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我国煤矿水害事故特征、致因与防治对策 被引量：35
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作者 曾一凡 武强 +5 位作者 赵苏启 苗耀武 张晔 梅傲霜 孟世豪 刘晓秀 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1-14,共14页
水害作为煤矿“五大灾害”之一,在威胁煤矿安全生产和职工生命安全方面,已成为仅次于瓦斯事故的第二大“杀手”。2000—2022年,全国煤矿共发生水害事故1206起、死亡5018人,其中较大以上水害事故103起,死亡2039人。为总结事故教训,探寻... 水害作为煤矿“五大灾害”之一,在威胁煤矿安全生产和职工生命安全方面,已成为仅次于瓦斯事故的第二大“杀手”。2000—2022年,全国煤矿共发生水害事故1206起、死亡5018人,其中较大以上水害事故103起,死亡2039人。为总结事故教训,探寻事故规律,用事故教训推动水害防治工作,从地理区域、年代、季节、水文地质类型、突水水源和煤矿企业所有制等对水害事故特征进行了不同维度的统计和分析。结果表明,在事故特征方面,矿井水文地质类型复杂程度与水害事故发生频率高度一致;华南地区事故起数和伤亡人数位居首位,且全年内水害事故高发期主要集中在3—5月和7—8月;老空水是水害事故的主要充水水源,具有极强的隐蔽性和危害性,并且主要发生在技术探查及管理能力更弱的乡镇所有制煤矿中。在事故致因方面,客观上开采环境复杂,主观上重视不够,即管理不当和违法违规开采,是事故发生的主要原因;点状的陷落柱和线状断层构造等隐蔽导水内边界以及老空水等未按规定探放,是事故发生的主要技术原因。最后,采用文献计量学可视化分析发现,当前煤矿水害方面聚焦的研究主题可以很好地对应“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的煤矿防治水原则。从破解煤矿水害“风险查不清”“有险断不准”“出险治不了”等困境出发,相应从矿井充水因素和隐蔽致灾地质因素普查、立体充水水文地质条件分析以及分类源头精准防治等3大方面提出相应的对策;并顺应水害防控信息化和智能化发展趋势,提出透明矿山、水害灾变监测预警和应急救援等保障技术措施。 展开更多
关键词 矿山安全 矿井突水 隐蔽致灾因素 探放水 水害防治
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我国不同类别煤层顶板水害致灾机理与防控路径 被引量：3
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作者 曾一凡 朱慧聪 +6 位作者 武强 王皓 郭小铭 崔芳鹏 庞振忠 刘守强 杨维弘 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1539-1555,共17页
我国是世界上成煤和赋存条件最复杂的国家,煤层顶板水文地质条件的多样性和复杂性,采动覆岩裂隙场与渗流场耦合的相互性和时变性以及煤层顶板突水的独特性和危害性,造成顶板水害是我国尤其是西部煤矿区的主要矿井灾害之一。为了更好地... 我国是世界上成煤和赋存条件最复杂的国家,煤层顶板水文地质条件的多样性和复杂性,采动覆岩裂隙场与渗流场耦合的相互性和时变性以及煤层顶板突水的独特性和危害性,造成顶板水害是我国尤其是西部煤矿区的主要矿井灾害之一。为了更好地认识顶板水害和推广现有技术和探索新技术防控此类矿井灾害,在全面分析近年来我国煤层顶板水害事故规律与顶板充水含水层的赋存条件、突水模式、动力特征、力学行为等基础上,系统划分了顶板水害的类型、特征、主要类别的致灾机理及梳理了现有顶板水害的防治技术,并展望了未来顶板水害防治领域的发展方向。研究发现:①顶板水害主体架构包括巨厚基岩含水层涌(淋)水、薄基岩弱胶结层水-砂耦合溃涌、离层空间蓄水储能突水、天窗补给型突水、围岩烧变增透致突等5种类别,集中分布于秦岭—淮河沿线以北地区,陕、蒙、宁是顶板水害主要聚集地。②采动诱发巨厚基岩含水层下覆岩原生裂隙互馈-贯通发育“Z”型离层空间,导致采场出现大面积涌(淋)水现象;基于复合关键层破断力学条件,阐明了薄基岩弱胶结层水-砂耦合溃涌致灾的动力源;构建了离层失稳突水临界判别准则,将离层突水划分为静载扰动、“动+静”载复合扰动、复合煤层开采重复扰动3种模式;红土隔水层缺失及红土薄弱区采动劣化损伤是产生天窗越流补给的主要根源;围岩烧变增透,孔隙度增大,接受临近水源补水后形成新的含水结构体,在采动诱发下烧变岩水涌入采场发生水害事故。③梳理了当前煤层顶板水害“探-放-治”三位一体的解危防控技术体系,提出了井上下共轭联动、钻-采(掘)高位协同地质勘探系统,以防治水“三区”划分为导向的地质保障工作,“煤-水-生态”多目标齐抓共管的绿色开采和防治水理念,以及数智化、透明 展开更多
