生态脆弱矿区煤层覆岩隔水特征及保水开采实验研究

对薄基岩浅埋煤层覆岩的隔水性进行了分析,采用相似材料模拟的方法,研究了薄基岩浅埋煤层覆岩的物理力学特征和上覆岩层移动破坏规律。研究表明,覆岩的矿物成分以石英、钾长石等为主,其含量高达75.4%~92.0%;岩石的单向抗压强度远大于抗拉强度,属于典型的脆性岩石。风化岩石的膨胀性增强,塑性增加,强风化带内,结构致密的粉砂岩、细粒砂岩的物理力学性质无明显变化。相似模拟实验表明:在煤柱附近和采空区中央,沿顶板方向覆岩移动表现出明显的分区性,在同一层位水平变形引起的压缩区和拉伸区交错出现;导水断裂带最大高度约为94 m,是采高的27倍。在此基础上,对薄基岩浅埋煤层保水开采的条件进行了评价,提出了保水开采的关键技术措施。     

西部生态脆弱矿区保水采煤实践进展

“保水采煤”是应鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田独特的矿床地质条件而提出,经过多年研究和探索,在基础研究、工程实践等领域取得了大量成果。总结了不同阶段保水采煤研究的最新进展和存在的科学问题。基础研究阶段,查明了煤层与含（隔）水层空间关系、煤层覆岩结构类型,划分了保水采煤地质条件分区,编绘了基于地下水位保护的采煤方法规划图,提出了开采区域评价方法和采煤方法等实现“保水采煤”的途径。在工程实践阶段,以生态水位保护为原则,开展了基于含水层结构保护的充填开采、窄条带开采、限高（分层）开采、短壁机械化开采法、快速推进法等“因地制宜”的保水采煤工程实践,开展了基于岩溶承压含水层结构保护的底板注浆加固保水采煤工程实践;以水资源保护、利用为原则,开展了基于地下水转移储存、采空区储水的保水采煤工程实践。     

基于生态水位保护的陕北煤炭开采条件分区

以保护生态水位为目标,总结出煤与地下水赋存的类型,分析了自然条件下以保护地下水位为目标的开采地质条件分区,划分出自然保水开采区、可控保水开采区、保水限采区和无水开采区4种类型;提出各分区适宜的采煤方法,编制了我国第一幅区域性采煤方法规划图,以及对应保水开采分区的长壁综(开)采区、长壁限定综(开)采区和长壁限高开采区。     

生态脆弱区保水采煤矿井(区)等级类型

水资源保护性采煤是生态脆弱矿区可持续发展的必然选择,如何深化保水采煤研究,使之更好的付诸工程实践,是西北煤炭开发规划和建设生产亟需解决的问题。以陕北榆神矿区为例,结合浅表层水资源(保水采煤目的层)量分布和煤矿开采对浅表层水资源的影响程度两方面,研究了保水采煤矿井(区)类型。首先,分析了研究区生态-水-煤系地层空间赋存结构特征,提出了以保水采煤为目的的生态地质环境类型,将其划分为潜水沙漠滩地绿洲型、地表水沟谷河流绿洲型、地表径流(黄土)沟壑型和区域性(深埋)地下水富集型;其次,计算确定了浅表层水资源单位面积总储存量分布;然后,基于煤层开采对生态层及浅表层水的影响程度,提出了4种保水采煤环境工程地质模式(环境友好型、环境渐变恢复型、环境渐变恶化型及环境灾变型),在分析影响其分区的导水断裂带高度、残余隔水层釆动隔水性等关键指标的基础上,建立了不同环境工程地质模式分区阈值和确定方法;最后,基于浅表层水资源量和保水采煤环境工程地质模式分布特征,提出了保水采煤矿井等级类型划分方法,将其划分为:正常开采矿井、保水采煤一级矿井、保水采煤二级矿井和保水采煤三级矿井,总结了各级保水采煤矿井适用的开采方法与水资源保护、利用方法。     

