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煤炭深部开采界定及采动响应分析 被引量：40
1
作者 张建民 李全生 +2 位作者 张勇 曹志国 王新中 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1314-1325,共12页
科学界定深部是深部开采理论发展与技术实践的重要问题,探讨适于我国煤炭现代开采实践的深部开采界定方法具有重要意义。为此,综合考虑我国煤矿矿区深部岩石、地下水环境和现代开采方式,将区域应力场与采动应力场分析相结合,基于我国地... 科学界定深部是深部开采理论发展与技术实践的重要问题,探讨适于我国煤炭现代开采实践的深部开采界定方法具有重要意义。为此,综合考虑我国煤矿矿区深部岩石、地下水环境和现代开采方式,将区域应力场与采动应力场分析相结合,基于我国地壳浅部、煤矿矿区深部准静水应力状态分析,进一步研究我国煤矿矿区的深部界定、基于不同矿区煤岩状态(岩性及组合、含水性等)差异的相对深部界定和开采时动态深部区确定方法。研究表明,原岩初始状态和开采方式共同决定了采动力学状态及变化规律和其他伴生状态变化。基于深部与浅部的力学状态差异,将深部开采界定为在高地应力环境且具有采动非线性力学响应的煤岩体空间实施的采矿活动;依据我国煤矿矿区应力场统计变化规律和准静水应力状态分析,采用平均侧压系数Kav(即:水平最大主应力和最小主应力的平均值与垂直应力之比)确定煤矿矿区深部临界深度,结合我国中东部深部开采实践确定的参考深部临界深度Hm为850~900m;基于不同矿区原岩差异性(岩性及组合、含水性等),建立了不同初始状态时实际深部临界深度Hs(简称为视临界深度)与Hm比较模型,分析发现采动煤层覆岩越软和含水性越强,其深部临界深度越浅(或“趋浅”),降低幅度可达30%~50%;基于开采“应力拱”现象构建了深部采动应力状态Kav模型和Hs计算方法,采动响应分析表明:开采工作面切眼外侧及采场前端局部Hs呈变浅→变深→正常的变化特征(或“端部效应”),工作面中部区域呈变浅趋势(或“趋浅”),采高越大其Hs“趋浅”效应越显著,而随工作面推进距离增加端部效应变小;东、中、西部典型矿区Hs与Hm比较表明:东部矿区Hs偏深,中部矿区深度相近,西部(陕、蒙等)地下水丰富的矿区偏浅,在500~600m即可达到实际深部临界深度,采深400~500m� 展开更多
关键词 煤炭开采 深部界定 视临界深度 趋浅效应 西部矿区
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神东矿区植被覆盖度时序变化与驱动因素分析及引导恢复策略 被引量：27
2
作者 刘英 雷少刚 +6 位作者 陈孝杨 陈敏 杨英明 李心慧 张旭阳 龙林丽 卞正富 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3319-3331,共13页
国家煤炭开采战略重心西移及集群化、高强度的开采方式,使得西部矿区的地表生态环境呈现出强烈扰动的态势,使本就脆弱的生态环境日趋退化,其中最直观的体现就是对植被影响。传统矿区植被恢复重建其生态恢复效益以及对生态环境影响还有... 国家煤炭开采战略重心西移及集群化、高强度的开采方式,使得西部矿区的地表生态环境呈现出强烈扰动的态势,使本就脆弱的生态环境日趋退化,其中最直观的体现就是对植被影响。传统矿区植被恢复重建其生态恢复效益以及对生态环境影响还有待商榷,可能会形成了植被恢复资金高、投入与恢复低效率的矛盾局面。矿区植被恢复应严格遵循当地自然生态系统发展规律,避免对采后生态系统的再次扰动,科学配置,优化布局、引导恢复生态系统的自修复能力。而弄清煤炭开采扰动区植被覆盖度时序变化,是探索半干旱矿区植被引导型恢复有效方法的重要基础与前提。基于Landsat-NDVI时序数据,以神东中心矿区为研究尺度,分析了不同开采年份采区和非采区植被覆盖度的时序变化,依据不同时序植被覆盖度格点回归斜率、相关系数及标准差,对研究区植被覆盖度变化趋势以及年际波动程度进行评估,并对影响植被覆盖度变化的驱动因素进行了分析。结果得到:从2000—2016年神东中心矿区植被NDVI时序上整体呈物候性周期变化,由于大面积矿区植被重建,2005年后中心矿区植被INDV明显提升,INDV差异值时序变化与该工作面煤炭开采年份密切相关;煤炭开采塌陷对植被覆盖度的影响并不全是负面的,植被覆被度呈降低趋势的区域面积占中心矿区总面积的27.65%;土壤含水量是影响植被生长最重要土壤理化性质因子,其次为有机质含量、全氮含量和容重等;地下水埋深3.2 m和8.0 m为影响神东矿区植被INDV的2个重要阈值,地下水埋深通过影响土壤含水量来实现对地表植被类型的影响;降雨量也是对中心矿区植被覆盖度变化有重要影响的气候因子。半干旱矿区植被引导型恢复首先需要对地表永久裂缝进行识别和治理,创造沉陷区土壤水分恢复的前提条件;然后需要加强对沉陷区植物生 展开更多
