煤炭生态地质勘查基本构架与科学问题

基于煤盆地矿产资源与生态环境地质特征,以实现煤盆地多资源协同勘查开发与资源开发中生态环境和谐为目标,提出了煤炭生态地质勘查的理念与基本构架。煤炭生态地质勘查是指以煤炭地质基础理论和生态学理论为指导,针对煤盆地呈固、液、气、元素"四态"赋存的矿产资源、地表及地下空间关键层位、生态环境与其他自然资源,采用空、天、地一体化的多种勘查技术,涵盖资源勘查、开发地质保障、资源开发与环境保护、资源综合利用、生态修复与生态系统重构并贯穿于煤炭资源勘查开发到矿山闭坑全过程的相关地质与生态勘查工作。煤炭生态地质勘查是今后煤炭地质勘查工作的重要发展方向,核心理念是生态保护优先。基于煤炭生态地质勘查理念,以煤系矿产资源和水资源、地质关键层以及生态环境保护、监测、修复相关的主要地理要素、地质信息为对象,建立了煤炭生态地质勘查基本架构,分析了煤炭地质勘查工作向资源保障和环境保护与生态建设相结合的生态地质勘查方向转变的紧迫性。研究认为:煤炭生态地质勘查要统筹好资源保障与生态环境的关系,超前规划布局,优选遥感、快速精准钻探、高精度地球物理勘探等绿色勘查技术"空天地一体化"协同应用。根据煤盆地资源赋存特征选用煤与多种矿产资源的双目标、三目标、四目标、多目标协同勘查模式,同时在资源勘查、资源开采、采后修复全过程中注重地质关键层和生态环境信息的变化,实施环境保护与生态修复措施,并通过地质大数据分析技术,集成多维数据展示勘查成果,实现对煤系多种矿产资源、生态环境地质信息、开发地质条件的透明化、数字化。     

对我国煤炭主体能源地位与绿色开采的思考

针对我国存在的缺油、少气、相对富煤的能源资源国情,指出我国在相当长的时期内,虽然煤炭的比重将逐步降低,但煤炭主体能源地位短期内难以改变。同时指出,生态环境对煤炭开采和加工利用约束日益增大,绿色开采、清洁高效利用与开发西部煤炭是支撑煤炭主体地位、保障国家能源安全的重大需求。从生态环境脆弱、采动损害严重等方面分析出西部煤炭开发和环境保护矛盾尖锐,通过对地表生态与地下水埋深关系、植被适生水位、采动隔水性变化与隔水岩组的深入分析,揭示了维系地表生态系统的地质条件与采动损害机理,对支撑西部煤炭高质量发展的绿色开采技术进行了具体阐述。     

高密度电法勘测技术在采空区探测中的应用

随着早期地下金属矿山的粗放式开采,相当一部分矿山采用空场法进行采矿,遗留的采空区未及时进行处理,存在着采空区分布范围、规模和现存状态不清的问题,采空区围岩稳定性对地表生态环境和矿山下部资源开发利用均存在极大的威胁。探明生产矿山历史遗留采空区赋存状态已迫在眉睫,高密度电阻率法在采空区、溶洞等异常地质体探测中具有结果精准、易于施工、低本高效等优点。某金矿6-1号矿体因民采采空区技术资料缺失,下部资源开采受到采空区威胁,采用高密度电阻率法对民采采空区进行了探测,结合开采地质条件对探测数据进行分析,共圈定采空区异常区域4个,和工程揭露充分吻合,证明了高密度电阻率法在采空区探测中的实用性。     

新疆煤炭资源开发的环境效应与保护策略研究

为提供新疆煤炭资源保护性开发与开采的对策,促进新疆煤炭资源开发与环境相适应,总结分析了我国煤炭能源基地建设规划和新疆煤炭资源赋存特征、自然生态环境条件和现有开采方法特点。分析表明,新疆地理环境特殊,与中东部地区存在较大的差异,影响采矿后环境变化的地质条件与特征不明;煤炭开采引起覆岩活动与地质灾害规律不清;煤炭开发与环境的相容性以及可采性不确定。研究新疆煤炭资源开发开采的环境效应,需要重点考虑煤炭资源开发与自然生态环境的相容性、采矿方式影响生态要素及系统的可逆性、考虑资源环境价值的煤炭资源的可采性这3类关键问题。因此,针对新疆煤炭资源与生态环境协调开发的研究不充分及区域环境容量已对煤炭资源开发规模与布局形成倒逼机制的形势,提出了新疆煤炭资源宏观开发策略与微观开采技术相结合的策略,重点需要加强新疆煤田资源赋存特征、水文循环与水资源转换特征、生态环境脆弱特征研究,划分出煤炭资源-水资源-自然生态环境组合类型;煤炭开采引起覆岩活动与地质灾害规律、生态环境损伤机理及综合考虑资源环境价值与技术经济条件的新疆煤炭资源可采性研究的建议。这些研究成果对于优化煤炭产业布局、制定合理的煤炭开发规划、选择合适的开采方式、因地制宜划定生态红线,同时对加大矿区生态环境保护力度,研究推广矿山绿色开采技术,促进新疆煤炭产业可持续发展将具有重要的现实意义。     

