-
题名煤炭开采有效隔水土层固结释水机理及矿井涌水量预测
- 1
-
-
作者
李涛
高颖
范立民
杨军伟
-
机构
六盘水师范学院矿业与机械工程学院
马来西亚理科大学土木工程学院
中国矿业大学矿业工程学院
-
出处
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第10期56-67,共12页
-
基金
贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2024]一般140,黔科合基础MS[2025]100)
贵州省教育厅自然科学研究项目(黔教技[2024]345号,黔教技[2025]001号)
陕西秦创原特厚煤层保水开采“科学家+工程师”创新团队建设项目(2024QCY-KXJ-055)。
-
文摘
【背景】榆神矿区煤炭开采逐渐向厚土层分布区转移,导水裂隙带以上饱和土持续释放水,导致矿井排水负担加重。为此,以陕北榆树湾煤矿为例,开展采动作用下有效隔水土层释水机理及矿井涌水预测研究。【方法】采用常规水化学、同位素水化学和微生物高通量测序方法,定性和定量识别了矿井主要充水水源。通过压水试验研究了煤炭开采中有效隔水土层所在整体下沉带的附加应力场特征,并利用土层有效应力线图形分析法研究了基岩含水层疏放后有效隔水土层附加有效应力特征。在此基础上,构建了双重驱动力下有效隔水土层固结释水量计算模型,阐释了其释水过程。并提出了直接-间接矿井涌水量预测方法,与4种涌水量预测统计模型对比,验证了该方法可靠性。【结果和结论】(1)常规水化学、同位素水化学和微生物高通量测序对矿井充水含水层识别结果分别为:离石组+保德组黄土层占比50.71%、61.08%和57.00%,直罗组基岩含水层占比49.29%、38.92%和43.00%,其中同位素水化学和微生物识别结果更加可靠。(2)有效隔水土层固结释水的驱动力包括整体下沉带采动附加应力和下伏含水层疏放后附加有效应力2种类型,其中研究区采动附加应力为0.2MPa,下伏含水层疏放后附加有效应力受有效隔水层厚度和疏放水头高度影响。(3)基于一维固结理论,揭示了土层固结释水过程可分为3个阶段:缓慢增长阶段、稳定增长阶段和增长衰减阶段,研究区离石组黄土完成95%以上的固结需要329d,保德组红土完成95%以上固结需要17833d。(4)联合大井法涌水量计算公式和土层固结释水方程,提出了矿井直接-间接充水含水层综合涌水量预测公式,预测3a后矿井涌水量将达到1215.59m3/h,与统计预测方法结果1229.40m3/h相近。研究成果可为砂土基型保水采煤分区涌水量预测和水害防治提供借鉴。
-
关键词
保水采煤
有效隔水土层
附加应力
固结释水
涌水量预测
榆神矿区
-
Keywords
water-preserved coal mining
effective impermeable soil layer
additional stress
consolidation-induced wa-ter release
water inflow prediction
Yushen mining area
-
分类号
P333.5
[天文地球—水文科学]
-
-
题名采煤塌陷区微生物矿化联合植被固土研究
- 2
-
-
作者
高颖
李涛
郑恺丹
范立民
白如鸿
孙强
-
机构
新疆工程学院新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室
马来西亚理科大学土木工程学院
六盘水师范学院矿业与机械工程学院
中国矿业大学矿业工程学院
陕西榆林能源集团有限公司
-
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第6期534-546,共13页
-
基金
新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室开放基金资助项目(KLXGY-LB2413)
秦创原“科学家+工程师”队伍资助项目(2024QCY-KXJ-055)
贵州省科技计划资助项目(黔科合支撑[2024]一般140)。
-
文摘
生态脆弱矿区煤炭开采浅表地质环境持续劣化,为了控制塌陷区土体失稳和水土流失,开展采煤塌陷区微生物矿化联合植被固土试验研究。以生态脆弱的榆树湾煤矿20107工作面为研究背景,在采煤沉陷、地裂缝及采动土壤理化观测的基础上,开展了MICP(Microbial Induced Carbonate Precipitation,微生物矿化)对植被影响试验研究,重点测试了MICP固化对植被长势、土壤养分及植被根系长势的影响;开展了MICP联合植被根系对采矿扰动土体剪切强度的影响试验,重点测试了不同根系长度、根系掺入量及菌胶比对土体剪切强度的影响;结合不同工况MICP固化土体扫描电镜观测和MICP碳酸钙产量测试成果,阐释了不同工况塌陷区土体复合固化差异性规律。结果表明:①采煤对土壤含水率影响最显著,采煤剧烈扰动区(D1)较采煤轻微扰动区(D0)含水率下降7.7%,土壤pH影响不明显,土壤有机质、全氮、有效磷及速效钾质量分数从大到小依次为D0、D2(一般扰动裂缝带区)、D3(一般扰动非裂缝带区)、D1;②MICP对植被生长作用分为2个阶段:1~2周,MICP起到了抑制植被生长的作用,未MICP固化较固化植被平均高度大7.4%~47.7%;3~4周,MICP起到了促进植被生长的作用,未MICP固化较固化植被平均高度小23.7%~32.3%;植被根系长势和土壤理化指标验证了MICP对植被的整体促进作用;③根系加入但未MICP固化时,土体黏聚力和内摩擦角分别提升42.1%和10.6%,根系加入且MICP固化时,土体黏聚力和内摩擦角分别提升62.3%和19.4%。两者联合固化的最优参数为:根系长度5~10 cm、根系掺入比0.8%,菌胶比1∶1.5。④MICP固化过程中碳酸钙产量D1>D2>D3,说明采煤扰动越剧烈,MICP介入固化程度越高。为生态脆弱矿区采煤塌陷区固土工程提供了试验参考。
-
关键词
生态脆弱矿区
采煤塌陷区
微生物矿化
植被修复
土体固化
-
Keywords
ecological fragile mining areas
coal mining subsidence area
microbial mineralization
vegetation restoration
soil solidification
-
分类号
TD32
[矿业工程—矿井建设]
-
