下载文档原格式
中国矿业大学题目：保水开采技术2014年10月26日摘要： (3)一、研究背景 (3)二、煤炭开采对地下水的影响分析 (4)1.1煤炭开采对地下水水位的影响 (4)1.2煤炭开采对地下水水质的影响 (4)三、保水开采技术途径 (5)2.1 合理选择开采区域 (5)2.2留设防水煤岩柱 (5)2.3 应用保水采煤方法 (5)2.4对采矿区实施充填 (6)2.5 长壁工作面快速推进 (6)四、煤矿保水开采主要影响因素 (7)五、榆神府矿区保水开采实践 (7)4.1矿区概况及水资源破坏情况 (7)4.2保水开采工程技术措施及保水效果 (8)六、煤矿保水开采的研究方向 (9)七、结语 (9)参考文献： (9)针对采煤过程对区域水文地质的影响和对地下水资源的破坏问题，从煤矿开采对地下水位、水质的影响，工作面的布置、煤岩柱的留设、采煤方法、长壁工作面快速推进等方面提出了保水开采的技术途径。
以榆神府矿区保水开采实践为例讲述保水开采方法的效果，总结了保水开采技术今后的研究方向，提出了可行性研究方位，完善了保水开采技术的理论体制。
关键字：保水开采、水资源破坏、煤矿水位、水质一、研究背景长期以来，我国煤炭开采一直是以牺牲矿区环境为代价，在煤炭开采后，造成农田以及建筑物破坏、村庄迁徙、矸石堆积如山，河川迳流量减少，部分地区地下水水源干枯、土地沙漠化等矿区生态环境严重破坏的问题。
随着我国煤炭产量的不断增加，煤炭开采所带来的环境问题愈加突出，其中水资源的破坏问题最为明显，也最为敏感，因为我国大部分矿区分布在中西部干旱半干旱地区。
煤矿开采过程中破坏了地下含水层的原始迳流，大量排出地下水；采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通，形成大规模地下水降落漏斗，造成区域含水层水位下降，直接影响到区域水文地质条件。
采动影响稳定后产生的地表沉陷往往影响到地表水体 (河流、湖泊、井泉等)的原来形态，造成部分沟泉水量减少甚至干涸；影响当地居民正常的生产生活，进而影响区域植被生长，甚至土地沙漠化。
神府矿区大型水库旁烧变岩水保水开采技术研究董书宁;杨志斌;姬中奎;王世东;高小伟;江球【摘要】神府矿区是我国重要的煤炭生产基地和典型的高强度开采矿区,同时也是我国典型的干旱半干旱生态环境脆弱区,烧变岩水是区内的主要地下水资源之一.为研究区内烧变岩水对采煤的影响和烧变岩水的保护问题,以张家峁井田首采区首采地段5-2煤开采为例,通过对水文地质结构系统和5-2煤顶板导水裂隙带的分析,查明了研究区的水资源类型和特征,确立了5-2煤保水开采对象,划分了5-2煤保水开采分区,提出了烧变岩注浆帷幕截流保水开采新技术.研究结果表明:研究区的水资源类型主要有6类,其中仅有4-2煤烧变岩水具有保水开采意义,5-2煤开采划分为4-2煤烧变岩水无水开采区和保水限采区.5-2煤保水限采区设计的帷幕墙空间形态、帷幕线位置及数量、注浆钻孔排间距及结构合理,制定的钻探和注浆施工工序和工艺科学,实施的双位双向引流注浆、烧变岩全断面分区注浆、防渗截流效果即时检验等注浆帷幕关键技术可行.保水限采区5-2煤工作面采前上覆4-2煤烧变岩水预疏放和采后工作面涌水量实测结果表明,保水限采区内4-2煤烧变岩水静储量约20 000 m3,动态补给量不足5 m3/h,注浆帷幕截流实现了帷幕内外4-2煤烧变岩水的有效隔离,大幅减少了4-2煤烧变岩水及与其有直接水力联系的常家沟水库水的排放,水资源保护性开采效果显著.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2019(044)003【总页数】9页(P709-717)【关键词】神府矿区;烧变岩水;保水开采;注浆帷幕【作者】董书宁;杨志斌;姬中奎;王世东;高小伟;江球【作者单位】煤炭科学研究总院,北京100013;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710077;煤炭科学研究总院,北京100013;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD823.8陕北侏罗纪煤田是国家《能源发展战略行动计划(2014—2020)》确定的14个亿吨级大型煤炭基地之一，是我国煤炭资源富集程度高、煤质最优、开发前景最好的大型煤田[1]。
第25卷第5期煤 炭 学 报Vol.25 No.5 2000年10月J OURNAL OF CHINA COAL SOCIET Y Oct. 2000 文章编号:0253-9993(2000)05-0449-06陕北榆神府矿区保水采煤工程地质条件研究3李文平1,叶贵钧2,张 莱3,段中会4,翟丽娟3(11中国矿业大学资源与环境科学学院,江苏徐州 221008;21中国煤田地质总局,河北涿州 072752;31中国煤田地质总局水文地质局,河北邯郸 056004;41陕西省一八五煤田地质勘探队,陕西榆林 719000)摘 要:以煤田地质勘探资料为基础,结合野外工程地质测绘、原位测试和室内试验,分析总结了榆神府矿区与保水采煤相关的工程地质条件特点,进行了工程地质条件分区,在此基础上,初步讨论了不同工程地质区保水采煤的可能性.关键词:榆神府矿区;保水采煤;工程地质条件;分区中图分类号:P33315 文献标识码:A 陕北侏罗纪煤田是我国现已探明煤炭储量最大的煤田,约占全国的25%,被誉为世界七大煤田之一.