保水采煤

摘要： 烧变岩是陕北浅埋煤层上覆的重要含水层之一,烧变岩水是威胁矿井安全生产的重要水源,同时也是河谷径流的重要补给来源。科学评价烧变岩含水层富水性,有利于保护生态水资源与矿井安全。以红柳林井田为例,根据原岩烧变程度不同,将烧变岩分为类熔岩、烧结岩和烘烤岩3大类。研究区各煤层烧变岩分布面积3.07 km^(2),烧变岩泉6处,泉流量0.014~6.984 L/s。根据烧变岩泉流量、钻孔单位涌水量、瞬变电磁物探综合成果,将烧变岩含水层富水性分为中等—弱类型。结合研究区内的烧变岩分布和富水特征,给出了烧变岩水的防治措施建议。烧变岩水尽管威胁矿井安全生产,但也具有重要的生态价值,煤炭开采在做好矿井防治水工作的同时也应尽量对烧变岩水进行保护。

摘要： 隆德煤矿北部区红土厚度较薄甚至部分区域红土缺失,基岩厚度较薄,2-2煤层采用传统垮落法开采,对地下水影响较大,引发一系列环境地质问题,故而隆德煤矿采取限厚、充填保水采煤方案。根据限厚、充填保水开采方案开采条件下导水裂隙带分析,导水裂隙带均发育至正常基岩,未波及至松散沙层。通过采用“大井法”“水平廊道法”和“比拟法”3种方法在传统垮落法开采和限厚、充填保水开采方案2种不同开采条件下涌水量的对比,进一步验证采用限厚、充填保水开采方案可以降低矿井涌水量,有效保护萨拉乌苏组沙层含水层,实现保水开采,还可以处理隆德煤矿产生的固体废弃物,取消矸石山。

摘要： 煤炭资源保水开采是实现绿色化开采的核心技术之一,保水开采可行性评价则是开展科学开采设计的基础问题。从采动覆岩整体阻水性角度入手,综合考虑覆岩整体的阻水行为与地下水系统的动态响应之间的关系,提出了将上覆隔水岩层(组)虚拟为等效阻水层的学术思想,形成了基于采动覆岩等效渗透系数计算等效阻水厚度进行保水采煤可行性定量评价的新思路与方法。基于达西定律、Kozeny-Caman方程以及采动覆岩移动影响函数递推关系,采用分层、分区组合等效方法,在单岩层水平方向上通过并联来计算整层垂向等效渗透系数,进而通过垂直方向上进行多岩层等效渗透系数串联计算,建立了基于采高、工作面长度、沉陷参数和岩层初始水理参数的采动覆岩整体垂向等效渗透系数的计算方法;以采后覆岩地下水渗漏速度与目标含水层补给速度相等作为保水采煤临界条件,确定了保水采煤最大临界渗透系数与采高、等效岩层厚度之间的关系;基于采动覆岩的渗透系数与其等效阻水厚度成反比的假设,建立了采动覆岩等效阻水厚度的计算方法,进而根据维持含水层水位稳定所允许的最大临界渗透系数,提出了基于采动覆岩等效阻水厚度的保水采煤可行性评价方法,并通过伊犁四矿保水采煤含水层水位变化实测进行了实例验证。研究成果为保水开采预测评价、方法选择和参数优化提供了新的方法。

摘要： 为实现煤矿绿色保水开采,学者范立民提出了保水采煤。本文探讨了峰峰矿区九龙矿15252下块工作面的区域治理案例,验证了矿区保水采煤效果,以期为今后的煤矿绿色保水开采提供参考。

