“煤矿顶板水害防治技术”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“煤矿顶板水害防治技术”专题

来源：煤田地质与勘探

该专题为虚拟专题，《煤田地质与勘探》编辑部整理于2022-10-18。共11篇研究成果。

煤层回采诱发的顶板水害是煤矿安全生产的威胁之一。根据水害事故数据可知，煤层顶板水害类型多样，如顶板涌突水、离层突水、溃水溃砂等，不同矿区产生的顶板水害，均造成了巨大的损失，顶板水害的防治是大量矿区的难点和重点工作之一，尤其在西北生态脆弱区，顶板水害导致生态水位下降，生态环境恶化等。多年来，科研工作者针对不同类型的顶板水害开展了持续的防治技术研究，取得了丰硕的成果。现将以往相关研究成果汇集整理，以虚拟专题形式集中分享，以促进煤层顶板水害防治技术进步，加快成果转化。

行业视野: 安全
类别; 37个
关键词; 30位
专家; 9篇
论文; 4978IP
点击量; 2271次
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矿井电阻率法监测系统在采煤工作面水害防治中的应用

作者(Author)：鲁晶津, 王冰纯, 李德山, 段建华

摘要：煤矿智能化、无人化开采迫切需要水害隐患地质透明化为其保驾护航。矿井电阻率法监测系统针对工作面回采过程中的水害问题，采用伪随机信号发射和全波形数据采集提高设备的抗干扰能力，采用电极接地条件一致性校正和监测数据归一化处理等手段压制假异常，采用时移电阻率成像实现水害隐患电阻率异常响应的识别和提取，通过监测工作面回采过程中顶、底板电阻率变化对水害风险进行判识，实现采动工作面水害隐患的地质透明化。结合矿井电阻率法监测系统近年来的井下现场试验，分别介绍其在顶、底板水害监测中的应用案例。井下试验结果显示，电阻率法监测可以有效捕捉顶、底板出水过程的前兆信息。但在实际应用中，矿井电阻率法监测系统依旧面临着强电磁干扰以及采空区监测线缆难以保护等问题，并且采掘扰动对煤岩电阻率的影响机理研究不足，导致对电阻率异常进行分析解释时存在较大争议，还需要进一步开展相关研究工作。

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煤田地质与勘探

2022年第01期

290

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神府-东胜矿区高强度开采顶板涌水特征及防治技术

作者(Author)：许峰, 靳德武, 杨茂林, 王世东, 黄欢, 党亚堃

摘要：针对我国西部矿区煤炭开采顶板水害威胁问题，以神府−东胜矿区为研究对象，统计了50 个工作面的涌水量数据，总结了不同煤−水组合下5 种典型的工作面顶板涌水特征：动态补给主导的持续增长型；“动−静”储量共同作用的先增后稳型；微涌水持续稳定性；水文地质条件差异化局部凸显型以及静储量主导先增后减型。针对每种涌水规律，分析了其成因机制，并提出相应的水害防治思路及措施：当工作面受侧向补给较强时，根据实际水文地质条件可采用帷幕截流措施为主、疏水降压措施为辅的防治手段；当工作面受顶板含水层静储量补给为主时，可提前疏水降压，削峰平谷；当工作面受顶板含水层局部富水区域或采空区涌水补给时，可有针对性地采取疏放、注浆治理等综合措施，消除局部水患等。研究成果对于受顶板水害威胁的西部矿区水害防治工作具有借鉴意义。

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煤田地质与勘探

2022年第02期

422

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煤层顶板承压含水层涌水模式与疏放水钻孔优化设计

作者(Author)：虎维岳, 姬亚东, 黄欢

摘要：针对煤层顶板承压含水层涌水模式不清的问题，从煤层回采过程中顶板含水层涌水的时空变化特征入手，提出顶板含水层涌水量由静态储存量和动态补给量构成，认为静态储存量主要受来压步距、顶板垮落和导水裂隙(合称冒裂)影响区含水层厚度、含水层给水度控制，动态补给量主要受冒裂影响区外围含水层厚度、渗透性流场中水力梯度和过水断面面积控制；根据导水裂隙波及含水层情况，将顶板含水层涌水模式划分为井底进水的触及井涌水、井壁及井底进水的非完整井涌水和井壁进水的完整井涌水3种模式，并基于地下水渗流理论给出不同涌水模式下动态补给水量计算公式；针对以往疏放水钻孔数量多及疏放水量大的问题，以实现工作面顶板含水层静态储存量疏放后动态补给量可控为目的，提出冒裂区高度控制钻孔深度、单孔水位影响半径控制钻孔布置间距、钻孔疏放水量稳定时间控制超前疏放时间的疏放水钻孔优化设计理念，对疏放水及疏放钻孔布置进行优化，形成系统的顶板含水层水疏放体系。研究结果丰富了煤层顶板含水层涌水量计算和控制方法，对顶板水害防控具有实际的指导意义。

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煤田地质与勘探

2021年第05期

446

268
采动覆岩离层多层位注浆地表沉陷控制技术

作者(Author)：马荷雯

摘要：为了解决上覆岩层中无明显厚硬岩层、采动过程中难以产生较大尺寸离层空间、离层注浆充填率低的问题，提出采动覆岩离层多层位注浆技术。通过相似材料模拟实验对多层位离层注浆覆岩时空演化规律进行研究，并在淮北矿区某工作面进行现场试验。结果表明：在无较大采动覆岩离层情况下，采用增加钻孔数目的多层位离层注浆方法，在采动覆岩内部形成不同扩散半径的注浆充填体，共同叠加支撑上覆岩层，可以有效减小覆岩破坏程度。实施多层位离层注浆方法，可以有效提高注浆总量和注采比，地表减沉率可达79.92%。提出的离层注浆量计算公式可以精确预计浆液灌注量，准确率超过91%，可为覆岩离层注浆工程提供指导，并为注浆减沉率预计提供参考。这为解决煤炭资源开采引起的地表沉陷问题提供了一种有效和经济的方法，同时扩大覆岩注浆技术的应用范围。

