解析特厚坚硬岩层组下保水采煤技术
解析特厚坚硬岩层组下保水采煤技术
近年来，随着我国煤炭开采规模的不断扩大，在煤炭开采过程中对水资源造成的影响也越来越严重，这就间接的对我国的经济和环境的和谐发展造成影响。如何进行保水采煤也成为了现代采煤工程中重点研究的问题。保水采煤技术的应用目的就是在进行采煤的同时防止采煤场出现突水的现象，并加强对水资源进行及时的保护，保证煤炭的开采过程对矿区水文环境的扰动量小于区域的水文环境容量。文章重点对特厚坚硬岩层组下的特殊地质环境条件、保水采煤技术、特厚坚硬岩层组下的保水采煤现状及问题进行了研究分析。
标签：特厚坚硬岩层；保水技术；采煤技术
在我国传统的煤炭开采过程中，我国对煤炭开采保水的意识并不足，相对于国外来说，我国的保水采煤的思想形成和起步也比较晚，直到1990年以后才逐渐有了保水采煤技术和思想的形成。特别是近几年来，随着社会各界对环境保护的日益重视，社会各界对于保水采煤的呼声也越来越高，这就给保水采煤技术的应用与发展带来了巨大的挑战。
1 特厚坚硬岩层组下的特殊地质环境条件
特厚坚硬岩层组的水文条件相对复杂，很容易导致突发性水害事故的发生和水资源流失事故的发生。对于现在许多的矿区来说，其具有很高的不稳定性和粘土隔水层，许多的矿区还有特厚坚硬的岩层，位于井田内的各系也有可能存在着一定的冲积层，其主要的组成成分就是砾石或砾沙。
一般来说，大部分的矿区冲积层相对都比较薄弱，地表水系的发育情况也相对较好，从而导致了其对地表水供给的能力较强，但是，在东西部，也经常会出现火烧和老窑积水区。这就给保水采煤工作带来了巨大的挑战，想要能够对保水采煤技术进行有效的应用，就需要采煤行业在发展的过程中不断进行技术的探索与实践。
2 特厚坚硬岩层组下的保水采煤技术的应用
根据特厚坚硬岩层的特殊他质条件，对保水采煤技术的选择具有一定的技术性。
2.1 特厚坚硬岩层组下的隔水关键层技术
因为各个岩层自身分层的特性和各岩层所处的位置有所不同，所以他们也具有不同的隔水性，而隔水关键层，简单的说就是要最后穿透的关键层，同时也是最终要为人阻隔的岩层。主要采用贯通裂隙或者构造天然通道的方式形成。而其主要的步骤可以分为四步，即：第一，对隔水关键层的位置进行判定；第二，对隔水关键层的结构进行判定和控制；第三，对隔水关键层是否有稳定的渗流进行
煤矿保水开采技术
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。我国每年采煤破坏地下水22亿m3。而同期南水北调工程的调水量为448亿m3、总投资约5 000亿，此外，不少矿井发生突水事故，造成经济损失。可见保水开采的经济效益、社会效益、生态效益是巨大的。随着人们对环境保护意识的加强，越来越强调发展与环境相协调的煤炭开采技术，即开发绿色采矿技术，对水资源的保护性开采技术，是绿色采矿技术的核心内容之一．保水开采刻不容缓我国西北地区煤炭资源丰富，煤层厚、埋藏浅，人为的疏干排水和采动形成的导水裂隙造成煤系含水层的自然疏干和第四系含水层的流失，破坏了地下水资源，使原本脆弱的西部环境问题更加突出。因此，在采煤前查明矿区水资源分布范围和状态，掌握含水层、隔水层厚度等水文地质资料，合理选择采矿工艺，有效控制覆岩破坏，进行保水采煤或尽可能的减少对水资源的破坏，是煤矿区保水开采重要研究内容?。保水开采的目标是在防治采场突水的同时，对水资源进行有意识的保护，使煤炭开采对矿区水文环境的扰动量小于区域水文环境容量。研
我国目前煤矿充填开采技术现状概要
综述 我国目前煤矿充填开采技术现状 闫少宏,张华兴 (煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京100013 [摘要]分析了我国顶板控制方法,提出充填控制方法将是资源与环境友好开采的好途径。 总结了目前我国两类充填方法,一是巷柱式充填法;一是长壁式充填法。认为充填开采要推广须进行部分充填、可控制性下沉理论研究,在减少充填材料消耗的同时,尽可能降低充填工艺对回采的影响,并使地表下沉在合理的范围内,从而为充填设计提供理论指导;同时要研发充填材料与装备,如输送机、充填支架等。 [关键词]充填开采;顶板控制;巷柱式开采;充填支架 [中图分类号]T D823183[文献标识码]A [文章编 号]100626225(20080320001203 St a tus 2quo of F illi n g M i n i n g Technology i n Coa lM i n es of Ch i n a Y AN Shao 2hong,ZHANG Hua 2xing (Coal M ining &Designing B ranch,China Coal Research I nstitute,Beijing 100013,China Abstract:Roof contr ol methods were analyzed and filling contr ol was regarded as a good one for envir on ment in this paper .There are t w o kinds of filling methods in China currently .One is r oad way filling and another is l ong 2wall filling .For popularizati on of filling,Part filling and contr ollable subsidence theory must be researched .I nfluence of filling technique on m ining must be reduced and surface sub
