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西部煤炭主产区顶板水害及精准防控技术获突破

千禧彩票app下载|中煤网历时6年。神华集团牵头中煤科工集团Xi安研有限公司和中煤集团研究开发了鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田顶板水害致灾模式及精确防治关键技术,成功应用于41个煤矿,建成间接经济效益超过200亿元。

当人们提到内蒙古鄂尔多斯地区时,往往会想到沙漠,黄河西北边界陷入日元,年降水量261 mm到693 mm,是典型的干旱季节半干旱地区。就是这样一个看似缺水的地区,却是煤层顶板水治理的头痛。

数据显示,2009-2010年,神华宁美集团刘宏煤矿、神华神东煤炭集团哈拉沟煤矿、中煤集团木都柴登煤矿再次发生顶板水害,涌水量接近预测值,在212立方米/小时至3000立方米/小时之间。煤矿的生产建设遭受后遗症。鄂尔多斯盆地北部的顶板水害问题是近年来的一个重点目标。从忽视到赞叹鄂尔多斯地块,在现代地貌学上是高原,它的重现和发展历史可以追溯到35亿年前的地质历史时期。

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和地球上所有的大陆一样,它经历了一个简单的发展历史,从古结晶基底岩系和古生代盖层沉积阶段的发展,到中新生代坳陷盆地崩塌阶段,再到整个陆块坳陷,由于没有受到喜马拉雅运动的影响,陆块时不时上升,海水入侵废弃。侏罗纪时期,鄂尔多斯地块处于寒冷干燥的亚热带气候,植被发达,沉积了一套自西向东逐渐增厚的含煤砂质沉积物。今天的地图上,鄂尔多斯盆地横跨陕西、甘肃、山西、宁夏回族自治区、内蒙古自治区,面积37万平方公里。

鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田储量占全国的三分之一,包括神东、宁东、陕北和黄龙四大产煤基地。鄂尔多斯盆地煤炭资源研究开发较早。此外,人们还指出,西北干旱半干旱地区少雨缺水,对矿井顶板水害的认识严重不足。

因此,鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田矿井水害时有发生。1993年3月24日,神华神东煤业集团大柳塔煤矿1203工作面再次发生突水事故,仅次于涌水量超过每小时408立方米,工作面被淹;2009年9月至2010年3月,神华宁美集团刘宏煤矿010201工作面再次发生4起突水事故,仅次于涌水量超过每小时3000立方米,工作面不得不两次投产;2001年5月31日,神华神东煤业集团22煤辅助运输一中巷道再次发生突水塌砂,造成盾构机机头被淹十余年。又发生了11起事故,淹井、淹工作面、淹盾构机机头,甚至淹人。

继续这样,同意,敢。神华集团安监局业务经理刘胜友表示,过去我国矿井防水研究的重点主要集中在华北煤田底板灰岩水害的防治上。近年来,我国东部煤炭资源逐渐枯竭,西部煤炭资源的研究开发逐渐提上日程。

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西部侏罗纪煤田顶板砂岩水损害的严重程度已经开始引起人们的钦佩。2010年,神华集团与中煤科技集团Xi安研有限公司合作,组建了神华神东煤炭集团、神华金航能源公司、神华宁美集团等子公司,成功研发了鄂尔多斯盆地北部煤层顶板水害的构成机理及关键防治技术。

从定性到定量,长期以来,人们对侏罗纪煤田水害的严重性和发生情况了解得太多了。关于矿井水文地质条件和复发机理的研究很少 如果一个地方能开发铁矿石,只能获得两个选择。至于为什么能,为什么不能,往往取决于经验。

根据现有经验,工作面和矿井涌水量预测方法科学可靠,涌水量预测值和实际值较小,不能作为设计矿井排水系统和积极开展防水工作的依据。水害管理存在五大问题,即顶板水害预测失误、涌水量预测不准确、高压含水层探测释放失误、水害离层预防失误、防治水沙失误。2010年,神华集团与中煤科技集团Xi安研有限公司合作,积极开展鄂尔多斯盆地北部顶板水害形成机理及关键防治技术研究。

在研究过程中,神华集团科研投入高达1亿元,工程投入高达4.5亿元。项目研究人员开展了5.6万平方公里的水文地质调查,相当于北京3.4个城市的面积;地表水文地质钻孔32156.5米,地下钻孔1725923米,多达地球半径的1/4;采集并分析了1362组水样,进行了12次岩石物理力学试验、5次室内相似材料模拟和32次数值模拟。

我们的研究人员必须根据勘探结果恢复亿万年前的地质构造,模拟地质变化,通过沉积相研究识别和定位含水层。刘胜友说,研究发现煤层顶板含水层在河流和三角洲沉积平面上以圆形条带的形式产生,在剖面上以圆形透镜体的形式产生,解决了顶板水害无法预测的问题。为了解决涌水量预测不准确的问题,研究人员采用动、静态储量转换预测工作面涌水量,并根据矿井涌水量时空分区预测的方法,在充分抽干静态储量后,开采后的涌水量修建了削峰平谷,呈圆形阶梯递减。

为了解决高压含水层勘探释放无效的问题,研究人员采用长距离顺层追踪搜索抽水过程和高效排水削峰搜索抽水过程;针对离层水害无法预防的问题,确定离层水体的空间方位,自由选择勘探释放时机,实施有针对性的离层水勘探释放;针对无法防治水土流失的问题,阐述了造成灾害的条件和机理。注浆固沙切断了决口的地下通道,亲水压力的增加降低了水沙动力。

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在顶水预测中,历史阶段仅通过基于经验的定性评价来化解。根据刘胜友的解释,在含水层沉积物控水理论的指导下,开发了探测含水层异常区的物探设备,将含水层富水性的预测精度提高了37%。

如上所述,抽水孔涌水量、工作面涌水量和矿井涌水量的预测方法分别将工作面涌水量和矿井涌水量的预测精度提高了40%和30%。顶板含水层实际排水效果定量评价方法有效增加含水层排水量45%,延长工作面水害防治平均周期27天。从应用到推广,从2013年开始,本项目的部分研究成果逐步应用于条件类似的煤矿和矿区。

截至2017年11月底,本项目研究成果已在神华集团神东矿区、宁东矿区、南林河矿区、葫芦素矿区、中煤集团涂吉尔特矿区等受顶板水害威胁严重的地区全面推广。利用项目成果,神华集团在神华、中煤、陕煤都8个矿区拥有21个煤矿,富水分区36平方公里,异常体勘探28个,观测准确率达87%以上;4、涌水量预测已完成 项目研究成果已在神华国家电网能源公司、神华新疆能源公司、内蒙古黄陶乐电煤业有限公司、兖州煤业鄂尔多斯能化有限公司等单位推广应用。间接经济效益超过200亿元。

直观效益背后,项目还培养了19名博士后、博士、硕士,形成了高水平的矿井水害防治人才队伍;制定了一批国家和行业标准,创建了学科理论和技术体系。以后还有很多工作要做。刘胜友解释说,除鄂尔多斯盆地外,新疆侏罗纪煤田、东北第三纪煤田、白垩纪煤田也面临顶板水害的威胁。《煤炭工业发展十三五规划》明确了煤炭R&D在中国的总体布局,东移东进,允许中部和东北部,优化西部,将西部煤炭安全和高效铁矿石提上日程。

目前,顶板水害模型已经建立,精确防治的关键技术仍有待提高。。

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