峰峰矿区保水采煤对策研究

峰峰矿区岩溶地下水动态天然状态下,多年呈稳定的周期性的变化,受煤矿疏排水和人工开采影响,呈衰减状态下的周期性变化,且各径流带上由于开采规模不同,呈现不同的变化特点,开采规模大,地下水衰减幅度大,开采规模小,地下水衰减幅度小,煤矿停采后水位大幅回升。据此,科学设计开采矿井布局,在南部径流带上建供水水源地,进行疏干降压供水,减少北部水源地开采量,同时从保护水资源和矿井生产两方面开展防治水工作,提高矿井水利用率,并根据地下水水位、流场及泉流量动态变化,控制地下水人工排泄总量及各径流带人工开采量和矿井疏排水     

烧变岩地下水的形成及保水采煤新思路

陕北十多年来的采煤实例表明,采煤造成地下水渗漏严重,同时对生态环境也产生了较大影响,论文在研究“保水采煤”的基础上,从陕北地区广泛分布的烧变岩和它特殊的水文地质条件得到启发,认为对部分小流域进行高强度的煤炭开采,使采空区顶板岩层破裂后,形成类似于烧变岩的地下水储存空间,经过一定时期的含水层再造,形成新的含水盆地,从而实现采煤与保水、保护生态环境并举,促进区域煤炭资源合理开发利用。     

基于植被地下水关系的保水采煤研究

为研究我国西部生态脆弱矿区植被与地下水关系及其对煤层开采的约束,采用路线穿越法剖析了典型区植被随潜水埋深变化的演替规律,利用遥感获取煤层开大规模采前(2000年)植被指数,并与同期地下水位埋深建立了统计关系。结果表明:研究区天然状态下植被随地下水位埋深的增加呈现明显的分带特征,潜水埋深0~4.0 m时植被对地下水依赖性较强;综合考虑水文地质条件和植被与地下水关系,榆神矿区可划分为植被约束区、地下水约束区和无约束区3个区;矿区开采15 a后,2014年矿区地下水位明显下降和植被盖度普遍升高现象并存,这与煤炭资源高强度开采区集中在无约束区有关。生态脆弱矿区井田规划和煤层开采必须重视植被和地下水约束研究,因地制宜地制定保水采煤技术预案。     

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。     

西南岩溶山区保水采煤地质模式

我国西南地区煤炭储量丰富,但岩溶山区条件下石漠化十分严重,特别是煤炭开采进一步促进了石漠化进程。为协调我国西南地区煤炭开采与生态环境保护的矛盾,开展西南岩溶山区保水采煤地质模式研究。以六盘水煤田,特别是发耳矿区米箩煤矿为研究背景,基于地质调查、采掘揭露、矿井水文观测、地下水钻孔显微高速摄像观测等手段的成果,剖析了研究区生态、采煤、构造及水文条件,研究了西南岩溶山区的煤-水组合关系特征,阐释了岩溶山区煤炭开采驱动石漠化的过程;进而采用统计分析、三轴卸载实验、水-电相似模拟研究了西南地区导水裂隙带发育高度、整体下沉带内相对隔水岩体采动渗透性变化及采煤侧向渗流下生态水位响应规律。研究结果表明:西南岩溶山区煤炭开采导致生态潜水位下降促使水土流失增加,进而驱动西南岩溶山区石漠化进展,是该区保水采煤的关键。研究区煤炭开采厚度小(1～3 m),上覆基岩厚度大(800～1 000 m),导水裂隙带发育有限,导水裂隙带以上相对隔水岩层卸载后仍能有效隔水,采煤后垂向渗流微弱。但采煤沟通的基岩含水层与生态潜水存在侧向补给渗流,煤-水关系为侧向渗流型。研究区典型采矿地质条件下,煤柱留设80 m可实现保水采煤,而超前注浆可减少保水煤柱留设。本研究可以为西南岩溶山区采煤规划提供借鉴。     

保水采煤合理推进距离实验研究

以陕北矿区工程地质资料为基础,通过大量试验筛选,得到石蜡适合作固液耦合实的胶凝剂,并做出试件物理力学参数随不同相似材料配比的变化规律,从而获得榆神府矿区各岩层相似实验配比。针对榆神府矿区沙基型覆岩及富水特点,进行了固液耦合水资源保护实验,得出了采用间歇式开采的合理推进距离。研究结果对指导该区煤炭资源合理开发、规划、设计和环境保护具有重要意义。     