保水开采缓解煤水之殇_武晓娟
中国能源报/2013年/2月/4日/第016版 煤炭 采煤与水资源矛盾日益突出 保水开采缓解煤水之殇 本报记者武晓娟 生态环境对能源发展的约束已凸显，绿色发展迫在眉睫，我国生态环境难以继续承载粗放式发展。随着我国煤炭产量的不断增加，煤矿开采带来的环境问题日益突出，其中水资源的破坏问题最为明显，尤其是我国西北部地区。 国务院日前印发的《能源发展“十二五”规划》（以下简称《规划》）提出，要安全高效开发煤炭，积极推广保水开采、充填开采等先进技术，实施采煤沉陷区综合治理。因地制宜开发煤炭共伴生资源，大力发展矿区循环经济。 噬水之祸 煤炭开采后形成采空区，进而引起顶板岩层的变形和破裂，甚至造成岩体冒落、塌陷，煤层上覆岩层中会形成导水裂隙带。 专家介绍，煤炭开采过程中，容易破坏地下含水层的原始径流，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，使地下水、部分地表水和大气降水沿这些裂隙通道，流入矿井形成矿井涌水。同时，造成区域含水层水位下降，直接影响区域水文地质条件。 矿井水受煤层中伴生的含硫矿物质及煤尘、岩屑等影响，极易在井下被污染，形成酸性矿井水，不加处理将难以利用，造成水资源的极大浪费。我国平均开采1吨煤要破坏近1吨水，据报道，山西采1吨煤要破坏2.5吨水，我国最高可达近10吨。 采动影响稳定后，产生的地表沉陷，往往影响到地表水体的原来形态，造成部分沟泉水量减少，甚至干涸。同时，影响当地居民正常的生产、生活，进而影响区域植被生长，甚至造成土地沙漠化。因为地下水的大幅下降，矿区地表塌陷等因素，极易造成矿区水土流失。 官方数据显示，若《煤炭工业发展“十二五”规划》发展目标全部实现，到2015年，14个煤炭基地采煤需水量将达66.47亿立方米。另据统计数据，预计到2020年，仅神东矿区对水资源的需求量就高达每天112.2.－153.06万立方米，相当于两三个百万人口规模特大城市的全部需水量。 目前，我国年用水总量已突破6000亿立方米，全面天平均缺水量超过1亿立方米，已经有2/3的城市缺水。国际能源署（IEA）发布的《世界能源展望2012》指出，2035年，中国由能源生产导致的水资源消耗将比2010年增长83%，其中煤炭生产和消费是水资源消耗的主要因素。 觉醒之途 资料显示，阳泉煤矿疏于排水，引起娘子关泉干涸、断流，1981年山西省阳泉开始组织有关专家研究保护水资源措施，是我国最早探讨水资源保护之举。由于陕北浅埋煤层的大规模开采引起日益严重的环境问题，上世纪90年代开始，科研人员开始从地质和环境灾害角度，对陕北榆神府矿区浅埋煤层开采进行研究。 在陕北侏罗纪煤田开采过程中，造成萨拉乌苏组地下水的严重渗漏与生态环境恶化。针对该问题，煤田地质专家范立民1992年首次提出“保水采煤”观点。该词的明确使用，又是在《中国西部侏罗纪煤田（榆神府矿区）保水开采与地质环境综合研究》项目中。之后，大批煤炭科研人员在保水开采方面进行深入研究并积累了诸多经验，形成一定的科学体系。
采煤保水实现水资源的可持续利用68882
采煤保水实现水资源的可持续利用 薛凤海 （山西省水资源管理中心，山西太原030002） ［摘要］山西省煤炭开采严重影响了水资源的可持续利用，如何在煤炭开采的同时最大限度地保护水资源是山西省面临的重大问题。介绍了山西省水资源的基本情况，指出水资源开发利用存在的问题，阐述了采煤对水资源的影响破坏机理，并对破坏程度进行定量分析，从完善水法规、健全煤矿水环境影响评价制度、加大水资源保护修复补偿投入力度等方面提出山西省采煤保水的对策与建议。 ［关键词］采煤保水；水资源；可持续利用；山西省 山西之长在于煤，山西之短在于水，这是我省的基本省情；水煤共生，煤炭开采影响破坏水资源是我省不可回避的客观现实；采煤保水，在煤炭开采的同时最大限度地保护水资源，是我省必须倾全力解决的重大问题；只有把这个问题解决好，才能实现水资源的可持续利用，为转型跨越发展提供水资源保障。 1 山西的水资源情况 1.1 自然地理 山西省地处华北西部，黄土高原东翼，太行山以东，黄河中游，全省总面积156 271 km2。境内有山地、丘陵、高原、盆地、台地等多种地貌类型。山区、丘陵区占总面积的2/3以上，大部分海拔在
