主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

“礦井突水水源快速判識與水災防控關鍵技術”專題

來源:煤田地質與勘探

隨著煤炭資源開采向深部延伸和開發重心向西部轉移,我國煤礦安全生產面臨的水害威脅和制約程度更為嚴重。“十三五”期間,中煤科工集團西安研究院有限公司牽頭,聯合多家科研院所圍繞礦井突水水源快速判識與水災防控關鍵技術開展了大量研究工作,在基礎理論分析、防控技術體系研究、關鍵裝備研制等方面取得了大量的成果。為促進學術交流和科研成果轉化,《煤田地質與勘探》設立“礦井突水水源快速判識與水災防控關鍵技術”專題,選登8篇稿件集中報道項目的相關科研成果。

行業視野

安全

類別

34個

關鍵詞

28位

專家

7篇

論文

425IP

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  • 作者(Author): 劉德民, 尹尚先, 連會青

    摘要:準確圈定煤礦工作面底板突水預警重點監測區域,實現監測位置和潛在突水點位置在空間上的匹配,是突水災害預警急需解決的問題之一。為研究煤礦工作面底板突水災害預警重點監測區域評價技術,采用水文地質分析、GIS空間分析及ANN預測等技術手段,建立了底板突水災害預警重點監測區域評價指標體系,提出了將不連續指標轉化為連續指標的方法,建立了評價模型,研發了重點監測區域評價GIS系統,實現了煤礦底板突水災害預警重點監測區域GIS與ANN耦合評價技術,最后以趙莊煤礦5303回采工作面底板突水監測預警為例,利用研發的系統圈定了該工作面重點監測區域。研究表明,確定預警重點監測區域的影響因素主要有含水層水壓、含水層富水性、含水層防(隔)水煤巖柱厚度、老空區危險性指數、斷層危險性指數、陷落柱危險性指數和封閉不良鉆孔危險性指數,利用分段函數可以有效將不連續指標轉化為連續指標,研發的評價系統可以實現煤礦突水災害預警監測位置自動評價,評價結果與現場揭露及水害預警系統監測結果一致。
  • 作者(Author): 徐路路, 董書寧, 戴振學, 徐斌, 尹尚先, 周巖, 陳駿駿

    摘要:滲透率是評價多孔介質導水性能的主要參數,是導水介質微觀孔隙結構在宏觀上的表現特征。通過掃描電鏡實驗和圖像處理技術,統計出砂巖微觀孔隙幾何參數,并結合分形理論探究了砂巖微觀孔隙結構對滲透率的影響。同時,以實測滲透率為約束條件,確定了對滲流起作用的最小孔隙半徑rmin區間,該區間可作為滲透率預測時最小孔隙半徑rmin的最優取值區間,并獲取了與之對應的孔隙半徑累積百分數區間。結果表明:砂巖最小孔隙半徑rmin的取值對滲透率影響較大,隨著砂巖最小孔隙半徑rmin取值的增大,其滲透率先急劇下降,后漸漸地趨于穩定,并伴有上升趨勢。在致密砂巖中,理論滲透率與實測滲透率相等時,對應的最小孔隙半徑rmin落在孔隙半徑累積百分數為15%~25%內,該孔隙半徑累積百分數區間對應的孔隙半徑區間可作為計算砂巖理論滲透率時最小孔隙半徑rmin的最優取值區間,并且隨著砂巖滲透率的增大,最小孔隙半徑rmin對應下的孔隙半徑累積百分數逐漸增加。
  • 作者(Author): 徐 斌, 董書寧, 徐路路, 周 巖, 陳駿駿, 戴振學, 王 皓

    摘要:為了探索不同配比下漿液的穩定性能及其沉積析水規律,改進了現有漿液靜置析水試驗裝置,進行了漿液穩定性沉積析水試驗,獲得了水固比(0.6︰1~3︰1)、粉煤灰摻量(0%~90%)、水玻璃摻量(0~12%)單因素控制下的漿液樣本在各時刻析水厚度值;引入漿液析水厚度生長理論,獲得了不同配比條件下漿液析水厚度生長曲線;對漿液穩定性衡量法進行分類,并驗證了漿液穩定性直接衡量法與間接衡量法的等效關系。結果表明:隨著水固比增加,漿液穩定性減弱;粉煤灰能延長漿液最終析水時間,提高漿液穩定性;水玻璃能縮短漿液最終析水時間,降低漿液穩定性;析水厚度生長曲線呈現半“C”形;間接衡量法與直接衡量法不具有直接等效關系。研究成果為防治水注漿工程的漿液配比優化提供參考。
  • 作者(Author): 潘繼良, 任奮華

