多层灰岩承压水上地面定向超前区域治理技术

1

作者 高保彬 牛高杰 孟武峰 《煤炭工程》 北大核心 2025年第6期73-79,共7页

针对永城矿区石炭系太原组多层灰岩治理难题,在新桥煤矿21106工作面采用超前区域治理技术,实现受太原组上段灰岩水威胁煤层的安全开采。通过剖析21106工作面地质构造情况,提出了“先锁边后注浆”的治理模式。依据含水层位置、发育情况... 针对永城矿区石炭系太原组多层灰岩治理难题,在新桥煤矿21106工作面采用超前区域治理技术,实现受太原组上段灰岩水威胁煤层的安全开采。通过剖析21106工作面地质构造情况,提出了“先锁边后注浆”的治理模式。依据含水层位置、发育情况、富水性及治理效果确定注浆治理层位,通过治理过程数据分析,揭示地面注浆规律与漏失规律,并对数据进行拟合发现两者关联。基于稳压注浆阶段浆液参数变化特征,提出动态注浆控制方法。根据井下验证孔出水规律评估注浆效果,构建“治理层位选择—地面动态高压注浆—圈定物探异常区—井下空白区补注—井下钻探验证—井下构造发育区验证—物探验证”的超前区域治理体系。结果表明:钻孔注浆量主要用于构造及漏失点位治理;先施工的主孔区域与构造区域更易发生漏失且漏失量显著偏大;注浆量与漏失量之间符合幂函数关系;稳压注浆阶段通过拟合公式动态调控注浆压力、浆液密度等关键参数,可提高注浆效率并保障注浆效果。物探及检验钻孔数据显示超前区域治理效果显著,终孔水压由2.23 MPa降至1.5 MPa,水压分布呈孤岛状;L_(10)灰岩作为治理层位,有效增加了隔水层厚度及稳定性,阻断导水通道,解除了承压水威胁,实现了复杂地质构造下多层灰岩承压水上工作面的安全回采。 展开更多

关键词 水害超前区域治理 奥灰含水层 浆液漏失 底板水害 注浆改造

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基于底板“双关键层”控水模型优化地面区域水害治理方案

2

作者 苗葳 武强 +2 位作者 李国栋 许延春 李兴国 《中国煤炭》 北大核心 2025年第6期17-26,共10页

为防止焦作矿区底板承压含水层突水,基于底板“双关键层”理论建立了力学稳定控水关键层力学模型,剖析了在底板赋存多条富水性强高承压含水层条件下,加固单一含水层与加固双含水层所形成的“双关键层”控水效果差异。研究结果表明,加固... 为防止焦作矿区底板承压含水层突水,基于底板“双关键层”理论建立了力学稳定控水关键层力学模型,剖析了在底板赋存多条富水性强高承压含水层条件下,加固单一含水层与加固双含水层所形成的“双关键层”控水效果差异。研究结果表明,加固单一含水层无法抵御深部高承压水,而加固双含水层形成了浅部力学稳定控水、中部渗透控水、深部力学稳定控水与底部渗透控水的复合型“双关键层”控水组合,具备对深部高承压含水层的控水能力。通过对比分析地面区域水害治理双含水层加固模式、井上下联合治理双含水层模式及井下治理单含水层模式的安全与经济效果,采用地面区域水害治理双含水层加固模式的控水安全效果最佳,井下验证工程工期最短,但其经济成本最高,该模式在底板水患危害严重的矿区可进行推广。 展开更多

关键词 底板突水 多含水层 底板“双关键层” 地面区域水害治理 注浆加固

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离层水害超前地质预报模型与应用

3

作者 王刘星 《煤炭工程》 北大核心 2025年第7期165-170,共6页

我国煤矿采场覆岩离层突水事故频发,覆岩离层水害已成为矿井水害防治的重点领域。该类型突水具有前兆不明显、涌突迅猛的特点,若缺乏有效预报或处置不当,极易引发安全事故。以淮北矿业集团杨柳煤矿104、106采区为研究对象,系统分析了离... 我国煤矿采场覆岩离层突水事故频发,覆岩离层水害已成为矿井水害防治的重点领域。该类型突水具有前兆不明显、涌突迅猛的特点,若缺乏有效预报或处置不当,极易引发安全事故。以淮北矿业集团杨柳煤矿104、106采区为研究对象,系统分析了离层水害形成的地质条件,确定了含水层厚度、承压水头、煤层厚度、硬岩厚度及隔水层厚度5个主控因素。基于层次分析法(AHP)和GIS空间分析技术,构建了离层水害超前地质预报模型,并通过实测验证了模型的可靠性。研究表明,该模型可准确划分离层水害危险性分区,预报结果与实际涌突水情况高度吻合。成果不仅为研究区及类似地质条件矿区的安全开采提供了技术支撑,也进一步完善了覆岩离层水害防治理论体系。 展开更多