1 000～ 2 000 m之间。 山西省的河流分属黄河、海河两大流域。其中黄河流域总面积97 138 km2，占全省总面积的62%；海河流域总面积59 133 km2，占全省总面积的38%。全省流域面积大于1万km2的较大河流有5条，分别是黄河流域的汾河、沁河，海河流域的桑干河、漳河、滹沱河。山西河流属于自产外流型水系，绝大部分河流发源于境内，向省外发散流出。大体上向西、向南流的属黄河水系，向东流的属海河水系。山西是海河流域永定河、大清河、子牙河、漳河、卫河等河流的发源地，汾河是黄河第二大支流。山西的河流大多发源于东西两翼山区，具有山地型河流的特点，河长比较短，坡度比较陡。据统计，河长大于150 km的河流只有8条，绝大部分河流长度只有几十公里，流域纵深比较小；河道比降一般在3‰以上，普遍具有源短流急，侵蚀切割严重的特点。 1.2 气候 山西属中纬度大陆性季风气候。中南部属暖温带，内长城以北属温带。春季短促、少雨干旱多风沙；夏季高温多暴雨，南北起讫时间相差较大；秋季温和晴朗；冬季降水稀少、寒冷干燥。光热资源较丰富，水分资源不足。 全省多年平均降水量（1956—2000年系列）为508.8 mm，大部分地区介于650～350 mm之间，降水量分布由东南向西北递减，但与地形高程有密切关系。夏季风带来的暖湿气流是降水的主要水汽来源，6—9月降水占全年降水总量的70%以上。降水量年际变化大，
陕北榆神府矿区保水采煤方法研究
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:P64114 文献标识码:A 文章编号:1671-0959(2006)0120063203 R esearch on coal mining method with w ater conservation in Yushen Mining Area SHI Ben 2qiang ,HOU Zhong 2jie (Xi ’an University of Science and Technology ,Xi ’an ,710054,China ) Abstract :The paper studied the geological factors related to the Shaanbei Yushenfu mining area and the water conservation coal mining.In combined with the dis placement law of the overburden above the goaf ,the paper provided the classification system of the coal mining method for the water conservation coal mining in the mining area.The paper made the classified areas for water conservation mining in the mining area and provided the related water conservation mining method for each area.The classification had provided the references and basis for the macro decision of the water conservation mining in the area. K eyw ords :Yushenfu Mining Area ;geological factors ;coal mining with water conservation ;classification of coal mining methods with 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111 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。 112 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 3 6 2006年第1期 煤 炭 工 程 研究探讨
对目前煤矿井下疏水保水开采技术应用研究
对目前煤矿井下疏水保水开采技术应用研究 我国的煤矿大多分布在区域缺水的北方以及西北地区，许多煤矿水资源短缺。随着煤炭工业的发展，矿区水资源短缺的同时煤炭开采还在大量排放矿井开采的废水，矿井水成为煤炭工业具有行业特点的污染源，量大面广已经严重影响了煤矿区人民的生活，同时也制约着经济的可持续发展，煤矿水资源的利用以及保护已经成为国家总体发展战略急需解决的重大问题。 标签：煤矿井下疏水井下保水 0引言 目前我國每年排放出来的矿井水为五十六亿立方米，但是真正利用到的只有百分之三十。这就造成了矿区水源枯竭、水以及生态环境的破坏。因此，我们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疏水保水开采的技术途径。本文以某矿区疏水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，完善了疏水保水开采技术的理论体制。 1疏水保水开采应用技术 （1）合理选择开采区域。①对于不存在含水层或煤层埋藏适中，有含水层但其底部有厚度较大隔水层的地区。该区域煤层开采的垮落带和导水断裂带发育不到含水层底部，不至于破坏含水层结构，可以实现保水开采。②有含水层隔水层分布，但隔水层的厚度有限，煤层开采后需采取一定的措施，才可以保护地下水不受破坏的地区。③对于煤层埋藏浅、又富含水，煤层开采会造成地下水全部渗漏的地区。一旦开采，矿井突水可以通过提前疏降水工程保证，但不能保证地下水含水结构、生态环境的破坏，在没有彻底解决地下水渗漏问题之前，暂缓开发。 （2）留设防水煤岩柱。目前在松散含水层等水体下采煤，一般根据开采区域岩煤地质及水文地质条件、煤（岩）柱两侧的开采状况及采矿技术条件等因素，采取留设防水（砂）煤（岩）柱的方法进行开采。首先以钻孔冲洗液法为主，结合其他方法研究确定导水断裂带高度。 （3）对采矿区实施充填。通过留设防水煤柱固然可以达到保水开采的目的，但是需要留设大量的煤柱，这会浪费大量煤炭资源。实践证明，在埋藏浅、基岩薄和冲积层厚的条件下，煤层开采过程中对采空区及时进行充填，可以有效减小工作面前后支承压力的分布，抑制煤层顶板岩层的破坏程度、导水裂缝带的进一步发育、隔水关键层的离层和地表的下沉量，从而达到与留设防水煤柱同样的效果，避免浪费煤炭资源。目前在煤矿开采中使用较多的充填工艺主要有矸石密实充填、膏体材料充填、水砂充填和高水材料充填4种。
浅埋煤层覆岩隔水性与保水开采分类
第29卷 增2 岩石力学与工程学报 V ol.29 Supp.2 2010年9月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept .，2010 收稿日期：2009–12–31；修回日期：2010–04–05 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50574074)；教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(教外司留[2008]890号)；榆林市产学研合作项目；陕西省重点实验室科研项目 作者简介：黄庆享(1966–)，男，博士，1987年毕业于西安矿业学院采矿工程专业，现任教授、博士生导师，主要从事矿山压力与岩层控制方面的教学与研究工作。E-mail ：Huangqx@https://www.360docs.net/doc/ee5801513.html, 浅埋煤层覆岩隔水性与保水开采分类 黄庆享 (西安科技大学 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室，陕西 西安 710054) 摘要：通过陕北浅埋煤层保水开采的模拟研究与采动损害实测，揭示采动覆岩裂隙主要由上行裂隙和下行裂隙构成，采动裂隙带的导通性决定着覆岩隔水层的隔水性。实验分析上行裂隙带发育高度的计算公式，模拟测定下行裂隙带的发育深度。基于采动裂隙发育程度与采高和隔水岩组的关系，提出以隔采比为指标的隔水性判据，由此将保水开采分为自然保水开采、可控保水开采和特殊保水开采3类，为浅埋煤层保水开采提供科学依据。 关键词：采矿工程；浅埋煤层；覆岩；隔水性；保水开采 中图分类号：TD 32 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)增2–3622–06 IMPERMEABILITY OF OVERBURDEN ROCK IN SHALLOW BURIED COAL SEAM AND CLASSIFICATION OF WATER CONSERV ATION MINING HUANG Qingxiang (Key Laboratory of Western Mine Exploitation and Hazard Prevention of Ministry of Education ，Xi ′an University of Science and Technology ，Xi ′an ，Shaanxi 710054，China ) Abstract ：According to simulation model tests and water conservation of overburden rock in shallow-buried coal seam ，it is revealed that the cracks of overburden rock induced by mining are mainly composed of upward cracks and downward cracks ；the impermeability of overburden impermeable layer depends on the interpenetration of mining crack zone. The calculation formula of the developing height of upward crack zone is analyzed ；and the developing depth of downward crack zone is also measured by simulation. Based on the relationship among developing degree of mining crack ，mining height and impermeable layer ，the impermeability criterion is put forward by the ratio of impermeable layer thickness to mining height. The water conservation mining is divided into 3 