能源科學(xué)綜合

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