关键词 植被覆盖度 引导恢复 驱动因素 时序变化 神东矿区
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我国煤炭开采水资源保护利用技术研究进展 被引量：188
3
作者 顾大钊 张勇 曹志国 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第1期1-7,共7页
水资源短缺是全球性问题,我国是全球最缺水的国家之一。煤炭资源与水资源的逆向分布使得我国煤炭开采水资源保护利用成为煤炭绿色开发的重大技术难题。我国西部已成为煤炭的主产区,但该地区生态环境脆弱,水资源蒸发量大,矿井水外排后蒸... 水资源短缺是全球性问题,我国是全球最缺水的国家之一。煤炭资源与水资源的逆向分布使得我国煤炭开采水资源保护利用成为煤炭绿色开发的重大技术难题。我国西部已成为煤炭的主产区,但该地区生态环境脆弱,水资源蒸发量大,矿井水外排后蒸发损失是我国目前煤炭开采年损失60亿t矿井水的主要原因。系统分析了煤炭开采水资源保护利用的技术进展及工程应用特点;介绍了神华集团经过近20年的技术探索和工程实践,突破传统理念,首次提出采空区储用矿井水的技术构想,攻克了水源预测、水库选址、库容计算、坝体构筑、安全控制和水质保障等技术难题,构建了煤矿地下水库技术体系。该技术已在神东矿区全面实施,并将在西部其他矿区推广应用,为煤炭开采水资源保护利用开辟了有效的技术途径。 展开更多
关键词 煤炭开采 水资源保护利用 采空区储用矿井水 煤矿地下水库
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我国煤矿矿井水保护利用发展战略与工程科技 被引量：89
4
作者 顾大钊 李井峰 +5 位作者 曹志国 吴宝扬 蒋斌斌 杨毅 杨建 陈要平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3079-3089,共11页
我国煤炭开采对地下水资源的破坏是实现煤炭绿色开发和矿区生态文明建设需要解决的重大关键问题。通过调研咨询、统计分析、专家咨询等方式,系统分析了我国煤矿矿井水保护利用现状,提出了我国煤矿矿井水保护利用发展战略和工程科技。研... 我国煤炭开采对地下水资源的破坏是实现煤炭绿色开发和矿区生态文明建设需要解决的重大关键问题。通过调研咨询、统计分析、专家咨询等方式,系统分析了我国煤矿矿井水保护利用现状,提出了我国煤矿矿井水保护利用发展战略和工程科技。研究表明:目前我国吨煤开采产生矿井水为1.87 m^(3),每年产生煤矿矿井水约6.88×109 m^(3),煤矿矿井水平均利用率约为35%;根据煤炭产量发展趋势研究预测,2035年前我国煤矿矿井水每年可以稳定在6.0×109 m^(3)以上,煤矿矿井水将是我国长期稳定的非常规水资源,实现矿井水高效利用具有重大的经济社会效益。基于上述研究,提出了到2025年、2030年、2035年,我国煤矿矿井水利用率分别达到55%,70%,80%的总体目标;通过总结分析我国煤矿矿井水保护技术、矿井水处理与利用技术发展历程与趋势,提出了“2+5+5+3”的我国煤矿矿井水保护利用工程科技:即掌握“煤层开采覆岩断裂带发育规律与地下水运移机制”、“矿井水水-岩耦合化学作用机理”等2项基础理论;突破“地下水赋存精准探测技术”、“煤矿地下水库群建设与运行技术”、“充填开采技术材料与装备”、“高矿化度矿井水大规模低成本处理技术”、“含特殊组分矿井水精准处理技术”等5项关键技术;建立“蒙陕接壤区煤矿地下水库技术示范区”、“宁东、哈密高矿化度矿井水处理利用示范区”、“蒙东草原区矿井水保护利用示范区”、“华北平原区充填开采水资源保护示范区”、“两淮矿区废弃矿井水资源利用示范区”等5个矿井水保护利用示范区;到2035年实现“煤矿地下水库储水规模达到5.0×10^(8) m^(3)”、“充填开采技术成本下降50%”、“高矿化度矿井水零排放成本下降50%”等三大技术目标。同时对矿井水高效利用提出了政策建议和保障措施。 展开更多
关键词 矿井水 矿井水保护利用技术 煤矿地下水库 充填开采 工程科技
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我国煤矿矿井水处理技术现状与展望 被引量：84
5
