Overburden strata failure due to mining

China has developed some specific methods of coal mining and experimental techniques under aquifers and surface water. Over the last 40 years, about 1000 longwall faces were extracted under surface and ground water, liberating millions of tons of coal reserves without disastrous consequences. Since coal extraction enhances hydraulic conductivity, it is desirable to determine accurately pre- and post-mining hydraulic conductivities in the overburden strata. To measure these conductivities, boreholes are drilled pre- and post-mining either on the surface or in underground observing roadways. The flow rate or circulation loss along the borehole during drilling is measured by pumping drilling mud into the borehole. Well logs are also applicable for the determination of mining induced fractures and permeability changes (Peng et al. 2002a).

In general, two failure zones that affect strata hydraulic conductivity are formed overlying the mined area: a caved zone and a water-conducting fractured zone (Liu et al. 1981, Zhang and Shen 2004). For mining under aquifers, the water-conducting fractured zone is more interesting, since it provides access for water inflow into the mine workings because of hydraulic conductivity enhancement in this zone. From in-situ testing of borehole flow rate, the water-conducting fractured zone can be divided into the following three subzones (Fig. 9.1):

(1) Slightly fractured subzone. Only little fractures are induced in the strata. Compared to the original strata, hydraulic conductivity in this zone increases slightly. The fluid circulation loss rates in the observing borehole are less than 0.1 l/s m;

(2) Moderately fractured subzone. The strata only have partial bed separations and fractures. Hydraulic conductivity in the strata increases moderately. The circulation loss rates are between 0.1 and 1.0 l/s m;

(3) Severely fractured subzone. Most of the strata have been fractured, and the fractures are interconnected. Hydraulic conductivity in the strata increases dramatically. The circulation loss rates are greater than 1.0 l/s m.

Field observations by circulation loss measurements in boreholes while drilling have shown that the strata failure characteristics differ considerably for different inclinations of the extracted seams. For flat or slightly inclined coal seams (the dip angle, D < 30q), the profile of the water-conducting fractured zone is broad in section with extended lobes over the headgate and tailgate, as shown in Fig. 9.2. For strong rocks, the failure zone has a different characteristic, as shown in Fig. 9.3, which is that the failure zones are much higher in the vertical direction and narrower in section.

For inclined coal seams (30q

A considerable number of in-situ observations have shown that heights of strata caved and fractured zones in the overburden formation depend primarily on the lithology and strength of the overlying strata, as well as the inclination of the extracted seam. The following formulae have been obtained according to in-situ observations in thousands of longwall faces (Liu et al. 1981, Bai and Elsworth 1990, Zhang and Shen 2004).

For mining under aquifers, it is desirable to avoid the extra expense of strata dewatering. This can only be achieved when aquifers are located outside the water-conducting fractured zone. In this case, water inflow into the mine workings does not increase. When an aquifer lies within the fractured zone, but outside the caved zone, excessive groundwater discharge to the mine occurs (according to the mining experiences in China); however, the sand in the unconsolidated aquifer does not flow into the mining area. When an unconsolidated aquifer is situated within the caved zone, both water and sand can rush into the mining area, and this may even cause disastrous consequences, if the aquifer is very permeable and strongly waterbearing.

The Daliuta coal mine, affiliated with the Shenhua Group, is located in ShenFu Coalfield, Northern Shaanxi Province and on the southwestern bank of the Yellow River, Northern China (Fig. 9.7). It is one of the major coal mines in China. This coalfield consists of nearly flat-lying beds of Jurassic coal measure. The thickness of the primary coal seam, No. 2, is approximately 4 m with the roof consisting of medium-grained sandstones. The overlying coal measures are 19 to 65 m in thickness, comprising weak, weathered strata in the uppermost reaches. The bedrock is overlain by unconsolidated alluvium comprising mixed impermeable clay layers with water-bearing sands and gravels. The alluvium is generally 38 to 43.4 m in thickness, in which one aquifer underlies lowermost in the unconsolidated overburden. The total depth of cover for seam No. 2 ranges approximately from 20 to 100 m. Comprehensive mechanized longwall mining with full caving is

Translate. Indonesia

Cina telah mengembangkan beberapa metode spesifik untuk teknik penambangan dan eksperimental batubara di bawah akuifer dan air permukaan. Selama 40 tahun terakhir, sekitar 1000 wajah longwall diekstraksi di bawah permukaan dan air tanah, membebaskan jutaan ton cadangan batubara tanpa konsekuensi bencana. Karena ekstraksi batubara meningkatkan konduktivitas hidrolik, diharapkan dapat menentukan konduktivitas hidrolik pra-dan pasca-tambang secara akurat di lapisan overburden. Untuk mengukur konduktivitas ini, lubang bor dibor pra-dan pasca-pertambangan baik di permukaan atau di jalan raya pengamatan bawah tanah. Laju aliran atau kehilangan sirkulasi sepanjang lubang bor selama pengeboran diukur dengan memompa lumpur pengeboran ke lubang bor. Log sumur juga berlaku untuk penentuan perubahan fraktur dan permeabilitas yang disebabkan oleh pertambangan (Peng et al. 2002a).

