煤矿井工开采对冻土环境的影响分析

在多年冻土区进行煤矿井工开采,冻土稳定性是影响煤矿开采的制约性因素。采用数值模拟方法分析煤矿井工开采对冻土环境的影响。研究结果表明,最大融深随时间呈增大趋势;沿井壁深度,最大融深逐年增加,在多年冻土与季节冻土的交界附近,最大融深增加较快。由于开采巷道横截面较小,在有效的冻土保护措施下,井壁周围多年冻土温度升高幅度不会太大,因而井工开采会对井壁周围多年冻土造成一定影响,但不会造成大面积冻土的融化变形。     

矿山开采对环境共程地质的影响

文章通过对矿山开采所引起（或诱发）的环境地质问题的描述,指出了矿山开采对环境工程地质将会造成的主要影响,以便在合理开发矿产资源的同时,更好地防止对环境的灾害性破坏。     

采矿环境地球化学研究

阐述了采矿对环境造成的负面影响 ,包括 :尾矿或废石堆中的杂质元素会进入表生地球化学循环 ,在不同气候条件下 ,呈现不同的特征模式 ,尾矿氧化带的酸性水的排放 ;矿山污染源对周围土壤和植物的影响使重金属元素等进入食物链 ,对人类和动物健康造成威胁。根据国内外的最新研究动向 ,指出建立环境地球化学模式 ,对采矿环境污染作出客观的监测和评价 ,能为防止污染和治理环境提供可靠的地球化学依据。     

长春市城区基岩裂隙水开采优化决策研究

论文阐述了长春市城区基岩裂隙水开采区地下水位、水质状态的变化特征。在研究区地下水流数值模拟的基础上建立地下水资源优化管理模型,确定了地下水优化开采方案,并提出实现地下水合理开采、优化管理的决策。     

基于不同开采方式作用下采动斜坡变形特征研究——以贵州发耳煤矿为例

煤层开采顺序和开采方式对采动斜坡起着一定控制作用,影响着采动斜坡的稳定性。近年来,大量学者对采动斜坡的研究仅限于采动斜坡自身原型的变形破坏模式研究,考虑煤层开采顺序和方式对采动斜坡的控制作用不够深入。贵州省发耳煤矿是典型的在多层开采作用下发生变形的缓倾结构采动斜坡。本文以贵州六盘水发耳煤矿尖山营变形体为例,基于离散元数值模拟原理,采用颗粒流数值模拟方法,对比了不同开采方式下对采动斜坡的变形破坏影响。结果表明：在进行煤层开采时,一次开采和分布开采对斜坡变形有着较大影响,分布开采时煤柱发生破坏后会加剧斜坡变形,不利于斜坡稳定;在分布开采时,正向开采对于坡体的损伤更为严重,斜坡变形更加明显;煤层开采后,上覆岩体竖直位移略大于煤层开采厚度,斜坡合位移受水平位移影响较大,坡脚及坡肩位置的煤层开挖对斜坡的变形影响显著。     

ANSYS在煤矿开采数值模拟中应用研究

以典型矿井山东华丰矿、阜新五龙矿和北京大台井为例,利用ANSYS有限元软件,对煤矿开采引起的地表沉陷、冲击地压危险区域确定和俯伪斜采煤法参数优化进行了数值模拟分析.分别针对所处的地质条件和赋煤状况,建立了二维或三维有限元模型,模拟计算了地表沉陷曲线和最大沉陷位置,指出山东华丰矿随开采推进沉陷位移和影响范围将逐渐扩大,最大沉陷位移逐步向开采方向前移的规律,当开采800 m时出现最大下沉速度3.5 mm/d,最大沉陷位移为3.7 m.五龙矿311面当开采100m和400 m时分别由于火成岩墙和应力集中区贯通导致顶板易断裂而极易发生冲击地压事故;大台井俯伪斜采煤法煤层倾角只有在60°～67° 时,推采距离才对煤层顶板法向最大压应力具有明显影响,且顶底板法向最大位移规律为上部位移大于中部位移,西中部位移又大于下部位移,在煤层倾角70°时,工作面超前支撑压力作用范围最小为30 m,而下巷道支撑压力作用范围最大为25 m,巷道数为3时,顶板下巷道超前支撑压力峰值位置为5.3 m.ANSYS计算结果表明,该数值模拟是合理的,与实际情况基本吻合,说明ANSYS在煤矿开采领域是一种有效的数值模拟工具.     

