浅埋煤层高强度开采区地裂缝发育特征——以陕西榆神府矿区为例

通过遥感解译结合实地调查,对榆神府矿区采煤损害进行了分析研究,结果表明：自1993年以来,榆神府矿区塌陷区面积共94.47 km2,地面沉陷区95处,地裂缝1 802条（组）;地裂缝在地表的展布具有明显的分带性,黄土沟壑区高强度开采区,地裂缝密集,地表破坏严重;风积沙地区,高强度采煤地裂缝密集,部分地裂缝自然弥合,地表表象不明显;开采强度对本区地裂缝的发育起决定性作用。本区地裂缝主要分布在石圪台-大柳塔、大昌汗-老高川、榆家梁、锦界、柠条塔煤矿北翼以及大砭窑、麻黄梁一带,均为煤炭高强度开采区。     

黄土沟壑区特厚煤层开采地裂缝发育规律研究

黄土沟壑区特厚煤层开采易产生地裂缝,加剧生态环境破坏,危及矿区安全。本文以山西省某矿区104工作面为研究背景,结合现场调查、数值模拟和理论分析等方法,研究了采动地裂缝静态分布特征、动态演化规律及其形成机理。研究表明:地裂缝分为拉伸型、台阶型2种类型与分叉、平行2种组合方式。宽度0～5 cm的裂缝数量占52%,宽度5～10 cm的裂缝数量占28%,宽度10～15 cm的裂缝数量占14%,宽度大于15 cm的裂缝数量占6%,黄土沟壑区采动地裂缝发育程度更强;根据地裂缝分布位置,可以分为动态面内裂缝(工作面内且与开切眼基本平行)及永久边界裂缝(开切眼、停采线及平巷附近)2种类型。动态面内裂缝具有“山峰”活动规律,裂缝宽度呈现“先开后合再稳定”的变化特征,永久边界裂缝宽度呈现“只开不和”的变化特征,裂缝初始宽度与最大宽度满足线性正相关关系;地裂缝的形成是由下至上的动态发育过程,即“采煤—覆岩移动—地表变形—产生地裂缝”。通过构建“井下开采—覆岩移动—地裂缝产生”三维一体模型和地裂缝动态发育模型,定性分析了地裂缝的活动机理。研究成果对黄土沟壑区生态环境修复及采动损害防护具有重要参考价值。     

西曲矿采煤地裂缝分布特征及成因探讨

对西曲矿采煤地裂缝形成的地质背景和地裂缝发育特征及成因进行了分析，认为它的形成与采煤活动有关，采煤形成沉陷盆地导致地裂缝发生，地质采矿条件、地形微地貌及表土层的性质对它的分布特征有影响。并讨论了其发展趋势及防治对策，以保持矿区的可持续发展。     

生态脆弱矿区地表裂缝动态变化对土壤含水量的影响

针对我国西部生态脆弱煤矿区煤炭开采对土地生态环境的损害问题,以陕北生态脆弱矿区某矿为研究区,采用土壤水分速测仪(TDR)现场实测、统计分析相结合的方法,基于已有研究成果,研究分析采空区上方表层土壤含水量的变化与地表采煤沉陷动态地裂缝动态发育规律的关系。结果表明:采空区上方表层土壤含水量的变化与地表动态地裂缝的动态发育规律基本一致,当地表裂缝开始出现并开裂时,裂缝周围表层土壤含水量逐渐减少;当裂缝初次闭合时,表层土壤含水量也随之有小幅度回升;当裂缝再次开裂时,表层含水量也随之下降;随着工作面推进,后方裂缝闭合,表层土壤含水量也随之上升,且动态裂缝对表层土壤含水量有一定的影响范围,影响距离70 cm左右,距离地裂缝距离越近,表层含水量变化越明显,当距离超过70 cm时,表层土壤含水量基本不再变化。采动地裂缝对周围土壤含水量具有一定影响周期,且影响周期与动态地裂缝发育周期基本一致,土壤水分的变化与采动地裂缝的发育过程紧密相关,发现采动地裂缝的开裂与闭合对土壤微结构造成影响,进而影响土壤水分的蒸发与渗透,当采动地裂缝闭合后,土壤含水量将逐步恢复至采前水平。该研究具有开采工作面小尺度精细研究的特征,有助于生态脆弱矿区煤炭开采对土地生态的影响机制研究。     

羊场湾煤矿采动地裂缝发育特征及规律研究?

