《煤田地质与勘探》2021—2023年水文地质、工程地质、环境地质栏目top20文章

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《煤田地质与勘探》2021—2023年水文地质、工程地质、环境地质栏目top20文章

来源：《煤田地质与勘探》

加强科研成果推广应用，编辑部根据知网、《煤田地质与勘探》官网数据统计，整理出水文地质、工程地质、环境地质栏目2021-2023年高被引论文，优选出TOP20论文，供相关领域学者参考和交流。

行业视野: 煤田地质与勘探
类别; 104个
关键词; 101位
专家; 20篇
论文; 9226IP
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黄河几字弯区煤炭基地地质灾害与生态环境典型特征

作者(Author)：申艳军, 杨博涵, 王双明, 寇海波, 陈兴, 徐雅丽, 韩森磊

摘要：“黄河流域生态保护和高质量发展”现已上升为国家重大战略，黄河几字弯区为黄河流域重要组成部分，也是我国煤炭能源重要聚集区。现区域分布有6个国家级煤炭基地，煤炭产量约占全国的40%，在我国能源安全供给保障中占有“压舱石”的地位。但该区域地处西部干旱-半干旱地区，生态环境脆弱、抗扰动能力差，易在煤炭开采过程中诱发各类地质灾害，产生水位下降、水土流失、土地沙化等生态环境问题，成为该区域煤炭工业高质量发展的核心制约因素。基于前人大量文献、报道及官方统计数据资料，对黄河几字弯区6大国家级煤炭基地地质环境特征予以剖析，并对该区域煤炭基地所面临的主要地质灾害及生态环境问题进行总结，凝练出各自的发育类型及典型特征，研究表明：（1）黄河几字弯区中主要聚煤地层为侏罗纪及石炭-二叠纪地层，区域地质构造相对简单、煤层大多埋藏较浅、厚度大而稳定，适合于开展大规模工业化开采。（2）黄河几字弯区内6大煤炭基地地质灾害处于高度易发区，地质灾害发育特征与地貌类型、采矿过程和人类工程活动密切相关，其中，宁东、神东基地和陕北基地西北部位于风积沙区，主要存在地面塌陷及地裂缝灾害；晋北、晋中、黄陇基地以及陕北基地东南部因位于黄土高原腹地，受季节性强降雨、采煤活动等影响，易发育黄土崩塌、滑坡、泥石流等灾害。（3）区内各煤炭基地生态环境问题及影响程度存在一定差异，其中，神东、陕北煤炭基地以采煤活动引起的地下生态水位的问题最为突出；宁东、神东煤炭基地土地荒漠化问题严峻；而陕北、黄陇、晋中、晋北煤炭基地则主要面临着水土流失问题。研究成果对推动黄河几字弯煤炭资源基地的可持续开发、实现黄河流域生态保护和高质量可持续发展提供基础性借鉴。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

186

133
矿井水情监测与水害风险预警平台设计与实现

作者(Author)：连会青, 徐斌, 田振焘, 刘德民, 杨艺, 潘光义, 王瑞

摘要：任何矿井水害事故均会显现不同的预兆，为夯实水害智能预警基础，明晰了感知、辨识、评估、预测及相互逻辑关系的系统建设内涵，针对不同水害类型，根据其突水机理不同，设计三大类多模式水害典型场景，建立相应突水判据，提出了确定性理论精确预测与包括大数据及深度学习在内的非确定性趋势推测两类预测方法，为智能预警系统的预测预报、预警准则及阈值设置奠定理论基础。以陕西省彬长矿区亭南矿为例，建立了动态信息、静态信息及关联信息的指标体系，将地面水文动态监测单元、井下水情环境监测单元以及采掘工作面采动动态监测单元集成，构建原位采集和突水要素预兆感知系统，实施基于关键层电性参数动态监测、关键部位单点或多点多参数监测联合布置的突水前兆信息精准获取方案，采用确定性模拟模型和非确定性智能模型，实现水害预测预警功能，基于多源数据融合和空间联动分析技术，预警系统实现了井上下全空间水害风险预警“一张图”的可视化展示。实践表明，监测预警平台理论基础扎实，预测预警效果显著。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

