我国露天煤矿水害特征与防治水技术

露天开采是我国煤矿开采的两大方式之一。与地下开采煤矿类似，露天煤矿在开采过程中同样面临防治水问题，由于我国露天煤矿水害类型相对单一，国内学者鲜有对露天煤矿的水害特征和防治水技术进行深入研究。以我国露天煤矿分布范围为出发点，从充水水源、充水通道、充水强度3方面分析露天煤矿水害特征，得出大气降水、地表水和浅层地下水是主要充水水源；人为开挖形成的直通式通道、强渗透含水层或透水层、垂向导水钻孔、滑坡形成的地表裂缝等是主要充水通道；季节性变化明显、疏排水周期长、排水量大是露天煤矿疏排水主要水害特征的结论。归纳目前我国露天煤矿常用的7种防治水技术，提出露天煤矿由远及近、由上而下、由面至点的立体防治水技术体系。从地下水资源保护和生态环保角度出发，为实现露天煤矿绿色开采和可持续发展，提出以切断补给通道、减小矿坑疏排水量为目的的帷幕截流技术是今后露天煤矿防治水的主要技术方法。      

我国露天煤矿截水帷幕关键技术进展

我国露天煤矿普遍采用抽排方式进行地下水控制以满足煤炭资源安全开采要求,这种方式对水资源造成极大破坏,严重影响煤矿周边的生态环境。近年来,随着我国社会经济的全面发展,国家对生态环境保护、生态文明建设提出了更高要求,如何优化、转变露天煤矿地下水控制方式,减少矿坑疏排水量是露天煤矿防治水工作普遍面临的崭新课题。采用截水帷幕技术取代疏排降水技术,由被动疏水变为主动截水,是解决露天煤矿因疏排水带来诸多问题的根本措施。以内蒙古扎尼河露天煤矿、元宝山露天煤矿截水帷幕实施过程为例,介绍我国露天煤矿截水帷幕设计理念、施工工艺和截水帷幕材料,在实践过程中,突破了防渗膜大深度垂向隐蔽铺设与连接技术瓶颈;研发了超长槽段连续开挖及浇筑工艺,大幅减少接头数量;研制粉煤灰?水泥混合浆体与HDPE防渗膜的复合帷幕材料,提高帷幕抗渗与抗变形性能;构建帷幕质量与截水效果综合检验体系,掌握了露天煤矿截水帷幕建造关键技术。截水帷幕技术在我国露天煤矿的成功应用,丰富了露天煤矿防治水与水资源保护技术理论,促进了行业技术进步,为露天煤矿地下水控制及安全绿色开采提供了新思路、新技术、新工艺,对其他非煤矿山及水利水电、交通等更高防渗等级要求的工程具有重要借鉴意义。      

蒙东地区露天矿边坡稳定性影响因子与敏感度分析

边坡稳定性对露天煤矿安全高效开采至关重要。在系统总结蒙东地区露天煤矿赋存条件的基础上,提出了该地区露天煤矿边坡的工程地质特征及稳定性影响关键因子。采用正交试验与极差分析法,对该地区露天煤矿边坡稳定性影响因子的敏感度进行了研究。研究结果表明:软弱结构面分布特征、软弱结构面强度及变形特征、地下水疏排效果和综合帮坡角是控制该地区露天煤矿边坡稳定性的关键因子;不同开采阶段边坡稳定性影响因子的敏感性会发生变化,边坡防治策略及重点也应相应调整。      

科技动态

元宝山露天煤矿是我国大型露天煤矿,设计年产原煤500万t。煤田位于英金河冲积平原,第四系富水性强,水文地质条件复杂,在国内外实属罕见。地下水的疏干工作能否顺利进行,将直接关系到元宝山露天煤矿的基建施工进度和按期移交投产。而矿区工业(如发电厂)、农田灌溉以及居民用水水源均为第四系地下水,露天煤矿疏干工程的实施,必然影响工农业和民用水水源。因此,建立精确的三维数值模型,预测其疏干效果,严格控制疏干降落漏斗,使露天煤矿疏干对矿区及相邻地段工农业和民用供     