关键词 离层水害 层次分析法 危险性指数 超前地质预报 GIS 水害防治

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基于主量元素地球化学的岩屑层位源解析 被引量：1

4

作者 桂和荣 李俊 +8 位作者 陈永青 余浩 王浩 叶爽 陈大星 梁展 胡洋 郭艳 许继影 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期929-940,共12页

近年来,岩屑录井在“华北型”煤田底板灰岩层注浆加固工程中发挥了重要作用。然而,现有的岩屑录井仅停留在颜色、颗粒大小及形貌特征等物理指标的识别上,难以精准判层,钻孔设计“顺层率”难以保障,制约着底板灰岩水害区域治理效果。基... 近年来,岩屑录井在“华北型”煤田底板灰岩层注浆加固工程中发挥了重要作用。然而,现有的岩屑录井仅停留在颜色、颗粒大小及形貌特征等物理指标的识别上,难以精准判层,钻孔设计“顺层率”难以保障,制约着底板灰岩水害区域治理效果。基于石炭纪太原组薄层灰岩及其碎屑岩夹层的元素地球化学差异特点,选取淮北煤田桃园煤矿为研究区,对太原组上段薄层灰岩L_(1)灰~L_(4)灰地层(注浆治理目的层为L_(3)灰)垂直钻孔岩心进行取样,利用X射线荧光光谱仪(XRF)定量测定了薄层灰岩及其夹层的主量元素背景值,通过聚类分析、因子分析等数理统计手段建立薄层灰岩主量元素地球化学识别模式;同时对地面定向钻水平分支孔岩屑同样开展主量元素测试,并基于已建立的地球化学识别模式进行岩屑层位源解析以及识别模式验证。结果显示:高CaO丰度、烧失量(LOI)可以作为注浆加固改造目的层L_(3)灰的特征指标,MgO(0.5%±)、MnO(0.03%±)、P_(2)O_(5)(0.08%±)丰度可作为注浆目的层上覆标志层J3的识别指标;聚类分析识别模式可有效区分太原组一灰~三灰(L_(1)灰~L_(3)灰);以元素因子得分建立的识别模式可以将太原组碎屑岩夹层与薄层灰岩进行有效区分;以岩样地球化学背景值运行判别模型得到的Fisher判别方程对注浆目的层L_(3)灰岩屑来源解析的准确率为100%。基于上述认识,论证了以确保设计“顺层率”为目标的水平分支孔岩屑地球化学源解析方法应用之可行性,进而提出了一种地面定向钻“顺层率”控制技术方案。本研究基于元素地球化学理论,对地面定向钻岩屑携带的特征地球化学信息进行了目的层层位辨识,在现场快速定量测试技术手段的支持下,可为解决华北型煤田底板灰岩水害区域注浆改造顺层难题提供了新的思路。 展开更多

关键词 主量元素丰度 地球化学识别模式 顺层率 太原组薄层灰岩 底板灰岩水害区域治理

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区域水资源介循环利用模式:概念·结构·特征 被引量：22

5

作者 胡洪营 石磊 +1 位作者 许春华 李锋民 《环境科学研究》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2015年第6期839-847,共9页

为解决我国面临的突出水环境问题,破解经济发展需求与水资源短缺、水环境污染和水生态破坏之间的矛盾,提出区域水资源"介循环"(water meta-cycle)利用模式,系统地阐述了区域水资源介循环利用模式的结构特征、基本特点和目标定... 为解决我国面临的突出水环境问题,破解经济发展需求与水资源短缺、水环境污染和水生态破坏之间的矛盾,提出区域水资源"介循环"(water meta-cycle)利用模式,系统地阐述了区域水资源介循环利用模式的结构特征、基本特点和目标定位,并通过案例分析了其适用效果.介循环是一种人工强化生态调控的区域水资源多阶多元循环利用模式.通过企业、家庭和社区等局部单元内的水循环利用,工业和城市等社会系统尺度内的污水再生处理与直接利用,以及区域层面上再生水的生态媒介循环利用(water natural system-mediated reuse)等,促进不同层阶和不同用途水循环利用的有机衔接与耦合,实现再生水的安全聪巧(safe and smart)利用、区域尺度上水资源的闭环循环利用和趋零排放.区域水资源介循环利用模式以再生水的生态媒介循环利用为核心,具有闭环趋零、多阶多元、强化调控和复合高效等特点,有望成为区域水资源可持续管理、保障水环境安全的有效模式. 展开更多