620

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浅埋近距煤层开采覆岩与地表裂缝发育规律及控制

作者(Author)：曹健, 黄庆享

摘要：我国西部神府东胜煤田主要赋存浅埋近距煤层，煤层埋藏浅，覆岩上部厚松散层大范围分布，近距煤层开采导致覆岩与地表裂缝发育严重，加剧了原本脆弱的生态环境进一步恶化。为探究浅埋近距煤层开采覆岩与地表采动裂缝发育规律，掌握其控制方法，以柠条塔煤矿1-2煤层和2-2煤层开采为背景，结合实测统计分析、物理模拟和分形理论，掌握浅埋顶部单一煤层开采和重复采动下覆岩与地表裂缝发育特征，揭示煤柱布置对裂缝发育的控制作用。研究表明，煤层开采导致的地表裂缝可分为平行于工作面的动态裂缝和工作面开采边界地表裂缝(切眼边界侧地表裂缝和区段煤柱侧地表裂缝)，动态裂缝在开采后能够实现自修复，工作面开采边界的地表裂缝不能自修复。下煤层开采区段煤柱侧覆岩与地表采动裂缝发育严重，其与区段煤柱错距密切相关。1-2煤层开采后，基岩垮落角为60°，土层垮落角为65°，边界煤柱侧地表裂缝的宽度为0.26 m。下部2-2煤层开采，煤柱叠置、错距20、40 m 时，区段煤柱侧覆岩采动裂缝宽度分别为0.81、0.45和0.22 m，地表裂缝宽度分别为0.65、0.30 和0.12 m。通过确定合理煤柱布置方式，能够有效控制覆岩和地表采动裂缝的发育程度，据此确定柠条塔煤矿1-2煤层和2-2煤层开采的合理煤柱错距应大于40 m。

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煤田地质与勘探

2021年第04期

224

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煤层底板水害区域超前治理技术优化及其应用

作者(Author)：郑士田, 马荷雯, 姬亚东

摘要：为了进一步提高煤层底板水害区域超前治理技术的治理效果，应优化注浆工艺，扩大技术的应用范围。总结淮北矿区区域底板超前治理工程实践表明，低压扩散和中压加固阶段压力控制对注浆总量起主要控制作用，进而直接影响灰岩含水层改造效果，推导的不同岩溶裂隙发育程度地层的注浆量预计公式，可以有效指导注浆工程设计。此外，提出了工作面区域内、外双(钻)孔组的水平布设方法，优化注浆工艺的同时，提高了钻孔利用率。针对注浆工程中注浆压力控制及浆液选取等关键技术问题，建立了研究区裂隙发育程度的多源信息判识方法和“微压充填—低压扩散—中压加固—高压劈裂”的“阶段型”注浆压力控制模型，细分了不同注浆阶段的注浆浆液类型，推导了注浆压力的分级阈值和设计公式，实现了注浆压力的分区段高效、精准控制，对煤矿底板水害超前区域治理技术的应用与推广具有重要意义。

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煤田地质与勘探

2021年第05期

391

106
基于SSA优化的GA-BP神经网络煤层底板突水预测模型与应用

作者(Author)：尹会永, 周鑫龙, 郎宁, 张历峰, 王明丽, 吴焘, 李鑫

摘要：随煤层开采深度的不断增加，煤矿生产过程中面临着复杂的突水机理和多变的突水主控因素，且各因素间相互联系的不确定性，使底板突水预测的难度不断增加。为准确预测底板突水危险性，针对底板突水的小样本、非线性问题，首先利用遗传算法(Genetic Algorithm，GA)将网络随机赋值的初始权值和阈值初次优化，再选取搜索能力强、稳定性较好的麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm，SSA)对权值和阈值进行二次寻优，从而建立SSA-GA-BP神经网络底板突水预测模型。分析整理山东省滨湖煤矿地质及水文地质资料，选取含水层水压、含水层厚度、隔水层厚度、断层密度、断层分维值、渗透系数、单位涌水量、底板破坏深度共8个因素，作为预测底板突水的主控因素，绘制各主控因素3D映射投影曲面图；利用Surfer软件中的克里金插值法提取50个数据点作为模型的输入样本(分为训练集40个，测试集10个)，对模型进行训练学习，训练误差精度达到要求后，对滨湖煤矿3个未开采工作面的12个数据点进行突水危险性预测。为了验证所建模型的准确性，利用BP、GA-BP、SSA-GA-BP这3种模型对测试集进行预测；为避免模型仅与BP网络预测对比的片面性，同时选取以熵权法确定权重的模糊综合评判法对测试集进行预测；将各网络模型及方法的预测结果与实际值进行对比分析。结果表明：基于SSA优化的GA-BP神经网络模型突水预测误差较小，预测结果准确率更高，为矿井水害预测预报提供了科学的评价方法和理论依据。

