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范立民学术思想专题

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专题文章为范立民教授及其团队2010—2022年发表于《煤炭学报》《煤炭科学技术》《煤田地质与勘探》的学术成果。（注：统计时间为2022-10-19）

行业视野: 煤炭学报
类别; 98个
关键词; 84位
专家; 33篇
论文; 41596IP
点击量; 47528次
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神南矿区煤炭绿色开采的水资源监测研究

作者(Author)：吴群英, 彭捷, 迟宝锁, 宁奎斌, 王宏科, 李成, 王碧清, 姬怡微, 范立民

摘要：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。

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煤炭科学技术

2021年第01期

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保水采煤技术规范的技术要点分析

作者(Author)：范立民, 马雄德, 吴群英, 蒋泽泉, 迟宝锁, 王碧清, 王宏科, 仵拨云, 宋飞, 郭亮亮

摘要：保水采煤是绿色开采的重要组成部分，是解决西北干旱半干旱矿区煤炭开采与水资源和生态环境保护问题的有效途径之一。为了规范保水采煤工作思路与方法，指导煤矿企业在高效开采煤炭资源的同时保护含水层结构稳定，制定了陕西省地方标准《保水采煤技术规范》，规定了矿区水资源保护目标层（体）、地质工作要求、导水裂隙带高度确定、保水采煤主要技术以及保水采煤技术论证报告的提纲等。在详细阐述《保水采煤技术规范》研制背景的基础上，对规范的相关要点进行了进一步梳理和解释，这包括：煤层开采使地下水位埋深发生变化时，必须符合最大允许埋深和最小允许埋深要求；煤层开采过程中，矿区及周边河流流量不小于河道最小生态需水量；陕北侏罗纪煤田开采1-2、2-2（榆横矿区为3号煤层）、3-1、4-2、5-2号煤层时，主要目标含水层为第四系萨拉乌苏组含水层、烧变岩含水层和地表水体（湖泊、水库）；黄陇侏罗纪煤田开采3、4号煤层时，主要目标含水层为白垩系洛河组含水层和地表水体（湖泊、水库）；渭北石炭二叠纪煤田开采5、10、11号煤层时，主要目标含水层为包括但不限于奥陶系岩溶含水层。导水裂隙带高度的确定方法主要有探测法、经验公式法、数值模拟和相似模拟等；适于陕西省地质生态环境条件的保水采煤技术包括充填保水采煤技术、分层保水采煤技术、短壁保水采煤技术和注浆保水采煤技术等。为了加快推进矿山生态文明建设步伐，实现绿色开采，应加强保水采煤技术规范的贯彻和落实。

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煤炭科学技术

2020年第09期

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鄂尔多斯盆地侏罗纪含煤岩系地下水系统关键要素与格架模型

作者(Author)：焦养泉, 王双明, 范立民, 吴立群, 荣辉, 张帆

摘要：地下水与含煤岩系矿产资源密切共生，直接制约含煤岩系矿产资源的合理开发和长远规划。鄂尔多斯盆地是我国重要的能源盆地，几十年勘查实践表明侏罗纪含煤岩系除具有5套(组)可采煤层外，还伴生有丰富的砂岩型铀矿、砂岩型高岭土和石英砂等矿产资源。基于已往对鄂尔多斯盆地的认知和经验，认为地下水的补给水源和输导通道是侏罗纪含煤岩系地下水系统结构中的关键要素。其中，潜在的地下水补给水源包含3套地下水储层(直罗组底部含水层、下白垩统洛河组含水层和罗汉洞组含水层)和地表水系;地下水输导通道则包含了区域规模的骨架砂体、不整合界面、断裂系统和人工采动裂隙系统等四大类型。含煤岩系矿产资源开发过程中遇到的“水害”，通常是原有的地下水系统被动揭露或者被破坏的表现，是人为因素连通了地下水水源与人工作业面从而导致地下水的泄漏。聚焦侏罗纪含煤岩系矿产资源的安全开发，一方面需要深入总结地下水系统关键要素的基本特征和分布规律，更进一步则需要揭示地下水系统关键要素与矿产资源的空间配置关系，并在此基础上构建含煤岩系地下水的格架模型，以此为煤系资源开发和矿井水害防治提供沉积学-水文地质学基础。在鄂尔多斯盆地，由于构造背景的差异，在不同地区地下水水源类型、输导通道类型、含煤岩系产状、矿产类型组合等都不尽相同，构成的地下水格架模型也因地而异，因此需要区别对待和深入研究。

