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保水采煤理论与技术

来源：煤炭科学技术

本专题涉及煤矿防治水智能化技术与装备、.复杂构造条件下工作面综合防突水关键技术、西部煤炭绿色开发地质保障技术等。

行业视野: 环境保护
类别; 57个
关键词; 45位
专家; 13篇
论文; 11408IP
点击量; 11051次
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榆神矿区地下水与生态环境演化特征

作者(Author)：马雄德, 范立民

摘要：采矿活动一般都会造成矿区水文地质条件的变异，进而影响地下水流场及生态环境。为研究榆神矿区近15年采煤活动对地下水及生态环境的影响，通过对比2000年和2016年榆神矿区地下水流场形态，指出了煤炭资源开采后榆神矿区地下水位变化规律；采用同时段2期TM遥感影像解译了煤炭资源开采后土地荒漠化演化特征。结果表明：矿区开发建设中矿井涌水量占萨拉乌苏组水资源总量的3.22%，造成968km2矿区地下潜水位下降幅度超过1m，占矿区面积的18.4%，其中下降幅度大于8m的区域集中在麻黄梁镇；2000—2016年间榆神矿区土地荒漠化呈逆转趋势，重度荒漠化和中度荒漠化土地面积锐减与非荒漠化土地面积剧增是其主要特征；矿区地下水位下降较大的地区土地荒漠化并未发生明显变化，二者之间没有统计相关性；干旱半干旱区煤炭资源开发受地下水的制约，水位上限必须小于最大毛细高度，水位下限以植被根系长度与地下水最大毛细上升高度之和来确定。据此，榆神矿区水位埋深上限为0.5m，下限4.0m。榆神矿区地下水位下降明显的区域并未引起土地荒漠化发展，是由于这些地区植被对地下水没有依赖性，干旱半干旱区矿区开发建设仍要重视地下水位阈限的约束，推行保水采煤技术。

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煤炭科学技术

2019年第10期

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保水采煤研究30年回顾与展望

作者(Author)：范立民, 马雄德, 蒋泽泉, 孙魁, 冀瑞君

摘要：煤炭是我国工业化过程中最重要的能源，在我国经济发展中一直发挥着重要作用。但所有工业化国家所面临的一个主要问题是矿区环境退化，短期的经济利益都是以巨大的环境损失为代价获得的。保水采煤是针对陕北侏罗纪煤田开发过程中出现的环境问题而提出的科学采矿思路与方法，在过去20多年的时间中有了长足的发展。回顾了煤田发现历程，分析了其资源特征，重点强调了煤炭开发过程中出现的突出环境问题，如土地荒漠化和水资源供需矛盾。简述了保水采煤问题的提出和发展过程，解释了保水采煤的概念及科学内涵。以CNKI文献检索结果为准，详细梳理了围绕保水采煤问题而开展的科研项目、发表的论文、论著及学术会议，并指出了该领域主要关键科学问题。进一步介绍了矿区生态水位及阈限研究、浅埋煤层岩层控制、导水裂隙带发育高度、保水开采条件分区、保水采煤技术及地下水监测网建设等方面取得的主要成果。保水采煤是维护和提升矿山生态系统功能和环境质量的重要手段，必须长期坚持，持续实施。今后保水采煤技术工程实施，需要深入贯彻落实“山水林田湖草是一个[JP]生命共同体”重要理念，推广试点工程成功经验和实践模式，全方位推进国土空间的生态保护修复。

