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基于保水采煤理念的地质环境承载力研究 被引量：20
1
作者 孙魁 范立民 +4 位作者 夏玉成 李成 陈建平 仵拨云 彭捷 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期830-839,共10页
我国西部生态脆弱区采煤引起的水资源破坏和地质环境变化,已经严重制约了矿区经济、社会、环境的可持续发展。通过梳理保水采煤、煤矿区地质环境承载力的研究进展,结合目前西部富煤缺水地区的地质环境现状,提出了基于保水采煤理念的地... 我国西部生态脆弱区采煤引起的水资源破坏和地质环境变化,已经严重制约了矿区经济、社会、环境的可持续发展。通过梳理保水采煤、煤矿区地质环境承载力的研究进展,结合目前西部富煤缺水地区的地质环境现状,提出了基于保水采煤理念的地质环境承载力内涵及基本研究思路。分析认为:基于保水采煤理念的地质环境承载力研究,应将保水采煤理念与地质环境承载力理论有机融合,系统分析"采煤活动—水资源破坏—地质环境效应"作用机理,从寻求煤炭开采、水资源保护、地表生态环境保护3者之间的最优解中阐述内涵。地质环境承载力评价方法研究,可采用属性分析、生态需求分析、数值分析、突变理论等方法,重点研究评价指标的量化方法、综合评价方法、承载能力及承载状态等级划分方法。对于承载能力的计算,可采用模拟实验,取得典型煤矿区承载能力下地质环境与开采强度临界值的关系数据,进而提取出控制和减轻煤矿区地质环境问题的保水采煤技术方法,确定合理的开采强度和规模。在承载力评价和计算的基础上,提出地质环境承载力影响因素的协同监测技术方法,并给出了承载力预警等级判定标准。所提出的基于保水采煤理念的地质环境承载力内涵及基本研究思路,以期丰富和发展保水采煤及地质环境承载力的科学内涵,为西部生态环境脆弱区煤炭资源开发与水资源保护协调发展提供理论与技术支持。 展开更多
关键词 保水采煤 地质环境承载力 科学内涵 评价方法 监测预警
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陕西省矿山地形地貌景观损毁现状及修复技术 被引量：30
2
作者 李成 彭捷 +3 位作者 陈建平 高帅 孙魁 姬怡微 《灾害学》 CSCD 北大核心 2019年第4期143-147,152,共6页
为研究陕西省矿山地形地貌景观损毁现状,促进矿山生态环境保护,通过野外调查、资料收集和工程治理验证的方法,对陕西省矿山地形地貌景观损毁现状及治理技术进行分析,研究表明:陕西省矿山对地形地貌景观损毁方式主要有挖损和压占两种,损... 为研究陕西省矿山地形地貌景观损毁现状,促进矿山生态环境保护,通过野外调查、资料收集和工程治理验证的方法,对陕西省矿山地形地貌景观损毁现状及治理技术进行分析,研究表明:陕西省矿山对地形地貌景观损毁方式主要有挖损和压占两种,损毁类型可从损毁目的、损毁时序、损毁地段、损毁程度4个方面进行分类,并提出损毁程度及治理难度分级指标。结合已开展的陕西省矿山地质环境修复工程实例,总结出露天采坑修复技术、露天采场修复技术、矿山地面建设工程压占修复技术、固体废弃物压占修复技术等矿山修复技术。以期对陕西省矿山地质环境恢复治理提供借鉴。 展开更多
关键词 陕西省 矿山环境 挖损 压占 修复工程
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西北大型煤炭基地地下水监测背景、思路及方法 被引量：59
3
作者 范立民 孙魁 +7 位作者 李成 高帅 陈建平 仵拨云 彭捷 郑苗苗 姬怡微 蒋蒙 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期317-329,共13页