摘要： 煤矿井下水流裂缝带的发育及扩展对安全回采起着至关重要的作用。以袁大滩煤矿为例,为了达到在采煤的同时保护地下水系统的目标,施工了3个探测钻孔,利用钻孔冲洗流体消耗量判别采煤工作面水流裂缝带发育扩展情况。结果表明,2号煤层裂缝带长度在104.36~110.37 m,采高为3.2 m时,裂采比为32.61~34.49 m。水流裂缝带顶部在直罗组地层范围内,距离白垩系地层底部151~157 m,距离第四系萨拉乌苏组地层底部189~195 m。采动未对白垩系含水层、萨拉乌苏组含水层造成扰动与损害。应加强对裂缝带发育扩展范围内的直罗组地层水防治工作。

摘要： 为了吸取东部地区的经验及教训,伴随西部大开发的进程,在前人提出的绿色开采概念的基础上,论述了我国西部地区煤矿绿色开采核心技术的发展现状。通过对支撑西部地区煤矿高效高质量发展的绿色开采技术发展的分析,阐述了我国西部地区保水采煤的工程地质及水文地质的特点;介绍了保水采煤地质条件预测的经验公式法、三图预测法、常用实测方法。同时,从西部地区充填、窄条带等保水采煤方法的工程实践出发,介绍了地下水转移储存保水采煤工程实践与煤水仿生共采理念以及主动型矿区生态环境综合治理与防治技术体系的理念,系统总结了保水开采的技术目前存在的问题以及西部地区绿色开采技术未来的发展方向。

摘要： 针对西部生态脆弱区煤层埋藏浅、煤层保水开采地质条件较差特点,突破以往以堵截地下水渗漏为主要技术手段的被动保水开采理念,提出了以“导储用”为核心的煤矿地下水库地下水保护理念,通过近年来的研究,煤矿地下水库在基础理论和工程实践等领域取得了大量成果。系统地总结了煤矿地下水库六大关键技术(水源预测、库容设计、水库选址、坝体结构、安全运行和水质保障)的研究进展,前3项技术是煤矿地下水库建设的前提,其研究主要涉及煤矿工程地质与水文地质条件、煤炭开采地下水运移规律、采空区垮落岩体空隙与碎胀性等;坝体结构研究主要涉及各种复杂力作用下煤柱坝体、人工坝体的稳定性及二者的连接问题;安全保障和水质保障主要研究分别为煤矿地下水库安全监控系统建立和采空区垮落岩体对矿井水的净化机理。阐述了煤矿地下水库水资源井下和地面的利用情况,实现了矿区由耗水大户向供水水源地转变。在总结相关研究成果的基础上,以煤-水-生态相协调为宗旨,展望了煤矿地下水库研究的方向。

摘要： 我国煤炭资源开发重心西移,但西部地区生态环境脆弱,地下水资源宝贵,煤炭高强度开采与地下水及生态环境保护矛盾日益加剧。近年来,西部多数矿区逐渐开拓开采下组煤层,针对多层煤层重复采动对地下水资源影响规律研究不足等问题,以神东矿区布尔台煤矿42202工作面为研究对象,采用现场实测以及数值模拟手段,对该区煤层重复采动顶板导水裂隙带的发育高度进行了实测与计算,结果表明:42煤开采后导水裂隙带最大发育高度达到顶板以上160 m,沟通了延安组和直罗组含水层,但未沟通白垩系志丹群含水层;基于导水裂隙带监测结果,采用FEFLOW数值模拟方法预计了42202工作面采后涌水量为63 m^(3)/h,与实际涌水量55 m^(3)/h接近,进一步表明工作面涌水主要来自延安组与直罗组含水层;42202工作面采后延安组含水层水位下降幅度达到57.3 m,直罗组含水层水位下降11.9 m,白垩系志丹群含水层水位基本维持稳定,由此可知,煤层采后对延安组含水层扰动程度最大,对直罗组含水层扰动程度次之,而并没有对白垩系志丹群含水层造成影响;煤层采动导水裂隙是地下水资源漏失的主要通道,其发育高度及规模决定了煤炭开采对含水层的扰动程度,抑制煤层开采后顶板导水裂隙带发育是实现西部大型矿区保水采煤的关键点,尤其是随着西部煤炭资源的深部开发,多层煤层开采后覆岩破断规律及其多场耦合特征、导水裂隙的演化规律是今后重要的研究方向。研究成果完善了多煤层开采保水理论,为实现我国西部煤炭资源的绿色开发提供支撑。

