煤矿环境治理技术新进展及应用

我国煤炭资源的长期大规模开发和利用引发了一系列环境问题,主要包括环境污染、资源破坏和地质灾害三类。地下充填方法是一种行之有效的生态环境修复方式。新型离层注浆技术可有效预防因采煤塌陷产生的环境问题,同时解决煤矿建筑物压煤问题,实现顺序开采,延长了煤矿生产年限,缓解了矿山关闭所带来的环境问题。中国煤炭地质总局在采煤沉陷治理领域以新型覆岩离层注浆技术为核心,形成了产学研用一体化的采煤沉陷区治理综合技术体系。通过对新型离层注浆技术的研究与实践,形成了厚煤层覆岩离层注浆控制采空塌陷技术体系,完善和发展了采空塌陷控制理论与技术。该技术在夏店煤矿得到了成功应用,取得了较好的经济和社会效益     

甘肃省华亭县采空区地面塌陷成因及防治对策

甘肃省华亭县开采煤炭资源历史悠久,在采煤区造成了严重的地面塌陷灾害,形成华亭和安口2个塌陷区,塌陷总面积达19.34km2。塌陷区内房屋、道路、市政设施、农田、水利等设施遭受了较严重的破坏,严重的制约着社会经济的发展和威胁着人民群众的生命安全。文章在阐明区内地质环境条件的基础上,指出了采空塌陷的成因是由地质环境条件和采煤工程活动共同决定,地质环境条件为内因,采煤工程活动为外因,内因决定了它的分布区域,外因则控制它的发育程度。采煤诱发地震在地面塌陷形成发展过程中发挥了推波助澜的作用。最后,对地面塌陷灾害的发展趋势作了初步预测,并提出了地面塌陷灾害的综合治理建议。     

基于无人机载LiDAR的采煤沉陷监测技术方法——以宁东煤矿基地马连台煤矿为例

探索采煤地表沉陷的高新监测技术方法是推动采煤沉陷监测的重要工作,无人机载LiDAR采煤塌陷监测技术是无人机与LiDAR构建的一种新型低空三维空间测量技术。以宁东煤炭基地马莲台煤矿采煤沉陷区为例,采用无人机机载LiDAR监测技术获取了2017年4月及8月2期三维点云数据,通过数据三维建模和沉降信息提取,得到了地面沉陷情况的三维立体图,监测出了3处地面沉降区,并利用实测水准点和已有GPS自动监测站数据,对该技术监测地面沉降的精度进行评估。研究结果表明,无人机机载LiDAR监测技术方法可满足采煤塌陷的立体监测需求,具有机动灵活、成本低、效率高、精度高等特点,未来可在类似地区推广应用。     

山西阳泉矿区刘村采煤塌陷机理及数值模拟

选取山西阳泉矿区单煤层开采引发的强烈地面塌陷作为研究对象,在详细介绍刘村采煤塌陷所处地质环境背景及其发育变形特征的基础上,根据区域岩体工程地质特征,将其划分为12层岩组;运用关键层、复合关键层理论对采煤塌陷机理进行了分析,获取Hoek-Brown岩体力学参数;采用Flac5.0 Extrusion对刘村采煤塌陷坑进行了反演模拟。数值模拟反映各阶段采动裂缝在地表的发育分布情况并计算了最终沉降量,覆盖层裂缝自然修复周期为2个月,基岩裂缝自然修复周期为3个月;采动裂缝最终在平面上呈“θ”形,塌陷中心1和塌陷中心2最终沉降量分别达到4.5 m和4 m,塌陷面积是工作面面积的1.85倍。模拟结果与调查监测数据高度吻合,客观地反映了地表变形和深部覆岩塌陷的发展变化过程,为塌陷机理分析起到了帮助作用。该套岩体力学参数与模拟方法适用于阳泉矿区采煤塌陷精准预测。     

神府—东胜矿区采煤塌陷对包气带结构的影响

通过对比采煤前和采煤塌陷过程中及稳定后包气带结构的变化,详细研究了神府—东胜矿区采煤塌陷对包气带结构的影响。研究结果表明:在采煤塌陷前,包气带组成岩性主要为风积砂岩和萨拉乌苏组粗砂岩,相对较薄,包气带组成介质层序较清晰,各岩性介质颗粒排列有序、均一,包气带内部结构以孔隙为主;在采煤发生后的塌陷非稳定阶段,塌陷裂隙贯通含水层,使地下水大量渗漏,同时产生大量贯穿地表的裂隙,引起岩土孔隙性发生变化,使得塌陷区包气带变厚,在一定深度上结构不均,浅部包气带结构转化为以裂隙为主;到塌陷稳定阶段,包气带结构变化趋于稳定,厚度增加,但在地表以下仍存在一些断续的裂缝(隙),使塌陷区包气带形成以孔隙为主,间夹断续裂隙的特殊包气带结构。     

