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平朔井工三矿一采区老空水深度处理复用技术研究
1
作者 崔秀华 张晋花 《煤炭与化工》 2026年第3期114-118,共5页
针对中煤平朔井工三矿一采区采空区涌水矿化度高、硬度高的特征,以及传统地面处理方式成本高、管路复杂等问题,研究提出并实施了一套基于车载移动式钠离子交换软化工艺的井下涌水就地深度处理与资源复用系统。该系统将模块化水处理设备... 针对中煤平朔井工三矿一采区采空区涌水矿化度高、硬度高的特征,以及传统地面处理方式成本高、管路复杂等问题,研究提出并实施了一套基于车载移动式钠离子交换软化工艺的井下涌水就地深度处理与资源复用系统。该系统将模块化水处理设备集成于矿用防爆车载体,充分利用井下闲置巷道空间,实现了对高硬度涌水的高效软化,产水水质满足设备冷却、喷雾降尘及乳化液配制用水的要求,减少了矿井水外排和新水取用,为类似条件矿区提供了兼具经济与环境效益的技术经验借鉴。 展开更多
关键词 采空区涌水 反渗透 车载钠离子软化 水资源闭环复用 矿井安全
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关闭煤矿采空区矿井水水质演化与硫酸盐去除的微生物作用机制
2
作者 孙亚军 郭娟 +7 位作者 张莉 徐智敏 何环 张雯 华景帆 雷江青 郇博程 刘嘉欣 《煤炭学报》 北大核心 2026年第1期576-590,共15页
近年来,我国煤矿关闭数量逐渐增多,废弃矿井采空区成为潜在地下水污染源,以高硫酸盐矿井水为主要特征。采空区内原生微生物群落在一定条件下可驱动硫循环,激发采空区矿井水硫酸盐自然削减的潜力。为探究关闭煤矿采空区矿井水水质演化控... 近年来,我国煤矿关闭数量逐渐增多,废弃矿井采空区成为潜在地下水污染源,以高硫酸盐矿井水为主要特征。采空区内原生微生物群落在一定条件下可驱动硫循环,激发采空区矿井水硫酸盐自然削减的潜力。为探究关闭煤矿采空区矿井水水质演化控制机理及硫酸盐去除的微生物机制,以西北典型煤矿为研究对象,通过设计5种不同条件下的长期室内微宇宙试验(试验组、煤多组、加培养基组、加培养基和微生物组、灭菌组),利用水化学测试、16S rDNA高通量测序等测试手段,系统探究了矿井水硫酸盐去除的水化学特征与微生物作用机制。水化学特征研究结果表明:试验组与煤多组体系内的SO_(4)^(2-)含量先升后降,加培养基组SO_(4)^(2-)含量降低96%,加培养基和微生物组SO_(4)^(2-)含量降低95%,灭菌组SO_(4)^(2-)含量降低57%,水化学指标说明在保持无氧并提供可利用碳源情况下,关闭煤矿采空区具备实现矿井水中硫酸盐低成本生物去除的潜力。微生物测序研究结果表明:外源微生物可能破坏土著微生物生态代谢网络,采空区体系中存在降解煤中大分子有机物的菌属,与硫酸盐还原菌形成协同体系,3组(加培养基组、加培养基和微生物组、灭菌组)硫酸盐还原菌相对丰度显著升高,最高可达70.1%、79%,说明微生物还原过程是控制硫酸盐去除的关键。根据上述研究成果,阐明了关闭煤矿采空区矿井水水质演化机制:在无外源小分子碳源条件下,土著SRB处于低活性或休眠状态,采空区矿井水水质演化由黄铁矿氧化、矿物溶解及黏土矿物吸附等水化学作用所主导;而添加外源碳源后,微生物作用成为主要控制因素;碳源的类型与质量浓度决定了关闭煤矿采空区矿井水水质演化过程水化学场−微生物场相互转化、相互耦合的方向。若能驯化或富集具有煤有机质降解能力的土著菌群,可实现矿井水低成本处理。 展开更多
关键词 关闭煤矿 硫酸盐去除 硫酸盐还原菌 微生物还原 碳源
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峰峰矿区涌水水源紫外-可见光光谱聚类判识方法探究
3
作者 董东林 张恩雨 +6 位作者 张陇强 傅培祺 王铁记 付晓洁 靳子栋 王卓 曹栋 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第3期277-291,共15页