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煤炭科学技术

2019年第07期

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煤层底板奥灰水害防治定向钻孔施工关键技术

作者(Author)：李晓龙, 张红强, 郝世俊, 郑玉柱, 赵永哲, 尚荣, 秦艺璞

摘要：基于渭北某矿井煤层底板奥灰水害防治定向钻孔工程，对成孔关键技术进行了研究。研究结果表明：煤层底板以下46 m层位可实现深孔探查；空气钻进工艺可解决孔内排渣不畅及难成孔的问题；通孔钻具可保障套管下至设计深度；利用引导钻头，采用回转钻进工艺可实现深孔下套管；孔内高压注浆、环空静压补浆可确保套管封固质量；滑动定向钻进、回转钻进相结合可提高稳斜段钻进效率；以低于0.5 MPa的钻压在增倾角孔段顺利侧钻开分支；利用不同钻进方法判断含水地质异常体性质；回转钻进方式快速多回次透孔，或大角度定向钻进可穿过易塌孔层位。研究成果为渭北煤田底板奥灰水害防治提供了技术支撑与理论依据。

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煤炭科学技术

2019年第05期

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黄河北煤田定向钻进精准注浆防治水技术研究

作者(Author)：武善元, 刘磊, 陈军涛, 徐庆国

摘要：为有效治理我国黄河北煤田开采面临的水害问题，以山东能源临沂矿业集团有限责任公司邱集煤矿定向钻孔注浆治理11煤层灰岩水害为例，结合瞬变电磁和抽水试验结果，分析了11煤层所受顶板四、五灰，底板徐灰、奥灰水害的富水性程度。基于“超前区域治水”、“水源-通道一体化治理”的理念，以及含水层富水不均一的区域特征，提出了梅花式和上、下穿层式的分支钻孔钻进方式，以及井上、下水文观测孔水压实时监控的含水层裂隙精准注浆技术，以此为基础对11煤层首个治理区域顶板含水层施工了S1、S3、S4、S6、S19、S20共6个主孔、25个分支孔，累计进尺12 011 m，累计注浆量104 880 t。结果表明：定向钻孔注浆实施精准控制后，11煤层顶板四、五灰含水层治理区域的富水异常区基本消失，含水层渗透系数降为0.010 4 m/d，观测孔涌水量由注浆前的40～260 m3/h降到5 m3/h以下，使得二水平暗斜井得以顺利掘进，实现了11煤层的成功揭露，为解放6 000万t的煤炭资源提供了安全保障和指导作用，说明梅花式和上下穿层式的分支钻孔钻进方式和井上、下水文观测孔水压实时监控的精准注浆技术，能够有效地填充四、五灰含水层裂隙及隐蔽导水通道，实现分支孔中浆液扩散范围的精准控制，为我国黄河北煤田类似受水害威胁矿井和地面水平定向钻孔的高质量注浆提供了科学的指导。

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煤炭科学技术

2019年第05期

787

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煤矿防治水智能化技术与装备研究现状及展望

作者(Author)：靳德武, 乔伟, 李鹏, 樊娟

摘要：为了解决煤矿充水条件的精准探测、有效预测、动态监测和水害的可靠治理问题，人工智能和信息化技术在我国煤矿水害防治技术和装备中获得广泛应用并取得重要进展。依据智能感知、智能判断和智能执行等智能化技术三要素，将煤矿防治水智能化定义为水害致灾因素的有效筛选、自动识别和精准控制的过程。从5个方面系统地总结了煤矿防治水智能化技术现状：即探测装备的智能化芯片及数据处理智能算法、含水层富水性分区的信息融合法及煤层底板突水预测的统计学习法、基于智能化传感器及智能算法的矿井水情（害）实时监测预警系统、水害治理工程的信息化设计及智能控制注浆系统、紧急避灾最优路径搜索及突水水源快速识别。结果表明：水害探测装备及解释方法的智能化提高了装备的抗干扰能力，实现了探测参数的快速准确计算；煤层底板突水预测的统计学习法使突水预测精度由82%提高到91%；网络并行电法监测仪在五沟煤矿提前2 d成功预报了工作面底板突水；智能化注浆系统形成了高度定制化的制浆-注浆数字化解决方案，实现全自动造浆30 m3/h；避灾抢险智能化为矿井灾害情景下的井下人员合理疏散和应急救援提供了辅助决策支持平台。随着智慧矿山、透明矿井技术的不断发展与完善，多源时空智能化探（监）测、玻璃水文地质、水害监测大数据挖掘、井下救援机器人等将会成为热点研究方向，并最终形成煤矿防治水智能化技术体系。