西部煤炭绿色开发地质保障技术研究现状与发展趋势

西部地区是我国绿色煤炭资源的主要分布区域和国家大型煤炭生产基地聚集区,也是我国生态环境脆弱区。在煤炭作为我国主体能源短期内难以改变的情况下,安全绿色开采、清洁高效利用西部煤炭资源已成为保障国家能源安全的重大需求。从煤系矿产资源协同勘查、生态脆弱区采煤保水及生态环境保护、矿井地质灾害精细预测预报、"互联网+煤炭地质"和煤炭清洁利用5方面分析了西部煤炭绿色开发地质保障技术的研究现状,展望了未来西部煤炭绿色开发地质保障技术发展的3大方向:提高绿色煤炭资源的勘查精度,创建采煤保水技术体系,提升煤炭清洁利用地质保障程度。     

我国淮河流域煤炭安全绿色开采

针对淮河流域煤炭开采条件复杂、井下灾害严重等问题,开展了松软低透气性煤层群煤与瓦斯共采、深厚表土层千米深井现代化矿井井群建设、淮河流域"三下"采煤及特殊开采、深井软岩巷道围岩控制、矿井多源水害防治、煤炭安全绿色开采地质保障等理论与技术研究,形成了一套煤炭安全绿色开采技术体系;认为要实现煤炭安全绿色发展,需科学确定开采下限,查清"绿色煤炭资源储量",建立"全物质循环经济"理念,利用"三位一体"研发手段,加强基础科学研究,为安全绿色开采提供理论技术保障。     

厚煤层复采技术研究与应用

太平煤矿六采区采用综采放顶煤开采工艺,由于受到当时开采技术的制约,3煤损失较严重,采空区遗留了大量的煤炭资源。为科学合理利用煤炭资源,提高采区回采率,稳定矿井生产水平,保证矿井正常接续,实现绿色开采,太平煤矿对3煤层六采区进行复采技术研究。     

中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望

中国是世界上少有的以煤炭作为主要能源的国家之一,煤炭产量已经超过了世界总产量的三分之一,与煤炭生产相关的资源破坏、环境损害以及生产事故现象十分突出,因而我国学者率先提出了实现煤炭资源绿色开采的理念和科学研究与技术框架,继而又提出了实现科学采矿的学术观点.本文从煤炭资源绿色开采的内涵与框架、采动岩体结构理论和采动岩体渗流理论等方面较为系统地论述了煤炭资源绿色开采基础研究方面取得的主要进展;以煤与瓦斯共采、保水采煤和矸石直接充填采煤等技术开发成果,综述了在突破传统采煤技术理念上的煤炭资源绿色开采技术方面取得的重要进展;从实现煤炭资源绿色开采应重视的基础科学研究、重点技术攻关、政府应履行的职能以及国家立法等方面对今后相关研究与技术开发工作作了简单展望.     

倾斜分叉煤层连续推进瓦斯运移规律研究

随着我国煤炭开采的重心向西部转移,浅埋深地质条件简单的煤炭资源已经开采殆尽,煤炭资源的开采由易采的近水平煤层转向赋存条件恶劣的倾斜厚煤层,有的倾斜厚煤层存在夹矸分叉现象,针对分叉煤层的连续推进难题,设计了分叉煤层综放转极近距离分煤层综采工艺;利用COMSOL建立了多物理场模型,分析了不同开采阶段瓦斯压力、瓦斯放散速度以及煤岩体受开采扰动的范围,研究了分叉煤层连续推进过程中不同开采阶段瓦斯运移规律;监测了分叉煤层连续推进过程中上煤层采空区对下煤层采掘工作面瓦斯浓度变化,有效验证了分叉煤层连续推进的安全高效性。     