采煤诱发的地裂缝是煤矿区最为常见的一种土地破坏形式，也是矿区土地复垦、生态环境修复所直面的一种灾害类型。准确掌握其发育规律、特征并对其进行预测是采煤沉陷治理的基础。以羊场湾煤矿为研究区，采用无人机航拍、野外调查和理论分析的方法对地表裂缝发育规律、特征及其与采矿地质条件的关系进行了归纳分析。结果表明：裂缝发育程度会随着开采深度的增加逐渐减弱，当开采深度大于350 m时平行开切眼裂缝几乎不再发育。平行巷道裂缝则以“环带”的形式发育，当开采深度大于550 m时，裂缝发育特征不再明显。地表裂缝发育范围可以简化为2个半椭圆和1个矩形的组合形状，并能通过地表移动变形参数和煤层埋深计算出地表裂缝发育范围。地表裂缝最大发育宽度随着采深采厚比的增加呈负指数形态减小。经拟合处理，得到了地表裂缝最大发育宽度预测公式。     

神东矿区资源环境治理对策研究及其具体实践

神东矿区地处我国西部生态脆弱区与能源富集区，30多年来，不仅建成了特大型煤炭生产基地，而且将荒漠变成了绿洲。简要介绍了神东矿区资源开发概况与矿区生态环境特征，阐述了遵循习近平生态文明思想、坚持矿区绿色发展的必要性，分析研究了在矿区生态环境修复治理过程中面临的主要挑战和主要问题，展示了神东矿区创新采用的“三期三圈”“三控三用”生态修复治理与废物利用技术模式，以及“开采一次性煤炭资源，建设永续利用生态资源”的生动实践；认为，保护地表生态环境就是保护资源环境承载力，只有正确处理生态保护与经济发展的关系，才能实现高质量发展与良好生态环境的共赢。     

浅埋煤层开采地裂缝发育特征研究——以陕西榆家梁煤矿为例

为了研究西部矿区浅埋煤层开采造成的地裂缝发育特征,以陕西榆家梁煤矿为研究基地,对榆家梁煤矿43303-2工作面采动引起的地裂缝进行持续动态监测,对其采动地裂缝进行监测,分析了地裂缝的形态、区域分布情况以及地裂缝形成的影响因素,初步探析了采动地裂缝形成机理及发育规律。结果表明,地裂缝的发育是一个动态过程,随着工作面推进一段距离后,逐渐在地表产生地裂缝;采动过程中的地裂缝的形成主要受深厚比、表土层性质、开采速度以及地形地貌等因素影响。研究结果对于地表建筑物保护和土地整治具有指导意义。     

浅埋煤层环境影响的源头控制型安全开采技术

以神东矿区为研究对象,对其生态环境的特点、影响因素等进行深入分析研究,综合运用现场观测、理论分析、物理模拟、数值计算、系统优化与工程实践等方法,开发出适合于西北部煤炭开采区的生态型矿区源头控制型安全开采技术,并在矿区建设中加以应用,取得了显著效果,为我国西部煤炭开发起到了垂范作用。     

多专业融合视角下矿山生态修复重建实践探索

介绍了我国矿山生态修复的发展历程、现状以及传统煤炭产业对生态环境的影响，从恢复生态学理论、可持续发展理论、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理等多专业融合视角，阐述了神东矿区生态环境防治的创新技术模式与具体实践。认为，生态修复不仅仅是单纯的矿山植树造林种草行为，其内容非常丰富，涉及的专业也十分广泛，多专业交叉、多领域协同是矿山生态修复的显著特征。通过神东矿区生态煤矿建设的成功实践，认为经济是矿业与环境共同发展的纽带，矿业开发创造了财富，推动了经济社会发展，改变了矿区过去的贫穷落后面貌，同时也为生态环境治理提供了资金保障，推动了环境治理力度，从而让矿区绿色发展进一步带动了区域经济社会发展。     

靖远矿区地裂缝与地质灾害

靖远矿区地裂缝较多,主要分布在矿区境内的黄土中。地裂缝的生成和发展,不仅影响地面建筑设施,而且容易造成矿井恶性涌水事故,同时又是地震诱发的因素。着重研究矿区地面裂缝的类型、分布与发展,并从地裂缝发育特征及成因进行探讨,最后提出监测和防治措施。     

河南采煤塌陷区土地复垦与生态恢复浅析

本文通过对河南省煤炭开采区基本情况和煤炭开采造成的环境问题分析，提出了土地复垦和生态重建是进行煤矿塌陷区治理的重要措施。采煤塌陷区以土地复垦为主，结合矿山生态环境的恢复治理，通过采取工程、生物等措施进行土地复垦，实现生态环境改善。对于缓解矿区及周边的人地矛盾，为社会稳定创造条件，改善居住环境、促进人与自然的和谐发展，构建和谐社会具有重要的现实意义和长远意义。     