将光谱分析应用到煤矿突水水源识别中,能够提高涌(突)水水源判识效率。针对部分研究区样本有限、机器学习模型判识存在泛化性不足且分类结果地质解释性薄弱的问题,提出了结合紫外-可见光(UV-Vis)光谱分析与层次聚类的非监督式煤矿涌(突... 将光谱分析应用到煤矿突水水源识别中,能够提高涌(突)水水源判识效率。针对部分研究区样本有限、机器学习模型判识存在泛化性不足且分类结果地质解释性薄弱的问题,提出了结合紫外-可见光(UV-Vis)光谱分析与层次聚类的非监督式煤矿涌(突)水水源识别模型。以峰峰矿区牛儿庄矿、孙庄矿和辛安矿为研究对象,采集大青灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层以及巷道涌水共6类28份水样构建UV-Vis光谱数据集,并进行去噪预处理和PCA降维。运用层次聚类结合阈值划分的方法系统分析了各含水层水质的关联性,发现区域内大青灰岩和奥陶系灰岩含水层水样光谱特征相似,暗示2类含水层间可能存在水力联系,并判识巷道涌水主要来源于孙庄矿奥陶系灰岩含水层,大青灰岩含水层部分参与了涌水。对比水化学数据的水样分类结果,发现UV-Vis光谱数据能够更快速、精确地区分具有相似水化学特征的非同源水样。线性判别分析(LDA)结果表明:涌水样本归属孙庄矿奥陶系灰岩含水层的平均判别得分最高(0.9998),大青灰岩含水层类别次之(0.9984),验证了该识别结果的可靠性,并与工程实际情况相吻合。进一步结合水动力场时空演化分析,揭示了大青灰岩与奥陶系灰岩含水层水位变化存在强正相关性,相关系数最高可达0.94,且出现了约20 d的滞后补给特征,证实了二者间存在水力联系。本研究可为数据稀缺条件下煤矿涌(突)水水源识别提供新的技术路径,并为华北型煤田岩溶地下水流场研究提供参考。 展开更多
关键词 矿井涌(突)水 水源识别 UV-VIS光谱 层次聚类 水力联系
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基于渗透系数动态演变的断层导水演化规律研究
4
作者 孙文斌 刘倩慧 +3 位作者 王晓 李林 陈其勇 杨辉 《矿业安全与环保》 北大核心 2026年第1期31-39,共9页
为探究采动过程中围岩渗透系数演变及断层导水演化规律,采用理论分析手段,基于莫尔-库仑准则和最大拉伸准则进行推导,获得应力、水压影响下的渗透系数突变数学模型,将其引入FLAC^(3D)数值模拟软件,建立了渗透系数动态演化的FLAC^(3D)渗... 为探究采动过程中围岩渗透系数演变及断层导水演化规律,采用理论分析手段,基于莫尔-库仑准则和最大拉伸准则进行推导,获得应力、水压影响下的渗透系数突变数学模型,将其引入FLAC^(3D)数值模拟软件,建立了渗透系数动态演化的FLAC^(3D)渗透性突变表征模型;采用数值模拟模型方法,以山东某矿区为工程背景,对底板断层活化及最终形成突水的过程进行模拟,分析了采动过程中断层渗透系数阶段演化及承压水导升规律。结果表明:承压水导升相较于断层活化存在显著滞后效应,采动停止后,水力劈裂作用仍持续;断层初始渗透性越好,水体导升势能损耗越小,承压水导升速度越快;承压水导升速度与煤层埋深及断层初始渗透系数呈正相关关系,埋深越浅,渗透系数变化越小,导升速度越慢。研究成果可为存在断层活化及底板滞后突水事故风险的工作面水害防治提供参考。 展开更多
关键词 断层突水 渗透系数 数值模拟 流固耦合 演化规律
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TBM穿越深埋断层破碎带突水灾变规律
5
作者 李智 董书宁 +1 位作者 石志远 童仁剑 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期161-171,共11页
【目的】TBM穿越深埋富水断层破碎带时常面临极高突水风险,严重制约工程安全与效率。【方法】为揭示巷道过断层的突水灾变演化规律,提出超前防控技术,控制突水风险,以华北型煤田某煤矿大巷掘进穿越深埋断层破碎带为背景,考虑围岩应力-损... 【目的】TBM穿越深埋富水断层破碎带时常面临极高突水风险,严重制约工程安全与效率。【方法】为揭示巷道过断层的突水灾变演化规律,提出超前防控技术,控制突水风险,以华北型煤田某煤矿大巷掘进穿越深埋断层破碎带为背景,考虑围岩应力-损伤-渗流耦合作用,通过FLAC^(3D)软件建立TBM穿越深埋断层破碎带三维数值模型,模拟分析TBM临近深埋断层过程中围岩位移、塑性区、渗透系数及涌水量的时空演化特征及规律。基于灾变机制,提出一套以超前分段注浆为核心的综合加固方案。【结果和结论】(1) TBM临近断层时,掘进面后方围岩位移与塑性区呈现显著的3阶段空间分异规律;而前方围岩位移及塑性区破坏深度呈指数增长,同时其渗透系数因损伤加剧而激增约106倍,形成贯通性导水裂隙网络,最终诱发围岩整体失稳与突水灾害。(2) TBM围岩涌水量随水力梯度升高呈指数递增,突水临界距离为3.0 m,此时瞬时涌水量达956.1 m^(3)/h。(3)对深埋断层破碎带影响区范围内围岩实施“地面定向钻孔+超前分段注浆”加固后,位移、涌水量和渗透系数变化均得到了有效的控制,确保了施工安全。研究成果不仅可为TBM安全掘进提供科学决策依据,同时对增强TBM装备在复杂水文地质条件下的环境适应性、完善突水灾害动态预警体系及防控技术具有重要工程价值。 展开更多
