深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术
Key technologies for prevention and control of roof water disaster at sources in deep Jurassic seams
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摘要: 为解决目前蒙陕矿区深部侏罗系矿井采后采场落地水量大、煤水混杂，以及上部煤层距离强含水层较近，无法安全掘进与回采等一系列问题，提出了深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术。应用沉积控水规律，分析了含(隔)水层在平面与剖面的空间展布规律与含水层富水性分布规律，在此基础上，针对煤层厚度变化较大、顶板含(隔)水层交互成层的特征，通过构建含有沉积环境影响指数、砂岩厚度、岩芯采取率、单位涌水量、渗透系数与导水裂隙带发育高度6个指标在内的评价指标体系，提出了符合深部侏罗系矿井水文地质特征的矿井涌(突)水风险分区评价方法，进而根据“断源截流、集中疏排、源头预防、超前治理”的防治水思路，提出了“上行开采低位截流”、“工作面单侧截流”、“工作面双侧截流”与“工作面方向调整截流”4种地下水截流治理模式，最后以蒙陕矿区的门克庆矿井和母杜柴登矿井进行实例分析。应用结果表明:① 直罗组一段砂岩含水层主要为河道相沉积，砂体的空间连续性较好，是深部侏罗系矿井的主要充水含水层;② 门克庆矿井首采区3-1煤顶板涌(突)水危险区主要分布在研究区的南部，呈东西向条带状展布，与实际情况较为吻合;③ 根据门克庆矿井首采区涌(突)水危险性分布规律，应用了“工作面单侧截流”与“上行开采低位截流”两种治理模式并分析了其在实际工程中的应用效果。深部侏罗系矿井水害防治作为一个复杂的系统工程，以源头防控为重点的系统防治技术体系仍是深部侏罗系矿井水害防治需要重点攻关的研究方向。Abstract: A series of problems,such as the large amount of water inflow,the coal-water mixing problems after mining, and unsafe heading and mining due to the close distance between upper seam and strong aquifer,exist in the deep mining areas of Shaanxi-Inner Mongolia,China. To solve these problems,this study puts forward the key technologies for prevention and control of roof water disaster at sources in deep Jurassic seams. The spatial distribution in both the plane and section of aquifers (aquicludes) and water abundance distribution of aquifers are analyzed by employing the law of groundwater controlled by geological sedimentary. On this basis,in view of the characteristics of large coal seam thickness variation and the interaction of roof aquifers and aquicludes,a zoning evaluation method of water-inrush risk in accordance with the hydrogeological characteristics of deep Jurassic mine is proposed by constructing an evaluation index system composed of sedimentary environmental impact index,sandstone thickness,core recovery,unit inflow, permeability coefficient and the height of water flowing fractured zone. Then,according to the water prevention and control proposal of “intercepting from the source,centralized drainage,source prevention and advanced governance”, four regional closure optimization models composed of upward mining and low flow closure,working face unilateral clo-sure,working face bilateral closure and working face direction adjustment closure mode are determined. Finally,a case study at Mengkeqing Mine and Muduchaideng Mine in Shaanxi-Inner Mongolia mining area is carried out. The applica-tion results show that:① The sandstone aquifer in the Member 1 of Zhiluo Formation is mainly channel sediments,and the sand body has good spatial continuity,which is the main water-filled aquifer in the deep Jurassic mine. ② The dangerous water-inrush areas of the No. 3-1 coal roof aquifer are mainly distributed in the south of the first mining are-as in Mengkeqing Mine,showing an east-west strip pattern,which is consistent with the actual situation. ③ According to the evaluation results of water-inrush risk in the first mining areas of Menkeqing Mine,two modes composed of work-ing face unilateral closure,upward mining and low flow closure are applied,and the application effects in practical pro-jects are analyzed. System establishment of source prevention and control technologies will still be the key research di-rection in deep Jurassic mines.
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期刊类型引用(43)
1. 刘成林. 黄陵煤矿水文地质特征及水害防治措施. 陕西煤炭. 2025(02): 109-114 . 
