如何科学地保水采煤_中国煤炭行业知识服务平台

首页 > 专题

如何科学地保水采煤

来源：煤炭学报

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。

行业视野: 环境保护
类别; 80个
关键词; 84位
专家; 20篇
论文; 28326IP
点击量; 10412次
下载量

毛乌素沙漠区广域适应型保水安全厚度计算及开采影响分区评价

作者(Author)：贺晓浪, 夏玉成, 丁湘, 孙学阳

摘要：毛乌素沙漠区多个近地表含水层支撑着区域生态环境、生产和生活，开展保水采煤研究势在必行。而“保水安全厚度”计算作为保水采煤研究的核心内容，由于各近地含水层的性质以及所处垂向位置的差异，导致了针对毛乌素沙漠区的保水安全厚度计算方法适用范围有限、缺乏统一性。通过分析毛乌素沙漠区内含隔水层在垂向和平面上的展布特征、水文地质性质，结合不同区域内的工程地质条件和开采方法，探讨了保水安全厚度的定义。将煤层之上地层划分为目标保护层、预测导水段(导水裂隙带发育段)和等效保水段(由有效黏土隔水层和基岩层组成的保水段)。利用水均衡法分析了黏土隔水层与基岩层间的保水性能关系，通过“保水比例系数”形成了黏土隔水层与基岩层间统一的等效保水段计算方法。建立了具有能够适用毛乌素沙漠区内“沙-基(岩)型开采区”、“沙-土-基(岩)型开采区”、“沙-土-洛(洛河组含水层)-基型开采区”、“烧变岩型开采区”等主要不同地质条件的保水安全厚度计算模型。根据导水裂隙带的发育高度与黏土隔水层、基岩层间的导通特征以及煤水间距与保水安全厚度的大小关系，制定了煤层开采影响的自然保水区、一般失水区和严重失水区的分区标准。并以榆神矿区小保当煤矿为例，应用建立的统一模型确定了小保当井田内砂-基型和砂-土-基型开采区内的保水安全厚度，并据此评价了煤层开采对潜水含水层的影响。所建立的保水安全开采厚度计算模型以及开采分区评价标准具有良好的适应性，也为保水采煤研究中有关保水安全厚度的计算和煤层开采对上覆含水层的影响评价提供了新思路。

免费下载

煤炭学报

2019年第03期

1194

515
干旱矿区采动顶板导水裂隙的演化规律及保水采煤意义

作者(Author)：徐智敏, 孙亚军, 高尚, 张成行, 毕煜, 陈忠胜, 吴江峰

摘要：随着我国煤炭资源开发重心的逐步西移，西部地区目前已成为我国煤炭的主产区。总体上，我国西部矿区降雨稀少、蒸发强烈，形成了该区极度干旱缺水、生态环境脆弱的基本特征。以新疆哈密煤田大南湖矿区为例，针对该区侏罗系含煤地层具有成岩时间晚、物理力学强度低、遇水易泥化崩解等特征，采用相似材料模拟、数值模拟等手段，结合邻矿现场实测对比，全面研究了该区顶板采动导水裂隙的发育与演化过程、发育高度与形态特征、渗透性演化规律以及在该区进行水资源保护性开采(保水采煤)的可行性。研究结果表明:研究区侏罗系含煤地层采动导水裂隙的发育裂采比一般在13.09~15.67，整体形态呈“梯台型”特征;采动影响范围内裂隙发育、演化以及渗透系数的演化均呈现“稳定增加-波动变化-恢复稳定”变化特征，导高影响范围内含水层的渗透系数明显增大，一般达到3~5倍;研究区主采煤层顶板具有“多含水结构下的高位隔水层”结构特征，具备了保水的基本水文地质前提条件;结合保护层的稳定性、III-1上段含水层的静储量、开发潜力以及在研究区进行保水采煤可行性的综合评价，探讨了在干旱矿区水资源保护性开采的重要意义。

免费下载

煤炭学报

2019年第03期

1259

425
西南岩溶山区保水采煤地质模式

作者(Author)：李涛, 高颖, 艾德春, 杨军伟

摘要：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(1~3m)，上覆基岩厚度大(800~1 000m)，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80m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。