间续采煤技术在居民点松散分布条件下的应用

在豫中西部低丘陵地区,农村居民区具有面积较小且分布较松散的特点,在这些区域进行地下煤炭资源开采,留设村庄保护煤柱将压占大量煤炭资源,特别是埋藏深度较深时,仍按照浅部煤层开采的岩层与地表移动参数指导留设煤柱位置,势必使矿区"三下"压煤量迅速扩大。将间续开采技术应用到自然村松散分布条件下的煤炭开采过程中,可以有效控制地表变形量,减小对地表建筑物的损害程度,对有效提高煤炭采出率、降低煤矿开采成本有一定的意义。     

新时代山西煤炭地质工作若干问题的思考

推进能源生产革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系是未来我国能源发展的必由之路。煤炭是我国主要的一次能源,是我国能源稳定与安全的基础。山西是我国煤炭大省,也是国家的能源基地,做好新时代山西煤炭地质工作,保证山西的煤炭能源供应,对推进全国能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。山西首先应大力发展绿色勘查,摸清全省的煤炭科学产能和绿色煤炭资源家底,保障全省乃至全国的绿色煤炭需求量。第二,树立综合勘查理念,大力发展绿色勘查技术和绿色开发技术,建立绿色煤炭资源勘查评价体系,推进煤与煤系气、煤系共伴生矿产、煤系水资源的共同勘查协同评价,逐步推进煤炭资源的精细勘查,为下一步煤炭的精准开发奠定基础。第三,创新煤炭地质保障技术,在煤炭水文精细勘查方面,矿山垂直救援方面,矿区生态环境治理生态修复、沉陷区治理与闭坑矿井的资源化利用方面做好地质服务保障,为建设绿色矿山做好地质服务。     

近距离薄煤层上行开采分析与实践

唐庄煤矿开采煤层群,因开采历史较长,主采煤层已基本回采结束,剩下距主采煤层很近的薄煤层储量丰富,形成采空区上方遗弃了有可采价值的煤炭储量.通过理论分析,研究上行开采的机理,掌握采动对上覆煤岩层影响的变化规律,合理选择采煤工艺和支护方法,成功回采复杂地质条件下的煤炭资源.该矿上行开采的成功为类似条件下的开采提供了实践经验.     

某矿山采空区探测的高密度电阻率法层析成像技术

随着地下矿山逐年开采,采空区范围越来越大,对地表和采空区围岩稳定性均产生了巨大隐患。尽管空场采矿法被逐渐禁用,但历史遗留采空区内部情况不明,给矿山安全生产和采掘部署带来了一定的困难。结合高密度电阻率法在某矿区地表布置了测线来探测采空区范围及其覆岩稳定性,并结合该矿具体开采地质条件,通过野外数据采集整理并导入Res2dinv二维反演软件进行解译分析,可知测线大部分位置视电阻率相对较高,等值线变化较小,说明地下采空区围岩较稳定。分析结果对于确保该矿井下安全生产有一定的借鉴价值。     

构筑物下深部压煤间歇协调开采方法研究

地下采掘活动会对地下浅埋古文物造成不同程度的破坏和扰动。 鉴于矿区内潜水位较高,在综合考虑 文物保护、地质和水文条件、开采设计等因素的基础上,根据多工作面协调开采原理,提出了适合于构筑物下深部压 煤的间歇协调开采方法。 应用间歇协调开采方法合理设计出了构筑物下深部压煤间歇协调开采的尺寸和时序,给出 了相邻工作面相错距离、工作面宽度和工作面煤柱稳定性验算的计算公式。 基于地下开采引起的地表移动规律,选 取了该矿区地表沉陷预计参数。 利用概率积分法对各间歇阶段开采后的地表移动和变形进行了预计,分析了各阶段 试验区内地表移动和变形情况,对矿区深部压煤条件下古文物遗址内构筑物保护性开采方案进行了优化设计,从而 确保地表整体同步缓慢下沉与变形。 理论和实践研究表明:在浅埋古文物深部压煤条件下,采用间歇协调开采,古文 物内地表不均匀下沉和变形得以叠加缓解,损害程度小于Ⅰ级,不仅实现了浅埋古文物的有效保护,还可以最大限度 地解放地下煤炭资源。     

