高强度开采地表移动变形规律及减损关键参数模拟

煤矿超大工作面高强度开采对地表影响剧烈,环境影响演变迅速。根据神东矿区典型工作面的地质采矿条件,结合数值模拟试验和现场岩移观测数据,利用开采沉陷学、力学和统计学等相关理论,研究超大工作面开采地表移动变形规律和减损关键参数。采用正交试验方法设计工作面长、宽、厚和推进速度4种因素、5个水平的有限差分数值模型进行试验,并在科学计算软件Mathematica中分析模拟得到的地表移动变形量,用受损区在沉陷区的占比这一指标表征开采损坏程度。基于模拟和分析结果,采用方差分析法定量反演超大工作面关键参数对地表受损程度的影响规律,发现控制工作面宽度和采厚对减损开采影响显著。研究结果可为生态脆弱矿区的资源与环境协调开发提供理论和技术参考。     

基于环境稳定同位素法分析煤矿开采对岩溶水的影响量

针对煤矿开采对岩溶水资源造成的影响,以太原市西山某煤矿为例,综合采用硫、锶和氢氧同位素特征分析法,研究了岩溶地下水中同位素的主要来源和同位素演化的主要水岩相互作用,分析计算了矿坑水和矿区裂隙水中岩溶水的混合比例,定量评估了煤矿开采对岩溶地下水的影响量。结果表明：西山某煤矿矿坑水中岩溶水(含地表水)的比例为51%,裂隙水中岩溶水(含地表水)的比例为60%,据此计算得出煤矿开采影响岩溶地下水量为129.5万m³/a。     

絮凝剂作用下黏性细沙絮凝沉降规律研究

细颗粒泥沙广泛分布于河流、水库、河口及海岸水体中,其絮凝沉降及输移规律是泥沙运动力学中一个重要课题。采用自制沉降实验装置,实验观测了不同絮凝剂浓度、不同浓度黏性细颗粒泥沙的絮凝沉降过程,分析研究了黏性细沙絮凝沉降规律。结果表明：聚合氯化铝(PAC)絮凝剂比较稳定,PAC溶液浓度对不同泥沙浓度絮团沉速的影响均较小,最佳投放浓度可统一采用0.08 g/L。阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)絮凝剂对泥沙浓度的反应最为敏感,絮凝剂最佳投放浓度随着泥沙浓度的变化分为3个稳定段和2个敏感段,稳定段CPAM最佳投放浓度分别为0.08、0.10和0.12 g/L,敏感段CPAM最佳投放浓度可采用区间插值方法选取。阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)絮凝剂最佳投放浓度随着泥沙浓度的变化分为2个稳定段和1个敏感段,稳定段APAM最佳投放浓度不随泥沙浓度的变化而变化,分别为0.08和0.10 g/L,敏感段APAM最佳投放浓度可采用区间插值方法选取。絮凝剂APAM的絮凝效果最好,絮凝剂CPAM的絮凝效果次之,絮凝剂PAC的絮凝效果较差。