煤田腹部的榆神府矿区,指包括榆林、神木县及府谷县的大部分地区,因可采煤层多、煤层厚、煤质优良、构造简单、开采技术条件优越而为世人瞩目.根据国家规划,这里将成为我国西部优质动力煤的供应和出口煤基地,且其地理位置又具承东启西的作用,是21世纪煤炭工业战略西移的首选基地,对下世纪国民经济的发展具有重大意义.然而,该区地处我国西部的毛乌素沙漠和陕北黄土高原的接壤地带,水资源贫乏,地质及生态环境脆弱.因此如何在煤炭资源开采的同时,最大限度的保护水资源、保护生态环境是一事关该区经济可持续发展的大事,必须在煤炭资源大规模开发之前进行前期深入系统研究,为合理开采规划和设计提供宏观决策依据.1 矿区地形地质概况 榆神府矿区地表呈西北高、东南低的特点.海拔1200～1300m,地势总体平坦.依据卫星TM图像可清楚地将矿区地貌分为两大类型,即西部为风积沙地貌(毛乌素沙漠前滩),东部及北部为黄土梁峁丘陵地貌.矿区内地层,由地表到煤系地层描述如下:(1)风积沙(Q4eol) 分布广泛,是地表沙漠的组成物质,以浅黄色粉细砂为主,厚0～30m.榆神矿区一般厚5m,与萨拉乌苏组构成统一含水层.(2)萨拉乌苏组(Q3S) 分布广泛,是区内最主要的含水层,岩性以中细砂为主,厚0～145m,其厚度受控于基岩顶面古地形,为一套河湖相沉积物,在榆神矿区,厚度0～67130m,平均20m,是矿区主要含水层,具供水意义,并对矿区生态环境起控制作用,是保水采煤的保护目的层.(3)离石组(Q2L) 在神北、榆神矿区均有出露,分布不连续,岩性为灰黄、棕黄色亚砂土、亚粘土,夹多层古土壤,具柱状节理,厚0～109150m,平均20～30m.(4)第三系上新统三趾马红土(N2) 在各大沟系分水岭地带有出露,分布不连续,在神北矿区呈零星分布,榆神矿区分布较广,连续性好,厚0～110m,一般30m,岩性为棕红色粘土及粉质粘土.(5)白垩系洛河组(K1l) 紫红、桔红色中粗粒砂岩,巨厚层状,胶结疏松、大型交错层理,底部为砾岩,厚0～350m,分布于榆神矿区西部、孟家湾普查区及神北矿区西北部,在区内一般厚18～30m.收稿日期:1999-11-19 基金项目:原煤炭工业部“九五”重点项目(96-28) 3参加研究工作的还有赵洪林,范立民,孙占起,孙亚军,周笑缘,夏 菲,等(6)安定组(J 2a ) 岩性以紫杂色泥岩、砂质泥岩为主,与粉砂岩、细砂岩互层,厚0～114m ,平均30～40m.(7)直罗组(J 2Z ) 上部以紫杂、灰绿色泥岩、粉砂岩为主,夹砂岩透镜体;下部以灰白色砂岩为主,夹泥岩条带,底部有砾岩.在神北矿区各沟谷上游出露,风化裂隙较发育,厚0～134m ,平均30～50m.(8)延安组(J 2y ) 为本区的含煤地层,由中、厚层砂岩和中、薄层泥岩组成,厚150～280m ,在榆神府矿区广泛分布,含可采煤层13层,主采煤层一般3～6层,由浅到深依次为1-2,2-2,3-1,4-2,4-3,5-2,5-3煤.开采对砂层水造成影响最大是最上部的一层煤,神北区主要为1-2和2-2,平均厚度分别为2181和4110m ,榆神矿区为2-2煤,平均厚10104m.2 含水层分布特征 榆神府矿区内对保水采煤有意义的主要含水层为砂层水(萨拉乌苏和风积沙)和烧变岩水.与保水有关的含水层的空间分布和富水特征(图1):图1 榆神府矿区保水采煤工程地质条件分区Fig 11 Z onatin of the engineering geological conditions concerned with protectedwater resources during coal mining action in Yu 2Shen 2Fu Mine Area(1)砂层越厚之处,其富水性也越强;(2)神北矿区砂层分布不连续,呈零星状,且厚度较小,一般小于20m ,所以该区的地下水分布很不均匀,只有在局部砂层较厚的地方才有保水意义;(3)榆神矿区秃尾河以西地区砂层分布连续,且厚度大,为20～140m ,一般为40m ,所以该区地下水丰富,为重点保水区;54煤 炭 学 报2000年第25卷(4)榆神矿区秃尾河以东地区,基本无砂层分布,为无水区;(5)烧变岩带规模大、连续性好、富水性强的有两个地带,即秃尾河西岸2-2煤烧变岩带,窟野河、乌兰木伦河西岸1-2,2-2煤烧变岩带(两煤层烧变岩上下已连成一体). 从总体来看,榆神府矿区保水的地方主要为榆神矿区西部的孟家弯区,北部的沟岔一带以及秃尾河及窟野河-乌兰木伦河西岸条带分布的烧变岩带.神北矿区局部较厚砂层地带(北部)含水亦较大,也应最大限度的加以保护.3 隔水粘土层的工程地质特征 隔水粘土层是指由离石黄土和三趾马红土共同组成的粘土层,为砂层含水层的直接隔水底板.粘土层的空间分布(连续性和厚度)、天然及采动后渗透系数变化等性质对实现保水采煤意义重大.从图1可见,隔水粘土层在大保当区及沟岔水源地一带连续分布,厚度一般为20～60m ,在大保当区南部达100m 以上.在神北矿区及秃尾河以东地区,在有萨拉乌苏组含水层的地方,粘土层缺失,或很薄.这一自然分布条件,决定了在大保当区及沟岔一带具有实现保水采煤的可能性.311 天然条件下的工程地质性质 经过现场坑探取样、原位渗透和室内渗透及钻孔取样室内试验,测得粘土层基本物理力学性质指标(表1)、水理性指标(表2).