基于DeepLabv3+与GF-2高分辨率影像的露天煤矿区土地利用分类

遥感与深度学习为及时掌握露天煤矿区土地利用情况提供了高效率的技术手段。基于国产高分二号(GF-2)卫星高分辨率遥感影像,利用深度学习DeepLabv3+模型实现露天煤矿区土地利用识别,并与U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法进行对比。首先,制作高分辨率影像样本数据,通过敏感性测试确定适合研究区露天煤矿场景的样本最佳裁剪尺寸和方式;然后,训练深度神经网络DeepLabv3+模型,进行土地利用识别实验;最后,比较不同方法的识别结果。结果表明:研究区露天煤矿场景下的样本最佳裁剪尺寸为512像素×512像素,最佳裁剪方式为随机裁剪。采用的DeepLabv3+模型对露天煤矿区土地利用识别的总体精度、Kappa系数分别为80.10%、0.73,均优于U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法的识别精度。DeepLabv3+模型的识别速度与上述5种方法保持在同一数量级,验证了DeepLabv3+模型和GF-2卫星影像在露天煤矿区土地利用识别中的可行性,对露天煤矿区生态环境监测与修复规划具有重要意义。      

露天煤矿边坡工程地质勘察中几个常见问题的刍议——以胜利煤田东二号露天煤矿、白音华煤田一号露天煤矿为例

随着内蒙古自治区二连盆地群早白垩世陆相沉积煤田的大规模勘查和开发建设,一些大(特)型露天煤矿的边坡工程地质勘察及稳定性分析评价工作也已陆续展开,但由于各勘察施工单位的工作方法不尽一致,给边坡岩体的稳定性评价带来了一定的影响。以盆地群内的胜利煤田东二号露天煤矿、白音华煤田一号露天煤矿工程地质勘察实践为例,对下白垩统巴彦花群煤系软岩边坡工程地质勘察中的软岩强度的界定、岩心采样方法的选择、数字测井成果在解释软弱(夹)层中的应用、钻孔波速测试方法的应用和边坡稳定性随含水率变化的敏感度分析5个方面进行了详细论述,并提出了相应的划分标准与技术方法。此结果可使盆地群中露天煤矿边坡工程地质勘察工作更加合理。     

大中型露天煤矿闭坑地质灾害浅析

未来10年，我国大中型露天煤矿将陆续达到设计服务年限，闭坑后的大中型煤矿，如果管理和治理不当，将会诱发大量的地质灾害，造成重大的社会、经济、环境和生态问题。文章根据大中型露天煤矿在生产过程中诱发的大量地质灾害，提出这些矿山在闭坑后可能诱发的地质灾害类型及因素，并对防治措施提出建议。     

露天煤矿的勘探程度和勘探方法

露天采煤生产效率高,成本低,产量大,资源回收率高,出煤快,材料消耗低,节省坑木并且安全,是我国采煤方法发展的方向之一。当前我国露天煤矿还不多,但我国煤炭资源丰富,东北三省、内蒙、山西、新疆、云南等地都有大量适宜露天开发的煤田。在实现我国煤炭工业现代化过程中,无疑将要求我们提供更多的适宜露天开采的井田地质资料。为了寻求露天煤矿多快好省的勘探方法,我们曾对辽宁省抚顺、阜新海州、阜新新邱、平庄,和元宝山等几个大的露天煤矿进行了探采对比工作。在总结已往勘探和开采的     

黑龙江宝清露天煤矿首采区多层含水层地下水数值模拟

露天煤矿开采的矿坑排水量和水位降深是决定煤矿首采时间的关键问题。利用GMS软件建立了黑龙江省东部宝清露天煤矿首采区三层含水层和两层弱透水层组成的地下水渗流数值模拟模型,再利用实测资料对所建立的模型进行了参数识别和模型验证。在综合考虑经济效益和降水效果的条件下,再利用该模型对不同方案下地下水流场的变化进行了预测,据此提出了露天煤矿首采区最优的布井方案（86眼降水井）及相应的开采量（95 718.84 m^3/d）,预测了首采区地下水位的下降过程（平均下降速度为0.17 m/d）。     

