含水层下固体充填保水开采方法与应用

为解决含水层下煤层开采所导致的溃水灾害问题,提出了基于固体充填采煤的保水开采方法,阐述了该方法的基本原理,分析了固体充填开采覆岩导水裂隙演化特征,并基于固体充填开采导水裂隙带高度预计公式,结合《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》,建立了含水层下固体充填开采临界充实率计算模型,分区设计了受含水层影响煤层的充实率,进而对煤层进行了充填工作面设计布置。五沟煤矿CT101充填工作面应用结果表明:实测充采质量比平均值为1.32,大于理论设计值1.28,充填效果较好,且导水裂隙带高度仅为10.0 m左右,该方法有效地降低了覆岩导水裂隙带高度,可实现含水层下保水开采的目标。     

王庄煤矿近水库区厚煤层开采技术研究

文中依据现场实测资料,分析了王庄煤矿厚煤层开采覆岩破坏规律及导水裂缝带发育形态,得出了计算导水裂缝带最大高度的经验公式。结合该矿后备区区域地质采矿条件,提出了近漳泽水库区厚煤层保护性开采技术方案;制定了相应的安全技术措施;保证了地表水资源的安全,实现了近水库区厚煤层安全开采。     

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。     

陕北保水区地方煤矿分层开采覆岩运移规律模拟研究

通过模拟实验对白鹭煤矿分层开采覆岩运移规律进行了深入研究。研究表明:第1分层开采,顶板岩层仅在切眼和工作面推采结束处各产生1条发育一般的至地表的裂隙,保水开采第1分层可行;第2分层开采,可通过在切眼和工作面推采结束处留设隔离煤柱阻隔贯通至地表竖向间隙的水体实现安全开采;第3分层开采,在开采区域靠切眼和工作面推进结束处,各自2条贯通至地表裂缝间岩层水平间隙发育明显,并与导水裂隙带内裂隙沟通,无论从保水开采还是防治水的需要,都应暂不开采。     

康平煤田综放开采覆岩破坏规律初探

文中通过康平煤田三个独立综放开采工作面覆岩破坏的观测,获取了导水裂缝带最大高度和离层带的高度范围,研究成果对即将进行的库下工作面安全开采具有重要的指导意义。     

煤炭开采与保水开采技术

煤炭开发与地下水资源保护之间的矛盾日益突出,煤炭开发在促进社会经济发展的同时也给当地生态环境带来了较大破坏,尤其对地下水资源的影响更为显著。如何实现煤炭开发与水资源保护间的相互协调是当前煤矿开采面临的巨大难题。通过分析煤矿开采对水资源尤其是对顶底板含水层的影响,进一步阐述了煤炭开采与水资源保护技术的技术进展情况及当前可实现保水开采的2种基本技术途径:以“堵截法”和“疏导法”为理念的保水开采技术的适用性和面临的技术难题,提出矿井要在不断探索实践中科学合理地选择适用于矿井自身的保水开采技术,对解决当前煤矿开发与水资源保护之间面临的双重难题,对矿井可持续发展具有一定的指导作用和借鉴意义。     

保水采煤面临的科学问题

保水采煤理念是基于榆神府矿区开发初期采煤引起的潜水位下降、植被退化而提出的。经过多年理论研究和工程实践,已初步建立了保水采煤技术体系,有效指导了生态脆弱矿区煤炭资源开采和生态环境保护。在国家关于生态文明建设标准日益提高的格局下,我国西部干旱半干旱地区煤水资源共生区生态环境保护面临历史考验。首先综述了保水采煤技术取得的成果,认为地质条件探查、岩层移动、保水采煤方法等方面的研究基本解决了单煤层开采中存在的突出问题,而生态脆弱矿区水与生态约束和生态修复与重构方面的研究滞后。其次探讨了保水采煤领域中5个紧密相关的科学问题,包括矿区依赖地下水的植被对煤层开采的约束程度的识别、量化及监测,大采高和重复采动条件下导水裂隙带高度探测与预测方法,有效隔水层厚度的量化与评价,大采高和重复采动条件下采动岩层(覆岩)控制及矿山生态环境影响机制、矿山生态损害监测与评价、矿山土地复垦与生态重建技术、生态修复策略及效果评价等。在新形势下,矿区生态环境保护的责任和任务重大,有待于投入更多研究来支撑我国西部矿山保水采煤理论与技术的突破,促进绿色矿区建设。     

煤炭保水开采技术探究

随着我国煤炭开采规模越来越大,引起地下水资源破坏的问题越来越突出,极大的阻碍了环境与社会经济的协调发展。煤炭绿色保水开采是在不影响区域水文地质条件情况下采煤,可以很好地解决开采对地下水资源的破坏等问题。通过分析开采对地下水的影响,总结了保水开采技术的主要影响因素,论述了实现保水开采的途径及方法     