作者 顾大钊 李庭 +4 位作者 李井峰 郭强 蒋斌斌 卞伟 包一翔 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期11-18,共8页
系统梳理了我国煤矿矿井水的处理技术现状,对高悬浮物矿井水、高矿化度矿井水和含特殊组分矿井水的常用处理技术进行了对比分析。近年来高矿化度和含特殊组分矿井水逐年增多,相关水质标准大幅提高,给煤矿矿井水处理提出了更高的要求。... 系统梳理了我国煤矿矿井水的处理技术现状,对高悬浮物矿井水、高矿化度矿井水和含特殊组分矿井水的常用处理技术进行了对比分析。近年来高矿化度和含特殊组分矿井水逐年增多,相关水质标准大幅提高,给煤矿矿井水处理提出了更高的要求。为了适应新形势,煤矿矿井水处理技术应通过科技创新,实现矿井水大规模低成本处理,支撑矿井水高效利用,一是要大力发展井下处理技术,利用井下空间和岩体自然净化优势大幅降低矿井水处理成本,并实现矿井水大规模调配与利用;二是要因地制宜利用西部矿区丰富的太阳能、地热等新能源以及火电厂余热等,驱动低温多效蒸发、膜蒸馏等处理技术,可大幅降低处理能耗;三是要通过对相关标准体系的完善,促进矿井水处理实现"分级处理、分质利用"。 展开更多
关键词 煤矿矿井水 水处理技术 煤矿地下水库 井下处理 水资源利用
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煤矿地下水库煤柱动力响应与稳定性分析 被引量：81
6
作者 顾大钊 颜永国 +2 位作者 张勇 王恩志 曹志国 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1589-1597,共9页
参考借鉴地面水库坝体抗震安全评价的相关研究,构建了煤矿地下水库相似材料模型平台,进行了不同烈度条件下的动力破坏试验研究,并利用摩尔库伦模型对坝体在地震作用下的动力响应进行了数值仿真,研究了坝体的地震破坏形态、抗震薄弱环节... 参考借鉴地面水库坝体抗震安全评价的相关研究,构建了煤矿地下水库相似材料模型平台,进行了不同烈度条件下的动力破坏试验研究,并利用摩尔库伦模型对坝体在地震作用下的动力响应进行了数值仿真,研究了坝体的地震破坏形态、抗震薄弱环节以及影响因素;同时对同等条件下的地面水库坝体进行了模型试验和数值模拟,对比分析了地下水库与地面水库的抗震安全性。结果表明:物理模型试验和数值模拟得到的动力响应较为接近;在地震波逐级加载的过程中,由于受到顶底板约束,煤矿地下水库坝体晚于地面水库坝体进入塑性工作状态,验证了煤矿地下水库坝体较地面水库坝体具有更好的抗震安全性。在此基础上,提出了煤矿地下水库坝体安全系数概念,对比分析了同条件的煤矿地下水库坝体和地面水库坝体的安全稳定性。 展开更多
关键词 煤矿地下水库 相似模型 振动台试验 动力破坏 数值仿真
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高应力综放面区段煤柱合理宽度与控制技术 被引量：48
7
作者 赵宾 王方田 +1 位作者 梁宁宁 王文林 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期19-26,共8页
针对综放面巷道围岩变形破坏严重等难题,以蒋家河煤矿ZF201工作面为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟与现场试验等方法,研究了煤柱合理宽度确定方法及巷道围岩控制技术。研究表明:煤柱稳定性主要受上方基本顶断裂及多次采动活动的影... 针对综放面巷道围岩变形破坏严重等难题,以蒋家河煤矿ZF201工作面为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟与现场试验等方法,研究了煤柱合理宽度确定方法及巷道围岩控制技术。研究表明:煤柱稳定性主要受上方基本顶断裂及多次采动活动的影响,随着煤柱宽度的增加,应力集中区域由实体煤侧向煤柱中部转移,塑性破坏区由煤柱两侧向中部呈"X"型贯穿趋势;综合考虑巷道稳定性及安全高效开采等因素,确定煤柱合理宽度为18 m;提出采用树脂加长锚杆及锚索补强组合支护系统进行巷道支护,现场监测表明煤柱受力呈不对称"双峰"分布,巷道围岩控制效果好。研究成果成功应用于工程实践,为类似条件下巷道布置提供了有益借鉴。 展开更多
关键词 高应力 区段煤柱 合理宽度 组合支护 围岩控制
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基于导水裂隙带高度的地下水库适应性评价 被引量：46
8
作者 李全生 鞠金峰 +2 位作者 曹志国 高富 李建华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2116-2124,共9页