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煤炭学报

2020年第07期

相关视频

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西北大型煤炭基地地下水监测背景、思路及方法

作者(Author)：范立民, 孙魁, 李成, 高帅, 陈建平, 仵拨云, 彭捷, 郑苗苗, 姬怡微, 蒋蒙

摘要：我国14个大型煤炭基地中，西北地区分布有神东、陕北、黄陇、宁东、新疆等5个，2018年原煤产量占全国的46.28%。这些煤炭基地地处干旱半干旱地区，水资源贫乏，煤炭开发对含水层的扰动强度较大，甚至造成含水层结构损伤，地下水渗漏，水位下降并引发一系列环境问题。通过科学规划和采煤技术方法革新，调整煤炭开发布局和采煤技术方法，最大限度的减轻煤矿区含水层损伤，已经取得成效，但煤炭开发对地下水扰动动态影响的监控，必须通过建立矿区地下水监测网才能实现。论述了西北煤炭基地地下水监测网建设的背景和思路，介绍了陕西境内陕北、神东、黄陇三大型煤炭基地地下水网监测层位选择、建设部署及数据采集、传输与接收、管理。陕北、神东(陕西境内)和黄陇3个大型煤炭基地主要含水系统包括石炭系—侏罗系碎屑与上覆第四系松散层孔隙含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙承压水-潜水含水系统和寒武—奥陶系碳酸盐岩岩溶水含水系统。地下水监测层位的选择以具有供水价值和生态意义，且受采动影响强烈的含水层为原则，陕北、神东煤炭(陕西境内)基地主要监测第四系萨拉乌苏组、第四系黄土、烧变岩和侏罗系风化基岩地下水，黄陇煤炭基地黄陇—永陇矿区主要监测白垩系地下水，渭北矿区主要监测奥陶系岩溶地下水。通过新建或改造原有水文长观孔，已经建成了由218口监测井构成的陕西境内大型煤炭基地监测网，监测数据采用自动化采集、无线传输与接收和统一管理，基本实现了监测数据的实时动态观测和规范化管理。

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煤炭学报

2020年第01期

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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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基于保水采煤理念的地质环境承载力研究

作者(Author)：孙魁, 范立民, 夏玉成, 李成, 陈建平, 仵拨云, 彭捷

摘要：我国西部生态脆弱区采煤引起的水资源破坏和地质环境变化，已经严重制约了矿区经济、社会、环境的可持续发展。通过梳理保水采煤、煤矿区地质环境承载力的研究进展，结合目前西部富煤缺水地区的地质环境现状，提出了基于保水采煤理念的地质环境承载力内涵及基本研究思路和框架。分析认为:基于保水采煤理念的地质环境承载力研究，应将保水采煤理念与地质环境承载力理论有机融合，系统分析“采煤活动—水资源破坏—地质环境效应”作用机理，从寻求煤炭开采、水资源保护、地表生态环境保护3者之间的最优解中阐述内涵。地质环境承载力评价方法研究，可采用属性分析、生态需求分析、数值分析、突变理论等方法，重点研究评价指标的量化方法、综合评价方法、承载能力及承载状态等级划分方法。对于承载能力的计算，可采用模拟实验，取得典型煤矿区承载能力下地质环境与开采强度临界值的关系数据，进而提取出控制和减轻煤矿区地质环境问题的保水采煤技术方法，确定合理的开采强度和规模。在承载力评价和计算的基础上，提出地质环境承载力影响因素的协同监测技术方法，并给出了承载力预警等级判定标准。所提出的基于保水采煤理念的地质环境承载力内涵及基本研究思路，以期丰富和发展保水采煤及地质环境承载力的科学内涵，为西部生态环境脆弱区煤炭资源开发与水资源保护协调发展提供理论与技术支持。

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煤炭学报

2019年第03期

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保水采煤面临的科学问题

作者(Author)：范立民

摘要：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。在国家关于生态文明建设标准日益提高的格局下，我国西部干旱半干旱地区煤水资源共生区生态环境保护面临历史考验。首先综述了保水采煤技术取得的成果，认为地质条件探查、岩层移动、保水采煤方法等方面的研究基本解决了单煤层开采中存在的突出问题，而生态脆弱矿区水与生态约束和生态修复与重构方面的稍显滞后。其次探讨了保水采煤领域中5个紧密相关的科学问题，包括矿区依赖地下水的植被对煤层开采的约束程度的识别、量化及监测，大采高和重复采动条件下导水裂隙带高度探测与预测方法，有效隔水层厚度的量化与评价，大采高和重复采动条件下采动岩层(覆岩)控制及矿山生态环境影响机制、矿山生态损害监测与评价、矿山土地复垦与生态重建技术、生态修复策略及效果评价等。在新形势下，矿区生态环境保护的责任和任务重大，有待于投入更多研究来支撑我国西部矿山保水采煤理论与技术的突破，促进绿色矿区建设。

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煤炭学报

2019年第03期

1784

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