表1 粘土层基本物理力学性质指标T able1 The b asic physical and mechanical character indexes of the clays地层时代岩 性物 理 性 质含水量/%密度/g ・cm -3比重孔隙比孔隙度/%力学性质粘聚力/kPa 内摩擦角/(°)压缩系数/MPa -1压缩模量/MPa 无侧限抗压强度/kPa Q 2l 离石黄土1119～17131163～11862169～21710162～01883813～461938～1012719～33180108～01257～2211119～159N 2三趾马红土1714～18171184～11872171～2172017241～4276～962812～32190106～01111515～2813182～212表2 粘土层的水理性质指标T able2 The hydrophysical character indexes of the clays岩 性液限/%塑限/%塑性指数液性指数渗透系数/m ・d -1饱和度/%湿陷系数自由膨胀率/%离石黄土 2519～31181619～1817719～1311<0010976～1154111～65160～010055-三趾马红土3312～36122111～2617717～12110～01090100596～01665～70-2165～26312 采动影响后的渗透性变化 采用三轴伺服仪测定离石黄土和红土样在三轴加载(按天然埋深值施加围压)全应力-应变过程中的渗透系数,研究粘土层在采后因应力大小变化而产生变形和破坏条件下渗透性能的变化.不同地点用槽探采取7组原状土样进行试验,取得不同应力、应变状态下渗透系数62个.得到的结果是:离石黄土渗透系数为01032～21092m/d ,红土为01002～01941m/d ,且最大值主要集中在土样由弹性进入塑性临界点附近,一但进入塑性变形段(都为塑性硬化),渗透系数反而逐渐减小(图2). 上述研究表明,研究区内离石黄土和红土在天然条件下是良好的隔水层,而且只要其位于煤层开采上覆岩土层整体移动带内,采后亦可起到良好的隔水作用.154第5期李文平等:陕北榆神府矿区保水采煤工程地质条件研究图2 隔水粘土层三轴伺服仪试验代表曲线Fig12 Typical test curves of the clay pans by triaxial serve test system 1———应力应变曲线;2———渗透系数变化曲线4 基岩风化带工程地质特征 基岩风化带的岩性、厚度、风化程度、粘土矿物成分、透水性等对煤层开采后覆岩导水裂隙带的发育高度及导水性能有较大影响[1,2],因而也是本区保水采煤的重要工程地质条件之一.根据大量钻孔岩芯鉴定和物探测井曲线分析,研究区内榆神矿区风化带一般厚20m,最厚达58137m;神北矿区一般10～20m,最厚4410m;强风化带一般5～8m.榆神矿区采样测试结果表明,风化带内粘土矿物高岭石与蒙脱石的相对百分含量分别为35%和5%,遇水有一定膨胀性.研究区内风化带强度已明显降低,单轴抗压强度强风化带为4180～6165MPa,弱风化带为8128～24186MPa.现场钻孔抽水实验获得的渗透系数k=01006～01040m/d,具有良好的隔水性能.5 煤层上覆基岩层段(未风化岩)的工程地质特征511 基岩厚度 最上主采煤层上覆基岩厚度(从煤层顶板到松散土层底部,包括基岩风化带)等值线见图1,图中显示,在神北矿区、榆神矿区秃尾河以东地区,基岩较薄,一般为20～40m,一些地方小于20m.如果这些地方基岩上直接为砂层含水层(无粘土隔水层),则煤层开采后含水层中的水会通过上覆基岩导水裂隙渗漏到井下,即这些地方不具备保水采煤的工程地质条件.在榆神矿区秃尾河以西的大部分地区,基岩厚度大,煤层开采导水裂隙带不会沟通砂层含水层,为保水采煤提供了工程地质条件保证.512 煤层顶板组合类型 煤层直接顶和老顶的力学组合关系对煤层开采后覆岩变形破坏程度,即“三带”发育高度有重要的影响[3,4],因此也是影响保水采煤的重要工程地质条件之一.研究区内覆岩顶板力学组合类型见表3.513 岩体结构特征 研究区内覆岩以层状结构、块状结构为主,少数砂岩层为整体结构.岩石质量指标RQD值:泥岩组为30%～70%;砂岩组为50%～90%;煤为0～40%.6 保水采煤工程地质条件分区 根据2-2主采煤层之上松散含水层、隔水层及上覆基岩的空间分布及其组合形态,将榆神府矿区保水采煤工程地质条件分为5类:砂土基型(Ⅰ)、砂基型(Ⅱ)、土基型(Ⅲ)、基岩型(Ⅳ)、烧变岩型(Ⅴ)(图1). Ⅰ型区 指主采煤层之上由砂层、土层和基岩组合起来的覆岩结构类型,全区广泛分布,约占总面积的80%,榆神矿区分布最广,神北矿区仅在大柳塔以北、活鸡兔和柠条塔等地小面积分布.砂层是矿区的主要含水层,在小壕兔附近最厚可达145m,秃尾河两岸及柠条塔一般厚20～40m;粘土隔水层主要分布在分水岭附近,一般厚60～80m,秃尾河沿岸较薄,一般小于20m,在榆神矿区粘土隔水层连续分布,在神北区则不连续;榆神矿区2-2煤层上覆基岩较神北矿区厚,其中孟家湾区最厚可达600m.因此,该区工程地质条件对保水采煤十分有利. Ⅱ型区 即煤层覆岩由砂层和基岩组成的类型区,仅在神北矿区乌兰木伦河以东柳根沟、哈拉沟、母河沟等水源地小面积分布.砂层一般厚20m,上覆基岩一般厚20～50m,富水性强的松散含水层直接覆盖于煤系岩层之上,其间没有连续分布的粘土隔水层,且煤层上覆基岩很薄,其中瓷窑湾矿只有117～254煤 炭 学 报2000年第25卷2010m ,已发生了突水溃沙灾害,所以该类型区直接实现保水采煤几乎不可能,只有采用矿井水净化等间接方法来充分利用水资源.