海底采矿覆岩变形破坏特征及临界开采上限的物理模拟试验研究

海底赋存大量未开采的矿产资源,利用前景广阔。与陆地采矿相比,海底采矿受上覆水体威胁巨大。因此,准确掌握采空区上覆围岩变形破坏规律,设置合理的顶部预留隔水矿柱,对海下采矿工程安全、高效生产具有重要意义。本文以山东三山岛金矿新立矿区这一典型的海底矿床为研究对象,基于滨海矿山复杂的工程地质特征,采用室内地质力学模型试验的方法,重现了海下充填开采过程,阐明了动态开采条件下海底矿山采空区围岩变形破坏规律和特征。试验结果表明,三山岛新立矿区的临界开采高度为- 85 m,顶部预留隔水矿柱的最小厚度为50 m。若开采超过该临界值,采空区和顶部含水层将发生贯通性破坏,其失稳模式为断层活化。研究成果可为新立矿区预留矿柱高度的选取提供理论基础,也可为相似地质条件下矿山安全开采提供参考。     

巨厚松散层下采煤防砂煤岩柱留设的实践

两淮地区的大多煤系被巨厚松散层覆盖,而松散层底部的第四含水层直接覆于煤系之上,威胁煤矿安全生产。为防止“四含”水进入矿井,矿井留设了厚层防水煤岩柱,这使过多的浅部煤炭资源积压。通过淮北地区童亭、桃园、祁东等矿井开采实践,认为巨厚松散层下采煤煤岩柱的留设原则为:初期以防水为主,后期以防砂为主。      

水情监测预警系统在海下采煤中的应用

煤矿井下水情监测多用于对底板水的监测,而对顶板水的监测,以及对第四纪松散砂砾层水和海水溃入矿井的预警,目前尚未见报道。龙口矿业集团在海下采煤中,根据矿井水文地质条件,建立了以顶板含水层水位和矿井涌水水质为背景标志的水情监测预警系统。该系统可以在第四系水和海水溃入矿井前发出警报,以便及时采取应对措施。      

海底电场传感器原理及研制技术

因海底电场信号微弱，海下自然环境复杂以及海水导电介质以氯离子为主等原因，用于海下电场测量的电场传感器在材料和结构上有其特殊性。研制海底电场传感器成为开展海洋大地电磁探测的重要技术内容之一。研制过程遇到的主要技术问题有；海底电极材料的选择；电极的制作工艺；承压与密封技术；海水运动对测量产生不利影响的克服办法；水下弱信号传输的抗干扰问题，等等，阐述了对上述问题的解决办法。提出了海底电场传感器的全套研制方案。并列举了相关的室内模拟实验和海洋试验的结果。     

《安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2010）》

本文集从不同层面上反映了陕西省煤炭工业近10多年来安全高效矿井建设和开采技术的创新成果,主要栏目包括综述、矿井建设与巷道支护、开采技术及装备、矿井地质等．收录了69篇具有一定代表性的学术论文,重点突出了保水开采、绿色开采、科学开采在陕西的实践,尤其是陕北侏罗纪煤田一批大型现代化煤矿的建设与生产技术和保水采煤技术、子长矿区薄煤层（0．5m左右）开采技术、瓦斯地质图及其应用技术,在文集中都有详细论述。     

塔然高勒煤矿水文地质条件分析及矿井水害防治浅析

查明塔然高勒煤矿首采区水文地质特征,评价3-1煤开采受水害威胁程度并制定3-1煤水害防治技术措施,通过水文地质钻探、综合测井、水文地质试验、水文地球化学探查及岩石力学测试等补充勘探手段,对煤矿首采区水文地质条件进行综合分析,确定矿井直接充水含水层为侏罗系承压水含水层与延安组碎屑岩类承压水含水层,3-1煤开采将受到直接顶板水威胁,提出掘进面、采煤工作面、矿井辅助、下层煤层开采等四个方面的矿井水害防治技术措施,保证煤矿安全高效生产。     

中国矿业可持续发展与煤矿开采环境问题—21世纪初矿山岩石力学面临的新机遇和挑战

列述了中国在陆地传统矿产资源、海域矿产资源、天然气、煤层气、地热等能源资源方面的相当大的开发潜力。提出了中国矿业可持续发展必须解决的若干岩石力学难题。指出了煤矿开采引发的环境问题:如采煤对土地资源的损害、对村庄的损害、对水资源的影响,以及煤炭开发和利用对大气环境生态平衡的影响。并提出了对矿区环境控制的岩石力学对策,即推行减沉开采技术;矿井水资源的保护和再利用;清洁开采技术。     

