煤炭开采水害防治及水资源保护利用技术_中国煤炭行业知识服务平台

煤炭开采水害防治及水资源保护利用技术

来源：《煤炭科学技术》2016年第8期

我国是世界上煤矿水害最为严重的国家之一，据国家煤矿安全监察局统计，2011-2015 年我国煤矿水害事故起数分别为44、24、21、19、12起，死亡人数分别为192、122、89、79、64人，虽然事故起数和死亡人数均在逐年递减，但是煤矿水害事故时有发生，仍是影响煤矿安全生产的主要因素之一。我国东部矿区水害严重，需要防治水；西部矿区缺水严重，需要保护水（保水采煤），但即使在西部严重缺水矿区，也存在严重的水害威胁，我国煤矿涌水量最大的矿井就在西部（榆神矿区），矿井涌水量达到5000m³/h以上。据统计，全国约有61处煤矿的正常涌水量超过1000m³/h，近年来全国煤矿每年实际排水量达71.7亿m³，与此同时，矿井水资源化利用率逐年提高，尤其是在西部缺水矿区，不仅充分利用了矿井水，而且还建设了地下水库，有效利用了采空区特殊的地质结构，实现了绿色开采。尽管如此，煤矿地下水控制与资源化利用仍是当前我国煤矿安全生产和科学开采面临的重大难题。鉴于此，我刊于2016年第8期开设“煤炭开采水害防治及水资源保护利用技术”专题，报道我国近年来在该领域所取得的成果，以期为煤矿水害防治及水资源保护提供科技助力，促进煤矿区生态文明建设。在此，特别感谢范立民教授级高级工程师在专题组稿、审稿方面给予的大力支持和帮助，同时对所有积极为本刊撰稿的专家学者表示衷心的感谢！

行业视野: 采矿
类别; 56个
关键词; 52位
专家; 13篇
论文; 14045IP
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我国西部保水采煤区受保护烧变岩含水层研究

作者(Author)：范立民, 仵拨云, 向茂西, 彭捷, 高帅

摘要：通过对榆神府矿区烧变岩、烧变岩含水层的调查,论述了烧变岩分布,含水层储水结构及补、径、排条件。烧变岩地下水接受大气降水和萨拉乌苏组地下水的越流补给,以下降泉形式排泄。烧变岩含水层特点是分布面积和含水层厚度都较小,但富水性强,钻孔抽水试验最大单位涌水量88.67L/(s·m),渗透系数最大可达1 631.30 m/d。煤炭开采前,区内有烧变岩泉405处,其中流量小于1 L/s的325处,总流量59.458 L/s;流量1~10 L/s的64处,总流量142.115 L/s;流量大于10 L/s的16处,总流量564.610 L/s;这些泉多分布于沟谷沿岸,部分烧变岩泉受采煤影响流量衰减或干涸。烧变岩含水层地下水的水质多为HCO3—Ca·Mg或HCO3—Ca型,矿化度最大0.299 g/L,水质良好,是榆神府矿区宝贵的生态水源。

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煤矿水闸墙设计施工技术综述与展望

作者(Author)：隋旺华, 杭远

摘要：综述了国内外煤矿中广泛应用的水闸墙的技术发展现状,介绍了目前常用的水闸墙结构类型及适用条件、水闸墙设计与施工的规范化和标准化进程。随着开采深度的加大,煤矿水闸墙设计施工面临着水压高、围岩破碎和施工环境恶劣等困难。提出了水闸墙设计、施工中的关键技术问题,例如选址、选型、计算、安全系数选取与规范化施工等。提出了水闸墙快速施工、水闸墙长期封堵酸性水、水闸墙物理与数值模拟、封堵水的综合利用、水闸墙有关法规建设等方面水闸墙工程技术的发展趋势。研究表明:水闸墙设计与施工技术仍需要从多学科角度不断创新与应对,应特别重视从力学强度和抗渗性能两方面进行深部高压水闸墙的设计与施工。

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大采深矿井地面区域治理奥灰水害关键技术研究

作者(Author)：赵庆彪, 赵兵文, 付永刚, 南生辉, 赵章

摘要：为安全开采邯邢矿区深部煤炭资源,提出了"区域超前治理"奥灰岩溶水害理念,开展了华北型煤田大采深高承压水安全开采成套技术研究课题;从理论上研究得出"分带分时段突破"底板突水机理;采用阻水系数法评价试采区底板隔水层承压能力;成功地研究出地面多分支近水平定向钻探关键技术;从岩石力学和水动力学阐述了裂隙含水层中水平孔注浆浆液扩散机理,并给出了孔距计算公式;对于钻遇岩溶或断裂构造状况,研究出了铺底浆液控制技术。地面区域超前治理奥灰水害成套技术在九龙矿成功应用,取得了显著技术经济与环境效果。