表3 煤层顶板组合分类T able 3 Combination types of the roof rock strata of the coals煤层编号岩 组 特 征直 接 顶老 顶顶板分类分布范围1-212泥岩、粉砂岩组,厚度114～312m ,σc =3313～4010MPa细砂岩,厚度110～114m ,σc =6214～7514MPa半坚硬-坚硬大柳塔中砂岩组,厚度112～315m ,σc =2710～3015MPa半坚硬-半坚硬朱盖塔2-23砂质泥岩组,厚度0175～3130m ,σc =4512～8317MPa中细砂岩组,厚度015～2010m ,σc =5911～9719MPa坚硬-坚硬大柳塔4粉砂岩组,厚度4120～15172m ,σc =5915～8310MPa中细粒长石砂岩组,厚度10147～13125m ,σc =5612～6912MPa 坚硬-坚硬榆神矿区5粉砂岩组,厚度112～819m ,σc =23187～39172MPa中粒砂岩组,厚度113～317m ,σc =2417～4010MPa坚硬-半坚硬前石畔3-16粉砂岩组,厚度017～610m ,σc =4313～10918MPa细砂岩组,厚度018～715m ,σc =4818～7719MPa坚硬-坚硬全区广泛分布4-27粉砂岩组,厚度210～315m ,σc =4413～6916MPa中细砂岩组,厚度111～810,σc =4017～9615MPa坚硬-坚硬神北矿区4-38粉砂岩组,厚度212m ,σc =6612MPa 细砂岩组,厚度718～817m ,σc =4017～8919MPa坚硬-坚硬榆神矿区5-29粉砂岩组,σc =4112～6713MPa 中细砂岩组,σc =4019～6014MPa 坚硬-坚硬神北矿区5-310粉砂岩组,σc =50～62MPa中细砂岩组,σc =5214～7313MPa坚硬-坚硬榆神矿区 注:σc 为基岩的抗压强度. Ⅲ型区 即煤层覆岩由土层和基岩构成的类型,无保水意义,属于无水采煤区,但为了井下采煤工作面安全,要注意留设浅部合理防塌煤柱.该类型主要分布在大保当区秃尾河以东及神北矿区考考乌素沟以北至乌兰木伦河以西地区. Ⅳ型区 为直接出露于地表的基岩区,含水甚微,无保水意义,属于不影响煤层开采区,主要分布在秃尾河、窟野河及其两岸支谷中. Ⅴ型区 烧变岩区沿乌兰木伦河、悖牛川、秃尾河、窟野河及其支沟呈条带状展布,一般溯河谷而上变窄,最后尖灭在沟谷中.火烧区(从5-2煤露头到1-2或2-2煤层的火烧区边界)是南区宽,愈往北愈窄以至消失.秃尾河西2-2煤和3-1煤火烧区叠加,宽度约4km ;在常家沟与麻家塔之间大梁上,2-2煤、3-1煤、4-2煤、5-2煤火烧区叠加,最宽达12km.该区接受萨拉乌苏含水层的补给,也是重点保水区之一.7 结 论(1)榆神府矿区含水层富水性空间分布不均匀,只有在大保当及其以西地区、沟岔一带、秃尾河和乌兰木伦河烧变岩带及神北局部砂层厚的地区,保水才有意义.(2)榆神府矿区粘土层离石黄土和三趾马红土在天然情况下是其上覆砂层含水层(萨拉乌苏和风积沙)的良好隔水层,煤层开采后,其渗透性能也没有明显增加,为保水采煤提供了重要基础.(3)煤层覆岩以层状结构、块状结构为主,少数砂岩层为整体结构;覆岩直接顶-老顶力学组合类型大都为坚硬-坚硬型,少数为半坚硬-坚硬型.(4)根据松散含水层、隔水层及最上主采煤层上覆基岩的空间分布及其组合形态,将榆神府矿区保水354第5期李文平等:陕北榆神府矿区保水采煤工程地质条件研究454煤 炭 学 报2000年第25卷采煤工程地质条件分为5种类型,对保水采煤有意义的是砂土基型(Ⅰ)和烧变岩型(Ⅴ),应根据区内更详细的工程地质条件,研究确定保水煤岩柱合理高度,以便实现直接保水采煤;对砂基型(Ⅱ)区,应在更详细研究区内的水文工程地质条件的基础上,探寻间接保水采煤的途径,如含水层采前疏排、矿井水净化利用、条带开采等方法;其他类型区没有保水意义,可实行直接开采.参考文献:[1] 于双忠.煤矿工程地质研究[M].徐州:中国矿业大学出版社,1991.130～133.[2] 于双忠,彭向峰,李文平,等.煤矿工程地质学[M].北京:煤炭工业出版社,1994.279～282.[3] 何国清,杨 伦,凌赓娣,等.矿山开采沉陷学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1991.310～320.[4] 煤炭科学研究总院西安分院.煤矿安全手册(第五篇)[M].北京:煤炭工业出版社,1992.109～124.作者简介: 李文平(1965-),男,湖南澧县人,副教授.1995年于中国矿业大学获博士学位,主要从事工程地质、岩土工程和环境地质方面的科研和教学工作.参加完成国家“七五”攻关、部重点等项目10余项;负责主持国家自然基金、部重点、部基金及工程应用项目10项.获省部级科技进步二等奖3项.合编《煤矿工程地质学》,获煤炭部普通高校优秀教材二等奖.