利用煤矿井下采空区进行矿井水资源储存和循环利用的地下水库技术为西部缺水矿区的绿色开采提供了新的途径,但其推广应用仍需符合一定的适用条件。综合采用现场实测与理论分析,结合神东矿区煤矿地下水库工程实践,开展了基于导水裂隙带... 利用煤矿井下采空区进行矿井水资源储存和循环利用的地下水库技术为西部缺水矿区的绿色开采提供了新的途径,但其推广应用仍需符合一定的适用条件。综合采用现场实测与理论分析,结合神东矿区煤矿地下水库工程实践,开展了基于导水裂隙带高度的地下水库适应性评价方法研究。结果表明:地下水库储水的高效循环使用是保证该技术成功应用的关键,必须满足"水源"、"库容"和"通道"三大条件。采动覆岩导水裂隙作为地下水库水源补给的重要通道,是影响地下水库适应性的核心因素。利用"基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法",判别具体开采条件导水裂隙带发育高度,当导水裂隙沟通区域补给水源(含水层)时,地下水库具备适应性;否则,区域水源水体一般难以汇聚至井下采空区,从而地下水库中可供循环利用的水资源量将难以保证,地下水库保水方法一般不适用。研究结果得到了神东矿区地下水库工程的验证,并指导了李家壕煤矿地下水库适应性评价和地下水库建设选址。 展开更多
关键词 地下水库 适用性 导水裂隙 关键层 保水采煤
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我国水体下保水采煤技术研究进展 被引量：45
9
作者 鞠金峰 许家林 +2 位作者 李全生 朱卫兵 王晓振 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第1期12-19,共8页
针对我国水体下保水采煤的理论与实践,就采动覆岩导水裂隙演化规律,以及在此基础上形成的保水采煤技术研究进展进行了综述和展望。结果表明:导水裂隙作为地层含水层破坏与地下水漏失的主要根源,其动态发育与发展直接受控于覆岩关键层的... 针对我国水体下保水采煤的理论与实践,就采动覆岩导水裂隙演化规律,以及在此基础上形成的保水采煤技术研究进展进行了综述和展望。结果表明:导水裂隙作为地层含水层破坏与地下水漏失的主要根源,其动态发育与发展直接受控于覆岩关键层的破断运动;因而,可按具体开采条件下覆岩关键层的赋存情况进行导水裂隙带高度的确定,从而科学指导水体下保水采煤对策的制定。依据水体下保水采煤所包括的4个层次的内涵,分别从顶板突水灾害防治、含水层原位保护、采动破坏含水层的再恢复、采动漏失水资源的转移储存与利用等4个方面,进行了相关保水采煤技术研究进展的论述,在此基础上提出了今后的研究方向。 展开更多
关键词 绿色开采 保水采煤 导水裂隙带 顶板含水层 关键层
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采动覆岩导水裂隙主通道分布模型及其水流动特性 被引量：41
10
作者 曹志国 鞠金峰 许家林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3719-3728,共10页
含水层受采动破坏后其赋存水体并非均匀地由覆岩各区域漏失至采空区,其在导水裂隙带范围内应存在水体流动的主要通道;研究揭示导水裂隙主通道的分布规律及其水流动特性对于科学指导井下涌水量预计、顶板水害防治、保水采煤等具有重要意... 含水层受采动破坏后其赋存水体并非均匀地由覆岩各区域漏失至采空区,其在导水裂隙带范围内应存在水体流动的主要通道;研究揭示导水裂隙主通道的分布规律及其水流动特性对于科学指导井下涌水量预计、顶板水害防治、保水采煤等具有重要意义。基于导水裂隙类型划分及其渗流/管流力学分析,就采动漏失水体的流动主通道分布模型进行了研究。结果表明:开采边界外侧岩体受超前支承压力作用易产生峰后压剪裂隙,裂隙导水属非达西渗流流态;而由岩层破断回转运动产生的拉剪裂隙,由于裂隙导水雷诺数相对偏大,其导水流态一般属于管流范畴,且受岩层破断位置相对开采区域的不同,又可将其划分为采区边界附近的上端张拉裂隙和下端张拉裂隙、以及中部压实区的贴合裂隙这3种。据此利用Forcheimer公式和伯努利方程对比揭示了上述2类4种裂隙导水流动特性的差异。研究得出开采边界附近的上端张拉裂隙在进流口开度、导水流量、出口流速等特征参数上均领先于其他裂隙;且由于其出口水压较小,其水流还会受到两侧邻近的压剪裂隙和下端张拉裂隙出口水流的水平径流补给。因而,含水层采动漏失水体多由上端张拉裂隙导流而来。由此基于岩层控制的关键层理论,构建形成了以关键层在开采边界处的破断尺寸参数为依据的导水裂隙带主通道分布模型。 展开更多