types ，i. e. nature water conservation mining ，controllable water conservation mining and special water conservation mining ，which provide scientific basis for shallow buried coal seam mining. Key words ：mining engineering ；shallow buried coal seam ；overburden rock ；impermeability ；water conversation mining 1 引 言 我国西部毛乌苏沙漠边缘地下煤层储量丰富， 仅陕西境内的榆神府煤田含煤面积约2.7×104 km 2，总储量约2.4×1011 t ，被列为世界七大煤田之一[1]。目前，该矿区正在大规模开发，2008年区内原煤产量1.55×108 t ，并且以每年2.0×107 t 的速度递增。
保水开采
保水开采 班级：采矿2014级1班姓名：阮泽宇学号：01140041 摘要：保水开采的概念包括下列三个层次的内涵：首先要避免才没工作面的突水事故，实现工作面安全高效开采；其次，采取技术减少采煤对地下含水层的破坏程度，保护地下水资源；第三，要对矿井疏排水进行资源化利用，一定程度上实现“煤水共采”，同时对采煤破坏的含水层进行恢复和再造。本文通过举例介绍部分保水开采的方法。 1.浅埋煤层保水开采岩层控制实例 我国西部浅埋煤层保水开采的核心理念是保护生态水位，保水开采岩层控制的理论基础是隔水层的稳定性。基于陕北浅埋煤层煤水赋存条件，通过物理模拟和地裂缝实测分析，揭示了浅埋煤层隔水岩组的“上行裂隙”和“下行裂隙”发育规律，发现了“上行裂隙”和“下行裂隙”的导通性决定着隔水岩组的隔水性。通过理论分析，给出了“上行裂隙带”发育高度和“下行裂隙带”发育深度的计算公式，建立了以隔水岩组厚度与采高之比( 隔采比) 为指标的隔水岩组隔水性判据。据此，提出了保水开采分类方法，基于神府矿区条件给出了分类指标范围。保水开采分类 覆岩隔水岩组的厚度、性质和采高不同，隔水岩组的稳定性不同。根据隔采比指标对保水开采进行分类，有利于从宏观上确立对应的开采方法。 (1) 自然保水开采类。采用一次采全高长壁开采方法，隔水岩组位于弯曲下沉带并保持隔水性，称为自然保水开采类。神府矿区基岩的导水裂隙带高度一般为18 ～ 28 倍采高，取上限 28 倍; 下行裂隙深度取 2 倍采高，代入( 4) ，则神府矿区自然保水开采的条件为Gc ≥ 28M + 2M + ( 3 ～ 5) M = ( 33 ～ 35) M即，有效隔水岩组为黏土层( 或基岩) 时，隔水岩组总厚度超过 33( 或 35) 倍采高才能实现自然保水开采。对于神府矿区厚度为 10 m 的厚煤层，如果采用放顶煤开采，则隔水岩组厚度必须大于 330 ～ 350 m 才能实现自然保水采。显然，大部分工作面不能满足自然保水开采条件。 (2) 限高保水开采类。当隔水岩组厚度介于18 ～ 33 倍采高时，上行裂隙一般不会导通隔水岩组，隔水岩组的隔水性处于安全～临界安全状态。此类区域，可以通过限制一次采高的分层开采或协调开采等方式，控制裂隙带发育高度，实现保水开采，称为限高保水开采类。如果按照采高 3 m 计算，隔水岩组厚度为54 ～99 m 属于限高保水开采类; 采高为 5 m 时，隔水岩组厚度处于 90 ～165 m。神府矿区的大部分区域属于此类。榆树湾煤矿采用限高 5. 5 m 分层开采 11 m 厚的煤层，取得了保水开采的成功。 (3) 特殊保水开采类。如果隔水岩组很薄，采动后隔水岩组完全处于垮落带或裂隙带，采动将导致隔水岩组完全破坏，需要采取充填开采等特殊开采方式实现保水开采，称为特殊保水开采类。陕北神府煤田的煤层覆岩一般属于中硬—坚硬顶板，为了工程安全取其上限，按照坚硬的板考虑，则导水裂隙带发育高度将超过 18 倍采高。采用长壁全部垮落法开采，采高为 3 ～ 5 m 时，隔水岩组厚度小于 54 ～ 90 m 的区域，属于特殊保水开采区。对于此类区域，可采用采空区条带充填，实现保水开采。根据研究，对于神府矿区特殊保水开采条件，充填 20%左右可实现 75%左右的地表减沉效果。关于条带充填保水开采的隔水岩组稳定性判据及具体充填参数确定，见文献［27－28］。 结论
《绿色开采技术》
1、煤炭开采对环境造成的影响主要表现在哪些方面？ 1 、煤炭开采对水资源的影响 水资源是重要资源。它的质量关系人们的生活和生产活动。没有丰富和优质的水资源，将会大大降低人们的生活质量。但是，采煤却会对水资源产生不利影响。采煤活动会严重破坏覆岩层原始应力，影响覆岩层的结构，进而破坏了水资源，严重影响了生活和生产活动。覆岩层的破坏会导致江河蓄水量的减少。除此之外，它还会降低地下水的水位，导致人们取水困难。在严重的情况下，一些水井甚至会发生干涸。 2、煤炭开采对土壤质量的影响 土壤的质量直接关系到动植物的成长。土壤质量的降低会影响农作物的成长，导致农民的收成受到损害。但是，采煤却会使土壤的质量大大降低。一方面，采矿会导致大大减少地下水的数量，导致土壤变得干燥。这会导致泥石流或者山体滑坡等地质灾害的发生，给环保工作带来巨大的压力，并威胁着人们的生命财产安全。