发表论文34篇.Study on the engineering geological conditions of protectedw ater resources during coal mining action in Yu2Shen2FuMine Area in the North Shanxi ProvinceL I Wen2ping1,YE Gui2jun2,ZHAN G Lai3,DUAN Zhong2hui4,ZHAI Li2juan3(11Chi na U niversity of Mi ni ng and Technology,X uz hou 221008,Chi na;21Chi na N ational A dmi nist ration of Coal Geology,Zhuoz hou 072752,Chi na;31Hydrogeological B ureau of Chi na N ational A dmi nist ration of Coal Geology,Handan 056004,Chi na;41No1185Coalf iel d Geology Team of S hanxi Provi nce,Y uli n 719000,Chi na)Abstract:Based on the information of coal resource geological exploration,combining field engineering geological investigation,in situ and laboratory testing results,the characteristics of the engineering geological conditions concerned with protected water resources during coal mining action in Yu2Shen2Fu Mine Area are analyzed and summarized.The studied area have been zoned according to the engineering geological condition differences. The possibility of protected water resources during coal mining action in the different engineering geological con2 dition areas in the studied area is discussed preliminarily.K ey w ords:Yu2Shen2Fu Mine Area;protected water resources during coal mining action;engineering geologi2 cal condition;zonation。
榆神矿区煤水地质条件及保水开采王双明;范立民;黄庆享;王国柱;申涛【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2010(030)001【摘要】陕北侏罗纪煤田煤层埋藏浅,地表生态环境脆弱,煤炭开采过程中的环境保护备受关注.目前重点开发的神北矿区和榆神矿区东部,煤层埋深普遍小于150 m,开采导致水位下降,诱发一系列表生生态环境问题和社会矛盾.表生生态环境严格受控于地下水位,采煤过程中,控制地下水位不发生明显下降是陕北生态脆弱矿区保水开采的核心.榆神矿区含煤地层整体向北西倾斜,煤层上覆基岩厚度向北西方向增大,基岩之上普遍分布有红土隔水层,深入研究煤炭开采过程中不对含水层造成破坏的煤水共生地质条件,确定既可采煤、又可实现水位不明显下降的区域,是陕北生态脆弱矿区保水开采的重要途径.论述了榆神矿区西部区保水开采地质条件,提出了开发建议.【总页数】6页(P1-6)【作者】王双明;范立民;黄庆享;王国柱;申涛【作者单位】西安科技大学,能源学院,陕西,西安,710054;陕西省煤炭工业局,陕西,西安,710001;陕西省煤炭地质测量技术中心,陕西,西安,710001;西安科技大学,能源学院,陕西,西安,710054;陕西省煤田地质局,陕西,西安,710054;陕西省煤炭地质测量技术中心,陕西,西安,710001【正文语种】中文【中图分类】TD82;TD163【相关文献】1.榆神矿区保水采煤工程地质条件分区研究 [J], 邓念东;杨佩;林平选;李锋;雷少毅;马逢清;周阳;袁喜东2.榆神矿区西湾露天煤矿水文地质条件分析 [J], 任玺宁3.榆阳煤矿保水开采的工程地质条件 [J], 蒋泽泉;吕文宏4.薄基岩浅埋煤层保水开采地质条件研究 [J], 刘建民;张枫林5.运煤隧道施工对覆盖层上层滞水水文地质条件影响分析 [J], 张红涛;郭富强;李肖波因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
论榆神府矿区煤炭资源的适度开发问题范立民;冀瑞君【摘要】从水环境承载力角度论述了榆神府矿区煤炭资源的科学开发规模,认为矿区整体上环境承载力有限,目前开发规模已经达到极限,尤其是窟野河全流域、秃尾河沿岸,在没有彻底解决水资源问题之前,不能再扩大生产规模或新建煤矿.对于现有生产矿井,应逐步淘汰.榆神矿区三、四期规划区除小保当一号煤矿外,停止新建煤矿,实行煤矿数量和产量的双控制,推广保水开采技术,确保区域煤炭工业健康发展.【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2015(041)002【总页数】5页(P40-44)【关键词】适度开发;保水采煤;环境承载力;煤炭工业规划;榆神府矿区【作者】范立民;冀瑞君【作者单位】陕西省地质调查院,陕西省西安市,710065;陕西省地质环境监测总站,陕西省西安市,710054;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京市海淀区,100083【正文语种】中文【中图分类】P618.11近年来,榆神府矿区大规模的煤炭开发,诱发了一系列地质环境问题,泉水断流,河流干涸,地裂缝发育,植被根系损伤严重,水土流失可能加剧,部分采空区生态环境恶化或变异,塌陷型地震频发。