关键词 TBM掘进 深埋断层破碎带 位移 塑性区 渗透系数 涌水量 突水灾变规律 注浆加固
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基于主控岩层的综采工作面导水裂缝带高度预测方法研究
6
作者 安泽 于秋鸽 +3 位作者 尹希武 张玉军 宋业杰 张春会 《煤炭工程》 北大核心 2026年第3期145-154,共10页
为准确预测综采工作面导水裂缝带发育高度,基于综采工作面覆岩结构特征,结合矿山压力、涌水量及微震事件的演化规律,提出工作面覆岩导水裂缝主控岩层的概念,并构建覆岩厚硬岩层“横向三区”复合承载结构模型,推导“三区复合支撑体”支... 为准确预测综采工作面导水裂缝带发育高度,基于综采工作面覆岩结构特征,结合矿山压力、涌水量及微震事件的演化规律,提出工作面覆岩导水裂缝主控岩层的概念,并构建覆岩厚硬岩层“横向三区”复合承载结构模型,推导“三区复合支撑体”支承刚度计算公式,建立工作面覆岩临界破断步距计算方法,最终形成基于主控岩层的导水裂缝带高度预测新方法,并在纳林河二矿31101综采工作面开展工程应用验证。研究结果表明:工作面导水裂缝主控岩层是覆岩中自下向上首个不发生周期性破断的厚硬岩层,该岩层由原岩支撑区、支架控顶支撑区、冒落顶板支撑区构成的复合支撑体共同支承;随着破断岩层碎胀程度及相对压实系数的变化,冒落顶板支撑区刚度呈现“缓慢增长”与“快速增长”双阶段演化特征;工作面覆岩临界破断步距等同于工作面见方步距。工程应用结果显示,31101工作面导水裂缝带裂采比实测值为17.21,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中两组经验公式预测裂采比分别为8.51和9.83,而本文提出的基于主控岩层的预测方法计算裂采比为19.58,与现场实测结果更为接近,预测精度显著提升。 展开更多
关键词 导水裂缝带高度 综采工作面 支承刚度 破断步距 厚硬岩层 覆岩结构
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黄河流域煤矿矿井水资源保护与利用战略研究
7
作者 武强 高俊莲 +2 位作者 曾一凡 程洋 王宇璇 《煤炭学报》 北大核心 2026年第1期93-111,共19页
黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略,但水资源短缺已成为其发展的最大制约因素。矿井水作为重要的非常规水资源,充分挖掘其资源属性,不仅具有缓解区域水资源紧张的战略潜力,而且通过减少矿井水直接排放,减缓对地表水环境污染威... 黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略,但水资源短缺已成为其发展的最大制约因素。矿井水作为重要的非常规水资源,充分挖掘其资源属性,不仅具有缓解区域水资源紧张的战略潜力,而且通过减少矿井水直接排放,减缓对地表水环境污染威胁,但目前矿井水总体利用水平不高且区域不均衡。通过系统剖析黄河流域矿井水资源特征与开发利用现状,探索构建了矿井水资源保护与利用的战略框架。研究发现:黄河流域矿井水资源目前呈现明显的区域差异性,涌水强度沿流域呈现自西向东逐级递增的梯度分布格局,涌水总量总体表现为中部高、两翼低的空间格局,水质呈现上游高矿化度、中游类型复杂、下游水质相对较好的梯度特征;根据煤炭产量与矿井涌水量的相对关系,形成了“高产低排型”“低产高排型”“产排均衡型”和“低产低排型”4种典型模式;矿井水利用率从不足30%到90%以上不等,利用结构以工业用途为主,生态与农业用途拓展不足。借鉴国际先进经验,构建了“空间-功能-时序-体制”四维协同的战略框架,形成“源头减量化、过程无害化、末尾资源化、终端回灌化”的全链条分层治理体系,部署了精准减排控污工程、矿井水智能监控网络、分质分级处理体系、矿井水创新利用模式、区域性回灌储存与地下水修复等重点工程,以及政策法规、协同治理、科技创新等保障措施,推动黄河流域矿井水从“环境负荷”向“战略资源”转变,为区域生态保护和高质量发展提供坚实的水资源保障。 展开更多
关键词 黄河流域 矿井水 资源保护 利用战略 全链条治理
