陕北侏罗纪煤田矿区生态保护与可持续发展途径探讨

通过对陕北侏罗纪煤田之神府、榆神、榆横矿区的地质采矿条件、开采沉陷损害和矿区生态环境的现状调查,结合已有研究成果详细分析矿区的地质地貌、采矿和环境条件,以及开采沉陷损害的特点与特殊性,给出了控制开采沉陷损害的开采方法与区域景观生态修复相结合的可持续发展模式。     

湿陷性黄土覆盖区建筑群下条带开采实践研究

文中针对湿陷性黄土地区村庄建筑群下煤炭开采的特殊地质环境条件,采取分阶段条带开采、观测的方式,结合现场条带开采实例和观测数据,总结了湿陷性黄土覆盖条件下的条带开采地表移动规律,取得了建筑物不搬迁无损条带开采和不搬迁微损条带开采两项研究成果。     

急倾斜煤层开采地表移动变形预计

针对新疆乌鲁木齐矿区急倾斜煤层开采的复杂采矿、地质条件,运用预计采动地表移动变形破坏程度的综合评价软件—Yhl-12预计软件,预计模拟了新疆乌鲁木齐矿区的地表移动变形情况,分析了在急倾斜开采条件下,引起的地表沉陷破坏基本规律和损害的特殊性。为急倾斜煤层开采条件下的矿井实施合理、经济、有效的控制开采方法提供了重要的依据。     

王村煤矿铁路下采煤实践总结

文中介绍了王村煤矿在湿陷性黄土覆盖区进行的铁路下压煤开采实践,分析总结了在其煤炭开采过程中取得的铁路维护、地表移动参数等宝贵经验,为我国在湿陷性黄土覆盖地区进行三下压煤开采提供了宝贵的实践经验。     

宁东矿区开采损害控制与生态重建模式探讨

通过分析宁东矿区开采地质条件,论述了宁东矿区进入大规模开采阶段将出现的矿区开采对建筑设施、交通设施、生态环境损害等问题,提出通过控制开采技术与综合治理途径实现采矿业与环境保护的协调发展的一些思路。     

新疆伊宁矿区特殊地质条件液压支架选型研究

介绍了伊犁4#矿井的概况,针对新疆伊宁矿区伊北煤田巨厚Ⅲ级严重湿陷性表土层、浅埋深、无关键承载层以及"三软"地质条件下厚煤层的开采等特殊地质条件,采用现场地层资料实测和实验室模拟以及类似地质条件下开采情况调研后,对液压支架选型进行了综合分析,并确定了液压支架选型结果,为矿井实现安全高效开采乃至整个矿区煤炭资源大规模开发提供了可靠保障。     

煤矿采动损害评价系统的建立及应用

为了正确全面评价采动损害,更好协调地矿关系,指导矿山企业制定合理的开采接续设计,全面研究了我国现行的矿区各类地物的采动损害评价标准和规程,开发了用于采动损害技术经济评价的计算机辅助系统。对徐州矿区张小楼井在刘集镇村庄下采煤设计方案进行采动损害综合补偿评价,计算得到了各设计开采方案条件下各类地物采动损害补偿金额,为矿山生产规划的优选决策提供了客观依据。     

矿区三下开采安全性评价与计算机仿真方法

近年来建筑物下、水体下、公路、铁路下煤层安全开采问题凸显,针对这一问题,进行了开采损害的复杂性、多样性、不确定性分析,并以"开采方案-覆岩移动变形-地表损害程度-建筑设施及环境保护"为主线,以概率积分法为基本理论,以计算机仿真为手段,建立矿区地面保护物下安全开采的评价体系,并在西部矿区进行了广泛的实践,实践证明这种评价体系适用性强,它不仅是矿区地面保护物下安全开采的可靠方法之一,也是矿业可持续发展的一种有效的方法。     

地表切落式裂缝破坏及控制研究

以补连塔矿12407综采工作面为例,通过分析关键层的破断失稳条件并进行关键层结构稳定的数值模拟。结果表明:神东矿区地表损害形式呈切落式裂缝破坏,覆岩中的关键层起到控制这种破坏的作用;总结出了3种沉陷控制方法,即:限高分层开采;覆岩离层带注浆充填减沉方法、二次条带式开采沉陷控制方法,旨在为神东矿区地表生态环境保护提供防治措施。     

浅谈煤矿开采损害技术鉴定

为了准确判断煤矿区地表建(构)筑物的损坏原因,从地表建(构)筑物损害特征、实地测量和预测计算方面,总结了开采损害技术鉴定的一般方法.对某矿区地质采矿条件和地表建筑物实际破坏情况进行了分析,提出了开采损害技术鉴定不能依靠单一方法解决实际问题,应针对具体地质采矿条件和地表损坏情况综合运用多种方法进行判定.     