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煤田地质与勘探

2021年第06期

200

117
内蒙古某矿矿井水重金属污染特征及来源分析

作者(Author)：王甜甜, 靳德武, 杨建

摘要：确定矿井水中重金属污染程度及主要来源，对矿井水的再利用及矿区生态环境保护具有重要的理论意义。以内蒙古某矿区为研究对象，采集地表水、第四系潜水、承压水及矿井水水样49组，检测水体中Zn、Pb、Fe、Mn、As、Cu、Cd、Cr、Hg、Se 10种重金属浓度，分析矿井水中重金属污染特征及超标情况，利用HPI模型定量评价重金属污染程度，并综合数理统计、不同类型水样重金属浓度箱形图及煤/顶板重金属浸出试验，分析矿井水重金属主要来源。结果表明：内蒙古某矿矿井水中Zn、Pb、Fe、Mn、As 5种重金属浓度值超标，其中Fe和Zn的超标率高达100%；7个矿井水样中6个矿井水的HPI值大于临界值100，矿井水重金属污染程度较高；矿井水中的Pb、As主要来源于采煤及运输机械油类物质泄漏，Mn主要来源于Ⅲ含地下水，Fe、Zn主要来源于Ⅲ含地下水及煤层中含Fe、Zn矿物的溶滤。该结论将为矿井水中重金属污染防治提供基础与依据。

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煤田地质与勘探

2021年第05期

504

102
矿井水灾害:原因·对策·出路

作者(Author)：尹尚先, 王玉国, 李文生

摘要：进入新世纪,煤炭行业经过十年黄金期高速发展,煤炭产量稳定在目前的45亿t左右。煤矿安全形势总体向好,事故由多发、频发甚至群发,重特大事故时有发生,到单发、偶发,特别重大事故得到有效遏制;矿井水灾害仍为我国煤矿的主要灾害类型,是仅次于瓦斯灾害的第二大杀手。分析表明,客观上开采环境复杂以及主观上重视不够,是事故发生的主要原因;井田水文地质条件勘查、隐患探查治理、突水征兆辨识等“三道关”失守,是事故发生的主要技术原因。相应提出了依规勘查查清条件、照章探放消除隐患、异常辨识及时撤人3项过“三道关”技术措施,规范了“查疑、设计、施工、评价”超前探放水工作流程,强调了勘查理论技术体系和防治水工作体系及其各环节的新进展以及智能精准感知辨识技术为“守关”的科技支撑作用。展望未来,深度学习、智能感知及升尺度方法等理论探索,“三维透明地质体”及其属性探测技术的突破,是解决地质体的随机性、流体的时变性和采矿的动态性的根本出路,可实现我国矿井水可防可控的终极目标。

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煤田地质与勘探

2023年第01期

202

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基于多方法的煤层底板突水危险性评价

作者(Author)：任君豪, 王心义, 王麒, 王俊智, 张波, 郭水涛

摘要：选择平顶山煤田二矿、十矿和十二矿51 个钻孔的隔水层厚度、断层复杂程度、含水层水压、含水层单位涌水量、采高5 个因素为评价因子，以层次分析法和灰色关联分析法计算的常权权重为基础，应用变权理论确定各指标因子的变权权重；分别利用物元可拓法、模糊可变集理论、突变理论、模糊综合评价法，对煤层底板突水危险性进行评价并确定突水危险性等级。与实际开采情况的对比分析证明，模糊可变集理论是最适宜研究区的底板突水危险性评价方法，评价结果与开采实际较为吻合。模糊可变集理论的评价表明，二矿、十矿、十二矿带压区内安全区占比分别为4.08%、14.30%、0，低威胁区占比分别为76.91%、83.14%、85.78%，高威胁区占比分别为19.01%、2.56%、14.22%，研究区内暂无危险区。

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煤田地质与勘探

2022年第02期

269

115