邯邢矿区承压水上充填采煤底板渗流规律研究

为了掌握开采参数和充填参数对承压水上采煤工作面底板渗透破坏的影响机制,针对邯邢矿区承压水上安全采煤问题开展研究,基于典型矿井煤层地质赋存特征,建立了承压水上开采水岩耦合概化地质模型,分析了承压水上采场底板力学行为。根据半无限板集中荷载和均布条形荷载传播的求解方法及弹性力学叠加原理,获得了采动与水压共同作用下底板应力分布表达式。进而借助MATLAB计算程序,以邯邢矿区开采条件及实测数据为例,得到了有无水压条件下底板应力分布规律,采动应力等值线与奥灰水压力等值线相互交织、互相影响,加剧了对底板变形破坏的影响。进一步计算出了水岩共同作用下底板应力分布和主应力差分布,揭示了承压水上采场底板破坏与充填控制机理。通过散体矸石固体改性试验,得出了掺入自主研发的胶结料后改性充填材料力学性质,其弹性模量范围为30~50 MPa。岩石破裂数值模拟结果显示,当充填体弹性模量增加至50 MPa时声发射事件和累积释放能量明显减少,且采煤工作面底板仅出现少量裂隙并最终被控制在局部范围,不会出现失稳性扩展,充填体的抑制作用与承压水的破坏作用达到平衡状态。研究结果为邯邢矿区准备开展的30 m以内隔水层间距煤层开采提供了前瞻性理论基础。

邯邢矿区伊利石黏土岩中稀土元素地球化学特征及其地质意义

利用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）详细研究了邯邢矿区二叠系石盒子组中伊利石黏土岩的稀土元素地球化学特征.结果表明：样品稀土元素总量为22.59~570.54μg/g,平均值为163.23μg/g;w（LREE）/w（HREE）=5.41~21.82,平均值为8.87,相对富集LREE;Eu,Ce均呈负异常;δCe与δEu,（Dy/Sm）N,w（REE）三者之间的相关性表明,该区伊利石黏土岩的成岩作用对REE影响较为明显;δCe和Ceanom值的变化反映了研究区二叠系石盒子组伊利石黏土岩形成于陆相沉积环境,水介质条件为富氧环境.稀土元素分布模式、组合特征显示该区二叠系石盒子组伊利石黏土岩母岩主要为先期的沉积岩及中酸性火山岩,部分母岩为碱性玄武岩.

邯邢矿区岩溶水资源优化配置研究

为改变邯邢矿区岩溶水位持续下降、降落漏斗不断扩大的现状,实现泉水复涌,首先通过区域岩溶水资源的调查与供需平衡分析,得出泉水断流的主要原因是开采量大于补给量;其次,以岩溶地下水系统模型为基础,通过模拟预测表明:如果保持现有系统补给量与开采量不变,岩溶水水位仍将不断下降、达活泉及百泉断流、水生态环境持续恶化。为此,应用水资源区域配置的理念,建立了以百泉泉域水环境持续好转为目标的水资源管理模型,在邢台市区生活用水、农业用水基本保持不变,以及百泉泉域总开采量小于总补给量等约束条件下,解算得到了总用水量减少0.591 m^3/s、泉域总补给量减去总开采量盈余0.29 m^3/s的优化供水方案。通过模型模拟预测,按照此优化方案,泉域水位逐步恢复,10年后百泉和达活泉泉水重新复涌。

区域超前探查治理技术在邯邢矿区深部采煤底板水害防治中的应用

针对超前区域探查治理技术在探查治理设计、注浆改造工艺、治理效果评价方面存在的问题,通过分析邯邢矿区水文地质条件及邢东矿、辛安矿水害防治工程实例,对超前区域探查治理技术在深煤层底板高承压水害防治中的应用进行研究。研究得出:注浆治理目的层应综合分析研究区水文地质条件、突(涌)水方式,选择离煤层最近、厚度适中、可注性较好的含水层进行注浆改造;水平孔布设距离应考虑研究区水文地质类型、地质构造复杂程度及发育程度确定孔间距,并设计机动孔;水平孔布置方式应考虑工程目的;治理应按"探、注、验一体化"的思路,对钻进过程中遇到的地质现象实施注浆治理并检验;治理效果应利用突水系数、含水层涌水量、矿井涌水量、构造发现率、初始奥陶系岩溶水压等指标,通过迭代指数法组合量化后,重新评价。

邯邢地区铁矿资源利用状况分析

根据邯邢地区铁矿勘查开发50多年来的实际情况,从累计探明储量、开发利用、资源占用、资源消耗等方面进行了综合统计分析,指出了资源开发方面的失误,并结合实际情况提出了资源开发利用的建议。

深部开采矿井水害区域治理关键技术研究及发展

为了进一步提高深部开采矿井水害区域治理技术的有效性,降低底板突水的危险性,以邯邢矿区为例,总结分析了目前深部开采矿井水害区域治理经验及存在的主要问题,提出了岩溶发育规律、水害治理模式、定向井设计及施工工艺优化、可控注浆工艺、水文地质信息综合判识技术及深部开采水害管控体系构建方法等关键技术研究现状及难点,并针对性地提出各技术研究与发展方向。

带压开采防治水技术保障体系建设

实现安全带压开采是下组煤开采的关键技术问题。总结了河北省南部矿区在长期的带压开采实践中形成的防治水综合配套技术保障体系,并指出了今后在下组煤带压开采中急需解决的关键技术。