关键词 流域污染治理 区域水系统 水的介循环 污水再生利用 水质生态净化技术

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大采深矿井地面区域治理奥灰水害关键技术研究 被引量：78

6

作者 赵庆彪 赵兵文 +2 位作者 付永刚 南生辉 赵章 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第8期14-20,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 大采深矿井 高承压水 奥灰岩溶裂隙含水层 区域超前治理水害 多分支近水平孔定向钻探 水平孔浆液扩散机理

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奥灰岩溶水上带压开采区域超前治理防治水技术 被引量：51

7

作者 赵庆彪 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第8期1-4,21,共5页

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 ... 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。 展开更多

关键词 大采深矿井 下组煤开采 奥灰岩溶水 带压开采 区域超前治理防治水技术

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奥灰岩溶水上带压开采区域超前治理防治水技术 被引量：10

8

作者 赵庆彪 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2014年第S1期232-236,共5页

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 ... 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。 展开更多

关键词 大采深矿井 下组煤开采 奥灰岩溶水 带压开采 区域超前治理防治水技术

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区域超前探查治理技术在邯邢矿区深部采煤底板水害防治中的应用 被引量：25

9

作者 蒋向明 任虎俊 陈亚洲 《煤炭工程》 北大核心 2020年第3期66-71,共6页

针对超前区域探查治理技术在探查治理设计、注浆改造工艺、治理效果评价方面存在的问题,通过分析邯邢矿区水文地质条件及邢东矿、辛安矿水害防治工程实例,对超前区域探查治理技术在深煤层底板高承压水害防治中的应用进行研究。研究得出... 针对超前区域探查治理技术在探查治理设计、注浆改造工艺、治理效果评价方面存在的问题,通过分析邯邢矿区水文地质条件及邢东矿、辛安矿水害防治工程实例,对超前区域探查治理技术在深煤层底板高承压水害防治中的应用进行研究。研究得出:注浆治理目的层应综合分析研究区水文地质条件、突(涌)水方式,选择离煤层最近、厚度适中、可注性较好的含水层进行注浆改造;水平孔布设距离应考虑研究区水文地质类型、地质构造复杂程度及发育程度确定孔间距,并设计机动孔;水平孔布置方式应考虑工程目的;治理应按"探、注、验一体化"的思路,对钻进过程中遇到的地质现象实施注浆治理并检验;治理效果应利用突水系数、含水层涌水量、矿井涌水量、构造发现率、初始奥陶系岩溶水压等指标,通过迭代指数法组合量化后,重新评价。 展开更多

关键词 区域超前探查治理技术 邯邢矿区 深部采煤 底板水害防治

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鄂尔多斯侏罗纪煤田巨厚顶板砂岩含水层区域治理技术研究 被引量：8

10

作者 王厚柱 王桦 《煤炭工程》 北大核心 2019年第10期96-101,共6页

文章以母杜柴登煤矿302盘区侏罗纪3-1煤层开采为背景,在充分分析矿井地质及水文地质条件的基础上,结合长距离定向钻孔技术在我国煤矿瓦斯治理、矿井水防治等方面的应用情况,提出了以工作面外巷钻孔导流、邻面钻孔截流、双侧采空区截流... 文章以母杜柴登煤矿302盘区侏罗纪3-1煤层开采为背景,在充分分析矿井地质及水文地质条件的基础上,结合长距离定向钻孔技术在我国煤矿瓦斯治理、矿井水防治等方面的应用情况,提出了以工作面外巷钻孔导流、邻面钻孔截流、双侧采空区截流和长距离定向钻孔追踪探放水为核心的巨厚顶板砂岩含水层区域治理技术。应用结果表明:该技术经济、可行,在工作面巷道掘进期间,对巷道掘进施工影响较小;可实现采煤工作面顶板水"分区防控、煤水分离、清浊分流、区域治理";较好地解决了富水顶板砂岩含水层的水害隐患,在顶板放水孔单孔涌水量超过200m^3/h、工作面涌水量超过600m^3/h的条件下,实现了厚煤层一次采全高工作面的安全生产和平均超过12000t/d的回采效率。 展开更多

关键词 侏罗纪 顶板砂岩含水层 水害区域治理 长距离定向钻孔 可控疏放

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两淮煤田煤层底板灰岩水害区域超前探查治理技术 被引量：85