低标号充填体对采矿环境结构稳定性作用机制研究

运用ADINA有限元分析软件,计算分析了3种不同充填高度时的低标号充填体对采矿环境结构稳定性的作用机制。结果显示,分层内随着充填高度增加,结构稳定性具有如下规律：（1）人工顶柱拉应力最大值逐步降低,受力状况逐步得到改善;（2）人工矿柱拉应力首先转化为压应力,然后逐步增大,承载能力逐步得到提高,但达到某一充填高度后,人工矿柱的承载能力增长缓慢,继续充填对提高矿柱承载能力意义不大;（3）人工底柱由受矿柱的挤压作用转变为受充填体的重力作用,拉应力最大值呈现先降低后上升变化规律。综合考虑经济、安全等因素,低标号充填体存在一个最合理的充填高度（2.8 m）。研究结果为采矿环境结构安全施工提供了科学依据。     

天然气水合物分解和开采的机理及数学模型研究综述

回顾了25年来国内外水合物开采数值模拟研究的进展,分析了影响水合物开采过程的主要机理,即传热、气液流动和水合物分解。将已有的模型分为热力开采、降压开采和综合3种模型,并对各种模型所具有的特点进行了讨论。综合分析认为,TOUGH Fx/HYDRATE模型充分考虑了多相多组分并借鉴上述3类开采方式,可模拟开采过程中气液流动和相态变化,具有较高的应用价值。最后探讨了目前模型的主要问题以及发展方向,认为水合物矿藏岩石的绝对渗透率、相对渗透率、热传导系数等关键参数的测量及确定是精确模拟水合物开采过程的重要因素。     

山东淄博沣水泉域岩溶水系统模拟及水源地优化开采预测

沣水泉域岩溶水系统是淄博市及周边地区最主要的供水水源,因原有大武水源地水质严重污染,急需开辟新的水源地,故须重新开展泉域岩溶水资源评价和开采规划工作。文章在充分概化研究区水文地质概念模型的基础上,借助FeFlow软件,建立了基于等效连续介质的三维非均质各向异性岩溶水模型,并利用2016年水位动态数据对模型进行识别和验证。经模型计算可知,在2000-2015年,研究区岩溶地下水日均补给量为104.47万m3/d,排泄量为80.27万m3/d,正均衡24.20万m3/d。对原大武水源地与新增刘征水源地优化开采方案预测的结果表明,最优开采方案为:（1）保持大武水源地现状35.91万m3/d开采条件下,刘征水源地最大开采量为5.5万m3/d,刘征 -大武富水地段最大可开采量为41.41万m3/d;（2）满足刘征 -大武富水地段最大开采条件,大武水源地最大可减采至33.41万m3/d,刘征最大开采量为8万m3/d。      

江苏省露采矿山地质环境综合评价研究

本文以江苏省露采矿山地质环境调查资料为基础,采用层次分析法,通过露采矿山地质灾害易发性和自然环境影响程度两方面的12个评价指标,建立江苏省露采矿山地质环境综合评价体系。在确定各评价指标权重和评价分级标准的基础上,以ARCGIS作为系统运行平台,生成江苏省露采矿山地质灾害易发性区划图、自然环境影响程度区划图、矿山地质环境综合区划图。     

基于不同开采方式的煤矿涌水量预测及其环境影响分析

煤矿开采不当会对水资源与水环境造成破坏,尤其在生态环境相对脆弱地区更是如此。针对目前矿井涌水量预测大多以单一工作面或煤矿为评价单元,对沟域内煤矿群同时长期开采的地下水环境影响重视不够。选择头道河则沟域为研究区,以地下水勘查、井田勘探资料为依据,构建了头道河则完整沟域的地下水三维非稳定流数值模型,根据地下水、地表水监测数据和煤矿群开采涌水量的长观资料进行模型的识别与验证,以9#煤矿为典型矿区,分析综采和条带充填2种不同开采方式下矿井涌水量及其对水环境的影响。研究结果表明：（1）综采状态下,矿井涌水量增加0.70×104 m3/d,导致地下水溢出量减少0.20×104 m3/d,引发矿区及区域地下水水位下降0.21~17.92 m;条带充填开采状态下,矿井涌水量增加0.11×104 m3/d,导致地下水溢出量减少0.04×104 m3/d,引发矿区及区域地下水水位下降0.01~0.44 m。（2）煤矿按综采方式开采,导水裂隙带高度大,将大面积导通第四系潜水含水层,矿井涌水对水环境影响较大;若按条带充填方式开采,导水裂隙带高度大幅变小,不会导通第四系潜水含水层,矿井涌水对水环境影响较小。煤矿企业在煤层上覆岩层厚度较薄的地段采煤时,宜采取条带充填开采的方式。研究结果可为研究区或类似煤田开采方案制定、科学处理好煤炭资源开采与生态环境保护关系等提供依据或参考。     