露天煤矿截水帷幕效果检验方法及截水效果分析

某露天煤矿为减少矿坑疏排水量，通过施工截水帷幕切断矿坑北侧河流补给通道。根据现场施工条件，采用低强度抗渗混凝土地下连续墙、HDPE防渗膜、超高压角域变速射流注浆、咬合桩4种工艺构建截水帷幕。为检验施工过程中露天煤矿截水帷幕的效果，针对低强度抗渗混凝土地下连续墙、HDPE防渗膜、超高压角域变速射流注浆等3种截水帷幕工艺，进行了4次围井试验。试验结果表明，在露天煤矿深厚砂卵石层动水、低温条件下，低强度抗渗混凝土地下连续墙、HDPE防渗膜、超高压角域变速射流注浆帷幕均具有良好的截水效果，渗透系数分别达到8.34×10-7、6.28×10-7、7.85×10-7 cm/s，与原材料室内实验得出的渗透系数基本吻合。在4种帷幕工艺的共同作用下，露天煤矿矿坑疏排水量显著减少，围井试验在截水帷幕施工过程中具有良好的效果检验作用。      

预应力锚索在平庄西露天矿非工作帮边坡加固工程中的应用

预应力锚索在岩土工程边坡已经得到了广泛地应用,但在露天煤矿边坡的应用还不多见。本文介绍了预应力锚索加固在露天煤矿非工作帮的应用实例,就不同条件及不同加固参数的边坡加固效果进行了研究。其结果表明,通过预应力加固的边坡,其稳定性得到迅速提高。实施的加固参数能够满足矿山边坡的稳定要求。加固技术已在该矿得到应用。     

露天煤矿开采侧向帷幕控水原理与截水效果数值分析

露天煤矿开采过程中的矿坑疏排水是引起地下水资源流失的重要原因,寻求新的控水方法势在必行。以内蒙古赤峰市元宝山露天煤矿为研究对象,根据研究区水文地质与露天煤矿开发特征,分析了露天开采驱动下帷幕墙体建设对地下水系统控制的基本原理,得出帷幕墙体渗透能力越弱、厚度越大、与补给水体距离越近是帷幕墙减少露天采坑涌水的基本思路。将露天采矿疏排水与地下水系统数值仿真研究结合,对露天煤矿开采与帷幕墙建设对矿坑疏排水强度影响程度进行预测分析,模拟结果显示,采用针对主要涌水段的局部帷幕工程方案,地下水仍然以露天矿采坑为降落漏斗中心,区域流场形态基本未发生重大变化,在未帷幕区段地下水发生了强烈的侧向绕流现象,初期(300 d)矿坑残余涌水量较之现有矿坑排水量最大减幅 37.16%,而残余涌水量随时间增大趋势明显。按准全封闭型帷幕方案建墙后,地下水基本未发生绕流现象,矿井残余涌水量为先减小后增大的趋势,最大减幅达85.79%,且后期涌水量增加幅度不大,可见准封闭型帷幕建设方案较之局部帷幕方案对矿坑整体涌水量的减排作用显著。通过分析露天煤矿开采侧向帷幕控水规律,构建帷幕阻水条件下地下水系统仿真模型,评价帷幕截水减排效果,以期为露天矿区煤–水资源协调开发提供科学依据。      

