某地浸铀矿山铀煤共采开发研究

内蒙古地区赋存大量的铀煤共生矿床,以某煤矿和铀矿床为典型,煤矿开采地下水位要求低于1060m,而铀矿开采需要地下水位在1340m以上。为解决这一矛盾,运用三维数值模拟技术,对矿区地下水进行了模拟,并首次运用水力帷幕,确定了水力帷幕的主要参数。运用数值模型对该方案进行了验证,证明运用水力帷幕可以保证水位维持在1340m。解决铀煤共采的难题,为内蒙古地区以及其他地区的铀煤共生矿床开发提供了解决方案。     

鄂尔多斯盆地某矿区铀煤协同开采地下水影响研究

为探明鄂尔多斯盆地铀煤开采相互影响因素及影响程度,应用地下水数值模拟系统(GMS)建立了鄂尔多斯盆地某矿区铀煤叠置区地下水三维数值模型,开展了铀煤协同开采条件下的地下水流场数值模拟预测,分析了地下水水位变化情况。研究结果表明:煤矿开采将引起区域地下水水位明显下降,使得铀矿区承压水头降低,甚至使铀矿区含矿含水层由承压状态转为无压状态,进而破坏铀矿床的地浸开采条件;地下水水位是制约该区域铀煤协同开采的关键因素;水力帷幕措施有利于该区域的铀煤协同开采。     

基于上铀下煤压覆关系的煤铀协调开采技术方案优选研究

塔然高勒煤矿东翼与纳岭沟铀矿存在着上铀下煤压覆关系,为实现煤铀协调开采,避免煤矿开采造成与其相邻的铀矿赋存区域地下水位下降,需设计最优煤矿开采方案,在铀矿与煤矿之间建造地下水力帷幕。采用有限差分法建立研究区地下水流三维非稳定流数值模型,利用数值模型对不同开采方案下地下水位动态进行模拟计算,通过对比不同开采方案下煤矿区及铀矿区地下水位的升降情况和影响范围,优选出最优开采方案。结果表明,开采方案二对铀矿区地下水影响最小,可作为煤铀协调开采地下水力帷幕建造的最优开采方案。     

某铀煤矿区煤矿排水对地浸铀矿地下水位的影响

在某铀煤矿区,铀矿体位于煤层之上,适宜采用地浸方法开采。对铀煤矿区水文地质条件的分析表明,铀矿开采需要的地下水正是煤矿开采需排出的地下水。根据煤矿的排水计划,通过解析法和数值法预测了煤矿排水对铀矿地下水位的影响,并提出了对铀矿影响最小的煤矿开采方案。     

基于控水开采的塔然高勒煤矿首采工作面优化研究

鄂尔多斯盆地油、气、煤、铀等能源资源富集,叠置资源开发的矛盾逐渐显现,其中煤炭开采导致区域地下水位下降,可能影响地浸采铀的水文地质条件。以鄂尔多斯塔然高勒煤矿为例,通过分析井田内341个钻孔的煤层顶板岩性组合特征并进行井下放水试验,结果表明,煤炭常规开采对地下水的影响范围大于4.5km,最大降深224.33m,对周边铀矿开采条件影响较大。根据矿井开采条件具体分析了综采长壁全部垮落法、充填开采、房柱式开采和条带开采等4种采煤方法,认为综采长壁全部垮落法在技术和经济上较可行。综合考虑覆岩破坏发育高度、隔水层厚度、含水层富水性及岩性结构、煤矿建设和生产需求等因素,优选出首采工作面位置和煤炭控水开采参数。基于该模型,模拟计算导水裂隙带局部波及含水层时涌水量为229m/h,地下水三维非稳定流数值计算显示20年后地下水位最大降深45.86m,大幅降低煤炭开采对区域地下水的影响。     

基于Visual MODFLOW的煤矿开采对地下水影响的数值模拟研究

为了研究该煤矿开采对研究区内地下水的影响,通过对研究区的水文地质条件的分析,构建了水文地质概念模型,并采用Visual MODFLOW软件就开采3煤层对地下水的影响进行了数值模拟研究。结果表明:3煤层开采后,潜水含水层的地下水位变化幅度较小,最大水位降深为6m;基岩裂隙含水层的地下水位降幅较大,最大水位降深为25m。     

近距离煤层下分层回采巷道支护技术研究

为解决三交河煤矿近距离2号煤下分层开采过程中应力显现异常、支护困难等问题,在现场调研、锚固力试验、巷道围岩地质力学试验基础上,对下分层回采巷道层间距大于3 m、1~3 m、特殊地段1 m条件下提出了3种支护方案,并运用UDEC软件对2^-2煤层开采过程进行了数值模拟。模拟显示:层间距小于2 m的巷道顶板最大下沉量50 mm,两帮最大移近量40 mm,与2-601工作面现场监测数据相符。三交河煤矿下煤层综合开采方案的成功实践,解决了近距离煤层开采过程中出现的支护问题,对于类似条件近距离煤层安全开采具有重要意义。     