厚黄土覆盖层村庄下压煤条带开采关键技术研究

针对回坡底煤矿受厚黄土覆盖层村庄下压煤的影响,通过分析厚黄土覆盖层下伏基岩中存在关键层的条件下,应用概率密度函数法、关键层理论综合分析确定这种特定条件下的条带开采参数。结果表明,这种综合分析确定条带开采参数的方法,具有较高的可靠性,提高了条带开采的采、留宽比,减少了条带工作面搬家次数与掘进工程量是一种经济可行的方法,具有较好的应用价值。     

厚黄土下综放高强度开采地表沉陷与覆岩破坏实测

为研究厚黄土下厚煤层综放开采地表沉陷和覆岩破坏规律,通过在工作面地表建立岩移观测站和地面钻孔水文勘探,进行了地表沉陷变形实测和覆岩破坏高度钻探测定。总结研究地表岩移观测站实测资料和覆岩破坏探测钻孔水文观测资料,得出厚黄土综放高强度条件下地表沉陷剧烈,曲线较陡,在下沉盆地边缘沉陷变形曲线收敛较慢,最大下沉速度偏大,采动影响范围偏远;覆岩破坏探测结果显示综放覆岩破坏异常发育,导水裂缝带高度与综放采厚近似成正比,裂高采厚比例系数平均为19.75。研究成果为黄土区综放地表开采损害防治和水体下采煤及顶板水害防治提供技术支撑。     

西部矿区厚基岩特大采高工作面导水裂隙带发育特征

为了获得西部矿区部分厚基岩、中等埋深赋存条件下特大采高工作面裂隙发育特征,以上湾矿12401工作面为例,采用经验公式、数值模拟与现场实测相结合的方法进行了对比研究。结果表明:现阶段针对我国东西部矿区典型地质条件获得的经验公式很难适用于本文特大采高、厚基岩、中等埋深地质条件下的工作面。基于西部矿区地质条件的经验公式预测结果明显偏大,而基于东部矿区地质条件的经验公式预测结果则明显偏小。基于损伤本构模型的数值模拟结果与实测结果误差小于5 %,工作面推进过程中导水裂隙带的发育特征为:由于覆岩软硬岩层的存在,导水裂隙带向上呈台阶形发育;裂隙带形态随着采动程度的变化从“拱形”(三维“壳形”)转变为“马鞍形”(三维“盆状形”)的发育过程。     

孟巴矿厚松散含水层下协调保水开采模式

孟巴矿的地质采矿条件具有近地表松散富含水层厚、煤层顶板厚、煤层厚的"三厚"特征,开采煤层覆岩中含有多个含水层组,矿井水害是威胁矿井安全生产的主要因素。在覆岩多水体条件下,为了有效防止近地表厚松散UDT含水层进入井下,导致淹井灾害发生,提出上保下疏的开采水害防治模式。一分层安全开采的关键技术是控制复合关键层的结构稳定,应用初始后屈曲理论解析其稳定性,得出结构关键层的极限破坏长度,通过线性回归给出分层开采覆岩导水裂缝带发育高度预计计算公式,分析确定了一分层开采工作面宽度不超过150 m,限高开采3 m;依据对UDT含水层防护的安全煤岩柱高度确定二分层开采高度,二分层开采后覆岩结构关键层发生破坏,既能够有效疏放LDT隔水层以下含水层水,又能够保证LDT隔水层的完整性,达到UDT水体不发生下泄的目的,保障了矿井安全开采;根据工作面协调减损开采原理,确定开采分层合理错距约为82 m,下分层的巷道布置在上分层开采采空区下的厚煤层分层错距协调限高开采布置模式,实现有效降低了覆岩应力的叠加效应,减轻LDT隔水层的变形破坏程度。开采结果表明:厚煤层分层协调布置开采方法,有效减轻了UDT含水层下LDT隔水层应力叠加损伤程度,保护了隔水层的完整性;一分层限高综采,二分层限高综放开采分次疏放了煤层顶板至LDT底板2个含水层组,解决了矿井排水能力较小条件下的水害防治问题;分层工作面错距协调布置开采方法,有效降低了开采边界导水裂缝带发育高度,减小了LDT变形破坏程度,同时释放了一分层区段煤柱应力,实现了覆岩整体下沉,不但有效地降低了覆岩破坏高度,而且减小了冲击矿压冲击强度,开采期间UDT水位变化幅度稳定保持在一定范围内,实现了多水体条件下上保下疏的厚煤层分层安全开采模式。     