摘要： 为预测杭来湾煤矿未来矿井涌水量,基于2种开采方案,采用数值模拟方法分别模拟预测了分层开采和一次性采全高下的矿井涌水量.通过模拟计算可知,采用分层开采方案矿井涌水量为30 805 m3/d,采用一次性采全高方案矿井涌水量为38 711 m3/d.可以看出,杭来湾煤矿采用分层开采方案矿井涌水量较采用一次性采全高方案小.为保护水资源,实现保水采煤,推荐煤矿采用分层开采方案.

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.

摘要： “保水采煤”是应榆神府矿区独特的地质条件而提出,经过20多年研究和探索,在理论研究、工程实践等领域取得了重要成果.本文总结了回顾了保水采煤的研究历程和存在的科学问题.基础研究阶段,查明了煤层与含(隔)水层空间关系、煤层覆岩结构类型,划分了保水采煤地质条件分区,编绘了基于地下水位保护的采煤方法规划图,研究了浅埋煤层岩层移动特征及控制技术,提出了开采区域评价方法和采煤方法等实现“保水采煤”的途径.调查了保水采煤的实施效果,认为研发低成本、高效率的充填保水采煤技术是未来的发展方向,加强高强度采煤区地下水监测工程建设是目前的重要任务,指出了保水采煤面临的难题.

摘要： 榆神矿区是陕北煤炭基地的核心开发区,目前已经建成了榆树湾、锦界、凉水井等大型煤矿,均位于秃尾河沿岸区域,这些煤矿的建成,为国家能源安全提供了大量优质煤炭资源,同时,也不可否认,这几座煤层埋藏浅的煤矿开采,面临采煤对地下水含水层结构破坏的重大难题,尤其是锦界煤矿等,矿井涌水量很大,采煤对区域唯一具有供水意义和生态价值的萨拉乌苏组含水层影响大,如何实现保水采煤和绿色矿区目标,是榆神矿区当前及今后长期面临的现实,为此,许多学者开展了大量研究工作,范立民提出了合理选择开采区域和选择恰当的采煤技术的保水采煤实现途径,王双明、范立民等研究了采煤控制萨拉乌苏组地下水位合理埋藏深度,并开展了保水采煤技术推广,取得了重要进展,范立民、蒋泽泉等从不同角度研究了榆神矿区矿井充水因素及涌水量预测.榆神矿区小保当二号井田,煤层埋藏略深,通过采煤方法的选择,基本可以实现保水采煤目标.介绍了井田主要含水层水文地质条件和隔水层隔水特性,为煤矿合理开发提供了基础资料.

摘要： 保水采煤是基于榆神府矿区煤炭开发中的含水层结构保护而提出的,通过长期研究和实践,厘定了保水采煤的概念和科学内涵,建立了保水采煤的技术体系,促进了西北缺水矿区的科学开采和环境保护.榆神矿区郭家滩煤矿是我国西部建设的一处特大型煤矿,全部采用综合机械化采煤技术.煤矿建设前,对保水采煤的水文地质条件进行分析,评价含水层、隔水层特征,制定含水层结构技术措施,实现地下水资源保护与矿井开采同步协调发展,促进保水采煤目标的实现,本文将以勘查资料为依据,分析保水采煤的主要含水层和隔水层及其水文地质条件,为科学开采提供依据.