关键词 导水裂隙主通道 水流动特性 破断裂隙 压剪裂隙 关键层 保水采煤
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高盐废水分盐结晶工艺及其技术经济分析 被引量：42
11
作者 熊日华 何灿 +2 位作者 马瑞 刘捷 刘兆峰 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第9期37-43,共7页
为了在煤化工等行业的高盐废水零排放处理过程中,更好地选用和设计适宜的分盐结晶工艺,提高结晶盐的资源化效率,降低综合处理成本,首先介绍了高盐废水分盐结晶工艺各种典型技术路线,再结合特定煤化工案例,讨论了2种代表性的热法和膜法... 为了在煤化工等行业的高盐废水零排放处理过程中,更好地选用和设计适宜的分盐结晶工艺,提高结晶盐的资源化效率,降低综合处理成本,首先介绍了高盐废水分盐结晶工艺各种典型技术路线,再结合特定煤化工案例,讨论了2种代表性的热法和膜法技术路线的分盐结晶工艺设计,并对其进行了定量的技术经济对比分析。结果表明,相较于热法分盐结晶工艺,纳滤-低温结晶膜法分盐工艺的投资虽然增加约30%,但其结晶盐产品的回收率提高37.8个百分点,在杂盐固废的处置成本为1 000元/t时,综合运行成本节省约30%,技术经济性上具有一定优势,且这一优势随杂盐固废处置成本的升高而增强。 展开更多
关键词 高盐废水 废水零排放 分盐结晶 纳滤 低温结晶
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基于煤壁“拉裂-滑移”力学模型的支架护帮结构分析 被引量：41
12
作者 庞义辉 王国法 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1941-1950,共10页
针对坚硬厚煤层大采高综采工作面极易发生煤壁片帮的问题,以红柳林煤矿7.0 m大采高综采实践为基础,分析了煤壁片帮的应力路径效应,将硬煤煤壁片帮细分为拉裂破坏与滑移失稳两个阶段,建立了坚硬厚煤层煤壁片帮的拉裂-滑移力学模型,得出... 针对坚硬厚煤层大采高综采工作面极易发生煤壁片帮的问题,以红柳林煤矿7.0 m大采高综采实践为基础,分析了煤壁片帮的应力路径效应,将硬煤煤壁片帮细分为拉裂破坏与滑移失稳两个阶段,建立了坚硬厚煤层煤壁片帮的拉裂-滑移力学模型,得出了煤壁的拉裂破坏深度、宽度与煤体强度、开采高度的关系及液压支架应具有的"临界护帮力",分析对比了2种液压支架护帮装置的结构特点与力学特性。研究结果表明,煤体发生拉裂破坏只是煤壁片帮的必要非充分条件,煤壁最终是否发生片帮,还取决于拉裂破坏体在液压支架与矿山压力作用下是否发生滑移失稳。液压支架很难抑制煤壁发生拉裂破坏,但可以有效防止拉裂破坏体发生滑移失稳。液压支架护帮装置采用伸缩梁与护帮板分开结构设计,具有对煤壁的支护作用力大、结构强度与可靠性高等显著优点。 展开更多
关键词 坚硬厚煤层 大采高综采 煤壁片帮 拉裂-滑移力学模型 液压支架护帮机构
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煤矿矿井水井下处理及废水零排放技术进展 被引量：39
13
作者 郭强 《洁净煤技术》 CAS 2018年第1期33-37,56,共6页
为解决我国煤矿矿井水利用率低和排放污染环境等问题,促进矿井水的处理利用,论述了矿井水井下处理相关技术的基本原理、工艺路线、技术特点和工程案例,针对矿井水井下处理存在问题提出解决思路,并对矿井水井下处理发展前景进行展望。高... 为解决我国煤矿矿井水利用率低和排放污染环境等问题,促进矿井水的处理利用,论述了矿井水井下处理相关技术的基本原理、工艺路线、技术特点和工程案例,针对矿井水井下处理存在问题提出解决思路,并对矿井水井下处理发展前景进行展望。高密度沉淀、超磁分离和采空区过滤等技术能够实现悬浮物高效低成本脱除;成熟的膜处理和低温多效蒸发技术可广泛应用于矿井水浓缩脱盐;利用煤矿地下水库存储浓盐废水是实现矿井水处理废水零排放的一种有效方式。进一步开发适用于井下空间的高效化、模块化、可移动化的处理单元,增强处理单元的防爆性能、自动控制性能、安全监测性能,采用多种处理技术耦合,实现矿井水分级处理与分质利用,将是未来矿井水井下处理利用发展的必然趋势。 展开更多
关键词 矿井水 井下 悬浮物 高矿化度 废水 零排放
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大采高液压支架结构优化设计及适应性分析 被引量：38
14