大面积、高强度采煤引起的地质环境破坏非常严重。
本文以野外调查资料为基础,论述了近年来高强度采煤诱发的地质环境问题,阐述了榆神府矿区煤炭资源开发的环境承载力,分析了煤炭开发现状及矿井布局,提出了适度开发煤炭资源的建议,对科学布局提出了具体建议。
1.1 地下水位与水域面积榆神府矿区地处沙漠与黄土高原接壤区域,植被覆盖率低,生态环境脆弱,研究表明植被发育情况与地下水埋深关系密切,控制地下水合理埋深是保水采煤的目标。
但由于煤层埋藏浅,煤层开采后导水裂隙带发育到第四系含水层中,导致地下水渗漏、水位下降,并引起植被发育不良,影响生态环境。
调查发现,采空区萨拉乌苏组地下水水位普遍下降,大柳塔、活鸡兔一带萨拉乌苏组已经干涸,水位下降到侏罗系岩层之中,下降幅度8～12 m,其他区域下降3～10 m 不等,高强度开采区的许多泉水干涸。
榆神矿区保水采煤工程地质条件分区研究邓念东;杨佩;林平选;李锋;雷少毅;马逢清;周阳;袁喜东【期刊名称】《煤炭科学技术》【年(卷),期】2017(045)009【摘要】为有效地解决榆神矿区日益凸显的煤炭资源开采与脆弱的生态环境之间的矛盾,以榆神矿区区域地质资料为依据,选取了平面上均匀分布的500多个钻孔,统计了每个钻孔的首采煤层及其上覆含、隔水层组合类型,同时考虑区域保水采煤已有研究中研究较少的洛河组含水层,并将其作为保水对象,结合区域首采煤层及含、隔水层赋存特征,按照“区内相似,区际相异”、“为保水采煤服务”等原则进行了榆神矿区保水采煤工程地质条件分区,最终将榆神矿区保水采煤工程地质条件分为5个区:沙-土-洛-基型保水开采区、沙-土-基型保水开采区、沙-基型保水开采区、无水开采区、烧变岩型保水开采区,在此基础上,分析每个分区保水采煤的意义、可能性及难度,旨在促进保水采煤技术的发展,实现榆神矿区“煤-水”双资源型矿井的科学开采.【总页数】9页(P167-174,200)【作者】邓念东;杨佩;林平选;李锋;雷少毅;马逢清;周阳;袁喜东【作者单位】西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;陕西省地质调查院,陕西西安710065;陕西省地质调查中心,陕西西安710068;陕西省一八五煤田地质有限公司,陕西榆林719000;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;陕西省地质调查中心,陕西西安710068;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD82【相关文献】1.榆神矿区保水采煤的工程地质背景 [J], 范立民;蒋泽泉2.陕北榆神府矿区保水采煤工程地质条件研究 [J], 李文平;叶贵钧;张莱;段中会;翟丽娟3.陕北生态脆弱区保水采煤地质条件分区类型研究 [J], 王启庆;李文平;李涛4.榆神矿区采煤失水危险性分区研究 [J], 袁喜东;邓念东;王克;宋一民;周阳5.榆神矿区采煤失水危险性分区研究 [J], 袁喜东;邓念东;王克;宋一民;周阳;;;;;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
陕西省开发建设神府榆地区水土保持实施办法文章属性•【制定机关】陕西省人民政府•【公布日期】1990.04.06•【字号】•【施行日期】1990.04.06•【效力等级】地方政府规章•【时效性】失效•【主题分类】水土保持正文陕西省开发建设神府榆地区水土保持实施办法（１９９０年４月６日）第一条为了合理开发和利用自然资源，防止水土流失，保护生态环境，根据国务院批准由国家计划委员会、水利部发布的《开发建设晋陕蒙接壤地区水土保持规定》（以下简称《规定》），结合我省实际情况，制定本办法。
第二条我省榆林地区的神木、府谷、榆林三县（市）（以下简称神府榆地区）为《规定》本办法的实施地区。
凡在神府榆地区从事采矿、筑路或利用地面、地下资源进行生产建设活动的单位和个人，必须遵守《规定》和本办法。
第三条防治水土流失，实行“谁开发谁保护”、“谁造成水土流失谁治理”的原则。
资源开发、生产建设单位和个人都应积极采取措施，自行治理水土流失。
第四条神府榆地区的国土规划和水土保持规划，应根据《规定》和本办法的要求进行修订和完善。
凡神府榆地区的工矿企业，其生产建设总体规划中，必须有防治水土流失的方案和措施等内容。
第五条新建和扩建项目涉及水土保持的，其可行性研究报告、设计任务书、扩初设计、环境影响报告书等文件，应有水土保持的内容和要求，并附有当地水土保持部门的书面意见。
在评审上述文件时，应当有水土保持部门参加。
没有制订水土保持防治措施或者防治措施未经水土保持部门批准的，项目主管部门不予列项土地管理部门不办理征地手续，矿产资源管理部门不发给采矿许可证，工商行政管理部门不予登记注册。