哈密煤田生态脆弱区保水采煤的水文地质基础与实践

由于我国西部矿区降雨稀少、蒸发强烈,形成了该区干旱缺水、生态环境脆弱的基本特征。以位于吐哈盆地的哈密煤田大南湖矿区为研究区,开展该生态脆弱区水资源保护性采煤(即"保水采煤")的水文地质基础研究,以及顶板水害防治与保水采煤相结合的可行性探索。在系统评价研究区主要煤层顶板含隔水层结构、隔水保护层的稳定性以及受保含水层开发潜力的基础上,以大南湖五号井1801首采工作面为例,开展了研究区顶板水害防治与保水采煤相结合的实践,提出了矿区高矿化度受保含水层水开发利用的初步方案,通过该工作面的成功试采初步取得了吐哈盆地生态脆弱区水资源保护性采煤的实践经验。提出并实践了吐哈盆地典型生态脆弱区顶板水害防治与保水采煤相结合工程,为指导作为新疆四大煤炭基地之一的哈密煤炭基地煤炭资源的绿色开采具有一定的理论及实际参考。     

大梁湾井田保水采煤经济开采方法分析

在保水采煤基础上,通过对长壁限高开采、长壁留煤柱支撑开采和"采12留8"条带开采三种采煤方法的比较,得出经济开采方案,并对其稳定性进行了数值模拟研究,从而确定大梁湾合理开采方案,为榆阳区煤炭经济开采研究提供了参考依据。     

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。     

煤炭绿色保水开采

论述了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.指出煤炭绿色保水开采将会在不影响区域水文地质条件情况下采煤,可以很好地预防矿井突水等地质灾害,从而带来巨大的社会效益和潜在经济价值.依靠关键层理论、离层理论、裂隙发育规律、渗流规律、巷道矿压显现规律等基础理论支撑,进行了讨论.     

陕北榆神府矿区保水采煤方法研究

论文研究了陕北榆神府矿区与保水采煤有关的地质因素,结合采空区上覆岩层的移动规律,提出了矿区保水采煤的采煤方法划分体系。对矿区进行了保水采煤的采煤方法区划,对不同区划提出相应的保水开采方法,为矿区保水采煤的宏观决策提供了参考和依据。     

神南矿区地下水资源及采煤影响分析

神南矿区位于陕北侏罗纪煤田腹地,目前建设即将投产的矿井有柠条塔煤矿、红柳林煤矿和张家峁煤矿,总设计生产能力28 Mt/a,矿区水资源贫乏,主要地下水赋存于萨拉乌苏组和烧变岩中,文中论述了各含水层基本特征,提出了保护矿区南部萨拉乌苏组地下水的建议。     

陕北地区采煤造成的地下水渗漏及其防治对策分析

以神木北部矿区为例,在分析萨拉乌苏组地下水特点的基础上,论述了采煤引起的地下水下降及由此产生的泉水流量衰减、河流干涸及生态环境等问题,认为,只有合理选择开采区域、采煤方法,最大限度地减轻地下水的渗漏,才可促进陕北煤炭基地建设的健康发展。     

彬长矿区保水与采煤分析

通过对保护水资源重要性与采煤条件的分析,指出了在洛河砂砾岩含水层下采煤是目前彬长矿区在理论上和技术上亟待解决的突出难题之一。以某井田为例,通过对其地质条件、水文地质条件、覆岩结构类型的分析、以及综放开采覆岩破坏导水裂隙带高度的预计,确定了洛河砂砾岩含水层下防水煤岩柱留设的原则,着重分析了在工程实践中要注意观测和研究的问题。     

基于充填采煤的保水开采理论与实践应用

针对煤矿开采导致矿区水资源环境破坏的严重问题,根据矿区顶板含水层赋存特征,提出基于充填采煤的保水开采理论和技术。运用充填采煤顶板运移规律和控制机理,构建了充填采煤顶板含水层稳定性的力学模型,并得出了顶板含水层稳定性的边界条件,运用相似模拟试验分析验证了充填采煤对顶板含水层的保护机理及作用。研究结果表明:顶板稳定隔水层下沉量包括充前顶板下沉量、充后顶板下沉量和直接顶岩体特性下沉量,其破断的边界条件为hb≤Hb;随着密实充填率的增大,顶板稳定隔水层下沉量减小。通过对邢台煤矿充填工作面现场实测进行分析,发现应将充填体的密实充填率提高到68%以上,才能保证顶板含水层的完整性。     

榆神矿区资源赋存特征及保水采煤问题探讨

论述了榆神矿区煤炭、水资源的赋存特征及煤炭开发对水资源的需求和影响，提出了矿我开发保水采煤、保护环境的思路和方法。