矿山露天转井下境界顶柱的数值模拟优化方法

露天底境界顶柱优化是露天转井下过渡时期的重要课题,该优化问题包括多个决策变量和多个评价指标,已有方法的优化效果不够理想。针对露天转井下境界顶柱优化特点,将遗传算法与三维数值模拟相结合,研究了境界顶柱全局优化的进化数值模拟方法,给出优化的指标和步骤,并将该方法用于大杏山铁矿的露天转井下境界顶柱的优化。工程应用表明所提出的井下境界顶柱优化方法是可行的。获得的最优方案对该矿山露天转井下的采矿设计具有指导作用。     

基于RHT本构的隧道爆破参数优化与振动损伤数值研究

为了解决爆破参数优化问题以及考虑炮孔间相互作用对围岩损伤空间分布的影响,先利用数值试算与冲击试验相对照的方法,标定出大理岩Riedel-Hiermaier-Thoma本构模型参数。接着,对隧道全断面爆破开挖开展模拟计算,考察了多炮孔间相互作用下围岩爆破损伤演化过程。最后,基于起爆顺序、径向不耦合系数和分段间隔装药3种方法来优化爆破参数,并对质点振动和围岩损伤进行了深入分析。结果表明：标定所得的本构参数可准确描述大理岩动态应力-应变响应,且模拟结果能很好地揭示爆破损伤演化规律;岩石损伤从爆心处向外发展,随后在炮孔连线上连接贯通;相比于上述其他2种方法,当径向不耦合系数k小于1.33时,在保证爆破效果前提下改变k值能有效地降低围岩的爆破损伤;隧道竖向平均振动速度要大于水平向的对应值,且竖向拱顶和底板中部对爆破振动呈现较高的敏感性。研究结果为工程实践中爆破参数优化选取和围岩损伤精确评估等可提供参考。     

基于随机理论的地下水环境风险评价

针对确定性模型难以描述含水层非均质空间分布的问题,提出基于随机理论的地下水环境风险评价方法。以矩形场地地下水污染风险评价为例,采用蒙特卡罗法生成大量渗透系数随机场,模拟含水层参数各种可能的非均质空间分布,在此基础上建立场地地下水流模型与溶质运移模型,分别计算污染物在地下水中的迁移转化情况。统计大量随机模拟中污染事故发生的频率,当模拟次数足够多时,污染频率收敛于污染概率,污染风险即通过污染概率体现出来。该方法将模型参数设为满足一定分布特征的随机变量,避免了确定性方法得出的武断的评价结果,可为工厂的选址、水源地的选址等工作提供科学指导。     

煤矿开采过程中的冻土环境问题与对策

冻土区矿产资源的开发,对多年冻土的影响速度快、范围广、最直接,是其他人为活动无法比拟的.特别是煤矿开采,它对多年冻土影响剧烈,使得煤矿区冻土环境更加脆弱.青海木里煤田矿区处于青藏高原阿尔金山—祁连山高寒带山地多年冻土区,是大通河上游水源涵养生态功能区,冻土生态环境较为敏感.在分析青海木里煤田矿区多年冻土分布状况与特征的基础上,从多年冻土变化和多年冻土区自然环境变化两个方面,探讨了煤矿开采过程中的冻土环境问题,并提出避免和减缓煤矿开采对冻土环境造成影响的建议与对策,以期为寒区资源合理开发利用保护提供科学依据.     

井工开采对露天矿边坡稳定性影响的试验研究

露天边坡的稳定性是关乎矿山安全生产的重要因素之一。以安家岭露天煤矿29211工作面开采为例,采用相似材料模型试验研究方法,研究井工开采对露天矿边坡变形破裂过程的影响。试验结果表明：29211采面的推进使得上覆岩层发生垮落和下沉变形,形成“拱式”结构,对边坡产生较大的水平推力作用,导致边坡向临空面方向发生较大的水平位移,同时也造成了边坡不同程度的拉裂和沉降变形;当29211工作面推进至合理停采线2时,边坡岩体内出现局部裂缝,推进至设计停采线时,边坡岩体内裂缝已逐渐形成并贯通至坡底,因此,29211工作面推进至合理停采线2时为适宜停采位置;29211工作面开采完毕后工作面中部正上方沉降量最大,边坡岩体最大下沉量约为8 m,边坡体内裂缝逐渐贯通,有被挤出的趋势。研究结果对露天矿现场开采安全提供理论指导。     

藏北达杂迪扎错中二叠世鲁谷组地层层序及沉积环境浅析

西藏北部达杂迪扎错出露的中二叠世鲁谷组，是西亚尔岗中央隆起带的组成部分，对其地层层序和沉积环境的研究，有助于对羌塘盆地的从新认识。