摘要： 保水采煤是陕北煤矿区面临的重大难题,任何一处煤矿的开采,都应该做好含水层保护工作,确保陕北珍贵的水资源得到科学利用,促进当地生态环境改善.本文分析了薛庙滩煤矿保水采煤的水文地质条件,对于矿井防治水与保水采煤目标的实现有一定意义.大量勘查资料表明，薛庙滩煤矿主要含水层是萨拉乌苏组，厚度大，富水性强，建议在矿井生产中，做好萨拉乌苏组含水层结构保护，促进当地生态环境改善，建设美丽矿山。

摘要： 1990年4月20日和12月28日,神东矿区瓷窑湾煤矿发生两次巷道冒落、突水溃沙灾害,导致附近的顺沟渠水库干涸.在灾后的水文地质补充勘查和成因分析后,于1992年范立民提出了"保水采煤"的观点和建议,倡导以含水层结构保护为目标,实现煤炭开采与含水层结构保护的协调统一.20多年来,基于保水采煤目标,我国研究者在榆神府区基础地质、水文地质工程地质领域做了大量工作,奠定了"保水采煤"研究的地质基础.

摘要： 保水采煤是应榆神府矿区独特的地质条件而提出,经过20多年研究和探索,在基础研究、工程实践等领域取得了大量成果.本文总结了不同阶段保水采煤研究的最新进展和存在的科学问题.基础研究阶段,查明了煤层与含(隔)水层空间关系、煤层覆岩结构类型,划分了保水采煤地质条件分区,编绘了基于地下水位保护的采煤方法规划图,提出了开采区域评价方法和采煤方法等实现保水采煤的途径.在工程实践阶段,以生态水位保护为原则,开展了基于含水层结构保护的充填开采、窄条带开采、限高(分层)开采、短壁机械化开采法、快速推进法等因地制宜的保水采煤工程实践,开展了基于岩溶承压含水层结构保护的底板注浆加固保水采煤工程实践;以水资源保护、利用为原则,开展了基于地下水转移储存、采空区储水的保水采煤工程实践.调查了保水采煤的实施效果,认为研发低成本、高效率的充填保水采煤技术是未来的发展方向,指出了保水采煤研究仍然面临许多重大难题需要攻关.

摘要： 通过石圪台煤矿22303采煤工作面离层注浆加固方法,减轻煤矿开采对含水层的损害,实现保水采煤目标和煤矿安全生产.

摘要： 榆横矿区大规模开发面临采煤与臭柏保护的难题,高强度采煤造成潜水位下降,自然要影响臭柏的生长、发育.榆横矿区地处毛乌素沙地,区内有大面积的叉子圆柏,又名臭柏(Sabina vulgaris Ant.),是陕西省重点保护植物,近年来,臭柏的发育速度较快,分布面积不断扩大,臭柏分布区下赋存有丰富的煤炭资源,据地质资料,煤层埋深100～500m不等,其中目前开发的区域煤层埋深200m以浅,其地层结构从上到下依次是第四系松散沙、萨拉乌苏组含水层、黄土或红土隔水层、直罗组砂岩、延安组含煤岩系.萨拉乌苏组是区内唯一具有生态意义和供水价值的含水层,由于煤层煤层浅,煤层开采产生的导水裂缝带发育到萨拉乌苏组含水层,导致含水层地下水渗漏,地下水位下降,从而引起地表植被生长状态变差,为了保护沙漠生态环境,范立民等进行了长期研究,提出了保水采煤的技术体系和科学内涵,范立民等研究了沙柳、沙蒿、小叶杨、汗柳等四种典型物种对沙漠地下水埋深的敏感性,在此基础上,马雄德等观测了沙柳对地下水的依赖性,发现水位埋深大于215cm后,地下水不再给沙柳发育提供水源.

摘要： 陕北榆神矿区生态潜水主要包括第四系冲积层潜水、萨拉乌苏组潜水和黄土潜水,侏罗系烧变岩潜水.第四系生态潜水分布范围广,含水层厚度大,富水性强,生态意义重大.烧变岩生态潜水主要分布于秃尾河沿岸,富水性强,是地下水的排泄地带.生态潜水与生态环境具有直接关系,大规模采煤必然要破坏生态潜水的含水层结构.因此,采煤前,要科学规划,科学选择开采区域,推广保水采煤技术,促进生态潜水含水层保护.论述了生态潜水含水层特征,为保水采煤提供了基础资料.