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煤炭科学技术

2019年第03期

1736

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西部煤炭绿色开发地质保障技术研究现状与发展趋势

作者(Author)：王双明, 段中会, 马丽, 张育平

摘要：西部地区是我国绿色煤炭资源的主要分布区域和国家大型煤炭生产基地聚集区，也是我国生态环境脆弱区。在煤炭作为我国主体能源短期内难以改变的情况下，安全绿色开采、清洁高效利用西部煤炭资源已成为保障国家能源安全的重大需求。从煤系矿产资源协同勘查、生态脆弱区采煤保水及生态环境保护、矿井地质灾害精细预测预报、“互联网+煤炭地质”和煤炭清洁利用5方面分析了西部煤炭绿色开发地质保障技术的研究现状，展望了未来西部煤炭绿色开发地质保障技术发展的3大方向：提高绿色煤炭资源的勘查精度、创建采煤保水技术体系，提升煤炭清洁利用地质保障程度。

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煤炭科学技术

2019年第02期

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基于保水采煤的煤炭开采带与泉带错位规划问题

作者(Author)：范立民, 孙魁

摘要：榆神府矿区2017年原煤产量达到4.00亿 t，是我国西部最重要的煤炭产区，矿区地下水资源相对贫乏，具有供水和生态双重价值的含水层为第四系萨拉乌苏组含水层和侏罗系烧变岩含水层，含水层位于煤层之上，矿区中东部、东南部煤层埋藏浅，煤炭开采对含水层扰动强烈，并造成了部分含（隔）水层结构损伤，隔水层的隔水性丧失，含水层地下水渗漏，造成地下水位下降，部分泉干涸。调查发现，目前的煤炭开采主要集中于泉密集分布的窟野河、秃尾河沿岸的北东向条带内，这一条带既是泉带，也是煤炭开采带，二者的重叠，无疑加剧了煤炭开采对泉的扰动。为了保护泉及生态环境，通过煤炭对地下水的影响机理分析，提出煤炭开采带西移东进的建议，认为西部煤炭资源埋藏深度大，煤层开采形成的导水裂隙带无法导通至第四系萨拉乌苏组含水层，东部第四系含水层富水性弱-极弱，属无水开采区。错位规划后，煤炭开采带内煤层埋藏深度适中区，普遍推广保水采煤技术；浅埋、极浅埋煤层区，推广地下水库技术，并加大水资源生态利用；对于不能推广保水采煤技术和水资源综合利用的矿井，可采取有偿异地置换的模式，根本上解决泉带破坏问题。为统筹布局泉带与煤炭经济带的错位布设，建议加大榆神矿区三、四期规划区的地下水监测密度，进一步完善区内地下水监测网。

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煤炭科学技术

2019年第01期

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大水垂比地面定向水平孔煤层底板注浆防治水技术

作者(Author)：安许良

摘要：地面定向水平孔煤层底板预注浆防治水技术已经成为矿井煤层底板水害防治主要方法之一，利用地面定向水平孔可对煤层底板含水层进行超前探查和注浆治理。根据赵固一矿18031工作面地层条件，介绍了地面定向水平孔煤层底板超前注浆防治水技术方案，包括钻孔布置、钻孔轨迹和钻孔结构，同时根据现场情况，研究了深厚表土层大口径大倾角钻孔定向钻进技术、大顶角钻孔大口径套管下放技术、大水垂比长距离水平钻孔钻进技术、水平段顺层钻进和岩层判别技术，成功实现了钻孔水平段沿煤层底板灰岩钻进，并且水垂比达到了2.39，增加钻孔利用率，并对18031工作面底板灰岩进行了探查和注浆治理，为地面定向水平孔在煤层底板水害防治中的进一步推广提供了参考。

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煤炭科学技术

2018年第11期

490

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