作者 庞义辉 王国法 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2518-2527,共10页
针对大采高工作面动载矿压显现、煤壁易片帮等问题,基于红柳林煤矿7.0 m大采高开采实践,建立了大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"结构模型及支架与围岩的简化动力学模型,确定了7.0 m大采高液压支架合理工作阻力;对... 针对大采高工作面动载矿压显现、煤壁易片帮等问题,基于红柳林煤矿7.0 m大采高开采实践,建立了大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"结构模型及支架与围岩的简化动力学模型,确定了7.0 m大采高液压支架合理工作阻力;对比分析了大采高液压支架架型、护帮结构对围岩的适应性,进行了大采高液压支架结构优化设计及适应性分析。研究结果表明:将大采高工作面"砌体梁"结构上方岩层作为动力学模型的边界条件,以支架立柱的抗冲击特性要求为理论判据,通过动力学仿真计算可得大采高支架的合理工作阻力。两柱掩护式大采高支架较四柱支撑掩护式支架具有支护强度大、四连杆稳定机构受力状态好、质量轻等优点;护帮板与伸缩梁分体结构的护帮力、合力作用位置及可靠性均优于护帮板与伸缩梁连体结构;设计采用抗冲击双伸缩立柱、高压升柱系统等,提高了大采高液压支架对围岩的适应性。 展开更多
关键词 大采高工作面 支架与围岩动力学模型 支架架型 护帮结构 支架结构优化设计
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浅埋高强度开采覆岩结构演化及地表损伤研究 被引量：37
15
作者 徐祝贺 李全生 +4 位作者 李晓斌 张国军 杨玉亮 何文瑞 吴晓宇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2728-2739,共12页
为掌握浅埋高强度开采覆岩结构演化规律及不同开采条件下地表损伤规律与损伤机理,采用数值模拟、现场实测、理论分析等手段以神东矿区典型工作面为工程背景开展研究。首先以采空区峰值应力为指标分析了覆岩结构演化规律;其次探究了地表... 为掌握浅埋高强度开采覆岩结构演化规律及不同开采条件下地表损伤规律与损伤机理,采用数值模拟、现场实测、理论分析等手段以神东矿区典型工作面为工程背景开展研究。首先以采空区峰值应力为指标分析了覆岩结构演化规律;其次探究了地表下沉系数和宽深比之间的关系;最后在实测地表裂缝发育特点的基础上开展了工作面中部地表裂缝发育机理研究。结果表明:①工作面从开切眼至超充分开采状态时上覆岩层大体经历了3个阶段,第Ⅰ阶段:无压力拱阶段;第Ⅱ阶段:单压力拱阶段;第Ⅲ阶段:双压力拱阶段,其又分为Ⅲ1(采空区单拱脚阶段)和Ⅲ2(采空区双拱脚阶段)2个阶段。②宽深比在0.4~2.0的14个方案研究得出的地表下沉系数和宽深比近似成抛物线关系,选取神东矿区7个工作面的下沉系数实测值和预测值进行对比验证,误差分别为7.6%,14.5%,4.4%,7.5%,9.7%,9.7%,15.3%,其中5个工作面的误差在10%以内,且误差整体较小。③工作面中部地表裂缝动态发育具有“双周期+稳定期”的特点,包括5个发育阶段,即裂缝宽度增大阶段、裂缝宽度减小阶段、裂缝宽度稳定阶段、裂缝宽度再增大阶段、裂缝宽度再减小阶段,通过演化模型阐释了工作面中部裂缝的动态发育机理,并建立了裂缝动态发育和地质采矿条件的关系模型。 展开更多
关键词 浅埋 高强度开采 覆岩 结构演化 地表损伤
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煤矿地下水库煤柱坝体宽度设计 被引量：37
16
作者 姚强岭 郝琪 +2 位作者 陈翔宇 周保精 方杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期890-898,共9页
地下水库储水技术已成为西部矿区实现煤炭高效开采与水资源保护并重的重要途径之一,而煤柱坝体的稳定性是地下水库设计中极其重要的部分,对地下水库稳定性起决定性作用。煤柱坝体既要保证煤炭安全开采,也要保障地下水库安全运行。地下... 地下水库储水技术已成为西部矿区实现煤炭高效开采与水资源保护并重的重要途径之一,而煤柱坝体的稳定性是地下水库设计中极其重要的部分,对地下水库稳定性起决定性作用。煤柱坝体既要保证煤炭安全开采,也要保障地下水库安全运行。地下水库煤柱坝体的稳定不仅与埋深、采动应力、地质构造等工程地质条件有关,也与水作用下的弱化作用密切相关。为研究煤矿地下水库煤柱坝体在水作用下强度弱化规律,选取西部矿区麻地梁矿5煤为研究对象,开展煤样无损浸水试验和不同含水率及反复浸水条件下单轴压缩试验。