建筑物下无煤柱水采全采全充法实践

金鑫煤业采用无煤柱水采全采全充法开采进行了试验,对更好地解放"三下"压煤,提高煤炭资源回收率、预防或减轻采动损害、保护地表建筑物和矿区生态环境具有重要的理论和实际意义。     

粉红江下采煤采动影响及安全性分析研究

根据国内外水体下采煤的技术理论,结合安阳大众煤矿具体的地质采矿条件,对各工作面开采以后造成的地表移动和变形进行预计,对粉红江的采动影响程度进行准确预测和评价.同时,对粉红江水体下采煤的安全性进行研究和论证,对于最大限度的提高煤炭资源回收率、缓解矿井采掘接替紧张的矛盾,预防或减轻采动损害、保护水库堤坝等地表构筑物具有重要的理论和实际意义.     

中国平煤神马集团煤与瓦斯共采及关键技术研究

国家973计划"深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论",针对深部煤炭资源开采中煤与瓦斯共采的共性基础问题,以河南平顶山矿区为研究试验基地,在深刻认识深部煤岩地质环境(深部煤岩体结构与复杂地质条件、裂隙场演化机制)、高应力环境(高地应力特征及高强度开采工程扰动规律)、共性问题(高应力强卸荷下深部多组裂隙煤岩体的力学行为、裂隙场演化规律、瓦斯场的富集及导向流动规律)的基础上,建立适合我国高瓦斯煤层赋存特点的深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论体系。初步形成了具有平顶山矿区特色的煤与瓦斯共采基础理论体系。研究成果为深部高突低透难采煤层的煤与瓦斯共采提供了必要的技术保障。     

“双碳”背景下我国煤炭资源保障能力与勘查方向的思考

我国以煤为主的能源消费结构短期内不会改变。目前我国煤炭能源仍然处在需求量大、资源高强度开发阶段,有必要认真审视我国煤炭资源勘查工作。通过分析我国煤炭资源分布与保存问题,基本摸清了煤炭资源状况。认为我国煤炭资源相对丰富,但分布主要受东西向、南北向“两横”和“两纵”构造带控制,在“九宫”分布不同区域资源赋存与开发程度不均衡,中东部地区开发强度大,西部资源丰富但勘查开发程度低。同时,对我国主要煤炭矿区典型矿井的煤炭资源采出情况进行了调查与计算,研究了煤炭资源回采率的计算方法,得出目前技术条件下多数矿井的煤炭资源回采率在24.3%～59.8%,直接反映了目前开采技术条件下我国查明煤炭资源、储量的实际采出情况。我国目前查明煤炭资源、储量20 a后大多将被开采和占用,保障能力不足,需要引起全社会对煤炭资源勘查工作的重视,提前谋划合理制定针对性的解决方案。从现在开始勘查工作：一是加强中东部老矿区煤炭储量增储勘查力度;二是加快煤炭勘查开发战略西移,建设煤炭基地“双子座”;三是开展深部和复杂地区的地质条件精细勘查评价,助力煤炭资源、储量的储备能力提升,实现煤炭在保障我国能源安全稳定发展中的压舱石作用。     

煤矿绿色开采技术的推广与应用

传统的煤炭开采工艺不仅生产效率低下,而且破坏了环境,甚至打破了自然生态平衡。当前,由于世界资源紧缺,而且良好的环境是人类赖以生存的基础,必须要保护好。因此提出煤矿绿色开采技术,包括采空区充填开采技术、西北缺水地区保水开采技术、建筑物和农田下减沉技术、瓦斯抽采技术、煤矸石综合利用处理技术和煤炭地下气化技术。随着环境破坏的加剧以及生产利用的成本逐渐增加,全面实现煤炭资源的绿色开采,不仅有利于实现矿井的安全生产,而且对生态环境的保护也有重要意义。     

煤炭绿色开采技术及其在西北矿区的应用前景研究

绿色开采的理念是针对煤炭开采造成的严重环境问题提出的,目标是取得最佳的经济效益、环境效益和社会效益.构建的绿色开采技术框架包括保水开采、减沉开采、煤与煤层气(瓦斯)共采、矸石减排、煤炭地下气化等.西北地区自然气候条件恶劣,地质条件差,降水少且集中,旱涝灾害频繁,植被稀疏,水资源短缺,存在着沙漠化、水土流失、滑坡、崩塌、泥石流及草场退化、耕地面积减少等严重生态环境地质问题.基于以上问题,本文提出了绿色开采在西北地区的应用.