大型缺水矿区水资源开发利用研究

为缓解神东矿区水资源短缺的现状,在全面分析区内水资源条件的基础上,采用充水系数法计算出该区采空区积水资源量为3 930.7万m3。同时分析了矿区洁净水工程供水潜力有限,而工业复用水工程的供水和矿井水开发利用潜力较大,矿区内部水资源开发利用潜力为1.5万m3/d,外部水资源可做为远期储备。进而给出了适合神东矿区现在和未来的水资源开发利用模式,以及枯水年水资源开发利用建议,从而达到神东矿区水资源综合利用,缓解水资源供需矛盾的目的。     

神东矿区煤炭开采水资源保护利用技术与应用

针对神东矿区矿井水外排蒸发损失的问题,分析了以往保水采煤方法的不足,系统研究了矿区水文地质条件,提出了矿区三类水(近地表土壤水、第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水)概念。在此基础上,神东矿区通过开展一系列水资源保护和利用技术研究,掌握了矿区煤炭现代开采地下水的运移规律,相继研发了采空区储水设施、煤矿地下水库和煤矿分布式地下水库的水资源保护和利用技术,形成了以煤矿地下水库为核心的矿区水资源保护和利用技术,并通过技术提升,建成了大柳塔矿分布式地下水库示范工程,实现了矿井水井下循环利用。现场工程应用表明,神东矿区煤矿地下水库安全稳定运行,提供了矿区95%以上用水,有效保障了矿区的可持续发展,为我国西部地区煤炭开采水资源保护利用技开辟了新的技术途径。     

神东矿区节能环保生态技术难题及解决思路

神东矿区气候干旱、降水量少的丘陵、荒漠地带,生态环境极其脆弱。在煤矿开采的同时,为了科学处置资源开发推进过程中的废水、废气、废渣等问题,保护矿区水资源和植被生长,提高矿区空气质量,实现资源开发与矿区生态环境和谐发展,公司通过先进的技术、设备和科学管理手段,不断攻克环境治理难题,努力降低水土流失及环保隐患,提高资源利用效率,本文对神东矿区未来节能环保生态技术难题与解决思路探讨,以实现矿井的长期可持续发展。     

神东矿区矿井水文地质类型划分标准研究

根据神东矿区存在的主要水害类型及水文地质特点,对《煤矿防治水规定》中矿井水文地质类型划分依据进行了研究,着重阐述了西北地区划分标准、分布式排水系统矿井涌水量数据的采用方法;通过调查收集全国多个矿井的年产量、涌水量、排水系统类型,增加了吨煤排水系数水文地质类型分类依据,最终确定了适合神东矿区的水文地质类型划分标准,提出了采用综合加权平均系数法确定水文地质类型的方法。     

典型高强度开采矿区保水采煤关键技术与实践

神东矿区是我国重要的煤炭生产基地和典型的高强度开采矿区,同时也是我国典型的干旱半干旱生态环境脆弱区,矿区高强度煤炭生产与生态环境的协调发展是该区的重要研究课题。针对神东矿区干旱半干旱地区水资源贫乏、生态环境脆弱等特点,通过研究矿区水文地质结构特征、煤层覆岩结构类型等,提出了矿区的水文地质结构分区和保水采煤分区;以此为基础,针对不同的水文地质结构类型,提出了神东矿区的保水采煤的基本原则,以及矿区重要水源地、厚基岩含水层、烧变岩含水层、水资源转移存贮、矿井水资源化利用等保水采煤的关键技术;最后,结合典型矿井,开展了上述关键技术的现场工程实践,并取得了良好的应用效果。     

榆神矿区水资源的合理开发利用方案

通过对榆神矿区地表水及地下水资源的分布特征分析，针对不同的水资源特征及水资源量，提出了合理开发利用方案，保护榆神矿区生态环境的措施。     

浅析神东矿区矿井水处理

神东矿区地处干旱地区,水资源十分宝贵,生态环境十分脆弱,如何做好矿井水的处理与利用、实现可持续发展对于神东矿区及周边地区来说至关重要。本文从处理设施、工艺流程、创新理念、加大投入以及检测等方面介绍了神东煤炭集团矿井水处理模式,为煤炭矿井污水处理、利用、运行管理提供了可借鉴的经验。     