研究得到:不同含水率的煤样在0～20 h内,含水率快速增长; 20 h之后,含水率增长变缓,在20～70 h,含水率慢速增长;在70～140 h,煤样含水率增长接近稳定;煤样含水率随着浸水时间的增加而增加,但增幅逐渐减少,最终趋于稳定;随着含水率(浸水次数)的增多,煤样单轴抗压强度逐渐降低,峰值应变逐渐增大,弹性模量逐渐降低。相较于干燥煤样,初次饱水煤样、浸水3次煤样单轴抗压强度分别降低了27.1%,50.0%,弹性模量分别降低34.6%,58.5%。结合实验室试验结果,运用弹塑性力学理论探讨了煤柱坝体在不同含水率下破坏区、塑性区宽度,开展了考虑覆岩压力、水压力以及水的弱化作用下煤柱坝体宽度设计研究,并结合麻地梁矿的工程地质条件,对其地下水库坝体的宽度进行了设计。同时,进一步分析了煤柱坝体宽度的影响因素,得到含水率、埋深、煤层采厚均对煤柱坝体宽度有很大影响。 展开更多
关键词 地下水库 煤柱坝体 含水率 生态脆弱矿区 保水采煤
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神东矿区高氟矿井水分布特征及形成机制 被引量：35
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作者 郝春明 张伟 +3 位作者 何瑞敏 李庭 包一翔 李井峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1966-1977,共12页
神东矿区煤炭资源丰富,但淡水资源匮乏,高氟矿井水已成为制约矿井水循环利用的关键因素,然而高氟矿井水的来源和形成机制尚未进行过系统研究。系统采集了神东矿区62组不同水体样品,利用数理统计、离子比及因子分析等手段,在矿物溶解与沉... 神东矿区煤炭资源丰富,但淡水资源匮乏,高氟矿井水已成为制约矿井水循环利用的关键因素,然而高氟矿井水的来源和形成机制尚未进行过系统研究。系统采集了神东矿区62组不同水体样品,利用数理统计、离子比及因子分析等手段,在矿物溶解与沉淀,蒸发浓缩,阳离子交换,竞争吸附和人为污染作用等方面探讨了神东矿区高氟矿井水的F^(-)质量浓度特征和空间分布规律,并分析了其来源和形成机制。结果显示:神东矿区矿井水中F^(-)质量浓度为0.16~12.75 mg/L,平均值为5.01 mg/L,有77.78%的样品超过了《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)。从空间分布看,神东矿区矿井水中F^(-)质量浓度呈现西北高,东南低的态势,高氟矿井水主要分布在布尔台矿和乌兰木伦矿等矿区。垂向上看,高氟地下水主要集中分布在埋深150~300 m,主要为3^(-1)煤和5^(-2)煤开采后产生的矿井水的埋深范围。偏碱性,高TDS,Na^(+),HCO_(3)^(-),和低Ca^(2+)是形成高氟矿井水的主要水化学环境。延安组是高氟矿井水最主要的补给来源。高氟矿井水的形成主要受含氟矿物的溶解控制,方解石和白云岩的溶解饱和影响了萤石等含氟矿物的溶解平衡,造成矿井水中F^(-)质量浓度的升高;阳离子交换作用提升了矿井水中Na^(+)的质量浓度,HCO_(3)^(-)的竞争吸附置换出了黏土矿物表面吸附态的F^(-),均促进了F^(-)在矿井水中富集,而蒸发浓缩和人类活动对高氟矿井水形成贡献较小。 展开更多
关键词 氟化物 矿井水 源解析 水岩作用 氢氧同位素 神东矿区
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矿区地表移动“空天地”一体化监测技术研究 被引量：34
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作者 张凯 李全生 +2 位作者 戴华阳 郭俊廷 阎跃观 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期207-213,共7页
