区域沉降对保水堰保水性能影响研究

保水堰是长距离有压输水工程的重要水工建筑物,具有保压、调节流态、消能的作用。本文以南水北调中线工程天津干线为例,基于沿线两处大范围沉降区域内的安全监测成果,计算校核该区域内保水堰的保水高度、淹没深度及压力余富,分析区域沉降对保水堰保水能力的影响。     

一种高效保水材料制备及其边坡绿化应用研究

基于港口裸露硬质边坡的绿化困难、绿植存活率低、存活周期短的现存问题。以硅藻泥、聚乙烯醇(PVA)等环保材料为基础,采用超声辅助水溶液聚合法制备复合保水材料。结果表明复合材料最优吸水率和5 d保水率分别可达23.45 g/g和56.20%。扫描电子显微镜图像可观测到复合材料具有网状空腔结构,这是其具有优秀保水性能的关键。室外栽培实验结果表明,在34℃条件下,微植被5 d之内完成了在栽培布面上的“定居”,后续生长良好。     

高凝胶强度吸水树脂的性能及在雨水处理中的应用

利用杭锦土合成了一种凝胶强度较大的吸水树脂,并将其用来处理雨水,考察了树脂添加量、处理时间、雨水的pH等因素对处理效果的影响;此外还利用该吸水树脂制成了强度较高的保水砖,研究了吸水树脂的添加量对保水砖失水的影响。试验结果表明:杭锦土能成功地接枝吸水树脂;加入杭锦土的吸水树脂,其凝胶强度明显提高;高凝胶强度吸水树脂能较好去除雨水中的主要污染物,100 mL雨水在pH值为7~8、树脂投加量为1 g左右、吸附时间为10 min左右时的处理效果较好;含10%吸水树脂的生态砖,其保水性能较好,所制保水砖的其他性能达到JC 943—2004标准。     

矿用新型防灭火材料的制备研究

煤自燃是亟需解决的全球性难题。为克服传统泡沫防灭火材料保水性差、作用时间短的缺陷,开发了一种稳定性强、保水率高的新型矿用防灭火材料,并对其保水性能进行测试。结果表明：添加0.2%的稳泡剂瓜尔胶能大幅提升复合发泡剂的析液半衰期,同比提升97.89%。当胶凝剂海藻酸钠和交联剂氯化钙质量分数分别为0.6%及0.2%时,凝胶泡沫的综合性能最佳,其成胶时间为10 min,粘度为6824 mpa·s,在80℃下持续加热10 h后的保水率仍然保有30.48%,展现出优异的防治潜力。     

基于导水裂隙扩展-重金属离子迁移的短壁块段式充填保水采煤机理研究

短壁块段式充填采煤技术可有效解决煤炭资源浪费、水资源流失和矸石堆积等问题,然而,采空区矸石充填材料受到矿井水的长期作用后,其内部重金属离子可能会发生浸出,对矿区水资源造成一定潜在污染影响。为此,结合短壁块段式充填采煤技术,系统地对采动造成的水资源流失和水资源污染综合防治展开研究。首先,针对矿区水资源流失防治,基于“煤柱、充填体-阻隔层-隔水层”的层位组合关系,研究短壁块段式充填采煤覆岩导水裂隙发育特征,揭示短壁块段式充填采煤诱发的覆岩结构演变下水资源保护的控制机理。其次,针对矿区水资源污染防治,建立采空区矸石充填材料重金属离子迁移模型,揭示矸石充填材料对水资源的污染机理,分析矸石充填材料重金属离子迁移规律。并由此总结矿区水资源流失-污染综合防治技术,提出基于水资源流失-污染防治的充实率设计方法。结果表明：在水资源流失防治方面,矸石材料作为充填体充入采空区后,作为永久承载体与块段间保护煤柱共同承担上覆岩层的载荷,有效阻止了低位岩层组的垮落,限制覆岩导水裂隙贯穿隔水层,确保高位岩层组的完整性;在水资源污染防治方面,矸石充填材料重金属离子在渗流、浓度、应力的耦合作用下,以矿井水为载体,在重力...     

