榆神矿区小保当井田“保水开采”机理及对策研究

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本文以合理利用矿产资源,保护地下水资源,创建资源、环境、经济和谐发展为目标,基于陕北榆神矿区小保当井田具体地质条件,通过经验总结、理论分析、计算机数值模拟,考虑含水层水压力,从开采厚度和采煤工作面推进长度,来研究导水裂隙带发育的规律,对小保当井田开发过程中实现保水开采具有一定指导意义。  本文应用RFPA-Flow数值模拟软件,模拟了榆神矿区小保当井田一次采全高开采方法下,开采强度与导水裂隙带发育的关系,根据模拟结果,推导出了适合小保当井田导水裂隙带最大高度预计公式。公式中主要由两个变量—采厚和工作面进尺。模拟结果和预计公式充分说明,除传统采厚因素之外,开采强度是导水裂隙带发育的另一重要影响因素。  根据研究区煤层充分采动时工作面的进尺速率,应用公式对导水裂隙带的最大发育高度进行计算。将计算结果与井田内隔水岩组厚度进行比较,把小保当井田划分为两个区域:I区——异常开采区,此区在正常开采条件下导水裂隙将穿透隔水岩组,造成水资源的流失,不能实现保水开采;II区——正常开采区,此区的煤炭资源可以进行正常的开采。为了实现煤炭资源的充分回采和珍贵水资源的保护,针对异常开采区,本文提出了相应的保水开采对策—分层开采、限面积开采和充填开采采煤方法。分层开采是指依次采出部分厚度的煤炭资源,控制导水裂隙带的最大高度在允许范围内,以此达到保水开采的目的。限面积开采是指在采全高情况下,通过限定采煤工作面的进尺速率,以达到保水开采的目标。充填开采是利用矸石或地表风积砂等作为材料,对采空区进行充填,控制煤层上覆岩组的下沉量,以此控制导水裂隙带发育高度,达到保水开采的目的。  本文导水裂隙带最大高度预计公式是基于研究区现场钻探实测数据,采用科学的数学方法推导得出的,可靠性好,与规范中的公式相比,准确性较高,对小保当井田煤炭资源开发过程中实现保水开采具有一定的参考意义。针对“异常开采区”提出三种保水开采方法作为对策,对研究区保水开采工作具有一定的指导意义。
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