采煤塌陷区生态恢复研究——以唐山市南湖采煤塌陷区为例

中国是煤炭开采大国,这不仅带来巨大经济和社会效益;同时也给矿区的生态环境带来一系列的损害影响,如何进行采煤塌陷区的景观修复已经成为亟待解决的问题。本文以唐山市南湖采煤塌陷区生态恢复为例,采用文献资料法和理论分析法,列举了采煤塌陷区生态环境综合治理的几种实例,提出了解决采煤塌陷区生态环境综合治理问题的对策,目的在于探索出一条既能保护塌陷区自然地貌,又能促进了生态恢复的有效途径,以期为今后的塌陷区再生实践提供一定的思路与方法,从而提高环境治理投资效果,促进塌陷区的可持续发展。

龙永煤田坑柄井田南区沉积相研究

沉积相研究是揭示古泥炭沼泽形成的重要标志,而古泥炭沼泽是聚煤的主要场所,是恢复含煤地层沉积过程的重要环节。通过对龙永煤田坑柄井田南区地质资料的分析,从岩矿特征、粒度特征、层理特征、古生物特征等方面对沉积相及其古泥炭沼泽的发育演化过程进行研究,划分了三种沉积相类型并在此基础上分析其发展演化模式。

川南矿区气井动态分析与预测

文章详细地分析了川南矿区气井递减的原因,用指数、灰色系统等方法研究了川南矿区气井递减的规律,并进行了动态预测(包括单井产气量、井底压力、累积气水的单双对数分析与预测),得到了较高精度的预测结果。将其编制成计算机程序,使气井动态分析计算机化。最后详细地分析了气井的出水特征,并进行了分类。

基于绿色发展理念的采煤塌陷区转型机制研究——以唐山南湖生态城为例

煤矿区经过长期开采后会形成局部区域塌陷,既造成了城市环境的破坏,又给城市建设带来重大安全隐患,积极促进采煤塌陷区发展转型,实现由资源型发展向绿色发展的转变势在必然。唐山南湖采煤塌陷区既有国内其他采煤塌陷区的共性,也在自然条件和地质情况上具有特性,本文以唐山南湖采煤塌陷区为例,从南湖生态城的历史演变、发展现状和转型机制等方面进行了研究,为河北乃至全国其他地区采煤塌陷区的治理和开发提供了可行的参考依据。

华南高硫煤分布区酸性矿井水形成的地质环境特征研究

我国能源结构中,煤炭是最重要的能源之一,而西南喀斯特地区煤炭储量约占全国总量的7.88%,主要集中在云贵川重庆等省市,由于早期地方无序和不合理的开采,引发一系列矿山地质环境问题,其中,煤矿酸性矿井水已成为华南煤矿区开采最主要的污染源。酸性矿井水因中高硫煤层开采氧化形成,而我国高硫煤多分布在华南地区,煤炭资源量约占全国煤炭资源总量的5%。针对华南高硫煤分布区矿井在开采及开采关闭后,产生大量的酸性矿井水,对水环境造成严重的影响和危害的水污染问题,从区域地质环境背景条件的角度,对华南高硫煤分布的地质环境特征、成煤时期的沉积环境、含煤地层条件、中高硫煤区域分布、含硫量特征以及区域水文地质条件等多项影响因素进行全面分析研究,明确了华南高硫煤开采区易产生酸性矿井水污染水环境的地质环境条件,为高硫煤矿区酸性矿井水的防治技术提供地质环境基础条件依据。

采空区变形对渠体影响分析

本文介绍了南水北调工程所通过的焦作煤矿开采区基本情况.根据采空区地表移动与变形的特征,本文重点分析了地表下沉、倾斜变形、水平变形与曲率对渠体的不良影响,提出了采空区渠体稳定性验算的计算方法及其计算公式。