百度学术
2. 马国逢，刘洋，杨建，王强民. 蒙陕深埋煤层首采工作面顶板富水性和涌水量差异研究. 煤炭工程. 2024(02): 87-91 . 百度学术
3. 曾一凡，朱慧聪，武强，王皓，郭小铭，崔芳鹏，庞振忠，刘守强，杨维弘. 我国不同类别煤层顶板水害致灾机理与防控路径. 煤炭学报. 2024(03): 1539-1555 . 本站查看
4. 武强，朱慧聪，胡辰睿，魏新疆，侯柱平，肖璇，刘学，李俊杰，赵佳，程一帆，杨亮，邢一迪，曾一凡. 我国煤层水害基本架构及发展情势. 煤炭工程. 2024(10): 12-21 . 百度学术
5. 蔡骥. 东曲煤矿28806工作面顶板突水危险性研究. 煤炭与化工. 2024(11): 61-65 . 百度学术
6. 李志刚，王海生，王作红，汪冲. 考虑渗流—应力—损伤耦合的煤矿灾害模型及其应用. 能源与环保. 2024(12): 60-65 . 百度学术
7. 刘晓民，王震宇，刘廷玺，王文娟，杨耀天，王文光. 煤炭资源富集区煤-水协调共采影响因素研究. 煤炭科学技术. 2024(S2): 162-174 . 百度学术
8. 贾建称，贾茜，桑向阳，吴艳. 我国煤矿地质保障系统建设30年:回顾与展望. 煤田地质与勘探. 2023(01): 86-106 . 百度学术
9. 丁湘，闫鑫，李哲，蒲治国，黄海鱼，刘溪，纪卓辰，张寅. 基于沉积控压规律的鄂尔多斯盆地中深部矿井冲击危险性分区评价. 采矿与岩层控制工程学报. 2023(04): 44-53 . 百度学术
10. 冯洁，丁湘，蒲治国，李兆扬，段东伟，段会军. 陕北侏罗系砂岩宏观-微观特征及其富水性响应机制. 煤炭科学技术. 2023(07): 167-178 . 百度学术
11. 雷鹏翔，魏新帅，茹良. TEM技术在浅埋多层采空区探测中的应用. 陕西煤炭. 2023(06): 94-99+112 . 百度学术
12. 马红卫. 台格庙矿区基岩孔隙裂隙发育规律及富水性分区研究. 煤. 2023(12): 27-31+40 . 百度学术
13. 孙钧青，王皓，杨建，尚宏波，王甜甜，乔伟. 无机-有机综合指标在煤层顶板涌水水源判别中的应用. 煤矿安全. 2023(12): 182-190 . 百度学术
14. 黄欢. 巨厚充水含水层疏放水层位优化研究. 中国煤炭. 2023(12): 39-44 . 百度学术
15. 王永平，张铭睿，袁向荣. 榆神矿区顶板水井下钻孔疏干降压技术研究. 煤炭工程. 2023(S1): 54-59 . 百度学术
16. 王国文，闫鑫，贺晓浪，丁湘，肖乐乐. 母杜柴登煤矿超长工作面顶板砂岩水靶向疏放技术. 河南理工大学学报(自然科学版). 2022(02): 39-45 . 百度学术
17. 许峰，靳德武，杨茂林，王世东，黄欢，党亚堃. 神府-东胜矿区高强度开采顶板涌水特征及防治技术. 煤田地质与勘探. 2022(02): 72-80 . 百度学术
18. 黄海鱼，丁湘，吴永辉，刘溪. 鄂尔多斯盆地北部中侏罗统沉积相特征及其对中深部矿井涌水量的影响. 西北大学学报(自然科学版). 2022(03): 508-518 . 百度学术
19. 胡荣杰. 压实作用下黄土渗透性规律及其意义. 能源技术与管理. 2022(03): 86-88 . 百度学术
20. 冯洁，侯恩科，王苏健，丁湘，段会军. 陕北侏罗系砂岩沉积控水规律研究. 采矿与安全工程学报. 2022(03): 546-556 . 百度学术
21. 孙振洋. 砂岩裂隙注浆浆液扩散机理及影响因素研究. 中国煤炭地质. 2022(07): 28-33 . 百度学术
22. 康占忠，刘洋. 榆神矿区水文地球化学特征精细分层研究. 煤炭技术. 2022(08): 72-75 . 百度学术
