范立民,馬雄德,冀瑞君
能源科學(xué)綜合
西部生態(tài)脆弱礦區(qū)保水采煤實踐進(jìn)展
范立民,馬雄德,冀瑞君
目的:我國西部(榆神礦區(qū)、神東礦區(qū)等)廣泛分布著富水性較強(qiáng)的薩拉烏蘇組含水層,補(bǔ)給通暢、儲水條件良好,具有重要的生態(tài)價值和供水意義,在垂向上,水在上煤在下,煤層埋藏較淺,薩拉烏蘇組含水層易受采煤影響,需要在開采中加以保護(hù),即保水開采(保水采煤)。經(jīng)過多年研究和探索,保水開采在基礎(chǔ)理論研究、工程實踐等領(lǐng)域取得了大量成果,本文就保水采煤研究的最新進(jìn)展做一系統(tǒng)總結(jié)。方法:在簡要綜述保水采煤理論形成和發(fā)展的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)總結(jié)了保水采煤技術(shù)在基礎(chǔ)研究和工程實踐不同階段的研究進(jìn)展。重點論述了水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件探測及合理分區(qū)預(yù)測的理論與方法,進(jìn)而介紹了含水層結(jié)構(gòu)保護(hù)的工程實踐方法,其中頂板含水層結(jié)構(gòu)保護(hù)的方法包括充填開采、窄條帶開采、分層(限高)開采、短壁機(jī)械化開采、長壁機(jī)械化快速推進(jìn)開采等;底板含水層結(jié)構(gòu)保護(hù)主要以注漿改造和加固煤層底板為主。另外地下水轉(zhuǎn)移儲存作為水煤共采技術(shù)同樣提高了水資源利用率。結(jié)果:1)通過地質(zhì)水文地質(zhì)勘探查明了本區(qū)地下水和煤層儲存特征,劃分了煤層覆巖結(jié)構(gòu)類型和保水采煤地質(zhì)條件分區(qū),編制了基于保水采煤的采煤方法規(guī)劃圖,指明沙-土-基型和燒變巖型覆巖條件下有保水采煤的可行性和必要性。2)以風(fēng)積沙為骨料的膏體充填材料在本區(qū)有得天獨(dú)厚的物源優(yōu)勢,并能極大地控制地面下沉,但成本較高;窄條帶采煤方法適用于面積小且不規(guī)則的礦區(qū),但煤炭回采率低,回收留滯的“條帶煤”仍具有較高的技術(shù)難度;限高(分層)開采對于煤層厚度大于10 m礦區(qū)較為適宜,但上分層開采后,下分層何時回采、回采對含水層結(jié)構(gòu)的影響仍在研究階段;短壁機(jī)械化開采適合于不規(guī)則區(qū)域及殘煤區(qū)回收煤柱等;長壁機(jī)械化快速推進(jìn)開采方法是限高開采或局部充填開采方法的衍生,開采中需要提高工作面推進(jìn)速率;煤層底板承壓水防治中物探結(jié)合注漿工程改造加固底板在渭北地區(qū)部分礦井開采中發(fā)揮了重要作用。地下水轉(zhuǎn)移儲存技術(shù)使礦井水得到了充分利用,但地下水庫建設(shè)過程中應(yīng)控制合理的 生態(tài)水位埋深,以免對植被發(fā)育、地下水循環(huán)途徑造成影響。結(jié)論:綜述了保水采煤從理論研究向工程實踐發(fā)展的歷程,開展了保水采煤地質(zhì)基礎(chǔ)研究,劃分了煤層覆巖結(jié)構(gòu)類型和保水采煤地質(zhì)條件分區(qū),提出了生態(tài)水位保護(hù)采煤理念,編制了基于保水采煤的采煤方法規(guī)劃圖,并推廣應(yīng)用。部分煤礦開展了保水采煤工程實踐,實現(xiàn)了高強(qiáng)度采煤條件下煤層頂板含水層、底板巖溶水含水層的保護(hù),促進(jìn)了礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)。未來,開發(fā)低成本、適用性廣的保水采煤方法是煤炭科技界面臨的新課題。
來源出版物:煤炭學(xué)報, 2015, 40(8): 1711-1717
入選年份:2015