摘要： 针对榆神府矿区的大型煤矿，每个开采工作面施工2-3个导水裂缝带探测钻孔，同时采用物探手段对煤层开采后顶板岩体裂隙发育程度进行探测，经过3-5年的积累，建立适合本区地质环境条件和采煤技术的导水裂缝带发育高度经验公式，指导煤炭工业规划和采煤方法选择，促进煤矿区含水层结构保护，实现绿色矿区建设目标。

摘要： 本发明公开了一种无人智能化连采连充保水采煤方法，该方法改进了连采连充采掘面采煤工艺与充填工艺，优化了全过程负压通风路线，可实现破煤、装煤和运煤的高效作业，以及采掘面的高效率、高质量充填。与此同时，该方法能够智能识别煤岩体，实现采掘面无人智能化采煤，充填体与煤柱协同支撑顶板可有效控制覆岩运移，从而保护覆岩含(隔)水层结构不发生破坏。本发明可进一步提高采煤的综合效益，是一种绿色、安全、高效的智能化保水采煤方法。

摘要： 本发明公开了一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法，包括煤层和位于煤层上方的含水层，具体实施步骤为：获取参数；通过计算得出第一空间范围；布置若干个第一注浆钻孔；把第一浆液注入含水层底部，进行正常回采；用参数计算得到注入第二浆液的第二空间范围；钻出第二注浆钻孔；再注入具有高强度和低渗透率的第二浆液。有益效果是：该方法通过在采前、采后对顶板含水层分别注入不同材料的浆体，一方面采前增加隔水层厚度，减弱煤层采动对顶板含水层的扰动，另一方面也可防止采后导水裂隙导通含水层与采空区，从而实现保水开采。

摘要： 本发明公开一种风化基岩含水层保水采煤区的识别方法及采煤方法，包括如下过程：对需要开展保水采煤的待采矿区的地层结构进行识别，将待采矿区的地层结构划分为不同类型：对不同类型的地层结构进行识别，获得各个类型的地层结构中的风化基岩含水层保水采煤区。保水采煤的本质是保护水资源和生态环境，风化基岩区别于松散沙层，无法为植被提供良好的土壤环境，因此风化基岩含水层的保水区往往不是以采煤直接破坏为条件的。本发明的上述方案能够准确画出要保护的风化基岩含水层区，做到在煤炭开采的同时保护水资源和生态环境，实现煤炭资源绿色开采。

摘要： 本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，所述预警方法对底板灰岩承压含水层水资源保护性开采进行预警；预警等级包括蓝色等级、黄色等级、橙色等级以及红色等级四种预警等级，预警等级通过四项预警指标进行表征，四项预警指标分别为灰岩承压含水层水位降深与灰岩承压含水层水位允许降深之比ηH、采煤工作面的涌水量变化率vQ、涌水点水压比降JP以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa。本发明所述预警方法根据四项预警指标进行分析预警，以实现原位保水采煤预警的目的。

摘要： 本发明涉及一种煤基固废覆岩隔离注浆充填保水采煤方法，针对浅埋煤层开采浅部含水层下方隔水层较薄(或无隔水层)且岩层裂隙发育、采动裂隙带虽未波及浅部含水层但水向下漏失条件，创造性提出，注浆充填开采前，首先选择浅部含水层下基岩顶部某一裂隙发育的岩层，自充填钻孔向该岩层裂隙内注入高浓度粘土浆体，形成人造隔水层，开采过程中，采用煤基固废浆体同步实施覆岩隔离注浆充填，阻止覆岩采动裂隙生成、使人造隔水层免于采动破坏，消除浅层水向下漏失的原生裂隙与采动裂隙通道，双管齐下，达到保水效果。