双柳煤矿矿井充水特征分析

双柳煤矿地处河东煤田中部,在水文地质单元中属柳林泉域系统。因下组煤上覆有太原组薄层灰岩,下伏有奥陶系高承压含水层,所以该部分煤炭资源的开发将面临矿井水害问题。本文对煤系地层含水层的补给来源,补给方式以及径流排泄关系进行了分析,分析结果：双柳煤矿上煤开采时,矿井漏水以顶板山为主;下煤开采时,矿井漏水主要来自顶板右水。     

长河煤矿充水因素分析及防治水措施

长河煤矿为地质构造中等复杂区，其矿区地质及水文地质条件表明，地表水、直接充水含水层煤系砂岩裂隙水、老窑水、构造断裂带水都可构成该矿井开采的充水因素，且其涌水量大小与大气降水关系密切。针对矿井开采的具体情况提出了一系列的防治措施，并取得了良好的效果，对煤矿水害的防治有一定的指导意义。     

我国海底采煤为期不远

我国首个海底采煤工作面即将进行试开采。据龙口矿业集团新闻中心有关人士透露，涉及海底采煤的安全技术已于近日通过了中国煤炭工业协会组织的专家认证。     

海洋天然气水合物勘探与开采研究的新态势(二)

3海底水合物开采的数字模拟近几年来,数字模拟(numerical simulation)广泛应用于天然气水合物的研究,特别是水合物开采的数字模拟方法已成为水合物勘探和开采不可缺少的手段.海底天然气水合物是一种赋存于海底沉积层中的特殊能源矿产,其开采方法不同于一般固体矿产,开采技术也更加复杂和困难.因此,海底水合物的开发和开采是科技界面临的一种新挑战.海底水合物矿层无法直接接触、深海钻探测试费用昂贵以及最初开采尝试的成功机率不大,这些因素迫使科学家去寻找和研究一种合理的替代方法,用以进行开采前的先期评估,这就是近几年发展起来的数字模拟方法.数字模拟功能强大,方法灵活,与实地开采试验和实验室研究相比,成本也较低廉,因此,它在评估水合物开采的潜力和制定开采设计方面起着重要作用.该方法能够提供矿区和实验室勘测工作的设计,提供无法观测的物理化学参数,回答开采过程中各种参数的演变趋势等诸多疑难问题.更重要的是,它可以帮助鉴定和选择水合物开采的靶区和"富矿带".已经在加拿大冻土带Mallik地区天然气水合物的试验开采中证明了数字模拟的有效性和实用性.     

地震勘探工程与技术

随着矿井机械化采煤的需要，对煤矿开采地质条件进行精细勘探的要求日益提高，地震勘探技术得到了愈来愈广泛的应用，成为煤矿探测断层．褶曲，陷落柱．冲刷带、火成岩侵入体、煤层厚度变化等开采地质条件最有效。最经济的勘探技术手段。     

基于高瓦斯煤层保护层开采的煤矿水害防治技术

晋煤集团赵庄矿3号煤层为高瓦斯煤层,瓦斯抽采难度大,存在煤与瓦斯突出的安全隐患,防治水方面还存在底板带压开采问题,严重制约了矿井安全高效生产。通过提出保护层开采方案,先期开采下伏8-1号薄煤层,释放3号煤层应力,增加煤层透气性,同时制定8-1号煤带压开采的防治水技术策略,最终实现了3号煤瓦斯安全疏放抽采,防治水工作顺利开展,对同时存在高瓦斯和承压水上采煤问题的类似矿井具有指导意义。      

底板导水裂隙带中含承压水裂隙的力学特性

华北煤田煤系地层的底部为含水丰富的奥陶系灰岩,该层灰岩与地表水系和煤系地层含水层存在着密切的水力联系。许多大型突水是采掘空间与含水层之间形成突水通道引起的。因此,分析开采工过程中底板岩体中含承压水裂隙的断裂力学特性具有重要意义。本文采用作者提出的数值方法分析了含高压水裂隙在开采过程中的断裂力学特性。假设裂隙面上作用着均匀水压力,考虑地应力的影响,采用断裂力学的叠加原理,分析了采煤工作面推进过程中含承压水裂隙的断裂力学特性,讨论了开采过程中底板承压水导升。结果表明:在工作面推进过程中,位于底板岩层且与含承压水岩层连通的裂隙,会在承压水水压力和扰动应力的共同作用下,产生破坏,导水裂隙带的高度会增加;这就增加了底板突水的危险性。     