龙泉矿井下工作面底板承压水原位保护开采方案研究

以太原煤气化龙泉能源发展有限公司4301试点工作面为研究对象,采用现场调研、理论分析、工业性试验等研究方法,计算得到了4301试点工作面太灰、奥灰等效底板阻水厚度,采用了“承压导升区改性增阻注浆加阻水带修复增阻注浆”的底板承压水原位保水开采技术,实现了4301试点工作面底板奥灰承压水原位保护。     

基于覆岩曲率变形的导水裂缝带发育高度研究

为了研究覆岩导水裂缝带最大发育高度,以小保当矿区2^-2煤层为研究对象,通过理论分析、相似材料模拟实验、实例验证等方法,在应用极限曲率预计导水裂缝带发育高度的基础上,借助概率积分法将导水裂缝带上部岩层与煤层的间距、下沉系数η₍(z))、开采高度m与导水裂缝带上部岩层最大曲率变形值K₍(z) max)有机结合,给出了以导水裂缝带上部岩层最大曲率变形值K₍(z) max)为关键参数的覆岩上行裂缝发育高度关系式和以地表最大水平拉伸变形值ε_xm为关键参数的下行裂缝发育深度关系式。在此基础上给出了一种基于概率积分法的导水裂缝带发育高度理论预计方法,应用该预计方法对小保当矿区2^-2号煤层开采覆岩导水裂缝带最大发育高度进行了预计,其最大发育高度为160.1 m,与现场实测152.01～175.57 m基本吻合,研究成果可为相似工况下实现保水开采提供理论依据。     

红柳林煤矿直罗组砂岩含水层特征及防治水对策

直罗组古河道砂岩含水层成为陕北侏罗纪煤田中西部矿井涌水的主要充水水源,直接威胁着煤矿的安全生产。揭示直罗组砂岩含水层水文地质条件及对煤矿开采的影响,在分析直罗组砂岩含水层分布及厚度的基础上,认为红柳林煤矿西一盘区应以防控直罗组古河道砂岩含水层为主。该含水层具有分布面积大、区域连通性好等特征,虽然在原始应力状态下富水性较弱,但在采动影响下,裂隙发育后渗透性明显增强,应加强西一盘区水文地质补充勘探。进一步查明直罗组古河道砂岩含水层水文地质条件,是红柳林煤矿西一盘区防治水的重点工作。     

黏土隔水层相似材料胶结剂的正交实验分析

采动隔水层的稳定性模拟是研究浅埋煤层保水开采的关键,隔水层相似模拟材料的开发则是模拟实验的基础．借助正交实验方法,将备选的胶结材料硅油、水玻璃和凡士林作为影响实验的几个因素,对其变形性（弹性模量E）和水理性（渗透性v）进行正交实验,确定了硅油是最佳的低强度非亲水胶结剂,而凡士林为最佳的塑性变形的胶结材料,黏土对强度和塑性以及水理性都具有显著影响．从强度、塑性和裂隙弥合性等方面,对材料的配比进行了研究,得出了可以全面模拟隔水层的应力应变全程性质和水理性的相似模拟材料与配比．     

浅埋煤层长壁工作面保水开采地表水位变化分析

为了解决保水与采煤这一矛盾,在论证了保水开采机理及其可行性后,神东矿区补连塔煤矿32202长壁工作面在正常回采过程中,根据浅埋煤层保水开采适用条件的初步分类研究成果,确定采高为5.3 m以下,并选用高强度液压支架和大功率高可靠性配套设备,保证工作面推进速度大于15 m/d。工作面回采后,地面水井水位观测显示,工作面中部10号水井水位,在采后25 d左右就渐趋稳定;靠近回风平巷的18号水井水位,在近1个月后才能够稳定。工作面回采稳定后,10号水井水位相对于地面升高0.66 m,18号水井水位相对于地面下降0.87 m,对第四系松散含水层影响较小,地表主要植被能够正常生长。工业性试验表明,以工作面快速推进为核心的长壁工作面保水开采技术在适宜地质条件下能够取得成功,为我国西部浅埋煤层矿区的生态环境建设和提高煤炭资源回收率提供了借鉴。