“保水采煤的理论与实践”专辑_中国煤炭行业知识服务平台

“保水采煤的理论与实践”专辑

来源：《煤炭学报》2019年第3期

西北大型煤炭基地地质环境条件的特殊性决定了煤炭开发过程中，必须优先保护、科学利用有限的水资源，才能维系和改善脆弱的生态环境。面对这一技术瓶颈和挑战，《煤炭学报》2019年第3期前27篇论文集中报道了在地质条件探测、水文地质条件评价、植被与地下水位关系、采煤过程中含(隔)水层结构保护等方面取得的进展，探讨了保水采煤面临的科学问题，确立了部分典型植被的地下水位阈值，刻画了高强度采煤条件下覆岩裂隙场、应力场、渗流场的动态演化规律以及地下水漏失量，建立并揭示了导水裂隙带发育高度预测模型及演化特征，形成了基于含水层结构保护的水害防控技术，开展了烧变岩强含水层、地表水体下保水采煤工程实践，划分了保水采煤矿井的等级类型，对厚含水层进行了精细划分，阐释了高强度采煤弱胶结覆岩的损伤过程，论述了地下水开发利用中的有关物质成分迁移路径、水资源储存技术，提出了基于含水层保护的地质环境承载力问题及解决途径。值得提及的是，保水采煤已经走出西北生态脆弱矿区，走向西南岩溶石漠化矿区，并首度走出国门，走向水资源丰沛的孟加拉国，实现了孟加拉国孟巴矿地下水径流系统的有效保护。

行业视野: 环境保护
类别; 108个
关键词; 118位
专家; 27篇
论文; 38638IP
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浅埋近距煤层开采三场演化规律与合理煤柱错距研究

作者(Author)：黄庆享, 曹健, 杜君武, 李雄峰

摘要：为探索浅埋近距煤层开采基于三场(应力场、位移场和裂隙场)演化规律的合理煤柱错距，实现井下减压与地表减损开采，以陕北柠条塔煤矿北翼东区1-2与2-2煤层开采为背景，采用FLAC3D,UDEC数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法，揭示了近距煤层开采覆岩与地表应力场、位移场和裂隙场演化规律，掌握了不同区段煤柱错距对煤柱集中应力、覆岩与地表位移及裂隙演化的影响，提出了基于三场演化规律的区段煤柱错距确定方法。研究表明，近距煤层开采的裂缝集中发育和地层拉、压应力集中源于煤柱引起的非均匀沉降，上部单一煤层开采后，在底板形成煤柱高应力区、低应力区和采空区中部高应力区，为避开上、下煤柱垂直应力叠加，下煤层巷道应布置在低应力区范围内。近距煤层开采的地表拉应力场和位移场与煤柱错距存在密切联系，通过合理的煤柱错距布置，可以减缓地表下沉的“波状”幅度，减轻地表拉应力和水平变形。随两煤层煤柱错距增大，覆岩裂隙场由叠合逐渐分散，对应地裂缝逐渐减小，煤柱错距对其上部的覆岩裂隙与地裂缝起控制作用。建立了应力场-位移场-裂缝场耦合控制模型，提出了煤柱错距的计算方法，可实现减轻地应力集中和地裂缝发育的耦合控制。本研究得到实测验证，并在柠条塔煤矿后续开采布置中应用。

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煤炭学报

2019年第03期

1358

423
面向生态的矿区地下水位阈限研究

作者(Author)：马雄德, 黄金廷, 李吉祥, 宁世雄

摘要：分布在干旱半干旱地区的植被，由于降水不足以维持长期生存，需要地下水提供部分或全部水源，因而对地下水有一定的依赖性。地下开采破坏含水层后地下水位会大幅降落，这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫，进而控制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采引起地下水位变化的基本特征，提出了生态安全约束下矿区地下水位控制阈值的确定方法。只要植物根系与地下水毛细上升带保持接触，就可以吸收利用地下水，因此本文将最大毛细上升高度和根系长度之和作为矿区植被能够利用地下水的最大临界埋深。在毛管流理论指导下，以颗粒排列方式与孔隙直径大小的关系建立了最大毛细上升高度计算公式，并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方法。据此计算的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为0.7～2.0m，进一步确定了榆神矿区生态安全约束下的矿区水位控制下限为4.0m。在此基础上，以2016年地下水流场基准，以水位埋深4.0m为界将榆神矿区划分为生态约束区和无约束区。水位埋深小于4.0m的区域植被对地下水依赖程度高，属于生态约束区，煤层开采造成地下水位下降极易对植被产生水分胁迫，因而是矿区生态环境保护的重点。研究成果阐明了榆神矿区生态环境及地下水位对煤层开发的限制条件，为进一步推进保水采煤技术的发展奠定了理论基础。

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煤炭学报

2019年第03期

1568

519
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

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