水合物分解诱导效应与有效应力效应耦合作用下的海域泥质粉砂型储层渗透率变化预测

天然气水合物的开发利用对于缓解我国能源安全危机、优化能源结构、助力“碳达峰碳中和”目标的实现具有重要意义。我国南海神狐海域水合物资源量巨大,但该区水合物储层为典型的泥质粉砂型细粒沉积,具有储层原始渗透率低、渗透率受扰动变化大的特点,给该类储层水合物开发带来诸多挑战。为了解决泥质粉砂型水合物储层降压开采过程中渗透率变化预测难题,在分析总结南海神狐海域水合物储层样品颗粒、孔隙结构及孔隙流动性等微观特征的基础上,制作了模拟储层条件的人造岩心样品,开展了岩心尺度的水合物分解诱导渗透率动态变化模拟实验,揭示了水合物分解(正)效应和有效应力增高(负)效应对水合物储层气体渗透率变化的影响机理,推导了同时考虑两种效应耦合的渗透率预测模型。研究结果表明,推导的考虑两种效应耦合的渗透率模型比常规仅考虑水合物分解效应的模型更加可靠,且对于泥质粉砂细粒水合物储层具有较好的适用性。将该模型应用于南海神狐海域水合物储层,提出了水合物降压开采过程中的“三段、两压”控制理论:①水合物储层降压开采全生命周期中储层气体表观渗透率呈“降低升高降低”变化过程,“反弹”点发生在“分解压力”附近;②当储层压力高于“分解压力”时,储层渗透率变化主要受有效应力影响,当储层压力低于“分解压力”之后,分解效应的影响大于有效应力效应;③根据“分解压力”和“衰竭压力”两个关键压力点,提出了针对3个阶段不同的水合物降压排采措施。研究成果有望为下步南海神狐海域水合物开采降压策略的制定提供一定的理论依据与方法借鉴。

湘南某铅锌矿区周围农业土壤中重金属污染及其潜在风险评价

为了探究湘南某铅锌矿区尾砂坝垮坝之后,该区域周围的农业土壤中重金属污染情况,在该矿区周围采集农业土壤,分析土壤中Pb、Zn、Cu、Cd和As的含量,分别运用单因子指数和潜在生态风险指数评价土壤重金属的污染状况和潜在生态风险.结果表明,土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、As的平均含量分别为566.82、285.90、69.00、10.29、670.12 mg·kg-1,该矿区周围的农业土壤仍旧受到不同程度重金属污染,其中Cd的污染指数最髙;所有农业土壤中Pb、Zn、Cu、Cd和As的潜在生态危害性顺序是Cd>As>Pb>Cu>Zn,其中Cd和As是主要的生态风险的贡献因子.该区域的农业土壤受到重金属污染程度并没有随着时间而有所减轻.

唐山市南湖采煤沉陷区地价空间规律研究

城市边缘采煤沉陷区不仅影响矿业城市用地扩张,而且形成独特的地价空间规律。本文基于地价样点信息野外抽样与相关资料收集的基础上,通过GIS空间分析和空间插值的方法,对唐山市南湖区采煤沉陷区内住宅用地、商业用地的地价空间规律进行了研究。由于受采煤沉陷、地质构造等影响,住宅用地、商业用地单位地价走势均沿采煤塌陷梯度方向递减,较之正常地价发生明显偏差;楼面地价表现出与单位地价相反的变化趋势。地质条件的优劣、采煤活动的强度等影响着地基承载力的大小,通过容积率、建筑限高等规划指标对地价产生影响。随着采煤活动的减弱,地价、容积率、建筑限高均呈现出以大、小南湖核心区域(塌陷中心)为中心向外围圈层递增的趋势。研究表明,采煤导致地表塌陷与积水增加了建筑成本,使地价降低;环境修复改善了居住环境质量,提高了地价;地价水平最终取决于地表塌陷损毁程度。