浅埋煤层保水开采岩层控制研究

我国西部浅埋煤层保水开采的核心理念是保护生态水位,保水开采岩层控制的理论基础是隔水层的稳定性。基于陕北浅埋煤层煤水赋存条件,通过物理模拟和地裂缝实测分析,揭示了浅埋煤层隔水岩组的"上行裂隙"和"下行裂隙"发育规律,发现了"上行裂隙"和"下行裂隙"的导通性决定着隔水岩组的隔水性。通过理论分析,给出了"上行裂隙带"发育高度和"下行裂隙带"发育深度的计算公式,建立了以隔水岩组厚度与采高之比(隔采比)为指标的隔水岩组隔水性判据。据此,提出了保水开采分类方法,基于神府矿区条件给出了分类指标范围。     

柠条塔矿井浅埋煤层开采条件研究

叙述了陕北生态脆弱矿区柠条塔矿井(南翼)煤层埋藏特征及水文地质、工程地质条件,分析认为该井田考考乌素沟以南区域,2-2煤层埋藏浅,开采将导致萨拉乌苏组地下水渗漏和地下水位下降,促进沙漠化加剧.因此,将首采区调整到考考乌素沟以北区域,既保护了南区生态环境,又保证了考考乌素沟、窟野河基流量的稳定,有利于流域生态保护.     

浅埋煤层保水开采的研究进展

分析了陕北榆神府矿区浅埋煤层保水开采的水文及工程地质条件,对砂基型保水开采地质条件进行了分类,推导出浅埋煤层导水裂隙发展计算公式;通过一系列不同地质条件下的"固—液"耦合相似材料模拟实验,得出了不同砂基型条件下及河流下的间歇式保水开采参数;建立了保水煤柱稳定性分析的三维数值模拟模型,计算了煤柱和基岩保护层的稳定性。通过地质分析、实验研究、数值模拟,对榆神府矿区实行保水开采的可行性进行了综合分析。     

西部生态脆弱矿区地下水对高强度采煤的响应

为研究榆神府矿区高强度煤层开采对地下水的影响,分析潜水位下降与煤层开采强度的关系,通过资料收集和实地调查两种方法,获取了矿区煤炭资源大规模开采前(1995年)地下水位和煤炭开采后(2014年)地下水位,2者叠加后求取了地下水位变化幅度,并与开采强度分区进行耦合,分析地下水位变化与开采强度的关系。研究区73.0%的区域地下水位未发生明显变化,但有7.3%区域地下水位下降幅度超过8 m,尽管比例小,但面积达758.9 km2,对区域地下水均衡产生了较大影响;高开采强度开采是矿区地下水位下降的主要驱动因素,71.5%的水位明显下降区(8 m)是由高强煤层开采导致的。导水裂隙带和含水层特征是煤层开采过程中控制地下水位变化幅度和范围的关键所在。高强度煤层开采区必须推行保水采煤技术才能达到资源与环境和谐发展的目的。     

浅埋煤层长壁保水开采探究

本文通过对现有的关于浅埋煤层研究成果的总结认识,以陕北神府东胜煤田为典型案例,对现状下浅埋煤层长壁保水开采的可行性进行了探讨。提出了在不改变长壁采煤方法即不以减少生产为代价的基础上,全部或局部的控制和保护地下潜水的几种可行性措施。     

榆神府矿区保水采煤的实验与数值模拟研究

针对榆神府矿区开采引起的生态环境恶化、荒(沙)漠化扩展问题,提出保水采煤的开采方法,并通过相似模拟实验和数值模拟得出保水采煤开采方法的有关参数。     

渭北奥灰承压水矿区煤炭开采对水资源的影响及保护

随我国煤炭开采向深部发展,奥灰承压水体上开采导致底板突水与其生态水位下降之间的矛盾日益突出。在分析渭北澄合矿区典型工作面5号煤层含(隔)水层组合特征的基础上,采用理论计算与现场实测综合确定5号煤层开采的底板破坏深度,从含水层结构破坏、生态水位、水质等方面研究了煤层开采对底板承压水的影响。结果表明:澄合矿区5号煤层开采底板破坏深度8~10.8 m,不同工作面斜长与底板岩性组合是影响该区底板破坏深度的主控因素,工作面斜长与底板破坏深度呈正相关,与底板含(隔)水层组合为负相关关系,煤层开采对底板含水层结构影响程度由大到小分别划分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级区,其中,Ⅰ级区主要分布于中南部和北部,面积为6.78 km2,占总面积的45.2%;煤层开采尚未对含水层水位、水质造成明显影响。提出以底板注浆加固技术为主保护水资源,稳定生态水位,为渭北地区煤炭工业健康发展找到有效途径。     