我国14个大型煤炭基地中,西北地区分布有神东、陕北、黄陇、宁东、新疆等5个,2018年原煤产量占全国的46.28%。这些煤炭基地地处干旱半干旱地区,水资源贫乏,煤炭开发对含水层的扰动强度较大,甚至造成含水层结构损伤,地下水渗漏,水位下降... 我国14个大型煤炭基地中,西北地区分布有神东、陕北、黄陇、宁东、新疆等5个,2018年原煤产量占全国的46.28%。这些煤炭基地地处干旱半干旱地区,水资源贫乏,煤炭开发对含水层的扰动强度较大,甚至造成含水层结构损伤,地下水渗漏,水位下降并引发一系列环境问题。通过科学规划和采煤技术方法革新,调整煤炭开发布局和采煤技术方法,最大限度的减轻煤矿区含水层损伤,已经取得成效,但煤炭开发对地下水扰动动态影响的监控,必须通过建立矿区地下水监测网才能实现。论述了西北煤炭基地地下水监测网建设的背景和思路,介绍了陕西境内陕北、神东、黄陇三个大型煤炭基地地下水监测层位选择、建设部署及数据采集、传输与接收、管理。陕北、神东(陕西境内)和黄陇3个大型煤炭基地主要含水系统包括石炭系—侏罗系碎屑岩裂隙承压水与上覆第四系松散层孔隙潜水含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙承压水-潜水含水系统和寒武—奥陶系碳酸盐岩岩溶水含水系统。地下水监测层位的选择以具有供水价值和生态意义,且受采动影响强烈的含水层为原则,陕北、神东煤炭(陕西境内)基地主要监测第四系萨拉乌苏组、第四系黄土、烧变岩和侏罗系风化基岩地下水,黄陇煤炭基地黄陇—永陇矿区主要监测白垩系地下水,渭北矿区主要监测奥陶系岩溶地下水。通过新建或改造原有水文长观孔,已经建成了由218口监测井构成的陕西境内大型煤炭基地监测网,监测数据采用自动化采集、无线传输与接收和统一管理,基本实现了监测数据的实时动态观测和规范化管理。 展开更多
关键词 地下水监测 保水采煤(保水开采) 生态水位 大型煤炭基地 干旱半干旱矿区
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综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价 被引量：9
4
作者 孙魁 夏玉成 +2 位作者 李成 陈建平 方刚 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2019年第3期452-460,共9页
为评价综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性,以焦坪矿区某井田为例,通过水质分析和导水裂隙带发育高度分析相结合的方法,对矿井顶板涌(突)水水源进行了判定,同时在基于GI-变异系数法的含水层富水性分析,基于砂泥岩分布图的离层发育危... 为评价综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性,以焦坪矿区某井田为例,通过水质分析和导水裂隙带发育高度分析相结合的方法,对矿井顶板涌(突)水水源进行了判定,同时在基于GI-变异系数法的含水层富水性分析,基于砂泥岩分布图的离层发育危险性分析和基于裂采比的冒裂安全性分析的基础上,通过叠加分析对顶板涌(突)水危险性进行了评价。结果表明:矿井顶板涌(突)水水源为白垩系下统洛河组下段砂岩裂隙潜水含水层水,以及发育在宜君组粗砾岩与直罗组顶部泥岩之间离层空间内的离层水。顶板涌(突)水危险的区域主要分布在井田中部和西部,其中中部的一、二盘区由于煤层采厚较大,导水裂隙带突破洛河组底界的范围较广,顶板涌(突)水危险性最大,且存在局部离层强突水区;井田西部三、四盘区主要为顶板涌(突)水中等危险区;井田东北部五盘区,大部分区域为相对安全区,局部存在含水层突水中等危险区。 展开更多
关键词 地质资源与地质工程 顶板水害 叠加分析 GI-变异系数法 突水危险性评价
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榆神矿区煤矿防治水的几点思考 被引量：50
5
作者 范立民 孙魁 +2 位作者 李成 宁奎斌 冀瑞君 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期182-188,共7页
