摘要：短壁块段式充填采煤技术可有效解决煤炭资源浪费、水资源流失和矸石堆积等问题,然而,采空区矸石充填材料受到矿井水的长期作用后,其内部重金属离子可能会发生浸出,对矿区水资源造成一定潜在污染影响。为此,结合短壁块段式充填采煤技术,系统地对采动造成的水资源流失和水资源污染综合防治展开研究。首先,针对矿区水资源流失防治,基于“煤柱、充填体-阻隔层-隔水层”的层位组合关系,研究短壁块段式充填采煤覆岩导水裂隙发育特征,揭示短壁块段式充填采煤诱发的覆岩结构演变下水资源保护的控制机理。其次,针对矿区水资源污染防治,建立采空区矸石充填材料重金属离子迁移模型,揭示矸石充填材料对水资源的污染机理,分析矸石充填材料重金属离子迁移规律。并由此总结矿区水资源流失-污染综合防治技术,提出基于水资源流失-污染防治的充实率设计方法。结果表明:在水资源流失防治方面,矸石材料作为充填体充入采空区后,作为永久承载体与块段间保护煤柱共同承担上覆岩层的载荷,有效阻止了低位岩层组的垮落,限制覆岩导水裂隙贯穿隔水层,确保高位岩层组的完整性;在水资源污染防治方面,矸石充填材料重金属离子在渗流、浓度、应力的耦合作用下,以矿井水为载体,在重力势能和水头压力的驱动下沿着煤柱侧向以及底板下方进行迁移运动,且重金属离子迁移距离随底板岩层渗透率、重金属离子浸出浓度/污染源强、底板裂隙深度和水位高度的增大而增大,随矸石粒径和围岩应力的增大而减小。基于此,总结了矿区水资源流失-污染综合防治技术,包括开采参数调控技术、充填参数调控技术、污染源头调控技术、传播途径调控技术以及水体原位调控技术,并提出基于水资源流失-污染防治的充实率设计方法,实现矿区水资源流失-污染综合防治。研究成果对综合防治煤炭开采造成的矿区水资源破坏问题提供一定的科学理论依据和工程指导。

摘要：榆神矿区是目前陕北大型煤炭基地的主力矿区,高强度煤炭资源开发过程中煤层顶板水害与水资源流失问题突出。文中以位于榆神中部矿区的金鸡滩煤矿为研究对象,分析了井田“煤(煤层)-基(正常基岩)-风(风化基岩)-土(黄、红土层)-沙(沙层)”典型水文地质结构特征,根据采动导水裂隙与含、隔水层揭露关系,研究得出采动导水裂隙一般发育至风化基岩含水层内部或关键隔水土层下部,风化基岩与正常基岩裂隙含水层地下水是矿井直接充水水源,近地表沙层潜水、地面沉陷积水、大气降水为矿井间接充水水源。另外,通过分析井田煤层顶板隔水土层空间分布与岩性特征,得出在煤层开采过程中由于隔水土层缺失形成的局部透水天窗,以及弱阻水黄土层是引起近地表松散含水层涌(失)水的主要通道,并总结提出透水天窗递进漏水、弱阻水土层越流两类涌(失)水模式,其中透水天窗模式是引起工作面涌水量显著增大,以及导致松散含水层地下水大量漏失的重要原因,文中研究成果以期为榆神矿区顶板水害防治与地下水资源保护提供依据。

摘要：为研究古叙矿区导水裂隙发育规律,文章以观文煤矿12624工作面为背景,采用离散元数值模拟方法分析了开采过程中应力、位移和导水裂隙的动态演化过程。结果表明:导水裂隙高度随工作面推进长度增大且动态变化,存在裂隙“闭合”现象,泥岩和砂岩互层会抑制其发育速度,强度较高的砂岩地层形成稳定的“拱形”结构导致导水裂隙高度趋于稳定,最大高度为35.5 m,对应裂采比为25.4,与经验公式结果基本相符。