免费下载

煤炭学报

2019年第03期

1229

297
孟巴矿厚松散含水层下协调保水开采模式

作者(Author)：余学义, 毛旭魏, 郭文彬

摘要：孟巴矿的地质采矿条件具有近地表松散富含水层厚、煤层顶板厚、煤层厚的“三厚”特征，开采煤层覆岩中含有多个含水层组，矿井水害是威胁矿井安全生产的主要因素。在覆岩多水体条件下，为了有效防止近地表厚松散UDT含水层进入井下，导致淹井灾害发生，提出上保下疏的开采水害防治模式。一分层安全开采的关键技术是控制复合关键层的结构稳定，应用初始后屈曲理论解析其稳定性，得出结构关键层的极限破坏长度，通过线性回归给出分层开采覆岩导水裂缝带发育高度预计计算公式，分析确定了一分层开采工作面宽度不超过150m，限高开采3m;依据对UDT含水层防护的安全煤岩柱高度确定二分层开采高度，二分层开采后覆岩结构关键层发生破坏，既能够有效疏放LDT隔水层以下含水层水，又能够保证LDT隔水层的完整性，达到UDT水体不发生下泄的目的，保障了矿井安全开采;根据工作面协调减损开采原理，确定开采分层合理错距约为82m，下分层的巷道布置在上分层开采采空区下的厚煤层分层错距协调限高开采布置模式，实现有效降低了覆岩应力的叠加效应，减轻LDT隔水层的变形破坏程度。开采结果表明:厚煤层分层协调布置开采方法，有效减轻了UDT含水层下LDT隔水层应力叠加损伤程度，保护了隔水层的完整性;一分层限高综采，二分层限高综放开采分次疏放了煤层顶板至LDT底板2个含水层组，解决了矿井排水能力较小条件下的水害防治问题;分层工作面错距协调布置开采方法，有效降低了开采边界导水裂缝带发育高度，减小了LDT变形破坏程度，同时释放了一分层区段煤柱应力，实现了覆岩整体下沉，不但有效地降低了覆岩破坏高度，而且减小了冲击矿压冲击强度，开采期间UDT水位变化幅度稳定保持在一定范围内，实现了多水体条件下上保下疏的厚煤层分层安全开采模式。

免费下载

煤炭学报

2019年第03期

1106

366
近距煤层高效保水开采理论与方法

作者(Author)：马立强, 张东升, 金志远, 王烁康, 余伊河

摘要：地下煤炭资源开采极易导致珍贵的浅表水资源流失，从而造成地表植被死亡和生态系统失衡。为保护维系西部矿区生态环境的浅表层水(河流湖泊水和第四系砂层潜水)，尤其是为保护地下潜水(生态)水位，基于前期已取得的浅埋单一煤层保水开采理论成果和岩层控制工程经验，提出保(生态)水位和突水防治一体化的近距煤层水资源保护性采煤构想。以“高效保水采煤”为目标，针对近距煤层与极近距浅表水下开采条件，研究解决反复开采扰动区区域覆岩导水裂隙协同控制、极薄阻隔层低损伤控制，以及采掘面涌(突)水灾害监测预警等技术难题。提出长壁保水采煤方法、壁式连采连充保水采煤方法和采掘面突水红外监测辐射预警方法，实现近距煤层安全高效保水采煤,具体包括近距煤层岩层控制、采动覆岩导水裂隙带高度计算、隔水层变形计算和承载煤岩红外辐射响应等理论和特征，以及反复开采扰动区域导水裂隙控制、充填体主动接顶和“采-支-运”快速作业等技术。最终确定了保水开采薄弱区，形成基于水资源保护的浅埋近距煤层工作面优化布置、采煤方法配置与水资源运移监测的高效采煤理论与方法体系。研究成果已在陕北与华北等矿区进行了保水采煤实践，为实现我国煤炭资源的绿色化开采提供支撑。