Secara umum, dua zona kegagalan yang mempengaruhi konduktivitas hidrolik strata terbentuk di atas area yang ditambang: zona caved dan zona retakan yang melakukan air (Liu et al 1981, Zhang dan Shen 2004). Untuk penambangan di bawah akuifer, zona retakan air akan lebih menarik, karena menyediakan akses masuk air ke dalam pekerjaan tambang karena peningkatan konduktivitas hidrolik di zona ini. Dari pengujian in-situ laju alir lubang bor, zona retakan air dapat dibagi menjadi tiga subzones berikut (Gambar 9.1):

(1) Subzon sedikit retak. Hanya sedikit patah tulang yang diinduksi di strata. Dibandingkan dengan strata asli, konduktivitas hidrolik di zona ini sedikit meningkat. Tingkat kehilangan sirkulasi cairan di lubang bor diamati kurang dari 0,1 l / s m;

(2) Subzon sedang retak. Strata hanya memiliki pemisahan dan fraktur parsial. Konduktivitas hidrolik pada strata meningkat cukup. Tingkat kehilangan sirkulasi antara 0,1 dan 1,0 l / s m;

(3) Pecahan subzon. Sebagian besar strata telah retak, dan fraktur saling berhubungan. Konduktivitas hidrolik pada strata meningkat drastis. Tingkat kehilangan sirkulasi lebih besar dari 1,0 l / s m.

Observasi lapangan dengan pengukuran kehilangan sirkulasi di lubang bor sementara pengeboran telah menunjukkan bahwa karakteristik kegagalan strata sangat berbeda untuk kecenderungan yang berbeda dari lapisan yang diekstraksi. Untuk lapisan batubara datar atau sedikit miring (sudut kemiringan, D <30q), profil zona retakan air dilakukan pada bagian dengan lobus diperpanjang di atas headgate dan bak truk, seperti ditunjukkan pada Gambar 9.2. Untuk batuan yang kuat, zona kegagalan memiliki karakteristik yang berbeda, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.3, yaitu bahwa zona kegagalan jauh lebih tinggi pada arah vertikal dan lebih sempit pada bagiannya.

Untuk lapisan batubara miring (30q

Sejumlah observasi in-situ menunjukkan bahwa ketinggian zona tersusun dan retakan pada formasi lapisan penutup terutama bergantung pada litologi dan kekuatan lapisan atas, serta kecenderungan lapisan yang diekstraksi. Rumus berikut telah diperoleh sesuai pengamatan in-situ di ribuan wajah longwall (Liu et al 1981, Bai dan Elsworth 1990, Zhang dan Shen 2004).

Untuk penambangan di bawah akuifer, diharapkan untuk menghindari biaya tambahan pengurasan strata. Ini hanya bisa dicapai bila akuifer berada di luar zona retakan air. Dalam kasus ini, arus masuk air ke pekerjaan tambang tidak meningkat. Bila akuifer berada di dalam zona retak, tapi di luar zona caved, debit air tanah yang berlebihan ke tambang terjadi (menurut pengalaman pertambangan di China); Namun, pasir di akuifer tidak terkonsolidasi tidak mengalir ke daerah pertambangan. Bila akuifer yang tidak dikonsolidasikan terletak di dalam zona caved, air dan pasir bisa masuk ke daerah pertambangan, dan ini bahkan dapat menyebabkan konsekuensi bencana, jika akuifer sangat permeabel dan sangat waterbearing.

Tambang batubara Daliuta, berafiliasi dengan Grup Shenhua, terletak di Lapangan Tanker ShenFu, Provinsi Shaanxi Utara dan di tepi barat daya Sungai Kuning, Cina Utara (Gambar 9.7). Ini adalah salah satu tambang batu bara utama di China. Batu bara ini terdiri dari hamparan batu nisan Jurassic yang hampir rata. Ketebalan lapisan batubara utama, No. 2, kira-kira 4 m dengan atap yang terdiri dari batupasir berbutir medium. Ukuran batubara di atas ketebalan 19 sampai 65 m, terdiri dari lapisan lemah dan lapuk di bagian paling atas. Batuan dasar diliputi oleh alluvium yang tidak dikonsolidasi yang terdiri dari lapisan tanah liat yang mudah ditempa dengan pasir dan kerikil bantalan air. The alluvium umumnya 38 sampai 43,4 m ketebalan, di mana satu akuifer mendasari paling bawah di overburden unconsolidated. Total kedalaman penutup jahitan No. 2 berkisar antara 20 sampai 100 m. Penambangan longwall mekanik lengkap dengan caving penuh digunakan dalam ekstraksi batubara.

Batu bara memiliki iklim beriklim sangat kering dan terletak di th
Telusuri tanpa menggunakan tangan
Ucapkan "

Terjemahkan