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基于PCA-熵值法模型的深部巷道顶板涌水评价及动态防控
8
作者 耿铭 王欢 徐青云 《矿业研究与开发》 北大核心 2026年第2期147-157,共11页
为精准评价深部巷道顶板涌水风险,弥补传统评价方法因指标冗余和主观赋权导致的可信度低的缺陷,提出一种耦合主成分分析(PCA)与熵值法的综合计算方法,利用PCA对多源指标降维以消除信息重叠,提取关键主成分后量化各主成分权重,引入熵值... 为精准评价深部巷道顶板涌水风险,弥补传统评价方法因指标冗余和主观赋权导致的可信度低的缺陷,提出一种耦合主成分分析(PCA)与熵值法的综合计算方法,利用PCA对多源指标降维以消除信息重叠,提取关键主成分后量化各主成分权重,引入熵值法实现综合评价指数的客观化计算,结合各项指标的样本输入数据集,以“主成分提取-综合指数计算-模型对比验证-动态防控”为逻辑框架,构建煤层顶板涌水评价模型。结果表明:断层导水系数是影响工作面顶板涌水的主控因素,渗透系数次之。基于PCA-熵值法计算的综合指数与现场淋水数据的高拟合特性,划分5种富水性危险等级。判定距1315工作面切眼518~678 m区域处于极高危险性区域,0~425 m处于较高危险性区域。针对不同区域顶板涌水特征,提出“分区防控-立体堵截-排水优化”的技术路径。研究结果完善了顶板涌水危险的划分与判别体系,为深部资源安全开采提供了新方法。 展开更多
关键词 顶板涌水 指标降维 PCA-熵值法 综合评价 动态防控
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基于小样本数据集的煤层顶板突水溃砂危险性预测
9
作者 张文泉 李子旭 +2 位作者 朱先祥 邱伟 张承杰 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第3期126-138,共13页
【目的】我国华东、华北地区松散层厚度大、基岩薄,突水溃砂事故频发,实现顶板突水溃砂危险性精准预测对保障煤矿安全生产意义重大。但突水溃砂致灾机理极为复杂,涉及多因素耦合作用。现场实测面临高风险、高成本等问题,导致数据获取困... 【目的】我国华东、华北地区松散层厚度大、基岩薄,突水溃砂事故频发,实现顶板突水溃砂危险性精准预测对保障煤矿安全生产意义重大。但突水溃砂致灾机理极为复杂,涉及多因素耦合作用。现场实测面临高风险、高成本等问题,导致数据获取困难,样本量严重不足,制约了传统预测模型的精度与性能,探索适用于小样本场景的有效预测方法迫在眉睫。【方法】梳理分析近松散层工作面现场实测数据与历史案例,确定底部含水层厚度、基岩厚度等11个影响因素,构建原始样本数据集。运用斯皮尔曼相关性分析揭示各因素的内在联系及相关性;基于条件表格生成对抗网络(CTGAN)、探测粒子群优化算法(DPSO)、随机森林算法(RF)构建突水溃砂危险性预测模型(CTGAN−DPSO−RF),探讨CTGAN合成数据的质量,并与DPSO−SVM、DPSO−XGBoost模型进行对比,最后结合工程实例验证模型有效性。【结果和结论】11个突水溃砂影响因素中,垮落带高度与采高相关性最大,相关系数为0.93;松散层底部含水层水压与导水裂隙带发育高度相关性最小。CTGAN合成数据与原始数据高度相似,综合质量分数达85.03%;DPSO寻优后最优适应度为0.9265,优于PSO算法;CTGAN−DPSO−RF模型测试集A_(C)、P_(W)、R_(W)、F1_(W)均达到1,全面优于对比模型,工作面预测结果与实际开采情况一致,该模型通过合成高质量数据扩充样本集、优化超参数,有效解决小样本下传统模型精度低、性能差的问题,为厚松散层薄基岩条件下煤层顶板突水溃砂危险性预测提供了新方法。 展开更多
关键词 煤层顶板 厚松散层薄基岩 突水溃砂 小样本数据 条件表格生成对抗网络 探测粒子群优化算法 危险性预测
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基于高斯过程回归的瞬变电磁信号去噪方法
10
作者 王鹏 史佳兴 +3 位作者 鲁恺 胡锦儒 温广源 翟好杰 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期192-202,共11页