另一方面，采煤还会破坏植被。在不同的气候条件下，植物是能进行光合作用，将无机物转化为有机物，并且很好地蓄养水源。这些都对提高土壤质量有重要意义。但是，采矿严重破坏了矿区的植被，导致了土壤质量的下降，不利于农业生产的开展。 3、煤炭开采对地面沉降的影响 4、煤炭开采对地表景观的影响 矿山开采主要分为露天开采和地下开采两种方式。露天开采必须砍伐植物和剥离表土，因而地表植被往往荡然无存，取而代之的是大片的裸地；地下开采常导致地表沉陷、裂缝，影响土地耕作和植被正常生长，从而引发地貌和景观生态的改变。 5、煤炭开采对土地空间的影响 矿山开采不可避免地要占用土地。一般而言，露天采矿所占用的土地面积约相当于采矿场面积的好几倍以上。土地因被占用而废弃，原有利用方式所取得的效益也随之下降或丧失。 6、煤炭开采诱发次生地质灾害 由于地表缺乏植物保护，坡面冲刷强度加大，导致土壤侵蚀加剧、水土流失严重。在开采过程中，大量的矿石被从地下采挖出来，所形成的地下空间必然要由上面和周围的岩石来填补，因而往往容易形成地表塌陷。地表坡度的改变，破坏了地表物质的平衡临界状态，容易出现裂隙、滑动，继而出现大面积的山体滑坡。此外一些尾矿库由于长期堆放含酸碱浓度高、颗粒细的尾矿或泥灰状废弃物，一旦设施承受不了或遇到极端自然条件时，就会引发溃堤、垮坝、泥石流等灾害事故，淹没耕地、淤塞河道、损毁公路，造成严重的环境污染并威胁下游居民的生命财产安全。 7、煤炭开采对人体健康的影响 矿业废弃物中含有大量具有酸性、碱性、毒性或重金属成分的物质，这些物质可通过径流和大气扩散，污染水、大气、土壤及生物环境。重金属污染是矿业废弃地普遍存在且最为严重的问题，特别是有色金属矿业废弃地常含有大量的有毒重金属。 8、煤炭开采对生物群落的生态平衡和生物多样性的影响 煤炭开采时对土地的扰动、机器的轰鸣、爆破的震动、对天然植被的砍伐、矿
水源地下采煤对水资源的影响及防治措施——张伟
一第24卷增刊1 洁净煤技术 Vol.24一Supp.1一一2018年 8月 Clean Coal Technology Aug.一 2018一 水源地下采煤对水资源的影响及防治措施 张一一伟 (中煤科工集团北京华宇工程有限公司,北京一100120) 摘一要:分析典型矿井水文地质条件的基础上,通过计算导水断裂带发育高度及采煤沉陷积水区随着煤炭开采的变化情况,研究了煤炭开采对哈头才当水源地水资源的影响,并提出了保护性开采二调整煤炭开采计划和地面设施二采取沉陷积水控制措施等切实可靠的保水采煤的措施三煤炭开采地表移动变形大,形成的沉陷积水区面积较大,水资源损失量大,只有采取切实可行的措施,才能保水采煤三关键词:地下采煤;含水层;积水;水资源 中图分类号:P641;TD82一一一文献标志码:A一一一文章编号:1006-6772(2018)S1-0046-04 Influence of underground water mining on water resources and preventive measures ZHANG Wei (CCTEG Beijing Huayu Engineering Co.,Ltd.,Beijing 一100120,China ) Abstract :On the basis of the analysis of the hydrogeological conditions of the typical mine,the height of development of the fracture zone of water guide and the change of the coal mining subsidence area with the coal mining were calculated.The effect of coal mining on the wa-ter resources was studie,and measures of protecting water,adjusting the coal mining plan and the ground facilities and control measures of subsidence and water accumulatiowere were put forward.The results show that area of subsidence water accumulation and loss of water re-sources become larger along with increase of surface movement and deformation of coal mining.Only by taking practical measures can both water and coal be protected. Key words :underground coal mining;aquifer;seeper;water resource 收稿日期:2018-07-24;责任编辑:白娅娜一一DOI :10.13226/j.issn.1006-6772.18072405 作者简介:张一伟(1979 ),女,河北冀州人,高级工程师,从事煤矿保护相关工作三E -mail :38263754@qq．com 引用格式:张伟.