11

作者 郑士田 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期142-146,153,共6页

煤层底板灰岩水害区域超前探查治理技术是近几年刚刚兴起的一种灰岩水害防治新技术,具有探查治理时间超前、探查治理空间范围大、水害隐患整体消除效果好等特点。分析了两淮煤田煤层底板灰岩水害基本特征,研究了煤层底板不同类型灰岩水... 煤层底板灰岩水害区域超前探查治理技术是近几年刚刚兴起的一种灰岩水害防治新技术,具有探查治理时间超前、探查治理空间范围大、水害隐患整体消除效果好等特点。分析了两淮煤田煤层底板灰岩水害基本特征,研究了煤层底板不同类型灰岩水害区域超前探查治理的技术方法和工程工艺。提出针对淮北煤田煤层底板存在高压复合强富水薄层灰岩含水层水害威胁的矿井,应采用定向水平井钻探和"高密度低压充填+低密度高压劈裂式注浆"探查治理技术;针对淮南煤田煤层底板发育厚层非完整隔水层的矿井,应采用定向水平井钻探和低密度连续高压劈裂注浆探查治理技术,通过典型矿井的工程示范,取得了良好的水害治理效果。 展开更多

关键词 底板灰岩水害 区域超前探查治理 定向水平孔 注浆方法

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煤层底板水害区域超前治理技术优化及其应用 被引量：37

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作者 郑士田 马荷雯 姬亚东 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期167-173,共7页

为了进一步提高煤层底板水害区域超前治理技术的治理效果,应优化注浆工艺,扩大技术的应用范围。总结淮北矿区区域底板超前治理工程实践表明,低压扩散和中压加固阶段压力控制对注浆总量起主要控制作用,进而直接影响灰岩含水层改造效果,... 为了进一步提高煤层底板水害区域超前治理技术的治理效果,应优化注浆工艺,扩大技术的应用范围。总结淮北矿区区域底板超前治理工程实践表明,低压扩散和中压加固阶段压力控制对注浆总量起主要控制作用,进而直接影响灰岩含水层改造效果,推导的不同岩溶裂隙发育程度地层的注浆量预计公式,可以有效指导注浆工程设计。此外,提出了工作面区域内、外双(钻)孔组的水平布设方法,优化注浆工艺的同时,提高了钻孔利用率。针对注浆工程中注浆压力控制及浆液选取等关键技术问题,建立了研究区裂隙发育程度的多源信息判识方法和"微压充填—低压扩散—中压加固—高压劈裂"的"阶段型"注浆压力控制模型,细分了不同注浆阶段的注浆浆液类型,推导了注浆压力的分级阈值和设计公式,实现了注浆压力的分区段高效、精准控制,对煤矿底板水害超前区域治理技术的应用与推广具有重要意义。 展开更多

关键词 底板水害 薄层灰岩 区域超前治理 定向水平钻进 注浆工艺

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采煤工作面内隐伏陷落柱的综合探测与治理技术 被引量：17

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作者 于绍波 李昭水 +1 位作者 姜化举 孙柏成 《矿业安全与环保》 北大核心 2017年第1期91-93,共3页

针对工作面隐伏陷落柱可能对安全生产造成的不利影响,采用CT成像技术探测陷落柱范围和TEM技术探测陷落柱富水性,通过超前探测、分析研判,采取系统的防治水措施,有效地防控了陷落柱对安全生产的影响。

关键词 水害防治 陷落柱 超前探测 系统治理

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棋盘井煤矿奥灰水定向钻探注浆区域治理技术 被引量：7

14

作者 刘忠全 张宝优 郭永红 《煤炭工程》 北大核心 2023年第3期52-57,共6页

为有效治理棋盘井煤矿16#煤开采面临的底板奥灰水问题,分析了水害机理,依据区域治理原则,采取地面定向钻进技术对井底车场范围实施超前注浆加固治理。地面定向钻探注浆治理工程施工1个主孔、11个分支孔,注入水泥量为40360 t,治理面积0.1... 为有效治理棋盘井煤矿16#煤开采面临的底板奥灰水问题,分析了水害机理,依据区域治理原则,采取地面定向钻进技术对井底车场范围实施超前注浆加固治理。地面定向钻探注浆治理工程施工1个主孔、11个分支孔,注入水泥量为40360 t,治理面积0.18 km^(2),井底车场治理区段奥灰顶部隔水层的隔水强度得到有效提高,治理后井底车场附近16#煤突水系数为0.0272~0.0317 MPa/m,小于0.06 MPa/m的临界值,可实现安全开采。 展开更多

关键词 奥灰水 地面定向钻探 水害治理 区域治理技术 注浆技术

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