关键词 顶板水害 矿井防治水 离层突水 致灾机理 防控技术
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矿山环境正效应开发利用适宜性评价理论与方法 被引量：1
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作者 武强 张守成 +1 位作者 刘宏磊 曾一凡 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期114-130,共17页
改革开放以来,矿产资源开发为国家经济发展做出巨大贡献,由于多数矿产资源具有不可再生性,相当数量的矿山面临着资源枯竭、关闭。如何开发利用这些矿山所留下的矿山环境正效应资源将成为延长矿业产业链、保障能源绿色低碳发展、实现“... 改革开放以来,矿产资源开发为国家经济发展做出巨大贡献,由于多数矿产资源具有不可再生性,相当数量的矿山面临着资源枯竭、关闭。如何开发利用这些矿山所留下的矿山环境正效应资源将成为延长矿业产业链、保障能源绿色低碳发展、实现“碳达峰、碳中和”战略目标的重要支撑。为了科学开发矿山适宜的环境正效应资源,以矿山环境正效应开发利用中的“资源、能源、科普文娱、生态碳汇”4类目标为研究对象,基于矿山供给本体特征、特定市场需求及开发利用条件的“供给(Supply)-需求(Demand)-开发(Development)”(SDD)约束组合,创建了包含6类一级约束、38个相应属性二级约束的矿山环境正效应开发利用评价约束体系;根据开发利用目标导向的原则,依据目标特征组建了18项实施项目单目标评价指标集;构建了单目标适宜性评价模型,引入三角模糊数确定指标权重,并依据适宜性指数划定了“适宜、较适宜、较困难、困难”四类适宜性分级标准。此外,鉴于矿山环境正效应开发利用系统复杂性,剖析了各开发利用目标的逻辑关系,提出了基于经济、生态、社会效益综合最优理念的矿山环境正效应开发利用多目标线性评价理论,通过理想点法或单目标线性规划求解,获取矿山环境正效应开发利用多目标效益综合最优解或最适宜集。最后,从国家战略、社会需求、流域生态、正效应市场开发等角度,展望了矿山环境正效应开发利用及其系统评价落地的重要意义。 展开更多
关键词 矿山环境 环境正效应 评价指标体系 三角模糊数 多目标评价
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煤矿防治水“三区”划分方法及其水害防治意义
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作者 曾一凡 于超 +7 位作者 武强 赵菱尔 尹尚先 张博成 刘泽洋 崔雅帅 阚雪冬 黄浩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3605-3618,共14页
为系统性认识矿井各类水害问题,规范化管理矿井防治水工作,国家矿山安全监察局于2022年6月将针对老空水防治的“三区”管理工作推广到顶板水害、底板水害以及构造水害等更多水害类型中。然而各地煤矿在防治水“三区”划分过程中暴露出... 为系统性认识矿井各类水害问题,规范化管理矿井防治水工作,国家矿山安全监察局于2022年6月将针对老空水防治的“三区”管理工作推广到顶板水害、底板水害以及构造水害等更多水害类型中。然而各地煤矿在防治水“三区”划分过程中暴露出水害致灾因素和水害治理情况等与划分标准结合不紧密,并且技术上未针对不同煤层和采区进行区别划分,同时划分区域范围和划分结果的规范性和时效性存在不统一。据此,结合防治水“三区”划分的目的,对比了新“三区”划分与老空水“三区”划分的异同,明确了以水文地质条件勘查程度、水害隐患分析、水害治理情况为要素的划分原则,理清了“三区”划分的技术路径;结合我国常见的5种煤矿水害类型特征,提出了不同类型水害的划分方法,即:地表水害应根据井田内地表水体的分布发育特征以及大气降水、滑坡等地质灾害对开采的影响程度等进行划分。顶板水害应根据导水裂隙带范围内是否存在富水性强或者富水性中等静储量丰富含水层、松散含水层等对开采造成威胁进行划分。底板水害应根据煤层带压开采区域底板隔水层厚度与矿压破坏带深度之间的关系以及底板突水系数大小进行划分。老空水害应根据矿井及周边矿井老空积水分布范围、积水量情况进行划分,构造水害应根据井田内断层、陷落柱、溶洞等地质构造和不良地质体的富水性、含水性、与水源导通情况进行划分;总结了划分工作的要点和难点,即:明晰划分时空范围、综合分析划分标准、明确“三区”管理职责、动态转换划分结果等;在此基础上,选择水害类型多样和水文地质条件复杂的典型煤矿井,遵循划分原则,根据划分标准,分煤层、分采区划分了可采区、缓采区、禁采区,并加以详细的解释说明;阐明了开展“三区”划分工作具有提 展开更多
关键词 煤矿水害防治 “三区”划分 水文地质条件 水害致灾因素 水害治理措施
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