采煤塌陷区水田水流失生态补偿标准确定

以西南喀斯特地貌采煤塌陷区水田为研究对象,通过野外水稻种植试验和野外调查,运用"虚拟水"理论和生态经济分析方法,分析了采煤塌陷区水田水流失量及原因,并以采煤塌陷区水田生态系统恢复为目标,引入"虚拟水贸易"理论来确定水田水流失生态补偿标准的可行性。     

煤矿矿区生态环境保护现状与对策

论述了煤矿矿区建设、煤炭生产和利用可能带来的生态环境问题,介绍了矿区生态破坏防治现状,提出了矿区生态保护的对策和措施。     

高强度开采覆岩岩性及其裂隙特征研究

为分析高强度开采工作面覆岩岩性及其裂隙特征,以高家梁煤矿20313工作面为研究对象,分析了工作面顶板含水层赋存情况,通过试验获取了砂质泥岩顶板细观结构和矿物组分及物理力学性质,采用相似模拟试验、理论分析、CAN-II〖BP(〗=2\*ROMAN〖BP)〗大地电磁探测仪和现场调查综合分析了工作面开采后的覆岩破坏情况。结果表明:工作面顶板砂质泥岩随着与煤层距离的增大,颗粒间接触逐渐由点-点、点-面接触转变为线-面、面-面接触,且颗粒体积有增大趋势;由煤层至地表,抗拉(压)强度减小,断裂后接触面积更大,且遇水后颗粒体积膨胀,挤压颗粒间的孔隙,孔隙通道减小,降低宏观通水性;覆岩及地表裂缝以张开、闭合、压实的过程重复向前发展,虽然覆岩含水层及隔水层产生了破坏,但裂隙宽度较小,地表没有出现明显的塌陷裂隙;工作面开采后覆岩内会形成稳定的压力拱结构,覆岩破坏不会与地表裂隙贯通,地表潜水不会直接与井下工作面贯通。采动后工作面断层上盘侧岩层整体上破坏更严重;在断层下盘侧,虽然采动后CAN型综合值云图内出现了较多环状闭合曲线,但仍有平滑层状曲线包裹,说明采动覆岩的连续性分布较好,岩层内裂隙发育程度低;20313工作面开采后地表多以细小拉伸或挤压裂缝为主,裂缝数量较少,基本上所有裂缝经历了“张开-扩展-闭合”完整发育过程,裂缝发育周期最长的为15 d,最短为7 d;裂缝宽度最大为6.3 cm,台阶落差最大为8.7 cm,地表植被生长及分布情况与开采前基本一样,说明工作面开采的安全性及地表生态基本不受影响。高强度开采覆岩裂隙发育特征得到了大量理论与试验研究,物探法是开展覆岩裂隙现场探测最方便、快捷的手段,提高物探仪器对覆岩裂隙探测的敏感度及物探结果解释的准确度是物探法探测覆岩破坏得以推广的技术前提。     

西部井工开采矿区生态环境问题分析及防治措施研究

随着我国经济的快速发展,矿产资源的供需矛盾日益突出,伴随着矿产资源开发强度的不断加大,井工开采的矿区生态环境污染、矿区环境质量退化,已经严重地制约了区域经济发展。因此对井工开采的矿区生态环境问题进行分析,然后根据其产生原因提出了保护措施并结合了一些成功的保护实例,对西部井工开采矿区生态环境问题的合理解决有一定的参考价值。     

矿区工业生态经济研究

阐述了矿区工业生态经济建设的有关问题,并采用系统动力学的方法,对矿区的矿业开采、经济建设、生态环境、社会人文之间的关系进行了系统研究,建立了矿区工业生态经济体系,以促进矿区的可持续发展．     

Study on ecological characteristic and reclamation in Xiangshui coal mining area,Guizhou, China

This article proposes eco-protective countermeasures that may serve as theoretical reference for post-mining eco-rehabilitation of the Xiangshui coal mining area, Guizhou, China. These countermeasures were developed from baseline survey and assessment data for the eco-environment including plant communities, soil types, physical and chemical properties, water and soil loss, status quo, etc.     

岔河井田煤层灰、硫特征分析

分析了岔河井田煤层灰分、硫分的变化原因和分布特点,分析结果表明,该区煤层灰分与硫分有一定的相关性,其灰分、硫分变化与聚煤环境有明显的关系.