基于四旋翼无人机的宁夏羊场湾煤矿采煤沉陷量监测

小型无人机遥感技术具有成本低、操作灵活便利等优点,在地质调查中的作用愈来愈重要。采煤地表沉陷量变形监测是掌控采煤地表岩移变形规律和治理塌陷的关键性工作。重点探索四旋翼无人机遥感技术监测在羊场湾煤矿Y120212工作面采煤沉陷量的监测研究,通过野外踏勘与控制点布设、无人机航线规划与执行、4D产品制作的工作程序和监测方法,探索无人机遥感技术监测在矿山地质塌陷监测的应用。研究结果表明,通过对无人机遥感技术生成的DSM处理,经过多期地面高程的对比,得到Y120212工作面最大沉陷量达6.5m。结合分析、对比,无人机遥感技术可以实现采煤塌陷区地表沉陷变形监测,进而形成和发展了煤矿地面塌陷新的监测技术。     

采煤塌陷区稳定性分析研究

以吉林辽源煤矿塌陷区为例,应用高精度电磁频谱探测法进行了煤炭采空区探测,通过勘探结果与实际资料对比分析,评价了辽源采煤塌陷区的稳定性,探索了应用电磁频谱物探技术进行采煤塌陷稳定性分析评价的可行性。为塌陷地的稳定性评价,提供了一种思路和方法,对于采空区地面塌陷的恢复治理和合理开发利用,具有一定的实用价值。     

大柳塔煤矿采煤塌陷对土地沙漠化进程的影响

陕西神木大柳塔县地区煤炭资源的开发不可避免会产生地面塌陷、地裂缝、地下水位下降等矿山环境地质问题,地面塌陷是否会加剧土地沙漠化成为研究的热点问题。调查表明20年间整个研究区和其中的主要矿区土地沙漠化呈现出重度沙漠化土地逐年减少、轻度及非沙漠化土地面积逐年增大的一致演化趋势,采煤塌陷区土地沙漠化没有出现加剧的现象。通过4处采煤塌陷区及2处煤矿未开采区土壤垂向剖面研究,地表植被类型及覆盖度、植被根系垂向分布、土壤粒度、含水率、地下水位之间等关系表明,采煤塌陷对土地沙漠化进程没有明显的影响。年均415mm的降雨量基本满足采煤塌陷区沙生植被正常生长所需水份,其结论为该地区大规模煤炭资源开发土地沙漠化防治提供了科学依据。     

神府矿区西沟-柳沟流域地面塌陷及其环境效应

神木县西沟-柳沟流域煤炭开采历史悠久,主采侏罗系延安组4~(-2)、5~(-2)和5~(-3)煤层,采煤方法由之前的房柱式开采逐渐转换为井下综采。以西沟-柳沟流域内大砭窑煤矿和凉水井煤矿为基础,以不同开采方式诱发地面塌陷为对象,通过对流域区实地调查和分析,将区内地面塌陷分为房柱式采煤突发型塌陷和井下综采预知型塌陷,并对流域内地面塌陷主要表现形式—地裂缝和塌陷槽特征加以阐述和总结。在灾害调查的基础上,还对流域内土地资源、泉、井和地表水做了诸多工作,结果显示:地面塌陷对地质环境条件影响严重,地形地貌因地面塌陷而改变,土地资源因此受到破坏;采煤顶板冒落,流域内含(隔)水层破坏,地下水漏失、水位下降,地表水也随地裂缝流失,区内多处泉已经干涸,支沟断流等都与采煤引起的地面塌陷有关。     

兖州市采煤塌陷地治理项目管理存在问题及建议

采煤塌陷地综合治理是对因采煤造成地表塌陷沉降的区域进行综合治理,使塌陷的土地恢复其农业可利用性的复杂过程,需要投入大量的人力、物力和财力。该文结合兖州采煤塌陷地综合治理实际情况,对在采煤塌陷地治理过程中存在的几个主要问题进行分析并针对问题提出了相应建议。     

大石桥市官屯镇大岭西山菱镁矿复采地质灾害预测及开采方式探讨

大石桥市官屯镇大岭西山菱镁矿区属小圣水寺菱镁矿床的一部分,由于分散开采,现状矿 山地质灾害严重,已经致使矿区停采,在矿区的复采中又可能诱发和遭受新的地质灾害,形成复采 中的安全隐患。研究认为,复采可能诱发的地质灾害类型有采空区地面塌陷、地裂缝、岩石崩塌, 可能遭受地质灾害类型有采空区塌陷、地裂缝、滑坡、矿坑突水、崩塌(冒顶垮帮)。开采方式可 采取露采为一期、坑采为二期的方式进行,并根据相应的地质灾害类型指出了在复采中应采取的安 全技术措施和建议。     

粉煤灰污泥添加剂对地下水质影响的模拟研究

通过测定土柱和淋洗液中重金属的含量,研究石灰岩质土壤应用粉煤灰污泥添加剂改良后重金属在土壤剖面上的分布移动特征及对地下水质的影响.结果表明:仅试验层内除As和Ni外,Zn、Cd、Pb、Cu、Cr、Hg含量明显增加,未出现明显向下移动的趋势;同时重金属淋出量明显增加,但未超过地下水Ⅲ级标准.初步认为与添加剂自身、重金属的特性及石灰岩质土壤滤层的截固作用相关.粉煤灰污泥经过合理的配施和预处理应用于石灰岩质矿区退化土壤的改良,短期内不会对地下水的质量产生明显的影响.     

