Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 登记号 | 2019 |
| 陕北侏罗纪煤田榆神矿区地质控水规律及保水采煤地质分区研究 | |
| 李智学 | |
| 完成单位 | 陕西投资集团有限公司 |
| 登记(发布)日期 | 2019 |
| 中文摘要 | 一、任务来源及目的意义 陕北侏罗纪煤田榆神矿区地处西北内陆干旱地区,毛乌素沙漠与陕北黄土高原的接壤地带,水资源匮乏,第四系萨拉乌苏组等松散孔隙含水层是地区唯一具有供水意义和重要生态价值的含水层,最上可采煤层(榆神矿区不同区域自上而下第一层连续可采煤层)大规模高强度机械化开采,对上覆萨拉乌苏组含水层造成了很大的影响。 目前,国内许多单位、专家学者对矿区生态环境保护、含水层保护、保水采煤等进行了大量研究,取得了丰富的成果。但前人研究主要集中在榆神矿区一、二期浅埋煤层区,对榆神矿区各期规划区(一～四期)最上可采煤层及上覆岩层赋存规律、地质控水规律,采动导水裂隙带发育与含水层失水精细预测方法等方面研究不足,难以为榆神矿区各期保水采煤技术实践提供可靠依据。 陕西投资集团有限公司联合陕西煤田地质勘查研究院有限公司、中煤科工集团西安研究院有限公司和西安科技大学等单位,开展了《陕北侏罗纪煤田榆神矿区地质控水规律及保水采煤地质分区研究》。通过研究最上可采煤层及上覆岩层赋存规律、古河流及萨拉乌苏组地质控水规律、不同基载比条件下采动导水裂隙带发育规律、最上可采煤层开采含水层失水定量研究,从地质控水、覆岩破坏、地下水协同响应角度,系统开展了榆神矿区保水采煤精细地质分区,科学评价了榆神矿区一、二期最上可采煤层开采对地下水环境影响规律,为三、四期科学规划,煤-水资源协同开发、水害防治和生态环境保护提供了科学依据,丰富了我国煤矿安全绿色保水采煤技术体系。 二、应用领域和技术原理 1、应用领域：绿色开采领域、水资源保护领域 2、主要科技创新： 1)提出了榆神矿区基岩顶面古河流恢复方法,揭示了富水沙层、保护土层及古河流地质控水规律。 通过统计1243个钻孔,采用数理统计和地理信息系统空间分析技术,得出了沙层(萨拉乌苏组)、土层、古河流空间分布规律。提出了基于基岩顶面形态、土层厚度和古分水岭三要素的基岩顶面古河流圈定方法,圈定了古榆溪河、古秃尾河和古考考乌素沟及其空间分布,识别了隐伏型古河流、半隐伏型古河流及暴露型古河流等三种古河流发育类型。揭示了古河流空间分布对矿井涌水量影响规律,距离古河流越近,矿井涌水量越大;古河流控水规律即地质控水规律受萨拉乌苏组含水层厚度控制,古河流上、中、下游萨拉乌苏组含水层厚度逐渐变薄、单位涌水量变小,富水性由强-中等至弱变化,分水岭附近萨拉乌苏组较薄,富水性中等-弱。 该创新性成果为榆神矿区科学规划、矿井采掘布局提供地质依据。 2)揭示了榆神矿区不同基载比、采高多因素影响下最上可采煤层覆岩导水裂隙带分布规律。 分析研究榆神矿区最上可采煤层基载比分布规律,通过开展1架次相似材料模拟实验、144种工况UDEC数值模拟、5个煤矿导水裂隙带发育高度实测,揭示了基于基载比、采高多因素影响的最上可采煤覆岩导水裂隙带分布规律,提出了最上可采煤层不同基载比、采高条件下的覆岩导水裂隙带发育高度预测方法。 该创新性成果为合理确定保水采煤方法、提高煤炭资源回采率提供了技术支撑。 3)提出了榆神矿区最上可采煤层上覆含水层3类失水模式与漏失量的定量预测方法。 基于榆神矿区最上可采煤层覆岩采动导水裂隙带与含隔水层空间组合关系、含水层失水特征,提出侧向直接流失型、侧向与垂向越流漏失型、复合隔水保护微流失型3类失水模式。从煤层开采导致的萨拉乌苏组含水层地下水位下降幅度、导水裂隙带与隔水关键层的空间关系,建立了采煤驱动下萨拉乌苏组含水层地下水失水程度和含水层损伤扰动程度的2个指标;建立了矿井、工作面尺度地下水失水分析模型,精细预测了3类失水模式下含水层失水量。 该创新性成果为矿区水资源保护、水害防治和保水采煤地质分区提供技术支撑。 4)精细划分了榆神矿区最上可采煤层4类保水开采地质分区。 综合以上创新性成果,从地质控水、覆岩破坏、含水层失水3个角度,依据最上可采煤层厚度与埋深、上覆基岩厚度、土层分布与缺失、萨拉乌苏组含水层分布与富水性、导水裂隙带与覆岩关系、含水层失水模式等7个要素,精细划分了榆神矿区最上可采煤层4类保水开采地质分区：自然保水区、保水开采区、采煤失水区、采煤无水区。 该创新性成果对矿区(井)煤-水资源协同开发具有重要指导作用。 三、创新点 1)提出了榆神矿区基岩顶面古河流恢复方法,揭示了富水沙层、保护土层及古河流地质控水规律。 2)揭示了榆神矿区不同基载比、采高多因素影响下最上可采煤层覆岩导水裂隙带分布规律。 3)提出了榆神矿区最上可采煤层上覆含水层3类失水模式与漏失量的定量预测方法。 4)精细划分了榆神矿区最上可采煤层4类保水开采地质分区。 四、作用意义 研究成果科学评价了榆神矿区一、二期最上可采煤层开采对地下水环境影响规律,为三、四期科学规划,煤-水资源协同开发、水害防治和生态环境保护提供了科学依据,丰富了我国煤矿安全绿色保水采煤技术体系,社会效益、生态效益和环境效益显著。 |
| 中文关键词 | 榆神矿区 ; 最上可采煤层 ; 地质控水规律 ; 导水裂隙带 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | P641.54 |
| 来源机构 | 陕西投资集团有限公司 |
| 资源类型 | 成果 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/339167 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李智学. 陕北侏罗纪煤田榆神矿区地质控水规律及保水采煤地质分区研究[Z]. ,2019. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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