砾岩含水层底部，普遍存在一层厚薄不等的粘土隔水层，自然条件下使煤系地层含水层的补给条件受到限制，开采煤层条件下，第三系底部的粘土层已失去隔水作用，使第三系含水层中的水进入矿井。鹤煤八矿经鹤煤公司专家组评定，于2010年5月水文地质类型划分为中等。

2 矿井充水条件

2.1 充水特征。矿井涌水量受大气降水的控制，呈明显的季节性变化，这种季节性的变化有一定的滞后现象，一般在3～4个月达到高峰。矿井充水形式以渗水、滴水和淋水为主。

2.2 充水水源和充水通道。矿井的充水水源主要为上部二1煤层采空区积水、第三系砾岩水、煤层顶底板砂岩水、八灰水、二灰水和奥陶系岩溶承压水。充水通道主要由采空区矿压造成的底板破裂、采动造成的“三带”波及地表的塌陷及裂隙缝、断层、陷落柱以及封闭不良钻孔进入巷道进而引发突水。 2.3 充水因素分析。①大气降水。它是井田地表水和地下水的主要补给来源，补给途径主要是通过第四系残坡积层和基岩风化带以及老窑塌陷区、采空地裂缝等渗入。大气降水是矿井充水的主要因素，从长期观测结果可以明显地看出，矿井涌水量受降水影响十分明显，雨季最大涌水量是正常涌水量的1～2倍。②上覆采空区积水。由于鹤煤八矿开采历史较久，-400以上的二1煤层基本采完。采空区积水可在顶板薄弱带与充水通道沟通形成顶板突水。③地下含水层水。八矿地下含水层主要有第三系砾岩水、煤层顶底板砂岩水、八灰水、二灰水和奥陶系灰岩水。第三系砾岩水在浅部，八矿现在深部开采，离煤层较远，一般对煤层开采无直接充水危害；煤层顶底板砂岩水、八灰水为矿井的直接充水水源，含水性弱。均为顶板淋水，八灰水最大涌水量40m3/h，随着开采面积的增加，涌水量将有所增加。④二灰水和奥陶系岩溶水。二灰水本含水性较弱，但通过断层与奥灰水导通时，对矿井产生很大威胁。奥陶系岩溶水是石炭～二叠系煤层下伏含水层，平均厚度516.14m，钻孔单位涌水量0.05～0.429l/s.m。寒武奥陶系虽然属于间接含水层，在构造破碎带或封闭不良的钻孔地带，奥灰水会成为矿井的直接充水水源，是矿井防治水的重要对象。

近水平浅埋煤层超高水材料充填工艺与方法

第２期　２０１１年２月　山西焦煤科技　Ｓｈａｎｘｉ　Ｃｏｋｉｎｇ　Ｃｏａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．２０１１　

・试验研究・　

近水平浅埋煤层超高水材料充填工艺与方法　

周　振　，冯光明　，王成真　，夏文营　

（１．中国矿业大学矿，３ｋ工程学院，江苏徐州２２１００８；２．临沂矿．３ｋ集团田庄煤矿，山东　兖州２７２１００）　

摘要超高水材料是一种新发明的采空区充填材料，水体积可达９７％，水灰比可接近１１：１。　

针对近水平浅埋煤层超高水材料充填的难点，本文通过对超高水材料基本性能的研究，提出了阻隔式　

充填方法。该方法在采空区后方架设隔离墙抬高充填液面，使浆体迅速接顶，凝固后的固结体可控制　

顶板及上覆岩层活动，从而达到有效减缓地面沉降的目的。这是超高水材料充填开采技术在近水平　

浅埋煤层的首次应用，在田庄煤矿取得成功说明：超高水材料是性能良好的采空区充填材料；超高水　

材料充填开采技术是解放建筑物下压煤的一种先进的方法，是符合绿色开采方向的成果。　

关键词超高水材料；近水平；浅埋煤层；充填开采；充填体　中图分类号：ＴＤ８２３．７　文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２—０６５２（２０１１）０２—００２１—０４　