【目的】瞬变电磁法是当前探测煤田地下水的主要地球物理方法,探测结果直接影响煤矿防治水工作的开展。针对数据采集过程难以避开输电线路等电磁干扰源,瞬变信号容易混入电磁噪声,而主要的小波变换、经验模态分解去噪技术尚需进一步改... 【目的】瞬变电磁法是当前探测煤田地下水的主要地球物理方法,探测结果直接影响煤矿防治水工作的开展。针对数据采集过程难以避开输电线路等电磁干扰源,瞬变信号容易混入电磁噪声,而主要的小波变换、经验模态分解去噪技术尚需进一步改进的客观现状,提出一种基于高斯过程回归的瞬变电磁信号去噪新方法。【方法】对含噪信号进行时间补偿,使信号幅值处于基本相当的幅度;采用径向基函数核对时间补偿后的信号进行非参数回归拟合,捕捉信号非线性趋势并分离噪声;恢复时间补偿得到去噪结果。【结果】(1)对分别添加正弦噪声、三角波噪声、均匀噪声和高斯噪声4种单类型噪声的瞬变电磁理论信号进行去噪后,信噪比提升24.61 dB~36.03 dB,平均相对误差降低5.93%~9.06%;(2)对分别添加2种混合噪声的瞬变电磁信号去噪后,信噪比分别提升28.05 dB、26.92 dB,平均相对误差分别降低5.22%、8.35%;(3)现场实验数据去噪结果相比含噪信号的信噪比提升18.76 dB,平均相对误差降低175.92%,实验点感应曲线中噪声的振荡影响被大幅消除,实验线反演电阻率断面恢复了地层的纵向地电结构和横向连续性,与无噪实验结果基本一致,相对小波变换结果有明显提升。【结论】基于高斯过程回归的去噪算法对含有理论噪声或现场实验噪声的瞬变电磁信号,均取得了较为明显的去噪效果,可改进其协方差函数以进一步提高去噪效果,并在生产工作中应用。研究成果为瞬变电磁信号去噪提供了新手段并具有实用价值。 展开更多
关键词 煤田 瞬变电磁法 高斯过程回归 去噪 电磁噪声 曲线拟合
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非煤矿山老空水探测与治理技术优化
11
作者 吴强 《中国金属通报》 2026年第6期195-197,共3页
非煤矿山老空水问题严重威胁矿山安全生产,传统探测技术存在精度不足、效率低下等缺陷,治理方法亦难以应对复杂地质条件。本文系统分析了当前老空水探测技术的局限性,指出物探方法受干扰大、钻探成本高的共性问题,提出融合瞬变电磁法与... 非煤矿山老空水问题严重威胁矿山安全生产,传统探测技术存在精度不足、效率低下等缺陷,治理方法亦难以应对复杂地质条件。本文系统分析了当前老空水探测技术的局限性,指出物探方法受干扰大、钻探成本高的共性问题,提出融合瞬变电磁法与三维激光扫描的新型综合探测体系,通过多源数据互补显著提升探测准确性。在治理方法上创新性构建“以疏为主、疏堵结合”的技术路线,研发基于纳米材料的注浆堵水工艺,有效改善传统材料抗渗性能不足的缺陷。实践表明,新技术体系可大幅降低透水事故风险,提升老空水治理效率,对保障矿山安全开采具有重要应用价值。未来,需进一步优化智能预警系统,推动探测治理技术向自动化、信息化方向发展。 展开更多
关键词 非煤矿山 老空水 探测技术 治理方法 创新
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基于GMS地下水数值模拟方法在煤层底板灰岩突水评价中的应用
12
作者 许光泉 李康佳 +1 位作者 梁淼 陈龙 《矿山工程》 2026年第1期66-77,共12页
以淮南煤田某矿的1煤层底板岩溶地下水为对象,通过水文地质试验了解水质、水位等变化,确定了断层导隔水性质和水文地质单元。采用GMS软件构建了水文地质模型和数值模拟模型,并开展了煤层底板突水性的安全性评价,结果表明:F92和F104断层... 以淮南煤田某矿的1煤层底板岩溶地下水为对象,通过水文地质试验了解水质、水位等变化,确定了断层导隔水性质和水文地质单元。采用GMS软件构建了水文地质模型和数值模拟模型,并开展了煤层底板突水性的安全性评价,结果表明:F92和F104断层带将矿井分为三个相对独立的水文地质单元,中央采区C3I组灰岩地下水,其补给来源于浅部露头区,从浅部向深部地下水富水性逐渐减弱;含水层具有非均质性和各向异性,可划分为6个水文地质块段。结合《煤矿安全防治水细则》的底板突水系数安全阈值要求,当采区煤层底板灰岩含水层的疏放控制在82 m3/h时,55天后其突水系数降至0.06 MPa/m以下,能够满足煤层安全开采的相关要求。 展开更多
关键词 岩溶水害 水文地质试验 数值模拟 安全性评价
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隐伏岩溶陷落柱对煤层回采及防治水的影响
13
作者 杨艳涛(文/图) 《能源新观察》 2026年第1期53-54,共2页