23. 方刚，刘柏根，靳德武，梁向阳，刘洋，夏玉成，王春刚，徐圣集. 穿越富水煤层段井巷防治水技术研究. 煤炭科学技术. 2022(07): 252-260 . 百度学术
24. 方楚婧，杨泽元，范立民，马雄德，孙魁，郭人泰，张奥奇，李舒，刘胜祖. 神府南区直罗组含水层富水性研究. 灾害学. 2022(03): 219-226 . 百度学术
25. 马莲净，赵宝峰，吕玉广. 煤层底板分阶段疏水降压水害防控方法. 中国安全科学学报. 2022(S1): 145-151 . 百度学术
26. 王强华，杜明泽，黎灵，李江华，张陇强. 安新煤田地下水流场演化规律研究. 煤炭工程. 2022(10): 124-129 . 百度学术
27. 范立民，迟宝锁，王宏科，马雄德，焦养泉，孙魁，苗彦平，王建文，胡俭，马万超. 鄂尔多斯盆地北部直罗组含水层研究进展与水害防治建议. 煤炭学报. 2022(10): 3535-3546 . 本站查看
28. 刘洋，杨建，周建军. 蒙陕深埋矿区工作面涌水量全生命周期演化规律. 煤田地质与勘探. 2022(12): 152-158 . 百度学术
29. 弓仲标，黄浩，王兴锋. 陕北浅埋矿区煤层顶板含水层富水成因研究. 中国煤炭. 2022(S1): 219-223 . 百度学术
30. 贾建称，巩泽文，靳德武，李泉新，吴艳. 煤炭地质学“十三五”主要进展及展望. 煤田地质与勘探. 2021(01): 32-44 . 百度学术
31. 万燎榕，王洋，张卫民，吴平，葛勤，刘海燕. 基于富水性分布的矿井奥灰含水层涌水量动态预测. 科学技术与工程. 2021(08): 3057-3062 . 百度学术
32. 孙洁. 呼吉尔特矿区深埋煤层顶板“七里镇砂岩”富水特征研究. 中国煤炭地质. 2021(04): 62-67 . 百度学术
33. 冯洁，侯恩科，王苏健，丁湘，段会军，王磊. 陕北侏罗系沉积控水规律与沉积控水模式. 煤炭学报. 2021(05): 1614-1629 . 本站查看
34. 周竹峰. TEM约束反演技术在煤矿多层目标体精细探测中的应用. 陕西煤炭. 2021(04): 175-178+181 . 百度学术
35. 苗彦平，蔚波，姬中奎，陈小绳，路波，薛小渊. 侏罗纪浅埋煤层开采典型水害模式及分区. 煤矿安全. 2021(08): 75-82 . 百度学术
36. 吕文斌，杜明泽，管彦太，赵宝相，牟义. 弱胶结地层大采高工作面覆岩“两带”发育高度研究. 煤炭工程. 2021(08): 92-97 . 百度学术
37. 周强. 基于水化学特征组分测试的陷落柱突水水源判别. 能源与环保. 2021(09): 99-103 . 百度学术
38. 刘洋，杨建，梁向阳. 纳林河深埋矿区水文地球化学垂向综合特征. 科学技术与工程. 2021(30): 12872-12878 . 百度学术
39. 周新河，翁明月，苏士杰，李广疆. 近距离煤层顶板水害立体防控技术研究——以蒙陕深部矿井为例. 煤炭科学技术. 2021(12): 165-172 . 百度学术
40. 梁向阳，杨建，曹志国. 呼吉尔特矿区矿井涌水特征及其沉积控制. 煤田地质与勘探. 2020(01): 138-144 . 百度学术
41. 徐圣集，刘洋，方刚. 榆横北区巴拉素井田沉积特征分析. 煤矿安全. 2020(07): 221-227 . 百度学术
42. 马良，王海军. 生产煤矿接续采区补充勘探模式的构建与应用. 中国煤炭地质. 2020(06): 1-6+15 . 百度学术
43. 吕玉广，刘宝开，赵宝峰，吕文卿，韩港，王永宝. 侏罗系宝塔山砂岩水文地质特征与解危开采研究——以新上海一号煤矿为例. 煤田地质与勘探. 2020(06): 170-178 . 百度学术
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