古韩联营煤矿3^#煤层带水压开采条件评价

提出古韩联营煤矿3^#煤属带水压开采,采掘过程中对3^#煤安全开采最大的潜在威胁是构成煤系基底的K2灰岩和奥灰岩溶裂隙水。分析和计算了这两个含水层的突水系数,评价得出K2灰岩和奥灰含水层属于可能发生底板突水危险地区,建议在矿井巷道掘进和工作面回采过程中应采取相应地防治水技术和措施来保证矿井的安全生产。     

带压开采煤层底板破坏深度理论分析及数值模拟——以陕西澄合矿区董家河煤矿5号煤层为例

随着煤矿开采深度的不断增加,带压开采已经成为深部矿井普遍应用的一种采煤方法,而带压水上采煤的关键问题之一是确定采动引起的底板破坏深度。针对董家河煤矿5号煤层开采引起的底板采动破坏深度开展相关研究,以该矿的507综采工作面开采为工程背景,采用理论分析和数值模拟相结合的办法,动态再现了整个底板岩层渐进破坏过程,并得出底板岩层的最大破坏深度为10-11 m,该结果与现场实测结果一致;同时给出了该矿底板岩层破坏深度与工作面斜长和埋深关系的经验公式。该结论为董家河煤矿带压开采工作面煤层底板突水预测与防治提供了科学依据。     

带压开采煤层底板破坏深度理论分析及数值模拟——以陕西澄合矿区董家河煤矿5号煤层为例

随着煤矿开采深度的不断增加,带压开采已经成为深部矿井普遍应用的一种采煤方法,而带压水上采煤的关键问题之一是确定采动引起的底板破坏深度。针对董家河煤矿5号煤层开采引起的底板采动破坏深度开展相关研究,以该矿的507综采工作面开采为工程背景,采用理论分析和数值模拟相结合的办法,动态再现了整个底板岩层渐进破坏过程,并得出底板岩层的最大破坏深度为10~11 m,该结果与现场实测结果一致;同时给出了该矿底板岩层破坏深度与工作面斜长和埋深关系的经验公式。该结论为董家河煤矿带压开采工作面煤层底板突水预测与防治提供了科学依据。      

山西富东煤矿水害类型分析及其防治建议

富东煤矿主采煤层为石炭系上统太原组8、9、12、15上、15下号煤。近年来,随着开采水平的不断延伸,矿井水害日益呈现,对采掘工作面人员及安全生产构成威胁。以涌水水源与导水通道为划分原则,将整合后的富东煤矿面临的水害类型划分为采(古)空区及相邻矿井开采积水水害、含水层突水水害、断层破碎带突水水害、岩溶陷落柱水害以及地表水体突水水害,并分析了各种水害类型特点及其对煤矿安全生产的影响程度,认为在煤层开采过程中,导水裂隙带直接进入第四系松散强含水体或断层破碎带,若支护不当,雨季沟谷中的地表径流、各种含水层中地下水以及上覆煤层采空区积水都会通过断层及陷落柱等导水构造发生水力联系,对矿井造成威胁。指出了矿井水害防治重点,并提出了相应的防治水建议。     

海下采煤首采工作面覆岩运动规律研究

海下采煤是煤炭工业发展的大事,标志着煤炭资源开发进入了一个向海域进军的历史新阶段,具有长远的战略意义。通过对首采工作面的预测研究和实测检验,揭示了“三软”煤层采用放顶煤开采条件下的覆岩运动规律,为实现煤矿海域下安全高效开采的目标奠定了基础。     

海底矿体开挖下的断裂带突水效应研究

矿井水害是因井巷和采掘工作面与含水层、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、构造破碎带等接近或沟通而突然发生的出水事故,由于其突发性和出水量巨大的特点,常常影响矿山生产甚至造成淹井等严重后果。断裂带作为岩体内的低强度带,受矿体开挖影响常常产生断层活化现象,而有可能成为矿坑突水的通道。本文根据三山岛金矿新立矿区海底采矿的地质条件,结合实际工况,采取数值模拟方法,对矿床开采引起断裂带活化的状况以及上覆海底粘土隔水层的沉陷变形进行了分析。模拟结果表明:断裂带与上盘围岩接触带是受到开采扰动强烈的地带,断裂带和上覆海底粘土隔水层的阻水效应随着采场的逐渐上移而弱化,当开采至-135m水平时,海底矿山的生产安全将受到海水溃入的威胁。