摘要：高矿化度矿井水在我国西部矿区普遍存在。近年来随着煤炭西进战略的实施,该区域的干旱、水污染和生态退化问题日益凸显,迫使关于高矿化度矿井水资源化和达标排放的政策法规日益趋严,进而倒逼高矿化度矿井水节能高效脱盐技术不断发展。为进一步提高西部矿区高矿化度矿井水的资源化利用水平、降低脱盐成本,基于广泛的矿井水水质水量、分布现状和脱盐技术现状调研,针对现阶段高矿化度矿井水脱盐主流技术因非选择性脱盐和单纯追求高脱盐率而产生的过度脱盐、工艺复杂、高能耗、膜污染等问题,提出针对煤矿区溶解性总固体(TDS)在1 000~3 000 mg/L微咸矿井水分级分质回用适度脱盐工艺。适度脱盐核心是对矿井水中特定离子(如Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)等)进行有选择性的脱除,在满足相关水质要求前提下使脱盐成本最小化,实现节能脱盐和降本增效。将微咸矿井水的适度脱盐作为目标,将纳滤膜(NF)的筛分、道南效应作为理论基础,通过室内配水试验、现场小试、实验室表征等,系统性研究微咸矿井水的适度脱盐工艺及其关键运行参数。结果表明NF在允许部分一价离子通过的同时能够截留矿井水中高价态特征离子,其较为宽泛的脱盐率区间(37.4%~98.25%)相对反渗透技术在微咸矿井水适度净化方面更具优势;由于纳滤膜运行压力低、膜孔径大,相比反渗透膜的抗污染能力更强,纳滤适度脱盐工艺在无机污染物较重的微咸矿井水净化方面具有较大应用前景。

摘要：深部破碎煤岩体受地应力和开采扰动常处于三向应力状态,其渗透特性是影响矿井突水灾害预防和瓦斯抽放的重要因素之一。为研究深部破碎煤体的渗透性能,采用自主研发的破碎岩石三轴渗流试验系统,并设计一套破碎煤体三轴渗流试验方案,进行三轴应力作用下破碎煤体渗流试验,得到破碎煤体渗透特性随围压及孔隙率的演化规律。试验结果表明:①三轴应力作用下破碎煤样渗流雷诺数最大值为47. 58,渗流速度与孔压梯度两者之间符合Forchheimer关系;②三轴应力作用下破碎煤样的孔隙率与围压的变化规律呈负相关,各级轴向位移下,两者服从对数函数关系;③随着有效应力的增大,各粒径下的破碎煤样孔隙率逐渐减小,破碎煤样孔隙率的理论计算值与试验结果较为吻合,表明文中给出的孔隙率计算方法可行;④各级轴向位移下,破碎煤样的渗透率随围压增大而减小,不同粒径的破碎煤样渗透率随围压的演化规律可用k=me^(nσ3)公式表示,颗粒粒径越大,破碎煤样的渗透率随围压的变化越敏感;⑤颗粒粒径及孔隙排列方式影响破碎煤样渗透性能,不同粒径破碎煤样随孔隙率的减小,渗透率整体减小,非Darcy流β因子呈增大趋势,其中渗透率的量级为10^(-14)～10^(-10) m^2,非Darcy流β因子的量级为10~7～10^(11)m^(-1)。所得研究结论有助于增强深部破碎煤岩体渗透特性演化规律的认识。

摘要：基于系统动力学理论,提出了煤矿工作面推采采空区涌水双指数衰减动力学模型,选取宁东煤田鸳鸯湖矿区典型工作面推采顶板涌水过程为研究对象,进行了双指数动力衰减模型拟合,利用麦克劳林公式等方法确定了具有物理意义的模型参数的近似解,以及工作面推采过程采空区峰值水量及发生位置,动态平衡水量及发生位置,探讨了主要参数的影响因素。结果指示:以动、静两种形态涌入采空区的水量共同作用,控制采空区涌水变化特征,但动态补给量是主控因素;在顶板含水层特征类似,构造影响可忽略条件下,推采速度决定了峰值水量和动态平衡水量发生位置,峰值水量和动态平衡水量受采厚、顶板岩性特征、含水层特征等条件共同影响。研究结果为形成趋势合理、精度较高的工作面涌水量预测方法提供了新思路。

摘要：侏罗系煤田煤层开采普遍受到顶板复合含水层水影响。选取陕北榆横矿区袁大滩煤矿2煤开采顶板复合砂岩地层为研究对象,基于经验公式和实测公式,计算导水裂缝带发育高度,确定2煤至直罗组顶界为富水性分区范围;选取评价层段砂岩等效厚度、砂–泥互层特征等7个岩性结构指标,重点考虑2煤含水性特征,计算了各钻孔位置富水性综合指数,借助Arcgis软件,绘制了研究区富水性分区图,揭示区内富水性从西北向东南递减,与区域富水性背景一致。研究结果对于富水性指数法在煤层含水条件下的应用有推动作用。

摘要：水化学和统计学基本理论在突水水源判别方面应用较多,但在砂源判别方面还较为新颖。针对鄂尔多斯盆地西缘某侏罗系煤矿发生的一起典型突水溃砂事故,利用水化学Piper图法和Gibbs图法等对突水水源进行了研究,经分析、验证,成功确定了突水含水层;结合溃砂样和附近钻孔岩芯砂样矿物成分,利用层次聚类分析方法对砂源地层进行了分析,得到了溃砂层位信息。研究结果验证了水化学特征分析法判别突水水源的可靠性,推动了统计学方法在砂源判别应用上的发展,能够为区域水害防治提供理论依据。