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基于集对分析-可变模糊集耦合法的砂岩含水层富水性评价——以宁东矿区金家渠井田侏罗系直罗组含水层为例

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煤炭学报 2020年第7期45卷 2432-2443页

作者：韩承豪魏久传谢道雷徐建国张伟杰赵智超山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 兖州煤业鄂尔多斯能化有限公司内蒙古鄂尔多斯017000

我国西北地区的侏罗系煤炭资源开采过程中面临顶板水害威胁,其危害程度与煤层上覆地层的水文地质结构有关,对煤层顶板含水层富水性进行合理有效的预测评价,有利于对顶板水害防治做出科学的决策,从而实现安全开采。以宁东矿区金家渠煤矿... 详细信息

我国西北地区的侏罗系煤炭资源开采过程中面临顶板水害威胁,其危害程度与煤层上覆地层的水文地质结构有关,对煤层顶板含水层富水性进行合理有效的预测评价,有利于对顶板水害防治做出科学的决策,从而实现安全开采。以宁东矿区金家渠煤矿为例,基于岩性,选取了砂岩等效厚度,砂岩岩性系数,砂泥互层数3个评价因素,建立了岩性影响指数评价指标;基于构造,针对断层、褶皱,选取了断层交端点密度、断层规模密度、煤层倾角变异系数3个指标作为主采煤层上覆直接充水含水层-直罗组砂岩含水层富水性的评价指标。在此基础上,引入集对分析-可变模糊集耦合评价方法,构建了基于集对分析-可变模糊集耦合评价法的直罗组含水层富水评价模型。利用“联系度”实现了富水评价指标与评价等级间的反映联系,利用“相对隶属度函数”实现了富水评价指标值之间的有机融合。在富水性相对分区的基础上,以研究区钻孔抽(放)水试验的单位涌水量为基准,综合确定了研究区富水性分区,结果表明,研究区整体富水性较弱,具有中等、弱2个等级分区,其中富水性中等区域主要位于研究区中北部,富水性弱区主要位于南部、东部及西部。

关键词：富水性直罗组含水层集对分析可变模糊集金家渠井田顶板水害防治

基于矿井安全与生态水资源保护等多目标约束的超前疏放水技术

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煤炭学报 2022年第8期47卷 3091-3100页

作者：曾一凡孟世豪吕扬武强华照来于超庞凯程易中国矿业大学(北京)国家煤矿水害防治工程技术研究中心北京100083 陕西陕煤曹家滩矿业有限公司陕西榆林719000 北矿大(南京)新能源环保技术研究院有限公司江苏南京210005

超前疏放水是目前西部侏罗纪煤田顶板水害防治的主要手段之一,但西部水资源匮乏、生态脆弱,为此在减少煤矿井下涌水保证安全生产的同时,如何最大程度地降低超前疏放对地下水生态环境的影响,为急需解决的问题。通过建立矿区非结构剖分地... 详细信息

超前疏放水是目前西部侏罗纪煤田顶板水害防治的主要手段之一,但西部水资源匮乏、生态脆弱,为此在减少煤矿井下涌水保证安全生产的同时,如何最大程度地降低超前疏放对地下水生态环境的影响,为急需解决的问题。通过建立矿区非结构剖分地下水数值模拟模型,从而确定疏降过程中地下水系统变化特征的响应函数矩阵,据此构建矿井安全、生态水资源保护和高效疏放水等多目标约束下的地下水管理模型,最后通过线性目标规划计算,确定疏降钻孔位置分布、疏降水量大小与时间分布的矿井水超前疏降优化方案。在以陕西省曹家滩煤矿为例的计算结果表明,相比传统等间距疏放方案,优化后的超前疏放水方案考虑了第四系含水层接受降雨补给的时间关系,在减少疏放水量的同时,对当地赖以生存的第四系潜水的影响显著降低。在疏放钻孔数量减少50%、疏放总水量减少42.60%的情况下,矿井平均涌水减少量基本持平,而大幅减少了第四系含水层越流增加量50.09%。除了系统研究超前疏降对第四系松散孔隙含水层与基岩裂隙含水层交互的影响,还评估了研究区控水疏降的临界值。