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大柳塔煤矿地下水库建设与水资源利用技术

作者(Author)：陈苏社, 黄庆享, 薛刚, 李瑞群

摘要：为解决神东矿区因高强度大规模开采引起的生态环境脆弱与水资源匮乏的问题,基于对煤矿水灾的防治和井下水资源的保护与合理利用,提出了利用煤矿井下采空区对水资源进行"转移、净化、储存和利用"的地下水库水循环利用关键技术。大柳塔煤矿利用此技术建成了我国第一个具有立体空间网络的庞大的地下水库水资源保护与循环利用工程系统,实现了水资源的高效循环利用,既解决了矿井水灾问题,又创造性地保护了井下水资源,为我国浅埋煤层绿色开采开辟了新途径。

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邯邢矿区岩溶水资源优化配置研究

作者(Author)：尹尚先, 韩永, 常浩宇, 郭均中, 张祥维

摘要：为改变邯邢矿区岩溶水位持续下降、降落漏斗不断扩大的现状,实现泉水复涌,首先通过区域岩溶水资源的调查与供需平衡分析,得出泉水断流的主要原因是开采量大于补给量;其次,以岩溶地下水系统模型为基础,通过模拟预测表明:如果保持现有系统补给量与开采量不变,岩溶水水位仍将不断下降、达活泉及百泉断流、水生态环境持续恶化。为此,应用水资源区域配置的理念,建立了以百泉泉域水环境持续好转为目标的水资源管理模型,在邢台市区生活用水、农业用水基本保持不变,以及百泉泉域总开采量小于总补给量等约束条件下,解算得到了总用水量减少0.591 m~3/s、泉域总补给量减去总开采量盈余0.29 m~3/s的优化供水方案。通过模型模拟预测,按照此优化方案,泉域水位逐步恢复,10年后百泉和达活泉泉水重新复涌。

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矿区寒武系灰岩地下水集中径流带展布及机理分析

作者(Author)：王心义, 曹冰琪, 王麒, 赵彦琦, 陈国胜, 张平卿, 刘小满

摘要：为查明平顶山煤田二矿和吴寨矿寒武系灰岩地下水集中径流带赋存情况,在探明矿区地质断层发育特征的基础上,采用井下连通试验研究了地下水集中径流带的展布及成因和控水作用。研究结果表明:二矿和吴寨矿寒武系灰岩地下水流速达3 320.05 m/d,含水层渗透系数达36 911.11 m/d,证明了地下水集中径流带的存在;二矿逆断层及两侧断层破碎裂隙带的存在,是影响寒武系灰岩含水层集中径流带空间展布的关键因素;集中径流带总体上控制着寒武系灰岩地下水由西南向东北流动、自浅向深的运移。寒武系灰岩地下水集中径流带展布特征的确定,为类似条件煤层底板水害的防治奠定了基础。

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陕北煤田生态潜水保护与矿井水害预防对策

作者(Author)：夏玉成, 杜荣军, 孙学阳, 杜少华

摘要：为了在开采陕北侏罗纪煤田煤炭资源的同时对具有重要生态意义的第四系萨拉乌苏组潜水含水层实施有效保护,基于煤田特殊的煤层-地下水空间组合关系,采用试验对比方法,研究了煤炭高强度开采对生态潜水流场的扰动规律,提出了旨在保护地下水资源和预防矿井水害的生态潜水流场优化调控策略。研究结果表明:采煤对生态潜水流场的扰动强度取决于导水断裂带对关键隔水层的破坏程度;导水断裂带发育高度主要受煤层开采强度控制;通过选取限高开采、分层开采、充填开采、限面积开采、条带开采等采煤工艺控制导水断裂带发育高度,使关键隔水层不受破坏,是实现保水采煤目标的有效途径;在条件适宜的井田实施上行开采有利于保护地下水资源和矿井安全。

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厚松散含水层煤层开采突水溃沙防治技术

作者(Author)：王振荣

摘要：为了有效解决神东矿区薄基岩厚松散含水层煤层开采突水溃沙难题,以哈拉沟煤矿22206工作面为例,分析工作面开采所面临的水害情况,针对地面施工注浆工程存在受地表条件限制大、施工干扰多、工程费用高及对地表生态环境破坏的实际问题,提出了井下疏放水与注浆加固相结合的治理方法,并在此基础上形成了"疏注结合、先疏后注、边治边探、先治后采"的突水溃沙防治技术路线,在哈拉沟煤矿应用结果表明:井下疏水注浆技术实施之后工作面少数支架间有淋水滴沙现象,采空区涌水中携带有少量泥沙,对工作面正常回采无影响,其余地段均未出现流沙现象,该技术达到了最优的治理效果。

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