羊场湾煤矿采动地裂缝发育特征及规律研究

采煤诱发的地裂缝是煤矿区最为常见的一种土地破坏形式,也是矿区土地复垦、生态环境修复所直面的一种灾害类型。准确掌握其发育规律、特征并对其进行预测是采煤沉陷治理的基础。以羊场湾煤矿为研究区,采用无人机航拍、野外调查和理论分析的方法对地表裂缝发育规律、特征及其与采矿地质条件的关系进行了归纳分析。结果表明:裂缝发育程度会随着开采深度的增加逐渐减弱,当开采深度大于350 m时平行开切眼裂缝几乎不再发育。平行巷道裂缝则以“环带”的形式发育,当开采深度大于550 m时,裂缝发育特征不再明显。地表裂缝发育范围可以简化为2个半椭圆和1个矩形的组合形状,并能通过地表移动变形参数和煤层埋深计算出地表裂缝发育范围。地表裂缝最大发育宽度随着采深采厚比的增加呈负指数形态减小。经拟合处理,得到了地表裂缝最大发育宽度预测公式。     

风积沙区采煤沉陷地裂缝分布特征与发生发育规律

煤炭开发可能加剧对生态脆弱区环境的损伤,风积沙区地下煤炭开采对地表环境的影响主要是沉陷地裂缝,且目前的研究缺乏对地裂缝从发育到湮灭全过程的研究,笔者通过井上下相结合的空间坐标控制体系和自主研发的动态地裂缝监测方法,对补连塔12406综采工作面地裂缝进行持续动态监测,提出了边缘裂缝的分布规律和动态裂缝的发生发育规律及其与地质采矿条件之间的关系。研究表明:①动态裂缝超前于当前工作面向前发展,裂缝超前距与工作面日进尺量呈现明显的线性正相关,平均的裂缝超前距为10.359 m,超前裂缝角为近似垂直角;②高强度开采动态地裂缝的两侧无明显落差,裂缝的宽度值在采动过程中有显著的周期性变化,呈"M"型双峰波形,且第1个峰值明显大于第2个峰值,峰值比为1.4~3.8;裂缝发育周期T包含两个时长近似相等的"开裂—闭合"过程,约为18 d,在此基础上,结合地质采矿条件,建立了T的通用函数模型,表明动态地裂缝具有快速闭合的自修复特征,不需要人工修复;③边缘裂缝以"带状"、"O"形圈的形态分布在工作面开采边界的内侧,裂缝带宽为46~50 m,裂缝带整体向内收缩,临近工作面采动会减轻原有地裂缝的影响,减轻约40%,开采结束后边缘裂缝仍然存在,是主要地表环境损伤区和重点人工修复区域。     

黄河流域煤矿区生态环境修复关键技术与战略思考

针对黄河流域煤矿区所处的战略地位,剖析了该流域生态环境面临的主要问题,认为水资源短缺是该流域中上游生态环境治理的瓶颈,现有技术与方法还不能支撑黄河流域煤矿开采与生态环境的协调发展,理论与技术的创新将成为新的关注热点。分析了国内外煤矿开采的岩层结构及采动裂隙演化规律、地下水资源保护、煤炭开采对水和生态环境影响的研究现状,提出了黄河流域煤矿区生态环境修复应结合煤层赋存特点和煤层开采工艺技术,对上覆岩层产生的裂隙发育特征与展布格局,裂隙与地表水和矿井水的导通与耦合关系,裂隙对地表生态发育与退化作用,生态环境修复关键技术与方法等进行了系统描述。提出黄河流域中上游煤矿区生态环境修复关键是水的保护与利用,要采用四维综合监测方法,揭示采矿全周期的地下水、表层水运移及地表生态环境演变规律。要针对黄河流域不同煤矿区开发过程对水土资源受损的影响程度与范围,研究并形成黄河流域煤矿生态环境修复关键技术,构建黄河流域煤炭开发的生态安全评价体系及调控模式。要改变传统认为煤炭开采只是对生态环境破坏的旧观念,充分利用煤炭开采过程对上覆岩层产生裂隙这一类似"松土"的作用动力,减缓干旱半干旱地区极易形成的次生盐碱化现象,积极将人工修复技术和生态自修复作用相结合,实现从被动防治到主动治理,使煤矿区生态环境修复成为黄河流域生态治理的典范,并为其他行业应用提供借鉴。最后提出黄河流域煤矿区生态环境修复今后工作重点与发展模式,来实现生态环境修复可持续发展。     

巨厚煤层高强度开采地表移动特征及机理研究

巨厚煤层的高强度开采,造成矿区地表出现地裂缝、台阶、塌陷坑等较大非连续变形,此种变形破坏力极大,给矿区居民生产、生活带来严重威胁,同时可能引起水土流失,诱发山体滑坡等次生地质灾害,对矿区生态环境造成极大破坏.文中针对西北黄土高原区巨厚煤层高强度开采地表出现较大地裂缝、台阶等严重灾害问题,通过现场调查、变形监测等手段,分析研究巨厚煤层放顶煤开采地表移动特征及破坏机理,有效控制地表出现非连续变形.研究结果可为指导矿井安全开采,有效保护地表建(构)筑物及矿区环境提供技术依据,提高矿井开采对生态环境保护意识,在煤炭资源开发过程中注重对生态环境的保护,实现煤炭开采与生态环境保护可持续发展.     