矿区地表移动观测是研究开采影响规律、损害防治、矿区地质灾害预警、开采减损方案设计或优化的主要手段和依据。因观测技术的局限性和矿区地形条件的复杂性,使得观测工作在观测精度、观测效率、人力投入、经济成本及数据处理等方面难... 矿区地表移动观测是研究开采影响规律、损害防治、矿区地质灾害预警、开采减损方案设计或优化的主要手段和依据。因观测技术的局限性和矿区地形条件的复杂性,使得观测工作在观测精度、观测效率、人力投入、经济成本及数据处理等方面难以满足实际需求。为实现复杂地形或大区域条件下矿区地表移动的高效、高精度观测,阐述了目前矿区常用的精密水准测量、导线测量、GNSS测量技术、InSAR测量技术、无人机遥感测量技术、激光雷达扫描技术在观测精度、作业效率、数据可靠性等方面的优势和不足;针对传感器空间位置特征、数据采集特征以及数据的可融合性,提出了传统高精度测量与现代高效快速大范围测量相结合的空天地一体化监测技术,建立了集数据采集、数据处理及结果展示为一体的空天地一体化监测体系;提出了数据采集以高精度、高效率、低成本,数据处理以高质量、快速,结果展示以直观、全面的空天地一体化监测准则。采用InSAR、GNSS、三维激光扫描技术在神东上湾矿进行了监测,较好地分析了地表下沉分布特征,协同监测结果表明,在开采面积0.58km^2时,地表沉陷面积0.71 km^2,最大下沉量5 812~6 300 mm,下沉系数0.68~0.72,与动态实时监测结果一致。应用结果表明,空天地一体化监测多源数据融合方法,可以满足浅埋、高强度开采、复杂地形及植被影响矿区的地表移动观测需求。 展开更多
关键词 矿区采动影响 地表移动观测 空天地一体化监测 现场实测 复杂地形
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超超临界1000 MW机组脱硫废水零排放技术 被引量：34
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作者 吴优福 刘捷 +6 位作者 海玉琰 李小端 钟振成 熊日华 霍卫东 韩宝军 李永龙 《热力发电》 CAS 北大核心 2017年第5期108-114,共7页
通过分析国内已经工业应用的预处理—传统蒸发结晶和预处理—膜浓缩—传统蒸发结晶2种脱硫废水零排放处理工艺方案,结合某燃煤电厂的实际水质和水量情况,对该电厂使用这2种处理工艺方案进行了经济性及工艺优缺点分析,为该电厂脱硫废水... 通过分析国内已经工业应用的预处理—传统蒸发结晶和预处理—膜浓缩—传统蒸发结晶2种脱硫废水零排放处理工艺方案,结合某燃煤电厂的实际水质和水量情况,对该电厂使用这2种处理工艺方案进行了经济性及工艺优缺点分析,为该电厂脱硫废水零排放探究合适的技术路线。结果表明,2种工业应用的工艺路线均存在投资、运行成本高,结晶得到混盐等问题。建议脱硫废水零排放技术首先应预处理除去悬浮物和钙镁离子,然后通过纳滤—冷冻结晶分盐系统分离废水中的氯化钠和硫酸钠,再利用电渗析—反渗透耦合技术对氯化钠溶液进行深度浓缩,最后通过结晶和干燥系统对结晶盐进行回收利用。 展开更多
关键词 超超临界机组 脱硫废水 零排放 工艺优化 预处理 深度浓缩 分盐 纳滤膜
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基于井下生态保护的煤矿职业健康防护理论与技术体系 被引量：33
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作者 顾大钊 李全生 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期950-958,共9页
职业健康是人类社会发展过程中的焦点问题。煤矿采掘活动伴生的粉尘、尾气、噪声等恶化了井下生态环境。由于井下空间有限,仅靠人工通风难以快速将污染空气稀释至清洁空气的标准,对人员健康等均有不同程度的损害,甚至引发尘肺病。针对... 职业健康是人类社会发展过程中的焦点问题。煤矿采掘活动伴生的粉尘、尾气、噪声等恶化了井下生态环境。由于井下空间有限,仅靠人工通风难以快速将污染空气稀释至清洁空气的标准,对人员健康等均有不同程度的损害,甚至引发尘肺病。针对煤矿生产过程中尘肺病防治难,且从业人员众多的问题,分析了我国尘肺病治理现状;以煤矿井下生态保护为基础,系统分析了采掘过程中产尘途径和井下人员工作及设备运行环境,阐释了井下生态的概念及内涵,提出了以开发前规划、开发中保护、开发后利用为内涵的煤矿井下生态全生命周期保护利用理念;形成了以采掘源头降尘、除尘,扩散过程控尘及增强人员有效防护的"源头控尘-扩散降尘-有效防护"的系统防护模式;建立了基于开采源头减尘、降尘的煤矿开采规划布局及开采工艺优化的井下生态保护与高可靠、轻量化、智能化个体防护装置有机结合的煤矿职业健康防护技术体系。提出了基于源头减尘降尘的煤炭开采布局、煤层高效注水增润、高效环保抑尘降尘剂、干式高效过滤除尘、液压支架架间局部密闭隔尘、采煤机尘源自动跟踪喷雾降尘、难密封尘源高效捕收,综掘机气液联动吸风喷雾降尘等煤矿井下生态保护关键技术。 展开更多
关键词 职业健康 井下生态保护 煤矿粉尘 尘肺病 智能化个体防护
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