神东矿区典型矿井水中氟的分布特征及形成机制

神东矿区位于陕西省北部和内蒙古鄂尔多斯市南部，气候干燥且降水稀少，水资源缺乏。矿区煤炭开采过程中产生的大量矿井水是重要的生产生活水源，然而神东矿区不同区域的矿井水氟化物浓度相差较大，部分区域浓度较高，为此笔者分析了高氟矿井水的分布特征及成因，对矿井水的资源化复用具有重要意义。基于神东矿区不同区域的58组矿井水水质分析结果，运用数理统计法，Piper三线图、Gibbs图，SI模拟等研究方法，同时通过对不同区域采集岩心和煤层顶板岩石进行XRF分析，探讨神东北部和中心矿区不同埋深矿井水中氟的时空分布特征及形成机制。研究结果表明：研究区矿井水中F-的质量浓度变化范围为0.3～13.7 mg/L，均值为4.3 mg/L，较高F-浓度的矿井水pH呈碱性。在水平方向上神东矿区呈现北部和西南部矿井水中F-浓度较高、东南部矿井水中F-浓度低的现象；垂直方向上呈现随开采深度的增加而增加的趋势，不同深度延安组含水层地下水所补给矿井水的F-浓度差异较大，深度80～130 m延安组含水层地下水补给矿井水中F-浓度较低，200～500 m延安组含水层地下水补给矿井水F^-浓度相对较高。矿井水中...     

神东矿区资源开发利用研究与探索

煤炭资源是大型煤炭基地生存的物质基础,我国目前已建成14个大型煤炭基地,神东矿区作为其中之一,在资源开发利用过程中取得巨大成就,但是伴随开发过程也出现了一些问题亟待解决。因此,在开发现状的基础上,分析存在的问题,从影响基地开发潜力的资源、政策、市场、生态和环境以及水资源等主要因素着手进行研究,得出保障神东矿区资源可持续发展的建议。     

“能源金三角”地区煤炭开采水资源保护与利用工程技术

针对制约我国煤炭开发战略西移面临的水资源短缺问题,避免矿井水外排地表蒸发损失和造成土壤盐碱化,开辟节省土地资源和节约建设运行费用的矿井水储用的新途径,保护和利用西部矿区宝贵的矿井水资源,提出了矿井水井下储存利用的新理念,即利用煤炭开采形成的采空区作为储水空间,用人工坝体将不连续的煤柱坝体连接构成复合坝体,建设煤矿地下水库。开发了水库水量预测、水库选址、库容计算、坝体建设、安全运行和水质保障等关键技术,建立了煤矿地下水库技术体系,在神东矿区建设了示范工程。目前已建成32座煤矿地下水库,储水量达3100万m3,供应了矿区用水量的95%以上,为矿区发展提供水资源保障,为我国煤炭开采水资源保护利用提供了新的技术途径。     

深部矿井水害特征、评价方法与治水勘探方向

煤矿区深部含水层具有大埋深、高水压等特点,是深部煤层开采水害防范的主要对象。在分析深部矿井水害特征基础上,探讨了深部矿井地应力对裂隙水介质的力学作用机制,阐述了深部矿井裂隙水介质呈现"高承压、弱富水"的力学原因;基于古岩溶成因演化理论,结合水文地质勘探和野外调查,分析探讨了华北型煤田奥陶纪石灰岩顶部"古风化壳"的岩溶充填结构特征,并将奥陶纪石灰岩顶部"古风化壳"划分为"隔水充填带、弱隔(透)水充填带、富(透)水带"3种岩溶充填结构类型,给出了各类型确定的关键指标和阈值,明确了奥陶纪灰岩顶部存在隔水层的理论依据。将深部矿井煤层开采底板突水划分为"完整底板突水模式"和"集中破碎带底板突水模式",分析了深部煤层开采底板含水层高水压作用下沿用传统的突水系数法(T_s法)评价底板突水危险性的局限性,引入隔水层厚度(M)和含水层钻孔单位涌水量(q)2个指标,结合突水实例分析,提出了"修正的突水系数法"(T_s-M-q法,适用于完整底板突水模式);在实验和实例分析基础上,提出"渗-流转换"突水评价法(适用于集中破碎带底板突水模式)。最后,基于深部矿井水害特征及突水模式,结合深部含水介质赋存、构造发育特征和地应力场方向,阐述了深部矿井水害精准查治一体化勘探关键技术。     

矿井突水灾变过程电阻率约束反演成像实时监测模拟研究

为实现矿井突水灾变的实时监测与灾变前兆的预警,提出了突水灾变过程电阻率约束反演成像实时监测方法。首先,将表征网格电阻率变化范围的不等式约束施加到电阻率反演成像方程中,并设计了快速反演算法,有效地改善了反演的多解性与计算效率,据此建立了电阻率约束反演成像实时监测方法。同时,开展了隐伏断层底板突水约束反演成像实时监测的数值试验,利用灰度相关系数理论定量评价了突水过程中的电阻率反演图像主要响应特征：表现为反演图像中岩层断裂、突水通道形成等重要事件及图像灰度相关性系数的基本持续单调发展或信息突变。最后,将实时监测方法应用到矿井突水物理模拟试验中,实现了对裂隙萌生、扩展、岩层断裂等重要突水过程的较真实动态成像,提前813 s准确捕捉到灾变前兆信息,表明电阻率约束反演成像实时监测方法用于突水灾害监测与预警具有良好的可行性。     

五阳煤矿煤层底板突水评价及防治技术

为保障五阳煤矿在承压水威胁条件下进行安全开采,从主要含水层、底板隔水层阻水性能和突水通道3个方面对井田的水文地质特征进行了分析,采用突水系数法对底板的突水危险性进行了安全评价,结果表明:五阳煤矿3号煤底板奥灰岩岩溶水突水危险性极大,尤其在采动影响下,底板破裂严重,发生突水的危险性进一步增加.以此提出了五阳煤矿底板突水防治有效措施.     