据统计，我国生产矿井三下压煤达１４０亿ｔ，特别　

是东部矿区，矿井储量逐步减少，因此，寻找解放三下　压煤的有效方法成为当务之急。目前，解放三下压煤　

的主要方法有：条带开采、覆岩离层注浆、矸石充填、　

水砂充填、膏体充填、似膏体充填和高水材料充填开　采等¨　，对控制地表下沉都能起到很好的作用　Ｊ。　

同时，新兴的高水材料充填开采因具有工艺简单、成　

本低、充填密实等优点受到越来越多的关注　Ｊ。　

保证充填效果关键在于将材料在老顶断裂前充　满、充实采空区。浅埋煤层顶板体现单一主关键层结　

构特征，顶板不易形成稳定结构，老顶破断运动直接　

波及地表　，给充填增加了难度。　

１　超高水材料充填开采工艺　

１．１超高水材料简介　超高水材料是中国矿业大学研究发明的一种充　

赵楼煤矿六采区水文地质条件及水害防治

发表时间：2018-11-06T14:08:12.737Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第19期作者：张燕

[导读] 六采区位于赵楼井田中部，面积约4.9km2。属黄河冲洪积平原，地形平坦。

兖矿东华建设有限公司地矿建设分公司山东邹城 273500

摘要：对赵楼六采区的水文地质条件进行分析，总结出六采区开采过程中可能的主要水害，并提出相应的防治措施，确保安全生产。

关键词：水文地质条件；水害防治；含水层；隔水层

1概况

六采区位于赵楼井田中部，面积约4.9km2。属黄河冲洪积平原，地形平坦。区内水系较为发育，多系人工开掘的季节性河流，并与区内各沟渠相贯通，旱季可引水灌溉，雨季可防洪排涝。

2采区水文地质条件

2.1含水层

六采区含水层自上而下依次是第四系及新近系砂砾层、石盒子组砂岩、山西组3煤层顶、底板砂岩、太原组三灰。

（1）第四系松散含水层

第四系含水的砂、砂砾层与隔水的粘土、砂质粘土层相间沉积。据取芯资料，含水砂层以中、细砂为主，局部有粉砂和粗砂。砂层较松散，连续性较好，透水性较强；顶部以粉质沙土为主，透水性好。测井视电阻率曲线显示砂层有明显的高阻异常，反映其强富水、较低

矿化度的特点。据Q-1孔抽水试验资料，水位标高呈缓慢下降趋势，证明大气降水与第四系下段含水层无直接水力联系。

（2）新近系砂砾层

上段由中、细砂层与杂色粘土、砂质粘土相间沉积而成。含砂层4～21层，单层厚度较小，上部砂层连续性较差，下部砂层变多，连续性增强，呈犬牙交错状相连。砂层较松散，富水性较强，为松散孔隙承压含水层。下段含砂层6～12层，受古地形影响，砂层厚度变化大，

连续性差。含水砂层以灰白、棕黄色的中、细砂为主，砂质不纯，多含泥质成分。据Z-11孔下段砂层抽水试验资料，水位标高+31.96m，

富水性弱，水质属SO4·Cl-Na型。

（3）二叠系石盒子组砂岩含水层

浅埋薄基岩综采面涌水机理及水灾防治技术研究

摘要:锦界煤矿3-1煤层覆岩为富潜水层浅埋薄基岩,采动导水裂隙发育至地表,易导致突水灾害。针对该矿二盘区首采工作面地质条件,分析顶板导水通道及其涌水机理,在难以实现保水开采的基础上,建立了包含提前钻孔疏放水、两顺槽施工环形水仓、设置抽排水系统、加快工作面推进速度、辅助切眼施工施工尾排水仓、将工作面调整为倾斜长壁仰采工作面等多项技术措施的综合防治水技术体系,成功解决了综采工作面突水及涌水过大的难题,实现了浅埋薄基岩综采面安全开采。