伊敏煤田发现炼焦煤

内蒙古自治区大兴安岭西坡晚中生代海拉尔盆地群的伊敏煤盆地,储量巨大,煤种单一,是我国正在开发的六大露天煤矿之一。      

露天煤矿滑坡灾害与整治

本文初步总结了我国主要露天煤矿几十年来所发生的滑坡成造成的灾害与滑坡模式，以及所采用的边坡监测方法和整治措施。     

生态脆弱露天矿区截水帷幕下松散层水位演化规律

我国蒙东地区生态环境脆弱,水资源匮乏,露天煤矿高强度开采引起地下水系统的补、径、排条件发生剧烈变化,导致松散层水位大幅下降、地表河流流量衰减、生态环境破坏。为揭示生态脆弱露天矿区在截水帷幕下的松散层水位演化规律,分析生态脆弱露天矿区地下水分布特征和采动对松散层水位的影响,开展截水帷幕下的松散层水位理论计算和物理模拟试验,结合现场监测数据分析截水帷幕下内蒙古扎尼河露天煤矿、元宝山露天煤矿松散层水位演化规律。结果表明:生态脆弱露天矿区松散层渗透系数大、水位埋藏浅;露天开采对矿区松散层水位影响巨大,矿区周边数千米范围内的松散层水位下降数米到数十米;理论计算和物理模拟发现,截水帷幕外侧松散层水位抬升幅度与帷幕长度呈正相关关系;远离帷幕的水位变化速率较为平稳,靠近帷幕附近的水位变化相对剧烈;扎尼河和元宝山露天煤矿现场监测结果显示,帷幕外侧松散层水位升高3.43~9.12 m,帷幕内侧水位降低3.21~10.15 m,外侧水位抬升幅度与截水帷幕完成率成正比。截水帷幕作用下的松散层水位理论计算和物理模拟结果可指导现场工程应用,截水帷幕能够显著抬升生态脆弱露天矿区周边松散层水位,保护矿区松散层水资源。      

露天矿边坡稳定性的层次分析-模糊综合评价耦合分析

露天煤矿台阶所构成的边坡对矿山资源生产及运输发挥着重要的作用,也承载着煤炭外运的任务,其稳定性对矿山连续生产具有重要意义。文章在边坡地质调查和监测信息分析的基础上,充分考虑边坡几何形态、地质信息、气象水文信息、现场监测信息等指标,以层次分析法确定边坡稳定性分析的指标权重,基于隶属度最大原则确定边坡稳定性状态,建立了多源信息融合的边坡层次分析-模糊综合评价模型。将该模型应用于扎哈淖尔露天煤矿北帮边坡稳定性分析中,最后基于数值模拟对模型进行了验证。研究表明,北帮边坡基本稳定,基于数值模拟得出扎哈淖尔露天煤矿北帮边坡滑移面安全系数为1.121,模型结果与数值模拟结果所得到的边坡稳定性状态吻合度较好,验证了模型的有效性。该模型可以充分考虑多重信息对边坡稳定性分析的贡献,从而更全面准确分析边坡稳定性。     

露天煤矿勘探方法体会

随着我国社会主义革命和建设的发展,露天煤矿将有很大的发展前途。合理评价和勘探适于露天开发的煤矿区,是今后煤田地质勘探工作中的一项重要任务。      

露天煤矿生态重建技术研究——以黔北某露天煤矿为例

土地资源是国家重要的自然资源,土地资源的合理开发利用有力地支持了国民经济的发展。但在闭坑的露天煤矿中,对矿山地形地貌、土地资源、生态植被等影响较大,为促进生态可持续发展,应积极采取自然恢复、辅助再生、生态重建等措施,及时对损毁区域进行生态修复,改善生态环境。实现煤炭开采扰动区域的地质环境达到稳定、损毁土地得到治理利用、生态系统功能得到恢复和提升、废弃资源得到综合利用等目标。本文以黔北某露天煤矿为例,通过采取生态重建技术该露天煤矿进行修复,恢复耕地33682 4 hm2,林地14262 6 hm2,农村道路1389 7 hm2,公路用地0271 8 hm2。通过地貌重塑、土壤重构、植被重建等生态重建技术对矿山损毁区进行修复,以期为同类型矿山生态修复提供借鉴。     

关于露天煤矿边坡勘探工作的几点建议

在我国蕴藏的煤炭资源中,适合露天开采的占有相当比例。随着四化建设对能源需求量的加大,势必加快露天煤矿建设和开采的速度,并加大现有露天矿的深度。      

煤田地质勘探工程监理工作中的要点论述

煤田地质勘探工程正逐步引进监理工作制。结合锡林浩特胜利煤田东区二号露天煤矿地质勘探工程,在简要介绍监理组织机构、监理职责的基础上,重点论述了煤田地质勘探工程监理工作的要点。