煤炭地区生态环境治理对策研究

从目前煤炭开采区所发生的各种污染入手,分别对煤炭开采区所产生的固态、液态、气态的各种污染物进行了阐述和分析,主要论述了我国煤炭矿区在开采过程中所引发的地表塌陷以及采掘过程中所产生的各种废弃物的处理等。     

内蒙古煤炭资源煤质特征及清洁利用方向

内蒙古自治区煤炭资源丰富,拥有国家煤炭规划矿区42个,占全国煤炭规划矿区数量25.9%。为了评价内蒙古煤炭清洁转化利用途径,本文以内蒙古煤炭规划矿区为评价单元,参照特殊用煤资源潜力评价指标体系,通过对矿区主要煤层显微煤岩组分中镜质组、惰质组和壳质组和煤质主要指标中灰分、挥发分、全硫、氢碳原子及部分工艺指标进行分析,由此评价内蒙古42个煤炭规划矿区液化、气化及焦化用煤资源分布特征及清洁利用方向。结果表明：内蒙古直接液化用煤和气化用煤资源丰富,焦化用煤较少。气化用煤分布于鄂尔多斯地区的侏罗纪-石炭纪煤田,主要集中在神东大型煤炭基地,直接液化用煤分布于锡林浩特地区的早白垩纪煤田,主要集中在蒙东大型煤炭基地内,焦化用煤仅在鄂尔多斯西缘的乌海矿区分布。该研究成果将为内蒙古煤炭资源清洁高效利用及煤炭科学规划提供重要的指导意义。     

风沙区超大工作面开采土地损伤的演变与自修复特征

为揭示超大工作面开采过程中土地损伤的演变规律,以神东矿区的部分典型工作面为研究对象,建立了土地生态环境观测方法,发现地表移动变形、地裂缝以及土壤物理性质等关键要素具有一定的修复能力:① 与传统开采方式对比,超大工作面快速开采条件下,地表的移动变形和下沉总量没有变化,地表的下沉速度明显增大,地表受采动影响的时间缩短50%左右,相对均匀沉陷区的面积一次性达到78%,有效地促进了采后地形向采前状态的自修复;② 地裂缝存在明显的“分区”特性,动态地裂缝扩展程度较弱并快速闭合,发育周期与采矿地质条件有函数关系;边缘地裂缝以“O”型圈分布于开采边界,裂缝角呈近似垂直角,分布范围明显减小,也表现出较强的自修复能力;③ 土壤物理性质的变化与地表移动变形以及地裂缝的分区特征基本吻合,均匀沉陷区的土壤物理性质在采动1 a后趋于采前水平,而非均匀沉陷区由于边缘地裂缝的存在,暂无自然修复现象,需要辅助人工治理。     

矿区采空塌陷与地裂缝灾害探析

采空塌陷与地裂缝灾害是由采煤所引发的地质灾害之一,对矿区的生态环境和经济发展产生了重大影响。分析了矿区采空塌陷与地裂缝地质灾害的形成原因与影响因素,探讨了采空塌陷与地裂缝的危害,并对采空塌陷与地裂缝进行了分级评价。从建立地质灾害信息系统和管理两个角度,提出了采空塌陷与地裂缝灾害防治建议。     

唐山市马家沟矿开采沉陷损坏特征研究

开采沉陷损坏特征研究对于矿区沉降机理分析和生态修复利用至关重要。以唐山市马家沟矿区为例,根据该区域煤炭开采和矾土矿资源赋存特征,结合现场勘测与调查资料,分析了矿区开采沉陷变形损坏 特征。结果表明：急倾斜煤层开采在下山方向地表易形成台阶状非连续变形地裂缝,处于裂缝处的建（构）筑物破坏严重,位于裂缝以外的建（构）筑物破坏轻微,说明开采沉陷在裂缝处发生集中变形;根据物探勘 测,原采动过程中形成的地裂缝随着开采沉陷的稳定绝大部分闭合密实,但个别裂缝仍存在;在急倾斜煤层露头区域,不仅在开采过程中地表出现抽冒塌陷现象,而且开采沉陷稳定若干年后仍可能出现抽冒塌陷现象 。上述分析可为闭坑后的马家沟矿区采空区专项勘察及塌陷土地建设提供基础数据和设计依据,同时对国内类似矿区开采沉陷规律研究及矿区景观生态修复也有一定的参考意义。