隐伏岩溶陷落柱是华北煤田奥陶系灰岩发育区普遍存在的特殊地质构造类型,其形成受区域构造条件、基底岩性组合及地下水长期溶蚀作用共同影响,对煤层回采及矿井防治水安全构成潜在威胁。在同类矿区研究成果与工程实践的基础上,系统分析... 隐伏岩溶陷落柱是华北煤田奥陶系灰岩发育区普遍存在的特殊地质构造类型,其形成受区域构造条件、基底岩性组合及地下水长期溶蚀作用共同影响,对煤层回采及矿井防治水安全构成潜在威胁。在同类矿区研究成果与工程实践的基础上,系统分析了区域水文地质条件及岩溶发育特征,对隐伏岩溶陷落柱的平面分布、垂向发育特征及地球物理响应。针对性提出以综合物探、钻探验证和工程防治相结合的防控思路,可为类似地质条件矿区的安全开采提供参考。 展开更多
关键词 岩溶陷落柱 奥陶系灰岩 煤层回采
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矿区地下水硫酸盐演化机制及其硫、氧同位素特征研究
14
作者 储诚想 郑刘根 《黑龙江科学》 2026年第6期14-18,共5页
地下水中硫酸盐(SO_(4)^(2-))是控制水化学演变的关键因子,厘清其来源与转化机制对于揭示地下水循环过程及水化学特征至关重要。以某煤矿为对象,通过水化学分析与硫(δ^(34)S)、氧(δ^(18)O)同位素示踪,系统解析多含水层中SO_(4)^(2-)... 地下水中硫酸盐(SO_(4)^(2-))是控制水化学演变的关键因子,厘清其来源与转化机制对于揭示地下水循环过程及水化学特征至关重要。以某煤矿为对象,通过水化学分析与硫(δ^(34)S)、氧(δ^(18)O)同位素示踪,系统解析多含水层中SO_(4)^(2-)的迁移转化过程。研究表明:①地下水硫酸盐呈多来源特征,蒸发岩溶解与硫化物氧化为主要自然源,采矿输入构成人为影响源。②硫氧同位素联用有效识别SO_(4)^(2-)生成路径,硫化矿物氧化过程不是主要的转化过程。③演化过程受细菌还原主导,协同蒸发岩溶解及脱硫酸作用。研究结果为矿区范围内地下水污染的预防与治理奠定了重要的地球化学基础。 展开更多
关键词 地下水 硫酸盐 同位素 细菌硫酸盐还原
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邵寨煤矿1502工作面顶板导水裂隙带发育特征研究 被引量：1
15
作者 李业兴 张紫桐 付嵩 《煤炭与化工》 2026年第1期64-71,共8页
针对邵寨煤矿1502工作面顶板导水裂隙带发育特征展开研究。基于回归分析法建立侏罗系煤层开采导水裂隙带高度预测模型,并用FLAC3D数值模拟软件和钻孔双端封堵实测进行验证。结果表明,回归分析法导水裂隙带高度129.17 m,模拟高度为137 m... 针对邵寨煤矿1502工作面顶板导水裂隙带发育特征展开研究。基于回归分析法建立侏罗系煤层开采导水裂隙带高度预测模型,并用FLAC3D数值模拟软件和钻孔双端封堵实测进行验证。结果表明,回归分析法导水裂隙带高度129.17 m,模拟高度为137 m,钻孔双端封堵实测高度131.4 m,导水裂隙带形态呈“扁平拱形”。研究结果为邵寨煤矿1502工作面的安全回采提供了科学数据,也为类似矿井顶板裂隙带高度的合理预测和安全生产提供了经验借鉴。 展开更多
关键词 回归分析 数值模拟 导水裂隙带 水害防治
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采动-水浸作用下煤柱坝体稳定性及合理宽度研究
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作者 张晓景 孔少奇 +1 位作者 王瑞军 王太成 《工矿自动化》 北大核心 2026年第3期160-167,共8页
煤柱坝体是保障煤矿地下水库长期安全运行的关键,但现有研究尚未充分揭示采动-水浸作用下煤柱坝体力学参数劣化机制及其对煤柱坝体中孔隙压力分布及塑性损伤演化规律的影响,且缺乏对煤柱坝体中部阻水区宽度的定量研究。针对上述问题,采... 煤柱坝体是保障煤矿地下水库长期安全运行的关键,但现有研究尚未充分揭示采动-水浸作用下煤柱坝体力学参数劣化机制及其对煤柱坝体中孔隙压力分布及塑性损伤演化规律的影响,且缺乏对煤柱坝体中部阻水区宽度的定量研究。针对上述问题,采用FLAC3D模拟了水浸作用下煤柱坝体力学参数的渐进劣化过程,在此基础上分析了煤柱坝体在采动-水浸作用下的垂直应力、塑性区、孔隙压力及阻水区变化规律。结果表明:水浸作用导致煤柱坝体内部垂直应力分布由“马鞍形”向“单峰形”转变,水平变形量激增,塑性区占比显著增加;煤柱坝体中部阻水区呈显著“倒梯形”非均匀分布,阻水区宽度大幅缩减;随着煤柱坝体宽度增加,煤柱中部阻水区宽度增大,应力集中程度降低,两侧应力分布更加均匀,有效承载区范围扩大,从而削弱了水浸作用对煤柱坝体中部力学性能的弱化影响。根据极限平衡理论推导计算结果与数值模拟结果,确定了煤柱坝体合理宽度为40 m,对应中部阻水区宽度达15 m。工程应用结果表明,40 m宽煤柱坝体的塑性区占比与水平变形量较小,满足稳定性要求。 展开更多