关键词：超前疏放水矿井安全水资源保护顶板水害防治地下水管理模型

基于富水性结构指数法的直罗组地层富水性评价

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煤炭科学技术 2018年第11期46卷 207-213页

作者：肖乐乐牛超代革联聂文杰张慧婷高亚飞西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 陕西省一八五煤田地质有限公司陕西榆林719000

为评价陕北侏罗纪煤田顶板直罗组砂岩含水层富水性,综合分析了砂岩裂隙含水层富水性的影响因素,通过筛选并确定了含水层等效厚度、砂泥比、岩心采取率、砂泥岩交互层数等4个独立评价指标,构建了基于富水性结构指数法的含水层富水性评价... 详细信息

为评价陕北侏罗纪煤田顶板直罗组砂岩含水层富水性,综合分析了砂岩裂隙含水层富水性的影响因素,通过筛选并确定了含水层等效厚度、砂泥比、岩心采取率、砂泥岩交互层数等4个独立评价指标,构建了基于富水性结构指数法的含水层富水性评价方法。以金鸡滩井田为例,采用富水性结构指数方法评价了直罗组砂岩裂隙含水层的富水性。研究表明,以孔隙度、渗透性及粒度构造的富水性结构指数消除了各个影响因素之间的关联性,能够反映砂岩含水层富水性;利用砂岩等效厚度,将不同粒度砂岩统一转化为粗砂岩作为评价砂岩含水层富水性的指标;结合抽水试验获得的水文地质参数与富水性分区图进行对比,以G值为0.15作为直罗组含水层富水弱区与富水较强区的分界值,富水性弱区主要分布在西南部和东北部,验证了富水性结构指数法为陕北侏罗纪煤田覆岩富水性评价提供了一种有效预测途径。

关键词：富水性结构指数直罗组砂岩裂隙含水层富水性评价顶板水害防治

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卧龙湖矿顶板砂岩水区域性转移规律实测研究

中国煤炭 2017年第8期43卷 76-79,127页

作者：焦殿志皖北煤电集团卧龙湖煤矿安徽省淮北市235100

针对皖北卧龙湖煤矿北一采区顶板K3砂岩水漏失引起工作面异常出水问题,通过对实测水量及工作面开采条件的分析,研究了北一采区顶板K3砂岩水随开采区域尺寸扩大而区域性转移的规律。结果表明,北一采区工作面涌水总量随采动区域的扩大呈... 详细信息

针对皖北卧龙湖煤矿北一采区顶板K3砂岩水漏失引起工作面异常出水问题,通过对实测水量及工作面开采条件的分析,研究了北一采区顶板K3砂岩水随开采区域尺寸扩大而区域性转移的规律。结果表明,北一采区工作面涌水总量随采动区域的扩大呈现下降趋势,新回采工作面涌水量增大的同时,邻近已采工作面涌水量明显减小,且在水流区域转移开始时间与工作面走向开采尺寸增大的时间同步,8102工作面开始涌水位置与工作面宽度增大位置几乎一致,距离切眼约110m。研究认为卧龙湖矿顶板K3砂岩水漏失后以原出水点为源头,随开采区域尺寸增大和顶板裂隙的发育,以采空区为主通道,向位于深部的新开采工作面进行区域性转移,引起工作面的异常出水。研究结果可为采区后续顶板水害防范提供参考。