摘要：以某矿106综放面为工程背景,采用井下仰孔注水测漏试验观测方法分析研究了综放开采所引起覆岩"三带"的分布形态特征。结果表明,开采引起的最大采裂比为13.30,最小采裂比为12.85,低于特厚煤层分层开采的采裂比。当采用放顶煤开采方法在水体下开采时,可按16.3倍的采放高设计安全防水煤岩柱的厚度。研究结果为该矿水体下(防水、保水)、建筑设施下开采和安全生产提供科学依据。

摘要：以中六运输大巷断层影响范围内顶板淋水防治为工程背景,提出采用RSS化学浆液对顶板淋水区进行快速封堵,同时采用U型钢架棚+聚氨酯浆液强化围岩支护强度,避免围岩变形产生新的导水裂隙.结合现场条件,对具体采用的顶板淋水注浆封堵技术方案进行设计,并进行工程应用.现场应用后,中六运输大巷顶板淋水问题得到较好解决,巷道围岩变形控制在安全范围内,采用的技术方案可满足中六运输大巷后续安全使用需要.

摘要：以山西某矿60903综采工作面内X12导水陷落柱治理为研究背景,结合钻探、物探资料,提出采用注浆加固方式封堵陷落柱导水裂隙、隔断底板含水层与陷落柱间水力联系并加固煤层底板强度,为采面回采过陷落柱创造良好条件。对陷落柱内注浆加固布置方案进行详细设计并应用,现场应用后,60903综采工作面过X12陷落柱期间及过陷落柱后均未出现涌水情况,煤层底板保持稳定,未出现开采设备下陷等问题,表明采用的注浆加固技术取得较好应用效果。

摘要：采空区导水裂隙高度的确定,可以为矿井的防治水设计提供有效的基础数据,所以在生产实践中有较大的意义。采空区导水裂隙形成机理比较复杂,受多方面因素影响,导水裂隙高度的确定是一个复杂的非线性问题,可以有效运用人工智能算法自学习,高精度拟合的优点进行预测。

摘要：基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的赋存和水文地质条件,采用离散元数值计算方法,分析了覆岩结构组合对急倾斜煤层开采导水裂隙演化规律的影响。结果表明:急倾斜煤层采场上覆岩层无关键层及覆岩结构组合为隔水-结构关键层时,导水裂隙分布呈"耳型"特征;采场上覆岩层存在结构关键层,直接顶为坚硬岩层和软弱的隔水关键层时,导水裂隙以平行于层面的离层裂隙为主;急倾斜煤层开采不同覆岩结构组合,导水裂隙发育高度均随煤层采厚的增加呈增大趋势,裂采比呈降低趋势。现场依据导水裂隙分布特征,设计了合理的防水煤柱尺寸和矸石充填注浆胶结顶板控制技术,确保了水体下急倾斜煤层的安全回采。

摘要：煤矿主要涌水水源来自于顶板,因此研究顶板导水裂隙带的发育高度和相关影响因素对矿井防止涌水有重要作用,以察哈素矿为研究对象,通过实验和施工,计算出冒裂带合理高度,并且得出单位进尺漏失量同单位时间漏失量变化趋势一致的结论,在今后的安全设计和生产中,为了保证煤矿的安全生产,导水裂隙比均采用最大值109.2 m且合理的观测方案必须以最大高度及形态预计准确为前提。剪切与土岩分界面顺层滑动形成的组合滑动模式,为边坡失稳的预防和治理提供了科学的依据。

摘要：以伊犁矿区第三系砂砾岩含水层下综放开采为工程背景,利用相似模拟实验研究了采动引起覆岩的破断特征。结果表明,工作面推进到135 m左右,裂隙带即与砂砾岩含水层贯通,这对于6-7煤层安全高效开采造成了较大威胁。为了保障工作面回采安全,设计了超前探放水钻孔,累计泄水量为344 800 m^3,大幅度减少了对粗砂岩流砂层的补给作用;对首采综放工作面现场观测表明,垮落到采空区的粗砂岩流砂层成为湿润的固体砂,固体砂覆盖于采空区又起到防灭火的作用,对矿井安全生产十分有利。