为了科学解释榆神矿区矿井涌水量较大的涌(突)水事件,为煤矿防治水奠定基础,分析了近年来区内发生的突水事件及矿井较大涌水情况,提出矿井较大涌水形成机理、红土层水文地质性质、矿井涌水量预测的准确性等疑问,阐述了突破“井田”范围... 为了科学解释榆神矿区矿井涌水量较大的涌(突)水事件,为煤矿防治水奠定基础,分析了近年来区内发生的突水事件及矿井较大涌水情况,提出矿井较大涌水形成机理、红土层水文地质性质、矿井涌水量预测的准确性等疑问,阐述了突破“井田”范围,从区域上研究地下水系统和突水水源,关注延安组、直罗组、安定组、洛河组等砂岩弱富水含水层,从导水裂隙带中寻找突水水源,科学评价各岩(土)层的水文地质条件,采动岩层(含水层)渗透性演化以及探索矿井水害源头预防和区域治理思路等几点思考,提出应该从区域上认识水文地质条件及对煤矿涌(突)水的“贡献”,揭示矿井较大涌水形成机理,进一步加强水文地质补充勘探,准确识别含水层、隔水层及其空间赋存关系,探测大采高、大采面环境下导水裂隙带发育规律,并提出从区域上识别地下水强径流带和局部富水区的基础上,制定矿井水害防控措施的思路,为榆神矿区煤矿水害防治提供借鉴和帮助。 展开更多
关键词 防治水 保水采煤(保水开采) 突水水源 榆神矿区
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神府南区直罗组含水层富水性研究 被引量：5
6
作者 方楚婧 杨泽元 +6 位作者 范立民 马雄德 孙魁 郭人泰 张奥奇 李舒 刘胜祖 《灾害学》 CSCD 北大核心 2022年第3期219-226,共8页
针对神府南区直罗组含水层的弱—中等富水性与煤矿开采实践中较大涌水量之间的矛盾,采用普通薄片、铸体薄片、压汞试验等测试技术,基于钻探、抽水试验和水质分析资料,从微观和宏观角度研究了直罗组含水层的富水性。根据孔隙、孔喉的大... 针对神府南区直罗组含水层的弱—中等富水性与煤矿开采实践中较大涌水量之间的矛盾,采用普通薄片、铸体薄片、压汞试验等测试技术,基于钻探、抽水试验和水质分析资料,从微观和宏观角度研究了直罗组含水层的富水性。根据孔隙、孔喉的大小分布及连通性,结合毛管压力曲线,将研究区的孔隙结构划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种类型,对比钻孔单位涌水量,从Ⅰ类到Ⅳ类孔隙结构,其富水性从中等富水逐渐变成弱富水;孔隙度和渗透率主要受孔喉大小、孔隙及吼道面积所控制,渗透率还受孔喉连通性和孔喉分布集中程度的影响。直罗组含水层富水性影响因素分析表明沉积相是富水性强弱的主控因素,其次是天窗,第三是构造发育及岩石风化程度和岩层渗透性变异,这些影响因素的特定组合,可能导致局部强富水,威胁煤矿安全生产,需加强煤矿区含隔水层三维空间展布研究。 展开更多
关键词 微观孔隙结构 富水性 单位涌水量 天窗 直罗组含水层 神府南区
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渭北石灰岩露天采区高陡边坡破坏模式及形态优化研究 被引量：10
7
作者 毛正君 毕银丽 +5 位作者 李成 陈建平 孙魁 张瑾鸽 连海波 刘伟 《西北地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期211-226,共16页
为了研究渭北石灰岩露天采区高陡边坡破坏模式及形态优化,以渭北宝鸡、咸阳地区作为研究区,通过遥感影像、无人机航拍技术与现场调研相结合,总结了石灰岩高陡边坡特征,分析了其边坡破坏模式和稳定性影响因素,并选取坡度、岩层倾角、台... 为了研究渭北石灰岩露天采区高陡边坡破坏模式及形态优化,以渭北宝鸡、咸阳地区作为研究区,通过遥感影像、无人机航拍技术与现场调研相结合,总结了石灰岩高陡边坡特征,分析了其边坡破坏模式和稳定性影响因素,并选取坡度、岩层倾角、台阶数、台阶宽度4个因素进行了正交试验,利用FLAC3D数值模拟软件计算,最终提出了边坡形态优化方案。结果表明:渭北宝鸡、咸阳地区石灰岩高陡边坡变形破坏模式为顺层滑移破坏、楔形体破坏和倾倒破坏;稳定性影响因素为岩性特征、岩体结构和边坡形态;正交试验以尽可能少的试验次数,选出了各因素的最优水平组合;最终提出了坡高为80 m的边坡形态优化参数为坡度65°,台阶数10级,台阶宽度4m,本研究可为高陡岩质边坡破坏模式、边坡形态优化及边坡生态修复研究提供参考。 展开更多