摘要： 本发明公开一种绿色低碳保水采煤优选方法，属于煤炭保水开采领域。获取采前含水层数据及矿区覆岩的初始渗透性数据；根据含水层上界面深度与地表植被生长所需的地下水深度进行分类并构建采动覆岩渗透率演化模型，比较不同采煤方法及开采参数下的覆岩渗透率演化规律及渗透性分区特征，得到渗流隔离带层位，确定其等效渗透系数及渗流速度与含水层补给速度对比，初步得到含水层水位下降判据；利用软件模拟得到含水层水位下降的数值；采用不同的采煤方法调整含水层水位下降量，又通过调整开采布置方式与开采参数对含水层的水位进行微调。其步骤简单，通过调节含水层水位的保持或下降，从而维护和改善地表植被，有利于水资源保护型绿色矿山的建设。

摘要： 本发明公开了一种采空区滞后充填高效保水采煤方法，属于煤矿地下开采技术领域。根据煤层开采后采空区顶板的自然垮落状态，利用工作面两侧巷道或上位巷道或者布置定向钻孔进行滞后充填；充填的滞后距离根据临界冒落跨度、垮落岩石形态及垮落岩块碎胀系数分布特征确定；充填的最大高度根据覆岩结构特征与垮落带高度以及直接顶充满采空区的厚度确定；充填浆液的流动特性根据浆液在垮落带中扩散特征模拟研究确定；充填注浆量根据垮落岩块孔隙率及碎胀系数确定。通过定向钻孔将垮落带矸石空隙在未被压实之前注浆，对垮落带进行固结形成承载体，与采煤平行作业的同时，达到控制岩层移动与保水开采地目的，实现了采充分离。

摘要： 本发明公开一种煤矿工作面围岩侧向闭合帷幕保水采煤方法，包括根据获取的井田地质数据、井田周边矿区开采沉陷数据和导水裂隙高度探查数据，确定厚硬砂岩含水层采动影响范围边界和导水裂隙带高度范围内厚硬岩层含水层的层位；根据井田开采设计，在采区或盘区边界的厚硬岩层含水层内、在回采工作面的四周构建闭合帷幕，对回采工作面实现闭合帷幕截流；对闭合帷幕内的回采工作面进行回采作业。本发明方法在工作面侧后方稳定区的采动裂隙内，通过定向水平长钻孔注浆封堵侧向导水裂隙，充分利用工作面采动覆岩破坏发育的时间和空间特征，利用采动岩层自身移动产生的裂隙进行注浆，大幅封堵了岩层含水层的侧向导水通道。

摘要： 本实用新型涉及保水采煤技术领域，目的是提供一种保水采煤DCS监测预警系统，包括有数据采集装置、主控系统；水位监测模块与第一无线通讯数据发送装置连接，水质监测模块与第二无线通讯数据发送装置连接；无线通讯数据接收装置以及报警模块分别与中央控制器连接；第一无线通讯数据发送装置、第二无线通讯数据发送装置分别与无线通讯数据接收装置通讯连接；通过此种设计达到对地表水和地下水的水位进行监测，以及对地下水的水质进行监测的目的。

摘要： 本实用新型公开了采矿工程技术领域的一种红黏土覆盖山区保水采煤模拟装置，包括模型系统、模拟降雨系统和观测系统，模型系统包括模型架、垫层、煤层底板、红黏土和基岩山体，模型架的顶部设有垫层，垫层的顶部设有煤层底板，煤层底板的顶部设有煤层，煤层的顶部设有基岩山体，基岩山体的顶部设有红黏土；本实用新型通过设置可变化的基岩山体、地表裂隙、采煤裂隙、不同量的纤维和降雨系统等模拟了水土流失影响因素，并通过观测系统记录了基岩山体和红黏土的变化量，进而评价了某种条件下的水土流失量，为保水采煤设计提供了评价依据，对水土流失各因素模拟程度高，准确性好。