免费下载

煤炭学报

2019年第03期

1372

515
生态脆弱区保水采煤矿井(区)等级类型

作者(Author)：李文平, 王启庆, 刘士亮, 王苏健

摘要：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。

免费下载

煤炭学报

2019年第03期

1493

504
神府矿区大型水库旁烧变岩水保水开采技术研究

作者(Author)：董书宁, 杨志斌, 姬中奎, 王世东, 高小伟, 江球

摘要：神府矿区是我国重要的煤炭生产基地和典型的高强度开采矿区，同时也是我国典型的干旱半干旱生态环境脆弱区，烧变岩水是区内的主要地下水资源之一。为研究区内烧变岩水对采煤的影响和烧变岩水的保护问题，以张家峁井田首采区首采地段5-2煤开采为例，通过对水文地质结构系统和5-2煤顶板导水裂隙带的分析，查明了研究区的水资源类型和特征，确立了5-2煤保水开采对象，划分了5-2煤保水开采分区，提出了烧变岩注浆帷幕截流保水开采新技术。研究结果表明:研究区的水资源类型主要有6类，其中仅有4-2煤烧变岩水具有保水开采意义，5-2煤开采划分为4-2煤烧变岩水无水开采区和保水限采区。5-2煤保水限采区设计的帷幕墙空间形态、帷幕线位置及数量、注浆钻孔排间距及结构合理，制定的钻探和注浆施工工序和工艺科学，实施的双位双向引流注浆、烧变岩全断面分区注浆、防渗截流效果即时检验等注浆帷幕关键技术可行。保水限采区5-2煤采煤工作面采前上覆4-2煤烧变岩水预疏放和采后工作面涌水量实测结果表明，保水限采区内4-2煤烧变岩水静储量约20000m3，动态补给量不足5m3/h，注浆帷幕截流实现了帷幕内外4-2煤烧变岩水的有效隔离，大幅减少了4-2煤烧变岩水及与其有直接水力联系的常家沟水库水的排放，水资源保护性开采效果显著。

免费下载

煤炭学报

2019年第03期

1601

655
煤炭开采对相邻区域生态潜水流场扰动特征

作者(Author)：代革联, 薛小渊, 牛超, 许珂, 蒋泽泉, 肖乐乐, 刘美乐

摘要：陕北煤炭能源基地高强度开采易影响生态潜水的自然径流条件，针对自然保护区周边煤炭资源开采对地下水流场的扰动问题，以榆神矿区某井田为例，通过构建研究区煤-水空间结构水文地质模型，系统分析研究区生态潜水的赋存特征及其规律;采用物理模拟、数值模拟、现场实测等手段，综合分析煤层覆岩岩性组合结构、煤层与关键层间距、煤层厚度、煤层埋深、工作面长度等因素，利用相关分析方法提出了适合于研究区导水裂隙带高度计算的裂采比公式;根据水文地质条件和煤层采动方式，采用地下水数值分析方法，模拟了煤炭开采后萨拉乌苏组生态潜水流场变化，分析了煤层采动后生态潜水受扰动的特征。研究结果表明:区内萨拉乌苏组生态潜水含水层全区发育，其赋存受基岩面形态控制，生态潜水水位受地形、含水层厚度、地下水分水岭和地表水等影响;下伏关键隔水层(保德组红土)受沉积影响在研究区东南局部缺失，形成“天窗”导水通道;区内覆岩结构以硬-软-硬、硬-硬-软2种组合类型为主，覆岩结构类型对导水裂隙带发育高度及形态有重要作用;统计分析多个导水裂隙带发育高度结果，提出榆神矿区导水裂隙带最大裂采比为28.1倍，该数值对榆神矿区保水采煤及水害防治具有重要指导意义;通过计算发现，研究区内东南部保德组红土缺失区覆岩采动裂隙将发育至生态潜水含水层，造成生态潜水漏失与水位下降。为保护生态潜水资源，建议开采研究区东南部“天窗”部位的煤层时，必须采取相应的保水采煤技术。

免费下载

煤炭学报

2019年第03期

1462

759

推荐专家

李涛

推荐专题

亮点论文

推荐企业

群力

如何科学地保水采煤

煤问提

煤传媒

煤视界

科技创新50强

会员中心