煤层底板承压含水层上安全开采技术研究

基于我国华北煤电煤层底板太灰含水层富水性具有明显的差异性,在特定条件下可作为隔水层,为了准确确定底板隔水层厚度,预测底板突水危险性,结合新义煤矿首采区二1煤底板实际情况,运用物探、钻探等手段对其灰岩富水性进行探查分析。结果表明:该矿首采区底板灰岩可作为隔水层,从而将底板隔水层平均厚度增加至54 m左右,运用突水系数法评价得出首采区大部分区域的突水系数均小于正常块段临界突水系数0.1 MPa/m,在前期底板注浆加固基础上可以实现安全带压开采。     

华蓥山复杂地质条件下的矿井水害防治方法

针对华蓥山煤矿区典型的水文地质条件,系统分析和总结了岩溶构造通道、断裂构造通道、采动裂隙通道、封闭不良的钻孔以及采空区对矿井突水的威胁程度。根据矿区水害威胁程度的强弱和范围大小的不同,利用突水威胁系数将矿区划分为无突水威胁区域、弱突水威胁区域、中弱突水威胁区域、中强突水区域和强突水区域等5个等级,并提出了相应的区域防治水的措施和建议。针对华蓥山矿区水害威胁源多且威胁大的特点,建立了"监测预报、防探结合、治理检验、综合防护"四位一体的综合防治水技术措施体系。     

地球物理学方法在矿井突水预测中的应用

综述了矿井突水预测的传统理论方法,如突水系数法、突水概率指数法、"下三带理论"预测法等,但都存在各自的优缺点。因此,根据实际情况中的正确应用,介绍了3种运用地球物理学原理预测矿井突水的方法,并在实例运用中得到了良好的效果。     

模糊数学在煤矿突水水源判别中的应用

防治矿井突水,必先进行矿井突水水源的判定,但各含水层之间水质特征界限不甚明显。应用模糊综合评判法可以通过对矿井突水水质的分析,准确地进行矿井突水水源的判别。结合某矿矿井突水水源判别的实例,具体阐述了矿井突水混合水源的判别以及对奥灰水作为水源的可能性的排除,并用实际的探查孔和突水点所在区域不同含水层水位监测等资料对评判结果进行了验证,证明了该评判方法进行突水水源判别的可靠性。     

磁西一号超千米深井煤层开采底板突水危险性评价

磁西一号井田煤层埋藏较深,其开采主要受深部奥灰承压水的威胁,为了成功开采以解放深部呆滞煤炭资源,保障矿区可持续发展,对磁西一号矿2#煤层开采奥灰突水危险性进行了评价。文章以峰峰矿区东部和磁西一号矿水文地质条件为基础,对矿井充水因素、含水层之间水力联系、采动裂隙带有效隔水层厚度、底板抗压强度及隔水能力等进行分析研究, 主要采用突水系数法对煤层底板突水危险性进行了评价,通过计算得出：带压开采2#煤层突水系数平均为0.056MPa/m,位于过渡区,突水系数具备带压开采的基本条件。由于井田内煤层埋藏深度较大的区域控制程度较低,地质、水文地质条件不清楚,开采前需要进行补充勘探,经充分论证后,方可进行试采。     

基于分形和支持向量机矿井涌水量的预测

针对矿井涌水量预测问题,提出一种新的非线性预测方法。首先利用分形理论对矿井涌水量的时间序列进行相空间重构,应用自相关系数法确定最小嵌入维数,并以最小嵌入维数作为支持向量机的输入节点,根据支持向量机原理建立矿井涌水量的预测模型。将河南鹤壁四矿1982-1997年的矿井涌水量作为时间序列的训练样本,在Matlab环境下,利用所建立的预测模型预测不同嵌入维数时2000和2001年的矿井涌水量。结果表明：与其他维数相比,当嵌入维数为4时,井筒涌水量的预测值误差最小,预测精度最高。为检验该方法预测的可靠性,分别将不同维数下井筒、巷道和工作面涌水量1988-2001年的预测值与观测值进行对比,发现预测值与观测值较一致。〓     

水化学特征分析法在突水水源判别中的应用

山西大远煤业在进行资源整合过程,井下遇到一处出水点,快速判别此出水点水源,成为整合工作安全进行的重点。文章在对矿井先前采集以及后续补充采集的水样进行详细的水文地球化学特征分析后,绘制出水样的P iPer三线图,并通过将出水点与这些背景值的对比,从而初步判断出出水水源。