巨厚砂砾岩含水层下特厚煤层保水开采分区及实践

以永陇矿区崔木煤矿为研究背景,分析矿区含(隔)水层与煤层的空间组合及覆岩特征,结合导水裂隙带发育高度探查结果,开展巨厚砂砾岩含水层下特厚煤层保水开采分区及实践研究。结果表明:该区导水裂隙带发育高度为煤层采厚的19.93~23.23倍,已波及上覆白垩系含水层。以所确定的保水开采保护层厚度30 m为阈值,将研究区划分为自然保水开采区、可控保水开采区和保水限采区,并提出各分区相应的保水开采途径。实践表明:巨厚砂砾岩含水层下保水开采的有效途径主要包括控制导水裂隙发育高度,选用适当的工作面布局及推进速度,以及隔水层采动破坏后的恢复与再造。     

煤矿井下疏水保水开采技术应用

山西新潮煤矿岩溶地下水丰富,大量涌水,给矿井施工和开采造成很大困难。为确保煤矿正常生产,经过对矿井岩溶水系统水文地质条件的分析研究,采用打疏水钻孔的疏水技术,将矿井太原组灰岩含水层的涌水疏排到下部奥陶系灰岩含水层中,疏干太原组灰岩含水层中的水,并将水储藏于奥陶系水层中,收到了预期效果,实现了绿色保水开采的目的。     

煤矿区保水开采技术实践

为了保护水资源,从工作面的布置、煤岩柱的留设及采煤方法的变革等方面,提出了保水开采的技术途径。榆神府矿区保水开采的生产实践表明,留设防水煤柱保证了松散层地下水不向矿井发生大量渗漏,建立集中供水水源地的技术方案,减少沙层水含水层向矿坑的垂直入渗量,保水效果较好。     

西部脆弱矿区绿色开采技术发展现状及方向

为了吸取东部地区的经验及教训,伴随西部大开发的进程,在前人提出的绿色开采概念的基础上,论述了我国西部地区煤矿绿色开采核心技术的发展现状。通过对支撑西部地区煤矿高效高质量发展的绿色开采技术发展的分析,阐述了我国西部地区保水采煤的工程地质及水文地质的特点;介绍了保水采煤地质条件预测的经验公式法、三图预测法、常用实测方法。同时,从西部地区充填、窄条带等保水采煤方法的工程实践出发,介绍了地下水转移储存保水采煤工程实践与煤水仿生共采理念以及主动型矿区生态环境综合治理与防治技术体系的理念,系统总结了保水开采的技术目前存在的问题以及西部地区绿色开采技术未来的发展方向。     

基于关键层理论的保水开采技术

随着我国煤炭开采规模越来越大,引起的水资源破坏问题越来越突出,极大的阻碍了环境与社会经济的协调发展。在这种情况下基于关键层理论的保水开采技术的提出为解决这一实际问题提供了可靠的依据,并在实践中取得了很好的效果。本文就相关概念作了介绍,建立了关键层简要模型,并对关键层的影响作了简要分析。     

条带充填保水开采导水断裂带高度多因素影响分析

针对现西部矿井保水开采技术难题,以曹村煤矿12采区工作面为研究背景,在系统分析了导水断裂带发育高度受多种因素影响的基础上,通过理论分析、现场调研及数值模拟等方法,提出了条带充填开采方案。结果表明:条带充填开采,上覆岩层缓慢下沉,由原"三带"变为"两带",阻断岩层的破断起到保水作用;煤层开采厚度、顶板岩层强度及结构类型、条带开采采出率、充填参数等是影响条带充填上覆导水裂隙发育高度的主控因素,且上覆岩层下沉值与其值成线性关系。     

浅埋煤层分层开采“两带”高度预测

为了合理留设安全煤岩柱,以5303浅埋煤层分层开采工作面为背景,对工作面第一分层"两带"高度进行实测,得出垮落带和导水裂缝带高度分别为11.4,24.2 m。以此为基础,采用《"三下"开采规程》和兖州矿区经验公式对第二分层及第三分层的"两带"高度进行预测,结合数值模拟方法对其进行验证,综合得出第二分层垮落带和导水裂缝带预测高度为12.2~15.3 m、38.2~42.9 m,第三分层垮落带和导水裂缝带预测高度为14.4~16.3 m、39.0~43.8 m。预测结果可为类似地质条件下的河下开采的煤岩柱合理留设提供依据。     

大平煤矿水库下首采面综放开采安全分析

通过大平矿水库下首采工作面不同开采方案的防水煤岩柱计算分析，结合保护层厚度的隔水性、断层、钻孔影响分析以及库外煤层开采的地表沉陷问题分析，论证在库下采用自然分层综放开采是安全可行的。     

薄基岩第四系含水层保水开采技术

为实现矿井安全生产和水资源保护,针对蔚县煤田兴源矿区基岩薄且第四系含水层直接接触基岩的特点,通过钻孔探测煤层上方基岩厚度、分布范围及第四系底部砂砾岩含水层富水性,计算垮落带及导水断裂带发育高度,确定了采高2.0、2.5与3.0m时的防水安全煤(岩)煤柱高度分别为53、56和64 m,最终提出了分段限制采高、分段控制断裂带高度和分段留设防水安全煤(岩)柱的分段保水开采技术.该技术成功实现了兴源矿6402工作面薄基岩下安全回采和第四系含水层水资源保护,效益显著,对类似该矿区地质条件水体下安全保水采煤提供了丰富的成功经验.