半固结砂岩含水层采前预疏降临界水位确定方法下载

weixin_39820780 2020-10-02 02:30:28

基于蒙东地区煤层顶板砂岩含水层群所具有的特殊富水性及半固结性,该区数以亿吨的煤炭资源普遍存在着突水溃砂的危害,对半固结砂岩含水层进行采前预疏降成为这种条件下必需的技术手段,而半固结砂岩含水层采前预疏降安全临界水位的确定,则成为预疏降工程最关键的技术指标。为了实现敏东一矿首采工作面顶板半固结砂岩含水层下的安全开采,分别应用大井解析法与Visual MODFLOW数值模拟法对含水层采前预疏降水位的确定进行研究。研究得出,在工作面排水能力固定的前提下,大井法与数值模拟法确定采前预疏降安全临界水位分别为距离煤层顶板68.4,45.0 m,实际推采数据表明,数值法预计结果与实际情况更为接近。2种方法的研
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基于蒙东地区煤层顶板砂岩含水层群所具有的特殊富水性及半固结性,该区数以亿吨的煤炭资源普遍存在着突水溃砂的危害,对半固结砂岩含水层进行采前预疏降成为这种条件下必需的技术手段,而半固结砂岩含水层采前预疏降安全临界水位的确定,则成为预疏降工程最关键的技术指标。为了实现敏东一矿首采工作面顶板半固结砂岩含水层下的安全开采,分别应用大井解析法与Visual MODFLOW数值模拟法对含水层采前预疏降水位的确定进行研究。研究得出,在工作面排水能力固定的前提下,大井法与数值模拟法确定采前预疏降安全临界水位分别为距离煤层顶板68.4,45.0 m,实际推采数据表明,数值法预计结果与实际情况更为接近。2种方法的研究数据为矿井安全合理地进行疏水采煤提供了重要的科学依据。

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。

针对我国煤矿地质采矿及水文地质条件千差万别、水体类型错综复杂的现状和水体下压煤开采的工程实践，详细阐述了控水采煤技术的思路、技术原理、技术原则和关键技术，即综合考虑煤矿安全和经济合理等重要因素，针对不同充水能力与补给条件的含水层，通过钻孔预先疏放一定量的含水层静储量，同时采用采动裂缝垂向导水性的差异和滞后压实的特性，实现涌水量大小和形式可控。该技术解决了传统的水体下采煤留设不同类型防水煤岩柱技术而造成煤炭资源的大量损失，或者单一采用含水层疏降技术不仅容易形成人为导水通道，而且过量的钻孔对含水层的疏放增加矿井涌水量及排水费用，同时导致地下水位大幅度下降，使矿区生态环境遭到严重破坏等问题。将控水采煤技术与综放开采工艺特点相结合，应用到内蒙古铁北煤矿半固结砂岩含水层下综放控水开采实践中。研究结果表明:针对铁北煤矿煤层顶板砂岩含水层的赋存状态与富水程度、不同采动覆岩破坏程度、主采煤层与含水层的空间关系，基于控水开采采前预疏与边采边疏相结合的技术原则，利用综放开采采场沿煤层底部布置，放煤厚度灵活调整可控的特点，提出的“顶水开采与疏干或疏降开采相结合、先疏后采与边采边疏相结合、钻孔疏干或疏降与回采

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基于一维固结理论，采用抽水条件下含水层非稳定水位作为弱透水层固结边界条件，建立含水层抽水引起相邻弱透水层固结的数学模型，利用分离变量法，提出弱透水层的孔隙水压力和固结变形的解析公式，对比分析非稳定孔压和定孔压边界条件下弱透水层的固结发展规律。结果表明：考虑含水层非稳定流的弱透水层一维固结解较真实地反映抽水期间弱透水层中孔压消散和固结变形规律，为含水层抽水条件下弱透水层固结问题的合理分析提供了一条新的途径。

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