关键词：涌水量顶板水害防治顶板裂隙发育砂岩水区域转移卧龙湖煤矿

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彬长矿区综采工作面导水断裂带发育规律

煤矿安全 2019年第8期50卷 179-183页

作者：邢延团陕西长武亭南煤业有限责任公司

针对彬长矿区侏罗系煤层开采受顶板洛河组含水层水害影响严重,煤层顶板导水断裂带发育规律不明确的问题,以亭南煤矿综采204工作面为研究对象,采用冲洗液消耗量观测和简易水文观测方法,辅助开展钻孔彩色电视窥视综合探查手段,研究综采大... 详细信息

针对彬长矿区侏罗系煤层开采受顶板洛河组含水层水害影响严重,煤层顶板导水断裂带发育规律不明确的问题,以亭南煤矿综采204工作面为研究对象,采用冲洗液消耗量观测和简易水文观测方法,辅助开展钻孔彩色电视窥视综合探查手段,研究综采大采高工作面煤层开采顶板导水断裂带发育规律。结合国内针对综采工作面煤层顶板导水断裂带发育高度经验公式分析,修正得出适用于彬长矿区综采工作面的导水断裂带发育高度确定方法。

关键词：彬长矿区综采工作面导水断裂带顶板水害防治冲洗液流失量

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煤层顶板次生下行裂隙发育特征研究

煤矿安全 2014年第9期45卷 20-23页

作者：张文忠中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054

为了研究煤层大面积开采时,地表下行裂隙发育深度及位置,以浅埋煤层特殊保水开采区基岩黏土型覆岩地质条件为研究背景,通过数值模拟实验,研究了下行裂隙发育特征以及隔水岩组的运移规律,并建立了3个相邻工作面的"边界煤柱-采空区-隔水岩... 详细信息

为了研究煤层大面积开采时,地表下行裂隙发育深度及位置,以浅埋煤层特殊保水开采区基岩黏土型覆岩地质条件为研究背景,通过数值模拟实验,研究了下行裂隙发育特征以及隔水岩组的运移规律,并建立了3个相邻工作面的"边界煤柱-采空区-隔水岩组"力学模型,分析了"下行裂隙"形成条件,推导出"下行裂隙"发育高度和发育位置的理论计算公式。

关键词：顶板水害防治下行裂隙浅埋煤层导水裂隙带隔水岩组

顶板含水层采前预疏降安全水位确定方法及应用

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煤炭科学技术 2017年第3期45卷 161-165页

作者：宋业杰天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013

为合理确定工作面顶板含水层采前预疏降的安全水位,提出基于工作面排水能力确定安全水位的方法。应用数值模拟方法,根据钻孔资料建立开采区域岩层的三维地质模型,通过抽水、放水和注水试验数据对疏放水目标含水层初始流场进行富水性分... 详细信息

为合理确定工作面顶板含水层采前预疏降的安全水位,提出基于工作面排水能力确定安全水位的方法。应用数值模拟方法,根据钻孔资料建立开采区域岩层的三维地质模型,通过抽水、放水和注水试验数据对疏放水目标含水层初始流场进行富水性分区和参数率定。通过建立工作面采前预疏降的地下水流场概化模型,计算分析了不同疏水强度条件下含水层终态水位变化趋势,并根据不同疏水强度的终态水位,模拟计算了工作面生产期间的最大涌水量,总结形成了依据工作面排水能力,确定顶板含水层采前预疏放安全水位的方法。现场应用结果表明,该方法计算值与工作面实际涌水量接近,可作为顶板含水层采前预疏放安全水位的判定依据。

关键词：采前疏降顶板水害防治安全水位流场分析

新疆俄霍布拉克煤矿下1煤顶板突水危险性综合评价与防治技术研究

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新疆俄霍布拉克煤矿下1煤顶板突水危险性综合评价与防治技术研究

作者：樊华中国矿业大学

学位级别：硕士

俄霍布拉克煤矿受地表古冲沟松散含水层影响,在采掘过程中曾发生过多次突水事故。其中,在该矿下煤1106工作面推进至1100m时,曾发生过水量达1335m/h的突水事故。由于该矿下煤顶板复杂水文地质条件,给矿井安全开采带来的重大突水隐患。本... 详细信息