第六条已建和在建项目原审批部门必须在本办法公布后，责成有关单位在六个月内补报水土保持防治措施，送项目原审批部门的同级水土保持部门审批。
对已领取采矿许可证和营业执照，而无水土保持防治措施的小型企业和个体工商户，应在本办法公布后六个月内到当地水土保持部门补报。
第七条建设项目的水土保持工程设施，应当与主体工程同时设计、同时施工、同时使用。
收稿日期:2005-06-20作者简介:师本强(1968-),男,陕西韩城人,讲师,地质工程专业在读博士,现任教于西安科技大学地环系。
陕北榆神府矿区保水采煤方法研究师本强,侯忠杰(西安科技大学,陕西西安 710054)摘 要:论文研究了陕北榆神府矿区与保水采煤有关的地质因素,结合采空区上覆岩层的移动规律,提出了矿区保水采煤的采煤方法划分体系。
对矿区进行了保水采煤的采煤方法区划,对不同区划提出相应的保水开采方法,为矿区保水采煤的宏观决策提供了参考和依据。
关键词:地质因素;保水采煤;保水采煤方法区划中图分类号:P641 4 文献标识码:A 文章编号:1671-0959(2006)01 0063 03Research on coal mining method with water conservation in Yushen Mining AreaSHI Ben qiang,HOU Zho ng jie(Xi an University of Science and T echnology,Xi an,710054,China)Abstract:T he paper studied the g eolog ical factors related to the Shaanbei Yushenfu mining area and the w ater conser vation coal mining.In combined w ith the displacement law of the overburden above the goaf,t he paper prov idedt he classificat ion system o f the coal mining method for the w ater conser vation coal mining in the mining area.T he paper made the classified areas for w ater conservation mining in the mining ar ea and provided the related w ater conserv at ion mining method for each ar ea.T he classification had provided the references and basis for the macro decision of the w ater conser vation mining in the area.Keywords:Yushenfu M ining A rea;geolog ical factors;coal mining wit h water conserv ation;classification of coal mining methods w ith water conservation陕北榆神府矿区地理位置优越、煤炭储量大、煤质优良,地质构造简单、地层平缓、开采条件简单,是我国主要的特大型优质动力煤和出口煤基地。
然而煤田处于干旱、半干旱的毛乌素沙漠与黄土高原接壤地区,缺水少雨,一些沟谷、河流又都受季节性变化,可利用河流、沟谷很少,水资源贫乏,土地贫瘠,植被稀疏,生态环境脆弱,自然状态下环境质量呈下降趋势。
煤炭工业的大规模开发更加快了环境质量下降,但该地区的地下潜水资源比较丰富,大部分潜水资源都覆盖在煤系地层上面,而矿区的煤层埋藏普遍很浅,煤层顶板以上的基岩厚度较薄、煤层开采厚度大,整个采煤过程都可能破坏潜水资源,所以保水采煤对矿区生态环境有特别重要的意义。
矿区经济的可持续发展要求资源开发与环境保护同步进行,因此该区煤炭必须实行保水开采。
保水开采是在详细研究矿区与保水开采有关的地质因素的基础上,采取适宜的采矿方法和工程措施实现的。
保水开采方法的选择、矿区环境的保护治理依赖于对矿区地质因素的充分掌握和详尽研究。
矿区与保水采煤有关的地质因素主要包括岩土类型及其工程地质性质、地层组合结构和水文地质条件等。
本文对该矿区由于采矿引起的环境破坏问题,通过对矿区与保水采煤有关的地质因素的研究,结合保水开采方法的选择,建立保水采煤的采煤方法划分体系,对不同区划提出了相应的保水开采方法。
1 榆神府矿区与保水采煤的地质因素研究1 1 矿区地层及岩土类型矿区岩土类型、岩土体结构及其工程地质性质是保水采煤的决定性因素之一。
榆神府矿区由地表到煤层底板包括以下地层[1,2]:第四系的风积沙、马兰组、萨拉乌苏组、离石组、三门组,第三系上新统三趾马组,白垩系洛河组,侏罗系安定组、直罗组、延安组和富县组。
各地层的厚度不一,因此各煤矿的保水开采条件也不相同。
1 2 矿区水文地质条件榆神府矿区内对保水采煤有意义的主要含水层为砂层水(萨拉乌苏和风积沙)和烧变岩水。
由离石黄土和三趾马63红土共同组成的粘土层,为砂层含水层的直接隔水底板,在天然条件下是良好的隔水层,而且只要其位于煤层开采上覆岩土层整体移动带内,采后亦可起到良好的隔水作用。