    摘要:本文基于廣義SMP準則,綜合考慮中間主應力、孔隙水壓力和圍巖的剪脹特性,建立了巷道圍巖的理想彈塑性模型。根據彈塑性理論,推導了滲流作用下的圍巖應力場、位移場和塑性區半徑的統一解析解。結合具體算例對SMP準則計算得到的圍巖應力分布和塑性區半徑與Mohr-Coulomb(M-C)準則進行了對比,并對孔隙水壓力和圍巖剪脹角等影響因素進行了分析。研究結果表明:SMP準則計算得到的塑性區半徑小于M-C準則,說明M-C準則相較于SMP準則更為保守;孔隙水壓力對巷道圍巖的位移場具有很大的影響,表現為孔隙水壓力越大,巷道洞壁附近圍巖位移量越大,且圍巖塑性區半徑和彈塑性交界面處的峰值切向應力與孔隙水壓力成正比;采用相關聯流動法則會低估圍巖的強度,不考慮剪脹則會低估圍巖的實際變形。
  • 作者(Author): 汪子濤, 劉啟蒙, 劉瑜

    摘要:為探究淮南煤田地下水的空間分布情況及各項水化學作用的強度,將淮南煤田劃分為松散層較厚的北部區域與松散層較薄的南部區域,收集了兩區域16個礦井主要突水含水層的水化學測試數據,綜合采用離子組合法、Gibbs圖、氯堿指數等方法研究了各含水層的地下水水化學特征。研究結果表明:地下水總溶解固體與松散層埋藏厚度呈正相關,其均值范圍在951.92~2 667.79 mg/L。隨著松散層厚度的增大,脫硫酸、濃縮結晶及陽離子交替吸附等水化學成分形成作用得到增強,使SO42– 不斷消耗形成HCO3– ,導致溶解度小的HCO3– 結合Ca2+、Mg2+析出,并最終形成以NaCl主導的高礦化度水體。該結論將為深部煤礦區水害防治、水資源利用等提供一定借鑒作用。
  • 作者(Author): 董東林, 李祥, 林剛, 卞建玲, 曹成龍, 吳恒

    摘要: 在煤礦開采過程中,礦井水害事故頻繁發生。為快速準確地找出礦井突水水源,降低礦井突水給煤礦生產帶來的危害,以趙各莊礦為例,運用獨立性權系數與模糊可變理論相結合的方法,選取了Na+,Ca2+,Mg2+,Cl–,SO2– 4和HCO– 36種水化學指標,對趙各莊礦的20組水樣數據進行分析計算。結果表明:獨立性權系數–模糊可變理論模型排除了水樣中各指標間冗余信息的影響,克服了水樣各變量間權重難以確定以及變量對水質影響不均勻的問題,可在一定程度上保證突水水源識別模型的準確度;Cl–權重值遠大于其他各項化學指標的權重值,即Cl– 對突水水源的識別結果影響較大;采用本文所建模型判別趙各莊礦的8組測試水樣,判別準確率達87.5%,表明該模型在礦井突水水源識別中具有重要參考價值。
  • 作者(Author): 姚偉華, 王鵬, 李明星, 蘇超, 程思遠

    摘要:孔中物探方法是近幾年行業研究的熱點,考慮到金屬礦上應用較成熟的地–孔瞬變電磁法具有徑向探測距離遠,數據信號不易受地面電磁干擾影響等特點,將其應用到煤礦積水采空區探查領域。采用三維時域有限差分算法對鉆孔不同方位的積水采空區模型的總場響應、異常響應進行了數值模擬,總場三分量對積水采空區反映明顯,異常場三分量形態組合能判別異常體的方位。采用等效渦流原理,研究了利用異常場三分量來反演異常體的位置、傾角和規模等參數的空間定位算法。通過不同方位的理論模型測試,不同時刻的反演等效電流環大小、位置的組合能反應含水采空區的空間位置及規模。最后在陜北某礦針對已知含水采空區開展地–孔瞬變電磁法探測試驗,采集的三分量信號光滑可靠,且異常反應明顯,并對不同時刻的異常場三分量數據進行反演處理,反演結果與實際采空區位置和規模基本一致,證明該方法可作為煤礦鉆孔中探查積水采空區的有效手段。

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