俄霍布拉克煤矿受地表古冲沟松散含水层影响,在采掘过程中曾发生过多次突水事故。其中,在该矿下煤1106工作面推进至1100m时,曾发生过水量达1335m/h的突水事故。由于该矿下煤顶板复杂水文地质条件,给矿井安全开采带来的重大突水隐患。本文针对该矿下煤开采过程中顶板古冲沟松散含水层富水性强、水文地质条件复杂等关键问题开展系统研究,研究内容主要包括:(1)探查获取了下煤层顶板主要充水含水层的富水异常区及相关水文地质参数:通过对区内地下水的补给、径流及排泄条件的系统研究,获取了主要充水含水层间的水力联系,确定下煤层主要充水含水层为第四系松散含水层(古冲沟富水区段)及阿合组含水层;开展了针对性的物探与钻探探查,查明了顶板主要充水含水层的富水异常区,尤其是地面古冲沟的分布范围、富水性规律及水文地质参数。(2)开展了顶板富水程度、导高发育程度以及突水危险性的综合评价与分区:提出了影响下煤顶板充水含水层富水程度的7个关键控制因素,基于GRA-AHP综合权重分析法,确定了各因素控制程度的权重占比,对下煤顶板充水含水层富水程度进行了综合分区评价;应用经验公式法并结合井下实测裂采比公式对研究区内下煤顶板采动导水裂隙带发育高度进行了预计与分区;提出了下煤层顶板突水危险性区划标准,采用双图叠加法对下煤层顶板突水危险性进行了综合评价与分区。(3)设计并实施了研究区顶板古冲沟水害的综合防治水技术:设计了针对顶板古冲沟水害的地表“帷幕墙-引流渠”、井下“泄流巷-疏放孔”综合防治技术方案;通过现场实施,截流效果显著,实现了1106工作面涌水量减少约84%、新大井上段涌水量减少约74%;泄水巷总排放量基本稳定在500m/h左右、矿井正常涌水量基本稳定在530m/h左右。论文的研究成果为新疆天山山前融雪水径流补给区,尤其是隐伏古冲沟富水径流带水害的探查、评价以及综合防治提供了思路,可为相邻矿区其它矿井古冲沟水害的治理提供借鉴和依据。本论文有图66幅,表31个,参考文献70篇。

关键词：顶板水害防治古冲沟水害富水程度评价导水裂隙带突水危险性评价

首采工作面顶板岩层覆含水量分析及防治水工程实践

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华北科技学院学报 2020年第1期17卷 19-25页

作者：潘长斌吕兆海杨皓博高雅林金川靳华李德彬国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金家渠煤矿宁夏回族自治区银川市750011 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司宁夏回族自治区银川市750011 陕西彬长小庄矿业有限公司陕西省彬州市713500 西北矿井水文地质研究院内蒙古自治区乌海市016000

针对金家渠煤矿首采工作面采前煤层顶板受含水层威胁,顶板涌水量大、导水裂隙带发育完全等现状,综合应用理论分析、现场实测,基于“大井法”工作面顶板动态补给量预计,分析水源、通道和强度三方面工作面充水条件,预测了工作面开采前顶... 详细信息

针对金家渠煤矿首采工作面采前煤层顶板受含水层威胁,顶板涌水量大、导水裂隙带发育完全等现状,综合应用理论分析、现场实测,基于“大井法”工作面顶板动态补给量预计,分析水源、通道和强度三方面工作面充水条件,预测了工作面开采前顶板水害类型和涌水量大小,提出了以顶板水和离层水为主的“控水采煤”防控技术方案,根据矿井排供水量关系,将疏控水技术与矿井水深度处理技术相结合,实现了该矿区首采工作面顶板水害综合防治开采。

关键词：充水条件控水开采离层水顶板水害防治综合防治