水源地下采煤对水资源的影响及防治措施[J].洁净煤技术,2018,24(S1):46-49. ZHANG Wei.Influence of underground water mining on water resources and preventive measures[J].Clean Coal Technology,2018,24(S1):46-49. 0一引一一言 乌审旗呼吉尔特勘查区沙拉吉达井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市境内,鄂尔多斯高原之南部,区域性地表分水岭 东胜梁 的南侧,毛乌素沙漠的东部边缘地带,具有高原沙漠地貌特征,地表均被第四系风积沙所覆盖,多为新月形或波状沙丘,没有基岩出露三哈头才当水源地位于内蒙古自治区鄂尔多斯乌审旗东北部,水位埋藏浅,含水量丰富,水质较好,主要储水含水层为浅部萨拉乌素组含水层三沙拉吉达井田与水源地保护区重叠面积63．02km 2,其中与一级保护区重叠37．73km 2,与二级保护区重叠 25．29km 2三由于所处区域为气候干旱的半沙漠地区,水源已成为当地经济建设和社会发展的重要战略资源三因此,煤炭开采过程如何保护水资源,实现煤炭工业发展与区域水资源供需二采煤活动与生态环境保护协调发展,提供水资源综合利用调配的最优技术方案是本次研究的重点[1-4]三1一煤炭开采对水源地水资源的影响 1．1一水文地质条件 沙拉吉达井田位于鄂尔多斯高原东区中北部,根据地下水的赋存特征,区内地下水分为松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙孔隙水,按其水力特性可分为潜水和承压水三潜水含水层主要由第四系上更新统萨拉乌素组冲湖积层和全新统风积层等松散岩类 6 4
解析特厚坚硬岩层组下保水采煤技术
解析特厚坚硬岩层组下保水采煤技术 近年来，随着我国煤炭开采规模的不断扩大，在煤炭开采过程中对水资源造成的影响也越来越严重，这就间接的对我国的经济和环境的和谐发展造成影响。如何进行保水采煤也成为了现代采煤工程中重点研究的问题。保水采煤技术的应用目的就是在进行采煤的同时防止采煤场出现突水的现象，并加强对水资源进行及时的保护，保证煤炭的开采过程对矿区水文环境的扰动量小于区域的水文环境容量。文章重点对特厚坚硬岩层组下的特殊地质环境条件、保水采煤技术、特厚坚硬岩层组下的保水采煤现状及问题进行了研究分析。 标签：特厚坚硬岩层；保水技术；采煤技术 在我国传统的煤炭开采过程中，我国对煤炭开采保水的意识并不足，相对于国外来说，我国的保水采煤的思想形成和起步也比较晚，直到1990年以后才逐渐有了保水采煤技术和思想的形成。特别是近几年来，随着社会各界对环境保护的日益重视，社会各界对于保水采煤的呼声也越来越高，这就给保水采煤技术的应用与发展带来了巨大的挑战。 1 特厚坚硬岩层组下的特殊地质环境条件 特厚坚硬岩层组的水文条件相对复杂，很容易导致突发性水害事故的发生和水资源流失事故的发生。对于现在许多的矿区来说，其具有很高的不稳定性和粘土隔水层，许多的矿区还有特厚坚硬的岩层，位于井田内的各系也有可能存在着一定的冲积层，其主要的组成成分就是砾石或砾沙。 一般来说，大部分的矿区冲积层相对都比较薄弱，地表水系的发育情况也相对较好，从而导致了其对地表水供给的能力较强，但是，在东西部，也经常会出现火烧和老窑积水区。这就给保水采煤工作带来了巨大的挑战，想要能够对保水采煤技术进行有效的应用，就需要采煤行业在发展的过程中不断进行技术的探索与实践。 2 特厚坚硬岩层组下的保水采煤技术的应用 根据特厚坚硬岩层的特殊他质条件，对保水采煤技术的选择具有一定的技术性。 2.1 特厚坚硬岩层组下的隔水关键层技术 因为各个岩层自身分层的特性和各岩层所处的位置有所不同，所以他们也具有不同的隔水性，而隔水关键层，简单的说就是要最后穿透的关键层，同时也是最终要为人阻隔的岩层。主要采用贯通裂隙或者构造天然通道的方式形成。而其主要的步骤可以分为四步，即：第一，对隔水关键层的位置进行判定；第二，对隔水关键层的结构进行判定和控制；第三，对隔水关键层是否有稳定的渗流进行
保水采煤新思路的典型实例_范立民
保水采煤新思路的典型实例 范立民1 ,王双明 2,3 ,马雄德 2 (1.陕西省煤炭地质测量技术中心,陕西西安710001;2.长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054; 3.陕西省煤炭工业局,陕西西安710001) 摘 要:双沟泉域是陕北的一个第四系含水盆地,大气降水补给地下水,地下水以泉水的形式排泄,形成乌兰木伦河的支流———双沟。泉域下伏有丰富的煤炭资源,煤炭开采后,垮落带波及到第四系含水层,使地下水位下降,泉水流量衰减并断流。经过10多年的恢复,目前泉流量恢复到煤炭开采前的20%左右。分析了泉域水文地质条件,根据煤炭开采情况并结合泉流量过程,给出了保水采煤新思路的典型实例。 关键词:保水采煤;新思路;双沟泉域;含水盆地中图分类号:TD12 文献标识码:C 文章编号:1008-4495(2009)01-0061-02 收稿日期:2008-03-13 基金项目:陕西省软科学基金项目(2007KR18) 作者简介:范立民(1965—),男,山西曲沃人,教授级高级工程师,主要从事煤地质学及矿区环境地质研究工作。 