榆神矿区中深煤层开采覆岩损伤变形与含水层失水模型构建

煤层开采覆岩变形损伤是含水层失水主要原因,针对榆神矿区中深煤层开采影响下含水层失水规律研究程度不高问题,根据矿区主采煤层覆岩的地质与水文地质结构特征,总结提出中深煤层开采覆岩损伤变形影响下含水层"侧向直接与垂向渗漏"复合失水模式,以COMSOL多物理场耦合数值分析软件为平台,提出了中深煤层开采覆岩变形损伤与含水层失水数值分析模型的构建方法:①利用岩石力学模块,通过建立煤层开采条件下覆岩采动应力、孔隙率与渗透率耦合关系,模拟输出弯曲带覆岩各剖分节点的位移变形量,计算采动渗透系数变化;利用Mohr-Coulomb塑性破坏准则识别出采掘扰动下导水裂隙带的发育范围;②利用COMSOL软件平台中大变形几何体自动重新剖分计算模块,重新进行网格剖分,形成采动变形二次剖分网格;③在达西渗流模块中,根据含水层与导水裂隙带间的地下水运动状态的转化特征,把采动导水裂隙范围数值处理成达西渗流边界,重新输入采动渗透系数参数,以建立含水层地下水失水分析模型。最后以榆神矿区曹家滩煤矿为分析案例,建立工作面尺度上煤层开采覆岩损伤变形与含水层失水分析模型,模拟得出工作面2~(-2)煤层分层开采(5 m采高)条件下导水裂隙最大高度为128 m,发育至直罗与延安组基岩含水层内部,含水层失水总量35.84 m~3/h,其中侧向直接与垂向渗漏失水量分别为23.17,12.67 m~3/h,煤层开采对近地表松散含水层影响小;一次采全高(10 m采高)条件下导水裂隙最大高度为202 m,发育至富水性好的风化基岩含水层内部,失水总量增加至130.31 m~3/h,其中侧向直接与垂向渗漏失水量分别为92.65,37.66 m~3/h,煤层开采对松散含水层影响较大。     

基于非均布载荷下梁结构破断理论的地表破坏规律

为研究晋南典型山区厚黄土层薄基岩地质条件下煤矿开采对地表的破坏规律,本研究以山西省河寨煤矿为例,在实地调查的基础上,采用UDEC软件进行数值模拟,得出岩层断裂及地表移动的关系。模拟得到上覆岩层断裂的位置,地表破坏最严重。根据模拟结果,建立了基于非均布载荷的梁结构覆岩破断模型,推导出覆岩初次断裂和周期断裂的步距公式。将计算结果与实测地表裂缝位置进行对比,取得较好的一致性。研究表明：在山区厚黄土层薄基岩地质条件下进行煤矿开采时,采用非均布载荷梁结构断裂模型预测地表裂缝间距是可行的。     

黄土覆盖区采煤地表裂隙垂向延伸规律-以神南矿区为例

黄土覆盖区煤炭开采地表裂隙向下延伸深度,直接影响采煤塌陷区植被的生长和水的垂直渗漏。为此,采用土力学理论分析、地表观测、物理相似模拟和钻孔微电阻率扫描成像测井等多种手段,研究了神南矿区黄土覆盖区煤炭开采地表裂隙垂向延伸规律。研究结果表明:依据摩尔库伦理论,研究区煤炭开采地表裂隙极限显现深度为-4.2m,地表观测到的裂隙显现深度均小于该值。物理相似模拟实验结果显示,研究区煤炭开采地表裂隙垂向延伸深度为-15m,说明在黄土覆盖区地表裂隙极限显现深度下存在隐伏裂隙。现场实测显示黄土覆盖区煤炭开采0～6m深度裂隙较发育,-6～13m深度小裂隙发育不连续,-13～15m深度有隐伏的连续裂隙,-15m以深无裂隙发育,验证了物理模拟和理论研究结果。研究结果为保水采煤工程提供了依据。     

Surface Water Control for Mining Thick,Relatively Shallow Coal Seams in the Loess Area of Western China

Disastrous surface water incursions can easily occur during mining in the loess area of western China because of the shallow depth and great thickness of the coal seams there. Effective water control and drainage measures are essential to prevent such disasters. Using panels 90102 and 90103 of the Antaibao Mine of the Pingshuo mining area, Shanxi Province, as a case study, we analyzed the causes of the problem and the risk of surface water infiltration. Based on the vertical zoning features of the predicted deformation of the overburden strata and ground movement, the water-conductive fracture zone was 149.7 m thick, which means that mining could induce the inrush of surface water into the mining areas. A comprehensive set of methods was proposed, including excavation of drainage ditches, backfilling of subsiding areas, and construction of underground drainage channels. While these modifications were made in response to the geological and topographical conditions and surface drainage patterns of this site, similar methods can be used for other mines in loess areas.     

多煤层重复采动覆岩破坏高度发育规律研究

为了研究多煤层重复采动下覆岩破坏高度的发育规律,以公乌素煤矿三煤层开采为工程背景,通过现场实测、数值模拟研究方法,得到了单层开采和三层重复开采时16煤1604工作面覆岩导水裂缝带高度,采用3DEC数值模拟研究了单煤层开采及重复采动覆岩的破坏特征,理论分析了重复采动覆岩裂隙发育机理及裂缝带高度的计算方法。结果表明：钻孔冲洗液观测与钻孔窥视结合实测法更准确,公乌素16煤重复采动条件下,裂采比15.14,垮采比3.15|模拟显示采空区两侧裂隙发育明显且为离散裂隙,中部裂隙闭合,裂隙高度与实测较为接近|提出了3种不同程度的重复采动裂缝带发育高度的计算方法,为确定重复采动条件下覆岩裂隙发育高度提供理论依据。     

覆岩破坏规律探测技术的发展及评价

覆岩破坏规律探测是“三下”采煤, 尤其是水体下采煤不可缺少的部分。系统地论述了覆岩破坏规律探测技术的多种手段, 并对其原理和适用条件进行了综合评价。