重复采动覆岩裂隙率空间分布相似模拟研究 ——以陕北矿区为例

由于水资源短缺,陕北矿区利用采空区储存矿井水进行再利用,采空区储水量与采动裂隙空间分布密切相关,为准确预测采空区储水量,基于工作面上覆岩层断裂分带划分结果,确定煤矿地下水库的主要储水空间为垮落带与断裂带的裂隙空间,建立了采动覆岩裂隙率空间分布的计算方法,采用相似模拟试验得出了柠条塔矿1-2煤和2-2煤重复采动后上覆岩层...     

榆神矿区地下水埋深上限阈值

减少矿产资源开发过程中水资源损失是生态脆弱矿区水资源管理的重点,量化地下水位埋深与潜水蒸发速率关系,可为西部干旱矿区水资源保护提供科学思路。以隔水岩组厚度与导水裂隙带高度之差,划分了榆神矿区煤层开采地下水位变化趋势分区;以水位埋深变浅区覆盖的风积沙为试样开展潜水蒸发试验,分析蒸发过程及不同水位条件下潜水蒸发规律;通过在水分特征曲线的转折点处构建双切线,推导求取地下水埋深上限阈值的解析公式;采用漏斗法测定榆神矿区风积沙的水土特征曲线,利用最小二乘法求取特征参数,求取榆神矿区煤层开采区地下水埋深上限阈值。结果表明:榆神矿区地下水位变化趋势可分为3个区,即水位埋深变浅区、过渡区和水位埋深增加区。水位埋深变浅区多位于榆神三、四期规划区,此区域水位埋深<4 m的面积占矿区面积的59.1%,开采沉陷极易造成地下水浅埋或出露;榆神矿区风积沙蒸发过程可分为2个阶段,即稳定蒸发阶段和水汽扩散阶段,地下水位埋深0.5 m左右时蒸发过程中的水分传输机制发生了转变,蒸发进入水汽扩散阶段;在稳定蒸发条件下建立了土壤水分运移方程,推求了地下水埋深上限阈值计算公式,地下埋深上限阈值与毛细上升高度和进气压力值有...     

神南矿区煤炭绿色开采的水资源监测研究

陕北毛乌素沙地地质环境脆弱,水资源贫乏,煤炭绿色开发已经成为陕北煤炭基地可持续健康发展的必然选择,而陕北煤炭基地大规模、高强度的煤炭开采对水资源的影响程度一直是煤炭绿色开采的重要考核指标之一。为了研究陕北煤炭基地以水资源监测为核心的绿色开采监测,完善该地区水资源监测网的内容,以神南矿区柠条塔煤矿、红柳林煤矿、张家峁煤矿3座大型现代化矿井为例开展了水资源监测研究,结果表明:神南矿区内的萨拉乌苏组和风化基岩组为中-强富水性含水层,烧变岩组为强富水性含水层,这3个岩组是区内的主要含水层,神南矿区针对区内不同含水层位共布置了60个监测钻孔,其中布置在萨拉乌苏组8个,烧变岩6个,风化基岩37个,直罗组基岩1个,延安组基岩8个。地下水监测数据通过自动监测系统的无线传输系统传输至数据中心,通过中心的监测管理软件实现数据的远程采集、远程实时监测。地表水监测则是在考考乌素沟上游及下游、肯铁令河、小侯家母河沟、塔沟、肯铁令沟、乌兰不拉沟及常家沟水库等地表水体各布置1个地表水监测点。通过以神南矿区60个地下水监测井、8个地表河流及泉监测点构成的水资源监测网为例,实施矿区水资源动态监控,以期为陕北煤炭基地煤炭绿色开采水资源监测提供借鉴。     

