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西北煤水协同开采技术—“保水采煤”

来源:煤田地质与勘探

记者近日从中国矿业大学了解到,该校矿业工程学院范立民教授提出的“保水采煤”的科学理念和实现途径,经过持续研究和工程应用,初步建立了保水采煤科学技术体系,制定了比较完善的保水采煤标准规范体系,为西部地区大型煤炭基地环境保护和高质量发展提供了标准规范,形成了独具特色的研究领域。

西北地区是我国煤炭主产地,是国家能源安全的重要供给区。为了解决西部煤炭高强度、大规模开发与地下水、生态环境保护的突出矛盾,范立民1992年就提出了“保水采煤”的科学理念和实现途径,经过30余年在西部煤炭产区的实践,取得了骄人的业绩和战果,有效保护了西部采煤矿区的地下水系统和生态环境,促进了煤炭行业绿色矿区建设。

何谓保水采煤?范立民团队所著的《保水采煤的理论与实践》《保水采煤知多少》等专著已有详细表述。范立民告诉记者,通俗地说,就是在西北缺水地区的煤炭开采过程中,保护好地下的含水层结构,使含水层不受采煤扰动而发生开裂、错断现象,从而保护地下水系统及其功能。从专业角度讲,就是在干旱、半干旱地区煤层开采过程中,通过控制岩层移动,维持具有供水意义和生态价值含水层(岩组)结构稳定或水位变化在合理范围内,寻求煤炭开采量与水资源承载力之间最优解的煤炭开采技术。

近五年来,范立民团队构建了保水采煤标准体系,提出了制定包括国家标准、行业标准和团体标准、地方标准在内的完整的保水采煤领域标准规范;科学界定各类标准的范围和主要技术内容,既要相互衔接,又不互相冲突,形成比较完善的、合理的标准族群,以满足不同地区、不同地质条件开采区地下水、地表水资源保护需要;积极推动企业标准制定,调动企业积极性和主动性,促进标准体系的细化和落地实施。

2019年11月,范立民团队制订并发布的陕西省地方标准《保水采煤技术规范》(DB61/T1295-2019),对陕西各矿区推广保水采煤技术提供了标准依据,各煤矿企业在地下水、生态环境保护领域最早获益。标准发布后,内蒙古、山西、宁夏、新疆等省(自治区)和自然资源、生态环境、水利、能源等部门呼吁,尽快制定适用于全国的保水采煤标准。

记者了解到,2022年以来,范立民团队主持起草了《煤炭开采地质环境监测规范》(DB61/T1569-2022)、《保水采煤技术规范》(T/GRM 054-2022)、《保水采煤术语》(T/GRM 078-2023)、《煤矿导水裂隙带探测技术规范》(T/GRM 056-2023)和《煤矿采区含水层监测规范》(T/GRM 078-2023)等地方、团体标准,并发布实施,填补了我国在该领域的空白。团队主持起草的国家标准《煤矿区含水层结构保护技术规范》也已完成征求意见。

范立民告诉记者,上述标准中,最重要的是《保水采煤术语》和《保水采煤技术规范》两个标准。前者界定了与保水采煤相关的术语126条,其中引用或修订引用现行标准67条,新定义59条。后者界定了系列保水采煤技术,包括保水采煤地质条件分区方法、限高保水采煤技术、连采连充保水采煤技术、固体充填和膏体充填保水采煤技术、阶梯式充填保水采煤技术、采前或采后隔水层再造保水技术、底板注浆加固保水采煤技术和保水采煤效果监测技术等,可满足各类煤层赋存条件下采煤保水的迫切需要。

行业视野

采矿

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  • 作者(Author): 李智学, 申小龙, 李明培, 王红胜

    摘要:为研究榆神矿区最上可采煤层赋存及开采对萨拉乌苏组含水层危害程度,依次分析了榆神矿区最上可采煤层赋存特征、最上可采煤层与上覆主要含(隔)水层空间分布规律及组合类型,基于基载比和采高的最上可采煤层覆岩导水裂隙带发育规律、煤层开采对萨拉乌苏组含水层危害程度,将榆神矿区开采受危害程度分为4类:自然保水区、保水采煤区(影响大区和影响小区)、采煤失水区及采煤无水区。结果表明:受构造及剥蚀作用影响,榆神矿区最上可采煤层及上覆基岩呈差异剥蚀,煤露头线从SE向NW呈阶梯状分布,最上可采煤层上覆基岩由NW到SE方向逐渐变薄。榆神矿区西部(三、四期)最上可采煤层开采后对萨拉乌苏组含水层危害程度小或没影响;榆神矿区东部(一、二期)最上可采煤层开采后对萨拉乌苏组含水层危害程度大。
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    煤田地质与勘探
    2019年第03期
    348
    123
  • 作者(Author): 赵春虎, 靳德武, 虎维岳

    摘要:针对采煤对松散含水层地下水扰动程度评价方法适用性不足等问题,以神东补连塔井田为研究背景,通过分析采煤对地下水动力场的影响规律,得出矿井水(矿井排水与采空区储水)的形成是导致大气降水、地表水与地下水转化关系和转化量发生改变的主要原因;并从松散含水层生态水位变化、含水层损伤以及水量损失的角度,提出了采煤对地下水扰动程度的3个评价指标,结果显示,截至2012年补连塔井田松散含水层地下水生态水位扰动指标基本均大于1,采扰比达92%,说明采煤对生态水位影响较大;由于采动裂隙直接发育至松散含水层内部,导致井田范围内8%面积的含水层完全损伤而失去地下水调蓄能力;而在重复利用矿井水并开发地下水库储水功能的条件下,补连塔矿地下水量损失减少至8.5%,说明矿井水的充分利用对减少地下水资源损失意义重大。
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    煤田地质与勘探
    2018年第03期
    712
    192

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