2 榆神府矿区保水采煤的采煤方法划分体系含水地层能否实现保水采煤取决于采空区上覆岩土层的工程地质性质、地层组合结构以及采矿方法,这些因素决定了采空区上覆岩土层中导水裂隙带的发育情况。
如果采空区上覆岩层中的导水裂隙带没有发育到含水层就可以实现保水开采,否则含水层中的水会通过导水裂隙带流失,不能实现保水开采。
本文通过相似模拟试验和数值模拟研究不同地质条件下,采用不同开采方法时采空区上覆基岩的导水裂隙带发育高度来确定适宜的保水开采方法。
由现场开采实践和相似模拟试验可知,在长壁开采时[3],当上覆基岩厚度与采高之比大于等于15时,采空区上覆基岩不会出现沿全厚的切落,这样当采高4m 时,上覆基岩厚度应为60m,再加上15m 的保护层,长壁开采连续推进不发生突水的上覆岩层厚度应在75m 以上。
试验如图1,采高4m,上覆岩层厚65m,工作面第5次周期来压发生在工作面推进到72 6m 时,来压时采空区之上的裂隙继续向上发展,裂隙发展到顶板62 0m 高度处时,采空区被填满、已没有间隙,表明工作面再向前推进,62 0m 高度以上的基岩进入下沉带,考虑到防水安全岩柱保护层厚度,则长壁开采不发生突水的上覆岩层厚度至少为75m 。
采高4m,覆岩厚度为30~75m 时,采用间歇开采方式(工作面长壁布置非连续间隔推进,以非充分采动减小覆岩的 三带!高度)实现保水开采,覆岩厚度不同的工作面连续推进距离不同[4]。
当覆岩厚度小于30m,采用间歇开采方式的工作面连续推进距离过小,建议采用充填开采或房柱式开采实现保水开采,即采高4m 时,实现长壁开采的基岩厚度不得小于30m。
图1 采高4m 、覆岩厚度65m 时,采空区覆岩移动规律榆神矿区主采煤层2-2平均厚10 04m,上覆基岩厚43 27~180 65m,平均厚89 5m,依据相似模拟试验结果,如果采用放顶煤开采,导水裂隙带会发育到含水层,不能实现保水开采,建议采用分层开采或分层与放顶煤相结合的采煤方法[5],控制导水裂隙带发育高度,实现保水开采,本文运用数值模拟计算验证分层开采保水的可行性。
数值模拟采用FLA C3D 软件计算,所取模型的上覆基岩厚90m,覆岩以上土层取50m 作为荷载,煤层10m,底板20m,划分为14400个单元,煤层分两次开挖,每次开挖5m 。
观测表明,通常在采空区长度和宽度均为1 2~1 4倍平均采深时,地表达到充分采动[6],因此工作面推进1 4倍采深(196m)时达到充分采动,模型中工作面推进200m 。
图2为中间主应力的等值线图。
在没有实测结果的情况下,可以采用 2=0的线作为近似值来判别导水裂隙带的最大高度[7]。
图中 2=0的最高点为基岩顶面以下35m 左右,即导水裂隙带最大高度在基岩顶面以下35m 处,可以实现保水开采。
乌兰木伦煤矿与榆神府矿区均属于同一煤田,地质条件类似,最近完成了3-1煤层63105工作面的开采,导水裂隙带未发育到萨拉乌苏组底部,实现了保水采煤[8]。
图2 总采高10m 分层开采的数值模拟依据上述研究结果,尝试建立榆神府矿区保水采煤的采煤方法划分体系并提出相应的保水开采方法。
按照图3进行保水采煤的采煤方法区划:∀非保水采煤区即基岩上覆土层中无含水地层,包括赵家梁矿、朱概塔矿和石窑店矿;#长壁开采区,包括永乐矿、十八墩矿、金鸡滩矿、补连塔矿和大保当矿部分矿区等;∃间歇开采区,包括大柳塔矿部分矿区、上湾矿、乌兰木伦矿、大保当矿部分矿区和三一矿等;%充填开采或房柱式开采区,包括大柳塔矿部分矿区、石圪台矿部分开采区、郭家梁矿、大榘一矿、三一矿和讨老乌素矿等;&分层开采区,包括榆神矿等。
图3 榆神府矿区保水采煤的采煤方法划分体系3 结 语榆神府矿区是我国新建的特大型煤炭基地,煤炭资源丰富、地质构造简单、开采条件优良,但是水资源缺乏,生态环境脆弱。
矿区内可供水的萨拉乌苏组和烧变岩含水层在主采煤层附近,如不采取保水采煤措施,开采后会引64收稿日期:2005-11-15作者简介:曹 军(1979-),男,2003年毕业于辽宁工程技术大学(原阜新矿业学院,现任中国神华集团股份有限公司神东煤炭分公司乌兰木伦煤矿综采队副队长。
残差辨识模型在巷道围岩变形预测中的应用曹 军(神东煤炭分公司乌兰木伦煤矿,内蒙鄂尔多斯 017209)摘 要:巷道围岩变形预测在矿井安全工作中具有极其重要的作用,在对阜新市王营矿巷道围岩变形进行深入而系统的分析基础上,采用残差辨识模型的预测方法,借助于计算机对巷道的围岩变形进行预测,其结果和与实测值基本趋于一致,由此看出将GM 模型理论和巷道的围岩变形预测相结合,计算过程简单,结果也较传统的预测方法更为准确。
关键词:巷道围岩;变形预测;残差辨识模型中图分类号:TD313+ 1 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2006)01 0065 03岩土工程的变形预测问题所属的系统一般是灰色系统。
这类系统的特点是:同时含有已知因素和众多未知或不确定的因素,使这类问题在查清物理机制,建立相应的数学模型的基础上进行分析计算有一定的局限性。
为了解决这一困难,在对这类问题进行分析的基础上可采用灰色系统理论,即根据已知按时间顺序发生的一组观测数据,建立描写其变化规律的数学模型,并据此对系统的未来行为进行预测。
灰色系统理论是由我国华中理工大学教授邓聚龙于20世纪80年代创立并发展起来的,它把一般的系统论、信息论、控制论的观点和方法应用到社会、生态、经济等抽象系统,综合运用数学方法,发展了一套解决信息不完全系统预测预报的理论方法。