陕北榆神府矿区煤炭开采对萨拉乌苏组地下水影响大,甚至疏干萨拉乌苏组地下水,引起环境恶化 和植被死亡等严重的环境问题[1] 。笔者曾经提出保水采煤的新思路 [2] ,即从烧变岩的形成及水文地质 特征得到启发,对小流域(泉域)进行高强度的煤炭 开采,采完后,采空区覆岩经过长时间的压实、稳定,形成新的含水盆地,当地下水位上升到一定高度时,泉流量恢复,植被重新恢复原态,达到采煤、保水、保护生态环境的目的[3-4] 。 最近,笔者对陕北地区采空区植被、地下水、泉流等进行了系统调查,发现矿区最早开采的双沟泉域地下水得到了一定的恢复,沟域内出现了郁郁葱葱的植被,重现了往日的“江南风光”。 1 双沟泉域水文地质条件 双沟泉域是黄河支流窟野河上游乌兰木伦河的 一个支流,双沟长5.6km ,流域面积18.63km 2 ,泉域内多年平均降雨量399.2mm ,地貌类型为风积沙漠和黄土梁峁,除东北部为黄土梁、峁外,大部分为固定、半固定沙漠所覆盖,地形标高+1180～1276m ,由北东向南西缓倾斜。双沟沟谷局部发育有一级阶地,由于沟谷切穿了含水层,地下水溢出成为泉,形成沟流,下降泉是地下水排泄的主要方式。 泉域的基底是侏罗系延安组含煤岩系,岩性为 粉砂岩、细砂岩和煤层互层,呈近水平层状 [4] 。侏罗 系顶面的凹面,被第四系三门组(Q 1s )所充填,形成了泉域内的主要含水层。三门组颗粒由上而下变粗,上部为棕红色粉细沙,颗粒均匀,结构疏松,厚3～5m ,下部为沙砾、卵石,磨圆度好,分选差,钙质半胶结,其厚度与侏罗系顶面古地形相关,古地形低洼处厚度大,向两侧逐渐变薄,最厚29.30m 。地下水位埋深18～22m ,含水层厚度6～9m 。D25号钻孔,厚度15.90m ,采煤前进行了抽水试验,水位埋深12.66m ,单井出水量5.98～11.21L s 。根据多孔抽水试验,抽水降深1.41m ,出水量249.12m 3 d ,渗透系数6.17m d ,导水系数211.48m 2 d 。J74号钻孔,含水层厚度6.28m ,抽水降深3.13m ,出水量4.239L s ,渗透系数26.57m d 。地下水富水性中等到强。另外,泉域内局部存在黄土裂隙水,富水性弱。 双沟泉域属于垂直入渗补给、水平径流、沟谷排泄型,地下水主要靠大气降水入渗补给,其次为凝结水补给。地下水化学类型为HCO 3-Ca 型,矿化度小于0.3g L ,水质良好。1988年地矿部九★八水文地质工程地质大队曾经对双沟泉域的地下水作了评价,1987年11月—1988年10月进行了长期动态观测,地下水平均流量7344m 3 d ,含水层地下水总储存量558.2万m 3 ,降水入渗补给量5000m 3 d ,地下水可开采量为0.28万m 3 d 。 2 双沟泉域煤层及开采情况 双沟泉域内开采煤层为1-2 煤,采前曾经进行了专门的开采条件勘查工作。经详细钻探和地震勘 · 61·
充填开采
充填开采是解决“三下”压煤、避免煤矸石和粉煤灰等工业废弃物占用耕地及污染环境的技术手段。20世纪80年代初，国外发展了膏体回填技术。德国瓦尔苏蒙煤矿采用长壁法采煤，以工业废弃细物料（煤泥、粉煤灰）制备膏体料浆回填采空区。我国学者对膏体回填技术在煤矿的应用也进行了研究，提出了固体废物膏体回填不迁村开采技术，把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、城市固体垃圾等在地面加工成胶结性或非胶结性膏体浆液，用回填泵或通过管道自流输送到井下，部分或全部回填工作面采空区，形成以膏体回填体为主体的覆岩支撑体系，控制地表沉陷值，在保证地面建筑物损害轻微的条件下，提高村庄下煤炭资源的采出率，延长矿井的服务年限。 近年来，我国政府高度重视并积极引导和大力提倡矿井回填技术。国家能源局、财政部、国土资源部、环境保护部2013.01 发布的国能煤炭〔2013〕19 号文“关于印发《煤矿回填开采工作指导意见》的通知”中明确指出：通过回填开采“三下”煤炭资源，实现中厚煤层采区回采率达到85%以上，薄煤层采区回采率达到90%以上，对留设煤柱和边角残煤实施以矸换煤开采，回采率达到70%以上的目标，实现矿区生态环境明显改善，地面基本实现无矸石山堆存，地表变形和次生地质灾害得到有效控制，降低地下水系和地面生态环境破坏程度。 目前已在煤矿现场成功进行应用实施的矿井回填采煤技术主要有下列几种方式： （1) 膏体（似膏体）充填采煤技术 （2) 矸石充填采煤技术 （3) 高水材料充填采煤技术。 膏体充填采煤技术就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、河沙、风积沙、工业炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工制作成牙膏状浆体，采用回填泵或重力加压，通过管道送到井下，适时回填采空区的开采方法。 根据矿井主采煤层的地质条件、回采工艺及采掘接续情况，采煤工序与充填工序之间的衔接与协调方式有 2 种： （1）边采边充。这种方式采煤和充填（回填）工作在同一个工作面内进行，适合于综采和高档普采长壁工作面，顶板中等稳定以上。一般情况下，工作面向前推进2-6m后，就开始在后方采空区内进行充填作业。 （2）先采后充。这种方式采煤和充填（回填）工作在不同的工作面内进行。