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煤田地质与勘探

2021年第03期

410

225
“八位一体”闭环式煤矿顶板水害管控模式的构建与应用

作者(Author)：刘清宝, 丁湘, 冯洁

摘要：煤矿水害防治是矿井安全管控的重点之一，但缺乏全面、系统、可控的技术管理手段，制约着煤炭资源的安全高效开采，为了科学、有效地指导煤矿水害防治工作，以鄂尔多斯盆地深部煤矿顶板水害为例，运用系统工程与闭环式管理的理论体系，提出了“立体探查、预测预报、追踪探放、分段疏降、采前评价、阶梯排水、监测预警、总结优化”的顶板水害闭环式管控模式，该模式涵盖了水文地质条件探查、水害预测、顶板水疏排、水害监测预警等全过程的管理、控制，形成了从水害治理效果到水害防治过程中每个阶段的反馈通路，组成一个水害防治闭合回路，保障了防治水工作有据可依、偏差可控。将该模式应用于深部复杂水文地质条件的煤矿顶板防治水技术与管理，实现了煤矿水害防治技术与生产管理的协同创新，保障了煤矿安全高效开采，为深部复杂水文地质条件煤层开采顶板防治水技术与管理提供借鉴。

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煤田地质与勘探

2021年第04期

540

232
煤层开采覆岩预裂–注浆改性失水控制方法探讨

作者(Author)：赵春虎, 王皓, 靳德武

摘要：陕北榆神矿区煤层开采面临顶板水害防治与水资源协同保护技术需求，根据材料力学、断裂力学相关理论，以及不同覆岩类型的采动裂隙带统计成果，提出基于预裂–注浆改性(P-G)的煤层顶板失水控制技术思路，其基本原理为通过压裂工艺将连续性好的基岩层压裂成非连续性岩层，削弱采动导水裂隙在坚硬岩层中向上扩展的“尖端效应”，抑制导水裂隙发育高度。再采用黏土类软弱注浆材料将岩层改性为相对软弱的岩层，起到抑制导水裂隙带向上发育与降低上覆岩层导水能力的双重作用，从而实现煤层顶板含水层失水控制。本文以陕北能源基地榆神矿区为对象，提出以采煤工作面地质与水文地质条件分析，采煤工作面顶板含水层涌(失)水模式识别，P-G模式、层位与时间确定，顶板岩层水平孔水力压裂与注浆改性为主要思路，对榆神矿区采煤工作面顶板含水层失水控制方法进行了探讨，为我国陕北能源基地榆神矿区顶板水害防治和水资源协同保护技术实践提供一定的借鉴。

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煤田地质与勘探

2021年第02期

759

139
榆神矿区煤矿防治水的几点思考

作者(Author)：范立民, 孙魁, 李成, 宁奎斌, 冀瑞君

摘要：为了科学解释榆神矿区矿井涌水量较大的涌(突)水事件，为煤矿防治水奠定基础，分析了近年来区内发生的突水事件及矿井较大涌水情况，提出矿井较大涌水形成机理、红土层水文地质性质、矿井涌水量预测的准确性等疑问，阐述了突破“井田”范围，从区域上研究地下水系统和突水水源，关注延安组、直罗组、安定组、洛河组等砂岩弱富水性含水层，从导水裂隙带中寻找突水水源，科学评价各岩(土)层的水文地质条件，采动岩层(含水层)渗透性演化以及探索矿井水害源头预防和区域治理思路等几点思考，提出应该从区域上认识水文地质条件及对煤矿涌(突)水的“贡献”，揭示矿井较大涌水形成机理，进一步加强水文地质补充勘探，准确识别含水层、隔水层及其空间赋存关系，探测大采高、大采面环境下导水裂隙带发育规律，并提出从区域上识别地下水强径流带和局部富水区的基础上，制定矿井水害防控措施的思路，为榆神矿区煤矿水害防治提供借鉴和帮助。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

1599

733
顶板离层水突涌模式及预防技术模拟研究

作者(Author)：张文泉, 王在勇, 吴欣焘, 邵建立, 雷煜, 吴绪南

摘要：为预防顶板离层水突涌产生的安全事故，提出了部分充填方案进行模拟研究。首先通过现有资料总结分析全国发生的多种离层水害事故，深入研究离层积水致灾模式；然后以陕西某矿首采区1307工作面的离层水害事故为例，分析其水文地质条件、上部含水层和离层水突涌的关系，利用3DEC数值软件模拟工作面顶板离层空间发育特征；最后根据该矿的实际情况，提出部分充填开采方式预防离层水突涌的技术措施，并对该矿的部分充填方案进行优化模拟研究。研究结果表明：根据发生条件的不同将离层水突涌划分为5种模式，离层积水过程分为初始积水期、积水至满期和裂隙扩展期；在保持充填率不变的情况下，随着走向采宽和充填宽度的同时同量增加，充填体对上覆岩层支撑作用逐渐增强，离层下部隔水层出现两侧应力增大现象，最佳部分充填方案为采宽80 m，充填宽度80 m，为顶板离层水害的预防提供新的思路。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

313

234