黄河中游大型煤炭基地地质环境监测思路和方法

黄河流域分布着我国9个大型煤炭基地,原煤产量占全国的70%,而且还在快速增长,这一地区地质环境脆弱,尤其是黄河中游区,高强度、大规模煤炭开采的地质环境效应显著,做好地质环境监测,是保障黄河流域煤炭基地可持续发展的基础。在研究黄河中游采煤对地质环境影响分析的基础上,概括了黄河中游煤炭基地地质环境特征,包括煤层赋存的地质环境特、地下水环境特征、地表水环境和生态环境特征4个方面,总结了黄河中游采煤对地质环境的扰动及体现指标,包括地下水位持续下降、泉水断流和干涸、河流流量锐减、水库干涸、黄土沟壑和沙漠区地表损害严重等5个方面。甄别了黄河流域大型煤炭基地地质环境中的敏感要素,包括水文水资源、生态环境、地质灾害、岩层变形监测和其他要素监测,对煤炭开采地质环境扰动强度进行分级,划分出煤炭开采强烈扰动区、一般扰动区和无扰动区,针对不同的煤炭开采扰动程度,对应划分出精准监测、核心监测和一般监测3个监测级别,同时分别制定了不同的监测方法,提出了地质环境监测网的建设思路,设计了监测系统平台,为矿山地质环境监测网建设提供了基础。目前已经建成了地下水监测系统、地质灾害监测系统,部分煤矿建成了地表水、地面形态监测...     

陕北矿区采动覆岩裂隙空间分布及裂隙带高度预测

针对陕北矿区采煤后裂隙带能否导通第四系潜水含水层问题,相似模拟分析了柠条塔矿采动覆岩裂隙空间分布规律,覆岩“三带”裂隙率呈“M”形分布,采空区边缘附近裂隙发育最大,垮落带和裂隙带高度分别约为30、100 m;理论分析得知裂隙带高度约为95 m;现场地表钻孔观测知,垮落带和裂隙带高度分别为30～35 m和95～100 m,与理论分析和相似模拟结果一致。采动覆岩裂隙未导通第四系潜水含水层。     

煤矿井下输送带运输触控喷雾除尘技术研究与应用

为解决煤矿井下带式输送机输送带运输造成的粉尘浓度超标问题，提出了输送带运输触控喷雾除尘方法。以红柳林煤矿25211综采工作面运输巷为研究对象，进行了带式输送机输送带触控喷雾系统的现场应用与效果测试。结果表明：触控喷雾系统效果良好，开启后各测点的粉尘浓度均有明显下降。但由于触控喷雾系统覆盖范围有限，随着距离的增加总尘和呼尘浓度虽相比未开启设备时有所降低，但除尘效率有所下降，直至粉尘浓度超过容许浓度。因此，需要在运输巷中架设多台触控喷雾系统才能满足整条巷道带式输送机输送带运输扬尘的除尘需求。     

无煤柱自成巷工法留巷全周期矿压显现规律研究

为了稳定控制无煤柱自成巷工法开采条件下的沿空巷道,以柠条塔煤矿S12012工作面为工程背景,采用现场实测的研究方法,对留巷及留巷复用期间的支护结构受力和顶板变形特征进行了研究。结果表明:留巷期间,巷道变形与切顶护帮支架压力演化过程可分为初始稳定期、剧烈变形期、缓慢过渡期、压实稳定期4个阶段。S12012工作面后方约0～30 m为初始稳定期,巷道变形量较小,结构受力增加不明显;工作面后方30～150 m为剧烈变形期,巷道变形量快速增大,巷内支护结构受力明显增加;工作面后方150～200 m为缓慢过渡期,巷道变形和巷内支护结构受力逐渐趋于平稳;工作面后方200 m以外为压实稳定期,巷道变形量保持稳定,支护结构受力也不再发生明显变化。留巷复用期间,巷道变形与切顶护帮支架压力演化过程可分为矿压稳定期、矿压渐变期、矿压剧烈期3个阶段。超前工作面约90 m以外范围内为矿压稳定期,巷道变形量普遍较小,超前临时支护受力无明显增大;超前工作面25～90 m为矿压渐变期,巷道变形量增长较慢,超前临时支护受力开始逐渐增大;超前工作面0～25 m为矿压剧烈期,巷道变形量和超前临时支护受力均急剧增大。全周期围岩...