青龙寺煤矿5-20102工作面矿压显现规律研究

煤矿开采过程中的工作面顶板垮落是危害煤矿安全生产的重要因素之一,进行工作面矿压显现规律研究对煤矿安全生产具有重要意义。通过数值模拟方法进行煤矿工作面开采模拟,研究了有无初采水力压裂条件下青龙寺煤矿5-20102工作面在采动影响下覆岩变形垮落规律和液压支架变形与工作阻力变化规律。研究结果表明,无初采水力压裂条件下工作面初次来压步距约为24 m,周期来压步距为8～14 m,平均周期来压步距约11 m,液压支架最大竖向位移约为273.5 mm;与无初采水力压裂相比,有初采水力压裂条件下工作面初采来压步距减小约20%,其周期来压步距基本保持不变,而液压支架最大竖向位移减小17.4%～35.6%,且液压支架出现最大位移的时间节点要比无初采水力压裂下提前3～4 m。     

杭来湾煤矿导水裂隙带发育高度数值模拟研究

杭来湾煤矿近年来由开采活动引起3号煤层上覆岩层发生移动和断裂变形,严重威胁矿井的安全生产。以杭来湾煤矿为研究对象,运用数值模拟软件,对30101综放工作面导水裂隙带发育过程及发育高度进行了模拟研究。模拟结果表明:煤层开采厚度为4.5 m时,导水裂隙带发育高度达到最大值117.5 m。经过与钻孔实测结果、经验公式计算得到的导水裂隙带发育高度进行对比分析,模拟结果与实测情况基本吻合,认为数值模拟方法对煤矿矿井突水预测提供理论基础,也可对煤矿安全生产提供较高的参考价值。     

帷幕注水地浸采铀三维地下水流数值模拟

在大量实测资料基础上,建立了新疆某铀矿床C10采区含矿含水层地下水流系统帷幕注水数值模型,模型总体相关系数达到0.82,较好地模拟了采区帷幕注水抬升含水层水位的水流状态。利用该模型对采区在开展抽注生产情况下含水层区域地下水位变化趋势进行预测。预测显示,在现有水力条件下,采区地浸生产钻孔设计为五点型,21个抽液孔33个注液孔,单孔抽液量为60m3/d,抽注孔间距为25m的井场排布时,采区外围8个帷幕孔进行帷幕注水抬升水位,单孔平均注液流量为115m3/d,1a内采区含水层地下水水位标高保持在1 210m以上,可维持井场正常抽注平衡。     

压煤开采安全上限标高数值模拟研究

针对桃山水库下铁麒煤矿主要压煤煤层受到水库上方水患的影响,以桃山水库下铁麒煤矿主要压煤煤层的地质条件为背景,运用计算机FLAC3D数值模拟软件进行煤层开采的建模及模拟,针对其塑性区发育特征的变化进行分析,得出煤层开采后导水裂隙带的最大发育高度为57 m,并分析得出铁麒煤矿桃山水库下压煤煤层的安全开采上限标高为+12 m,作为最终开采最大上限取值。研究结果为铁麒煤矿后续煤层的开采提供了参考依据,指导生产实际。     

黄土地区煤矿地表水防排水研究

目前国内对煤矿水害及防治研究多集中于对地下水水源产生的水害研究,对地表水诱发的煤矿水害研究较少。文章重点关注北方黄土地区煤矿地表水防治问题,为黄土地区的煤矿地表水害提供防治措施。通过对中煤平朔集团安家岭煤矿的研究,利用概率积分法、FLAC3D数值模拟方法对安家岭井工1矿4106~4109工作面地表移动规律进行研究模拟,预测开采后地表变形情况和平均影响半径,评价采动区内地表水渗漏的危险性。结果表明:根据经验公式与数值模拟方法计算采区"两带"(垮落带与导水裂缝带)发育高度约为171.8 m;采煤产生的地表积水区与导水裂缝带会对煤矿开采产生威胁;采取拦截工作面以外外围来水,就近取土适时填筑凹陷区,及时排除渗入矿井内部的积水等措施解决地表水渗漏问题对煤矿安全生产的影响。     

柳泉矿薄煤层开采工艺研究

针对柳泉煤矿具体地质条件,确定使用高档普采工艺,运用UDEC数值模拟软件,得出合理的工作面长度104 m。并对工作面设备选型问题进行了分析探讨,提出了柳泉煤矿薄煤层机械化开采的有效工艺方法。     