岩溶塌陷区划的迭置分析方法和宏观减灾对策研究

以唐山市岩溶地面塌陷区为依托，提出了单因子图迭置分析的岩溶地面塌陷危险区划分原则和方法，编制了相应的软件系统ＫＬＣ，并对唐山市城市岩溶塌陷进行了综合分区评价。以此为基础对岩溶塌陷宏观减灾对策进行了探讨。提出了以防止岩溶塌陷为目的的地下水优化管理方案，使地下水状态在岩溶地面塌陷危险区形成最不利于塌陷产生的水动力状态，以实现全区塌陷危害最小的目的。     

吉林省地质灾害易发程度分区方法研究

地质灾害易发程度分区是地质灾害防治工作中的重要组成部分,是编制地质灾害防治规划的基础。本文所述地质灾害是地质灾害防治条例中规定的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等。这些地质灾害的发生与地形地貌、岩体类型、密度、降水强度等地质环境条件及人为工程活动等密切相关,本文对吉林省地质灾害易发地区进行了研究。     

基于GIS的江苏宜兴市地质灾害易发区评价

宜兴市地质环境条件复杂,人类工程活动强烈,地质灾害发育、危害严重。本文通过对宜兴市地质灾害发育现状、形成条件及影响因素分析,选取了评价因子,在网格剖分的基础上,采用加权指数模型,分别计算出每个单元的滑坡和崩塌、岩溶地面塌陷、采空地面塌陷的易发程度指数,然后利用MapGIS的空间分析功能进行叠加,得到宜兴市的地质灾害易发程度综合指数分区图,划分出地质灾害高、中、低和不易发区,为科学地开展地质灾害防治提供了依据。     

北京西山煤炭采空区“井筒型”塌陷灾害及成因

20世纪80年代以来，在北京西山开展的灾害地质调查中，“井筒型”塌陷坑的成因引起的争论较多。本文根据该类塌陷的地质特征，从当地的地质、水文、气候等条件的分析入手，提出煤炭采空是其形成的主要原因，地表水的下渗和矿震是其重要的诱发因素。     

贵州盘县石桥矿区地质灾害研究

通过对贵州省盘县某煤矿区地质灾害的实地调查,矿区主要发育的地质灾害主要有滑坡、崩塌、地裂缝、地面塌陷等,其形成与发展固然与自然地质环境相关,但长期较大规模的煤炭资源开发和无序的开采等人类工程活动是主要影响因素,采用科学的煤炭资源开发方案与采矿方法才是避免与减轻地质灾害发生的主要途径。     

广东省地面塌陷特征及防治对策

广东省的地面塌陷主要有自然塌陷及人为塌陷等2种类型。其中人为塌陷包括抽排水塌陷及采空区塌陷。地面塌陷的平面形态多呈圆形、椭圆形、长条形和不规则形等;剖面形态大致可分为竖井状、蝶状、漏斗状及坛状等。从区域上看,地面塌陷的分布特征受地形地貌、地质构造、地下水作用特征、岩溶发育程度、覆盖层条件和人类工程活动等的控制。探讨了广东省地面塌陷的防治对策。     

贵州矿山地质灾害类型及其基本特征

贵州是矿产资源大省,随着全省矿产开发利用规模、强度的不断扩大和提高,不可避免地带来了一系列的矿山环境地质问题的出现,其中矿山地质灾害数量多、分布广,其危害和威胁最为严重。根据实地调查结果,贵州省矿山地质灾害主要发育有采空地面塌(沉)陷、滑坡、崩塌(危岩)、泥石流和矿坑突水五类。其中,采空地面塌(沉)陷分布最广、造成的直接经济损失最严重,滑坡和崩塌频发、造成的人员伤亡最大。本文基于实际调查数据,从地质环境条件、矿种、矿山开采规模和开采方式等方面,分析论述了贵州省矿山地质灾害的主要类型、发育分布特征及其危害特点。     

贵州开阳磷矿区崩塌及其防治

开阳磷矿区被称为地质灾害的博物馆,区内地质灾害灾种齐全,滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝等地质灾害广泛分布,山体崩塌是区内分布最广的地质灾害之一。文章通过对开阳磷矿区山体崩塌地质灾害的地质背景、采矿活动的调查和分析,得出开阳磷矿区山体崩塌地质灾害形成的基本条件是区内的特殊地形地貌及断裂构造,地下磷矿开采是主要诱因;统计了各矿段崩塌体的分布特征及其危害对象;选取区内典型崩塌体,利用极射赤平投影法定性分析崩塌体的稳定性,分析得出崩塌体是不稳定的;提出了采用井下充填采矿,遏制区内崩塌的进一步发展,并结合生态移民工程、锚固与防护工程、切割爆破清除危岩体等综合治理方法。