南非Bishop锰矿区钻探方法的应用探讨

南非Bishop锰矿区内地层序列稳定,但下部地层较为破碎,采用岩心钻进方式速度慢,且成本较高。为探索一种更为合理的钻探方式组合,在矿区内选取ZK17-01作为岩心钻孔,并在其附近的RC17-01实施空气反循环钻孔以做对比。结果表明,反循环钻探质量更可靠,满足地质编录要求,平均钻进速度为岩心钻探的9倍,成本仅为1/3。因此可以采用反循环钻探开孔、见矿后用岩心钻探续作的优化方法,提高整体钻探速度,降低成本,并减少由于地层破碎产生的钻探事故。

河南禹州方山-白沙矿区煤层与煤质特征分析

方山—白沙矿区是河南新近发现并探明的一大型煤矿床。详细的地质勘查发现,含煤地层为山西组和太原组上部,含可采煤层有两层,二_1煤基本全区可采,七_2煤局部可采,可采煤层厚度7.62 m。二_1煤为该区主要煤层,属不稳定类型。根据煤的工业分析、元素分析结果研究表明:二_1煤属低灰、特低硫、低磷、高发热量粉状贫煤,以民用及动力用煤为主,也可用作炼焦配煤。

南水北调中线工程采空区灌浆钻孔技术应用研究

在南水北调中线工程禹州长葛段采空区灌浆处理过程中,钻孔施工遇到了岩层硬度高、容易发生卡钻事故以及设备损耗过大等困难。结合该工程灌浆孔深度大的实际情况和现场设备资源,决定采用地质钻机和潜孔钻机相配合的单孔施工新工艺。对于钻进十分困难的坚硬卵石堆积地层,使用Na-CMC泥浆随钻护壁和水泥护壁堵漏法,成功突破了该地层,保证了后续施工的顺利进行。介绍了砂岩地层、卵石堆积地层钻孔和镶管工艺。工程实践表明,上述工艺的采用,缩短了钻穿覆盖层下套管时间并降低了钻探设备的故障率,提高了坚硬岩层和松散卵石层钻孔施工效率。

南水北调中线禹州-长葛段总干渠设计概述

针对南水北调中线工程河南境内禹州-长葛段总干渠存在的地质问题,如次生黄土湿陷、膨胀岩(土)渠坡变形、煤矿采空区渠道基础稳定、施工降排水等,在渠道工程设计中采取了强(重)夯、土挤密桩、黏性土与改性土换填、抗滑桩、采空区灌浆处理等措施,消除了不良基础对渠道的影响。详细介绍了上述工程处理措施的细节和实施过程,可供类似地质条件的渠道工程设计参考。施工期观测成果表明,该渠段目前处于稳定状态。

南水北调中线穿越煤矿采空区灌浆加固处理实践

南水北调中线某渠道工程约1.2 km的渠段穿越煤矿采空区,导致渠道以下基础稳定问题突出,需要对采空区进行灌浆加固处理,而采空区地质条件复杂且缺乏相关地质资料,同时在采空区灌浆施工没有相关规范可供参考。面对上述问题及挑战,通过施工实践提出了灌浆布置与具体实施方案,并有针对性地提出了灌浆质量评判标准。上述成果填补了采空区加固灌浆施工的空白,具有较独特的工程借鉴价值。

晋中南铁路通道煤系地层线路选线设计浅析

通过对山西中南部铁路通道(简称"晋中南铁路")在山区和矿区段线路选线的分析,探求在矿区和山区双重困难条件下正确选择线路平剖面的选线思路。在山区、矿区的线路方案应遵循由大到小、由面至点的思路,重视地形困难、服务矿区、安全施工及运营等方面的有机结合;应深入收集并分析矿区、采空区范围,埋藏深度等实际情况,充分研究平面、纵断面绕避方案和穿越工程处理方案,经多方案技术经济比选,才能选定工程合理、实施容易的线路走向,从而达到铁路通过矿区时正确处理路矿关系,选用技术、经济和谐统一的线路方案之目的。