关键词:浅埋薄基岩富潜水层涌水机理水灾防治

1 工作面水文地质条件

锦界煤矿位于陕西省榆林市神木县瑶镇乡和麻家塔乡境内,行政区划隶属陕西省榆林市神木县瑶镇乡管辖。于2006年投产出煤,实行的是煤矿、电厂一体化建设。井田东西宽12km,南北长12.5km,面积约137km2。资源储量2093.33Mt,主采3-1煤、4-2煤、5-2煤,规划建设规模10.0Mt/a,设计服务年限112年。

锦界煤矿位于秃尾河流域东部,矿井生产揭露表明地下水资源比较丰富。目前矿井已开采完9个工作面,矿井涌水量已超过4500m3/h,远大于勘探报告预计的涌水量(原勘探报告预计的正常涌水量711.6m3/h,最大涌水量时868.8m3/h)。随着矿井开采面积的增大,矿井涌水量呈继续增加的趋势。

31201工作面为二盘区首采工作面,工作面有沙层和风化基岩两个含水层。沙层含水层在切眼和回撤通道区域分布,据地质资料分析,切眼区域沙层厚约5m左右。风化基岩全区分布,厚20m～70m。沙层潜水以接受大气降水直接补给为主(入渗系数0.10～0.60),区域侧向补给和凝结水补给微弱。在土层缺失区,沙层水下渗补给直罗组风化岩裂隙水。中生界碎屑岩类孔隙裂隙承压水主要接受区域侧向补给和上部地下水的渗透补给。烧变岩裂隙孔洞潜水的主要是长期接受第四系松散层潜水和基岩风化带潜水侧向补给。

厚黄土覆盖浅埋煤层区域三维地震勘探技术

【摘要】

厚黄土覆盖浅埋煤层区域是地震勘探中的一个特殊环境，传统的勘探方法在这种地质条件下会遇到很多困难。本文通过对厚黄土覆盖浅埋煤层区域的地质特征进行分析，探讨了适用于这种环境的地震勘探方法，并介绍了相应的地震数据处理技术。通过案例分析，展示了三维地震勘探技术在这种环境下的实际应用效果，总结了其在勘探工作中的优势。在展望了厚黄土覆盖浅埋煤层区域三维地震勘探技术的未来发展，并总结了本文的研究成果与展望。通过本文的研究，可以更好地理解和应用三维地震勘探技术在厚黄土覆盖浅埋煤层区域的实际勘探工作中。

【关键词】

厚黄土覆盖浅埋煤层区域、三维地震勘探技术、地质特征、地震勘探方法、地震数据处理技术、案例分析、技术优势、前景展望、总结与展望。

1. 引言

1.1 厚黄土覆盖浅埋煤层区域三维地震勘探技术的重要性

厚黄土覆盖浅埋煤层区域是中国煤炭资源丰富的地区之一，然而由于地下煤层埋深不深、地质条件复杂以及黄土覆盖层厚度较大等因素，传统二维地震勘探技术在该区域的应用受到了一定的限制。开展厚黄土覆盖浅埋煤层区域三维地震勘探技术研究具有重要意义。

厚黄土覆盖层的存在会导致地震波在传播过程中受到严重衰减和波速异常增大的影响，传统地震勘探技术往往难以有效穿透和识别位于煤层以下的地质构造信息。而三维地震勘探技术可以通过多道反射和多分量采集，对地下构造进行高分辨率的成像，能够提高勘探效果，增加勘探成功率。

针对厚黄土覆盖浅埋煤层区域，开展三维地震勘探技术研究，不仅可以有效克服传统技术的局限性，提高勘探效率和准确度，还可以为煤炭资源的勘探开发提供更可靠的技术支持。从而实现资源利用的最大化，促进地方经济的发展和煤炭产业的繁荣。

1.2 前人研究现状分析

在厚黄土覆盖浅埋煤层区域的地震勘探技术领域，已经有许多学者和研究人员做出了重要的贡献。他们通过对地质条件、地震勘探方法、数据处理技术等方面的研究，不断提高了对这一领域的认识和技术水平。