关键词 石灰岩露天采区 高陡边坡 现场调研 数值试验 正交试验 边坡破坏模式 边坡形态优化
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基于保水采煤的煤炭开采带与泉带错位规划问题 被引量：9
8
作者 范立民 孙魁 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期173-178,共6页
榆神府矿区2017年原煤产量达到4.00亿t,是我国西部最重要的煤炭产区,矿区地下水资源相对贫乏,具有供水和生态双重价值的含水层为第四系萨拉乌苏组含水层和侏罗系烧变岩含水层,含水层位于煤层之上,矿区中东部、东南部煤层埋藏浅,煤炭开... 榆神府矿区2017年原煤产量达到4.00亿t,是我国西部最重要的煤炭产区,矿区地下水资源相对贫乏,具有供水和生态双重价值的含水层为第四系萨拉乌苏组含水层和侏罗系烧变岩含水层,含水层位于煤层之上,矿区中东部、东南部煤层埋藏浅,煤炭开采对含水层扰动强烈,并造成了部分含(隔)水层结构损伤,隔水层的隔水性丧失,含水层地下水渗漏,造成地下水位下降,部分泉干涸。调查发现,目前的煤炭开采主要集中于泉密集分布的窟野河、秃尾河沿岸的北东向条带内,这一条带既是泉带,也是煤炭开采带,二者的重叠,无疑加剧了煤炭开采对泉的扰动。为了保护泉及生态环境,通过煤炭对地下水的影响机理分析,提出煤炭开采带西移东进的建议,认为西部煤炭资源埋藏深度大,煤层开采形成的导水裂隙带无法导通至第四系萨拉乌苏组含水层,东部第四系含水层富水性弱-极弱,属无水开采区。错位规划后,煤炭开采带内煤层埋藏深度适中区,普遍推广保水采煤技术;浅埋、极浅埋煤层区,推广地下水库技术,并加大水资源生态利用;对于不能推广保水采煤技术和水资源综合利用的矿井,可采取有偿异地置换的模式,根本上解决泉带破坏问题。为统筹布局泉带与煤炭经济带的错位布设,建议加大榆神矿区三、四期规划区的地下水监测密度,进一步完善区内地下水监测网。 展开更多
关键词 保水采煤(保水开采) 萨拉乌苏组 矿区规划 榆神府矿区
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保水采煤面临的科学问题 被引量：69
9
作者 范立民 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期667-674,共8页
保水采煤理念是基于榆神府矿区开发初期采煤引起的潜水位下降、植被退化而提出的。经过多年理论研究和工程实践,已初步建立了保水采煤技术体系,有效指导了生态脆弱矿区煤炭资源开采和生态环境保护。在国家关于生态文明建设标准日益提高... 保水采煤理念是基于榆神府矿区开发初期采煤引起的潜水位下降、植被退化而提出的。经过多年理论研究和工程实践,已初步建立了保水采煤技术体系,有效指导了生态脆弱矿区煤炭资源开采和生态环境保护。在国家关于生态文明建设标准日益提高的格局下,我国西部干旱半干旱地区煤水资源共生区生态环境保护面临历史考验。首先综述了保水采煤技术取得的成果,认为地质条件探查、岩层移动、保水采煤方法等方面的研究基本解决了单煤层开采中存在的突出问题,而生态脆弱矿区水与生态约束和生态修复与重构方面的研究滞后。其次探讨了保水采煤领域中5个紧密相关的科学问题,包括矿区依赖地下水的植被对煤层开采的约束程度的识别、量化及监测,大采高和重复采动条件下导水裂隙带高度探测与预测方法,有效隔水层厚度的量化与评价,大采高和重复采动条件下采动岩层(覆岩)控制及矿山生态环境影响机制、矿山生态损害监测与评价、矿山土地复垦与生态重建技术、生态修复策略及效果评价等。在新形势下,矿区生态环境保护的责任和任务重大,有待于投入更多研究来支撑我国西部矿山保水采煤理论与技术的突破,促进绿色矿区建设。 展开更多
关键词 科学开采 保水采煤(保水开采) 导水裂隙带 生态重构
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