常乐堡煤矿刀柱式开采煤柱稳定性研究

针对常乐堡煤矿刀柱式开采合理采留比留设的问题,通过理论分析,数值模拟和物理模拟研究该矿刀柱式开采条件下煤柱的稳定性。研究结果表明:常乐堡煤矿现用的"采10留8"开采方案不能满足煤柱长期稳定性要求,数值模拟宽度8m的煤柱全部进入塑性破坏,物理模拟实验中同样发生了煤柱群失稳现象;常乐堡煤矿刀柱式开采采宽10.0m时,留宽至少为10m,在"采10留10"的模拟方案下煤柱弹性核区率为50.0%,大于榆阳地区现场统计的煤柱长期稳定性31%的弹性核区率,煤柱应力分布呈平缓的马鞍形,可以保持长期稳定。     

煤层开采弱透水层厚度变化对上覆松散含水层影响研究

在研究煤矿区地质、水文地质及采矿条件等的基础上,采用Visual MODFLOW进行煤层开采弱透水层厚度变化对上覆松散含水层影响的数值模拟研究。结果表明:在模拟期间,松散含水层地下水位下降幅度随着弱透水层厚度增大逐渐减小。研究成果为煤矿区松散含水层地下水保护提供了依据。     

多金属共生矿床规划方法

多金属共生矿床规划方法［葡］Ｆ．Ｈ．Ｍｕｇｅ等多金属共生矿床的综合性开发和有效回收要求从开采计划开始时便必须交替进行方案比较。多金属硫化矿床在选择开采方法时，尤其需要综合性观点，矿石回收是个敏感的问题。本文提出利用输入矿床数值模型对开采规划几个数据模...     

山区浅埋煤层裂隙发育UDEC模拟研究

受地下采动影响,坡体会发生移动变形,内部应力重新分布,同时,开采使地表产生裂隙,坡体很容易失稳,甚至发生滑坡、泥石流等大型地质灾害,并且也会加剧环境损害[1]。因此,为分析山区浅埋缓倾斜煤层开采时,覆岩裂隙发育变化及地表移动情况等,根据贵州山区煤矿地质复杂情况,运用UDEC软件对响水煤矿3号煤层12309工作面进行数值模拟。模拟结果表明:山区浅埋缓倾斜煤层与平原地区水平煤层开采引起的裂隙变化、地表移动变形等有所不同;坡角陡的地方裂隙发育,稳定性差,容易失稳发生滑坡;3号煤层12309采面开采后,覆岩受开采影响强烈,顶板跨落最大位移约为3.178m。     

极近距离煤层群下煤层开采巷道布置错距优化模拟分析

以内蒙古鄂尔多斯色连一矿为工程背景,运用FLAC 3D数值模拟软件,通过分析2-2煤层(上煤层)开采对3-1煤层(下煤层)的影响来判定3-1煤层巷道错距的取值范围,然后对该错距范围内的巷道布置做进一步数值模拟分析。通过建立内错5m、7m、9m、11m四种模型,从应力及塑性区分布规律的角度入手,最终确定当巷道内错11m,即3-1煤层中间煤柱42m时较合理。数值模拟结果在现场得到了验证。     

基于保障生态地下水位的露天煤矿主动保水技术研究

我国露天煤矿大多分布在西部生态脆弱区,主要采用疏干排水方式控制地下水,导致矿区周边地下水位下降、植被覆盖度减少,地下水资源和生态环境均不同程度受到影响。为解决露天煤矿开采造成的水资源与生态环境问题,自20世纪90年代提出了地下防渗帷幕截流矿区周边地下水的思路和方案,历经近30年的科研攻关,形成了以防渗膜与防渗材料复合防渗技术、低强度抗渗混凝土地连墙截水技术和超高压角域射流注浆帷幕截水技术为核心的露天煤矿保障生态地下水位主动保水技术,在扎尼河露天煤矿示范应用并取得成功。研究结果表明:露天煤矿生态地下水位主动保水技术经济、高效、环保,自开展生态地下水位主动保护技术以来,露天煤矿疏排水量逐渐减少,减少率75%以上,露天煤矿周边地下水位稳步抬升,目前已恢复至煤矿开采前的原始水位,并且植被覆盖度逐年增加,由较少植被过渡到适中植被。基于保障生态地下水位的露天煤矿主动保水技术可进一步应用到井工煤矿、非煤矿山等场景,保障生态地下水位,实现减损、保水、绿色开采。     

河下分层采煤导水断裂带发育规律研究

兖州矿区某煤矿部分煤炭资源位于河流下方,采用分层开采。为提高其开采上限,以该矿5304-1工作面开采实际为背景,根据现场地面钻孔成像观测结果分析,确定其导水断裂带高度为51.7 m;以工作面实际地层资料为基础,通过对煤层顶底板岩层组合和结构特征的分析,运用FLAC3D数值模拟方法,通过反复试算和修正,以及对煤层顶板导水断裂带的发育特征进行分析,得出厚煤层分层开采后导水断裂带的空间发育特征及发育高度;采用现场钻孔观测和数值模拟相结合的方法,确定出厚煤层分层开采顶板导水断裂带发育高度为52 m,为河下开采提高开采上限和防水煤柱的留设提供重要的参考依据。