关键词 煤矿地下水库 煤柱坝体 开采扰动 流固耦合 煤柱坝体宽度 阻水区
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地下水渗流作用下斜井围岩稳定性演化机制与控制
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作者 张村 赵翔宇 +2 位作者 陈彦宏 任赵鹏 吴润泽 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期147-160,共14页
【背景】西部矿区已成为我国的煤炭主产地,处在西部的千万吨矿井中有多个矿井采用斜井开拓。由于斜井斜穿多层含水层,许多煤矿斜井出现了不同程度的井壁破裂与突涌水灾害。【方法】为探明地下水渗流对斜井围岩稳定性的影响,利用现场调... 【背景】西部矿区已成为我国的煤炭主产地,处在西部的千万吨矿井中有多个矿井采用斜井开拓。由于斜井斜穿多层含水层,许多煤矿斜井出现了不同程度的井壁破裂与突涌水灾害。【方法】为探明地下水渗流对斜井围岩稳定性的影响,利用现场调研、理论分析与数值模拟的手段对陕北小纪汗煤矿富水影响段主斜井井壁稳定性进行研究。【结果和结论】通过理论分析得到支护与地层水压作用下水浸弱化前后井筒周边围岩在不同极角下的塑性区发育规律,分析表明塑性区发育近似为“蝶形”,在0°~45°、135°~225°与315°~360°内塑性区发育较大,在45°~135°与225°~315°内塑性区发育较小,且水浸弱化使得塑性区发育半径从5.8 m升高至8.0 m;建立水浸软化流固耦合模型,阐述井壁-围岩遇水劣化机理,随着井壁强度的弱化,井筒断面塑性区发育并沟通含水层,含水层水进一步弱化井筒围岩,使围岩塑性区和变形量大幅度增加,最终将导致井壁失稳;针对穿含水层斜井,提出不同井壁强度下的注浆治理方案,基于改变注浆范围内围岩力学参数与渗透系数的方法对注浆效果进行模拟,模拟结果表明注浆加固围岩强度和封堵含水层裂隙后显著提升了斜井井壁的稳定性。提出的注浆加固堵水方案通过现场应用实现了井壁涌水大幅度减小。 展开更多
关键词 斜井 围岩稳定性 水浸弱化 流固耦合 劣化机理 注浆加固
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专利视角下煤矿地下水库技术发展态势与路径研究
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作者 吴敏 吴宝杨 +6 位作者 包一翔 李杰 何瑞敏 王亚军 李井峰 胡嘉敏 王靖宇 《中国煤炭》 北大核心 2026年第3期175-184,共10页
煤矿地下水库技术通过系统汇集、储存与资源化利用矿井水,可将矿井水利用率提升至80%以上,已成为西部矿区实现矿井水资源保护与高效利用的重要技术路径。基于Pat-Snap专利平台数据,运用专利计量分析方法,从全球专利申请趋势、地域分布... 煤矿地下水库技术通过系统汇集、储存与资源化利用矿井水,可将矿井水利用率提升至80%以上,已成为西部矿区实现矿井水资源保护与高效利用的重要技术路径。基于Pat-Snap专利平台数据,运用专利计量分析方法,从全球专利申请趋势、地域分布、技术构成、创新主体及技术发展路线等5个维度,对煤矿地下水库技术展开系统性分析,通过梳理国内外该领域专利申请的现状与特征,明晰煤矿地下水库技术演进脉络及研究热点方向。结果表明,我国在煤矿地下水库领域具有绝对的技术优势,头部企业和创新主体众多,专利产出数量遥遥领先于其他国家/地区;从技术发展脉络来看,煤矿地下水库技术可分为起步与探索、技术体系构建、智能化与精准化升级和国际化拓展等4个阶段,其中,水库选址、水源预测、人工坝体构筑、煤柱坝体防渗与加固、监测预警和安全评价技术是专利布局的重点,也是现阶段煤矿地下水库技术体系的重要发展方向。 展开更多
关键词 煤矿地下水库 专利分析 技术发展态势 技术路径 水资源保护 矿井水利用
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我国西部煤矿矿井水保护利用现状及对策研究