绳索取芯技术在采空区灌浆处理钻探中的应用

南水北调中线工程禹州长葛段煤矿采空区覆盖层灌浆处理中,由于前期地质资料不足,需要采用取芯技术补充勘测以检查注浆质量。为了解决取芯施工中存在的工作量大、岩芯采取率设计要求高、工期紧迫等问题,采取了绳索取芯钻孔技术。介绍了该技术的基本工艺流程和施工中应注意的问题,并给出了特殊情况的处理措施,如在易倾斜岩层中钻进时防斜以及难以钻进时先进行灌浆处理再钻进等。工程实践表明,绳索取芯钻孔工艺提高了工效、降低了劳动强度且缩短了工期。为水电工程及其他行业类似工程钻孔施工提供了参考。

陕北三叠纪煤田3号煤中硫分与灰分组成特征及成因分析

以地质勘查及煤质化验测试资料为依据,结合煤岩及煤质特征与成煤环境的关系,对陕北三叠纪煤田子长矿区和延安中南部矿区3号煤层的硫分、灰分组成特征及成因进行了分析。研究结果表明:子长矿区3号煤以低硫、低灰分为特征,硫分以有机硫为主;延安中南部矿区3号煤以中高硫、中灰分为特征,硫分以硫化铁硫为主;子长矿区3号煤的全硫含量和灰分产率明显低于延安中南部矿区3号煤,成因主要与成煤时期泥炭沼泽环境不同及陆源碎屑物质供给程度不同有关。

南水北调中线工程设计与重大技术问题研究

南水北调工程对于缓解北方水资源短缺矛盾,促进经济、社会、资源环境协调发展具有重要意义。简要回顾了南水北调中线工程的论证、研究、设计历程。对输水总干渠设计的难点进行了梳理,主要包括渠道线路选择、输水交叉建筑物布置、渠道工程设计。其中,侧重对膨胀土渠坡防护、穿越煤矿采空区、穿黄河盾构隧道工程等进行了介绍,并结合地质条件、施工设备情况阐述了工程设计施工中的难点及技术创新点。通过以上技术问题总结,不仅有利于中线工程后期维护与管理,也可为其他类似工程提供借鉴。

川南芙蓉矿区煤储层特征及合层压裂改造工艺研究

基于中国地质调查局组织施工的川高参1井资料,分析了川南芙蓉矿区上二叠统宣威组煤储层特征,优选C6+7和C8煤层采用大液量、中高排量、中砂比、变粒径支撑剂、多级阶梯式加砂工艺实施了合层水力压裂改造,并通过地面微地震监测及排采试验评价,验证了储层改造效果.研究表明:研究区薄—中厚煤层群发育,主要为原生结构无烟煤,煤层孔隙度2.2%~4.6%,渗透率(0.013~0.027)×10^-3μm^2,属低孔低渗型储层.井区内C6+7、C8煤层厚度大且稳定,埋深适中,含气量、含气饱和度高,储层压力梯度高异常,有利于煤层气富集并在储层改造基础上开发.C6+7与C8合层压裂过程中,通过增大前置液量比例,缓慢提高泵注排量,注前置液阶段多段塞降滤失,细中粒石英砂支撑剂组合等压裂工艺优化措施,提高活性水压裂液造缝及携砂能力.地面微地震监测显示,川高参1井压裂裂缝以NW—SE向垂直缝为主,裂缝长度、宽度及影响体积都较大,有效改善了井筒周围煤储层的导流能力;后续排采试验阶段,最高日产气量达8307 m^3,连续90天稳产6000 m^3/d以上,创西南地区直井单井最高日产量和稳定产气量新高,实现了区域煤层气勘查重大突破.

基于南五采区下组煤皮带巷规程探究

采区巷道布置往往利用沿水平走向的若干开采区作为工程项目的基本单元,包括采掘、运输、通风、机电及排水等生产系统,通过对南五采区下组煤皮带巷的特征及巷道工程概况进行分析,不仅优化了巷道支护技术和技术参数,而且实现了相应的安全管理措施。