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作者 贺安民 马朝猛 +4 位作者 许多 程伟 张勇 李井峰 张海琴 《中国矿业》 北大核心 2026年第2期126-137,共12页
针对我国煤炭资源与水资源逆向分布的核心矛盾,聚焦西部矿区矿井水资源化利用关键问题,系统开展矿井水保护利用政策框架、技术路径与实施机制的集成研究。通过文献计量、政策文本分析、典型案例研究及多维度数据交叉验证,综合运用系统... 针对我国煤炭资源与水资源逆向分布的核心矛盾,聚焦西部矿区矿井水资源化利用关键问题,系统开展矿井水保护利用政策框架、技术路径与实施机制的集成研究。通过文献计量、政策文本分析、典型案例研究及多维度数据交叉验证,综合运用系统分析法、对比研究法与实地调研法,解析我国西部煤炭产能分布与矿井水保护利用现状,构建“政策-技术-经济”三维评估模型。研究结果表明:我国西部晋陕蒙疆四省区煤炭资源储量占全国73.80%,但水资源总量仅占全国7.90%,煤水矛盾突出;沿黄流域矿井水涌水量约65亿m^(3),综合利用率不足45%;现行政策体系存在水质标准缺失、财税激励不足、市场机制不健全等制度性缺陷;技术层面呈现矿井水保护技术标准缺失、技术推广受限、矿井水处理技术经济性差等突出瓶颈。基于矿井水保护利用存在的问题,本文提出“政策-经济-技术”协同解决方案:政策方面需完善矿井水利用标准体系、加强财税激励、健全市场机制、强化监管等;矿井水保护技术方面提出加大“堵截法”和“导储用”技术推广力度,依托“2030-煤炭清洁高效利用”重大专项突破矿井水保护技术瓶颈;矿井水处理技术方面提出推广新能源及井下处理技术,开发高盐废水资源化技术,构建“分质分级利用”体系及管网和联调系统。研究成果为破解西部矿区煤水矛盾、实现煤炭绿色开发提供了理论支撑和技术路径。 展开更多
关键词 西部矿区 煤矿矿井水 矿井水保护技术 矿井水处理技术 资源化利用
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钻井液对不同注浆材料流变触变行为的影响研究
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作者 崔勇 尹希文 +2 位作者 于秋鸽 樊振丽 孙晓冬 《煤炭工程》 北大核心 2026年第3期85-93,共9页
针对煤矿奥灰含水层治理过程中因注浆材料选择导致封堵效果不佳的问题,通过流变/触变仪、粒度分布仪、Zeta电位仪、有机碳吸附仪与等温量热仪等测试手段,从物理和化学两个角度研究了钻井液对水泥浆与黏土浆流变/触变行为的影响规律,分... 针对煤矿奥灰含水层治理过程中因注浆材料选择导致封堵效果不佳的问题,通过流变/触变仪、粒度分布仪、Zeta电位仪、有机碳吸附仪与等温量热仪等测试手段,从物理和化学两个角度研究了钻井液对水泥浆与黏土浆流变/触变行为的影响规律,分析了钻井液与注浆材料的相互作用机制,并通过新安煤田孟津煤矿奥灰含水层治理工程验证了不同注浆材料对钻井液的吸附封堵效果。结果发现:①钻井液显著增加水泥浆与黏土浆的流变性能(动态屈服应力、塑性黏度)及触变性,且呈现掺量依赖性。相同掺量下,黏土浆动态屈服应力比水泥浆高35%以上,触变性比水泥浆高2.5倍以上;②通过Zeta电位与吸附量分析,带正Zeta电位的水泥浆(+1.39 mV)对带负Zeta电位的钻井液(-35.8 mV)通过静电吸引实现高效吸附,而带负Zeta电位的黏土浆(-13.4 mV)对钻井液产生静电斥力,水泥浆对钻井液的饱和吸附量(330 mg/L)和吸附效率(100%)分别是黏土浆对钻井液的2.4倍和1.25倍,表明了电性匹配对吸附行为的决定性作用;③基于电性匹配特性提出水泥浆早期吸附封堵技术,实际工程监测表明,早期水泥浆吸附钻井液后孔口起压速率(0.045 MPa/h)仅为黏土浆封堵体系(0.86 MPa/h)的5%,在大漏失地层(漏失速率>30 m^(3)/h)应用中堵漏响应效率提升20倍。本研究从物理与化学角度揭示了注浆材料与钻井液电性匹配、选择性吸附与流变/触变增加的相互作用机制,为煤矿奥灰含水层早期高效封堵材料设计与工程应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 注浆材料 钻井液 流变触变性 ZETA电位 吸附特性
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