黄河流域上游煤矿区土地利用类型变化及其对固碳服务的影响

明晰矿区土地利用变化及其对区域碳储量的影响,是“双碳”目标背景下推进矿区低碳减排和绿色高质量发展的重要手段.基于多源数据集,使用InVEST模型、土地利用动态度、转移矩阵、缓冲区分析和灰色关联度等方法,识别了1990-2020年黄河流域上游13个大中型煤矿区的土地利用类型时空变化,评估了不同矿区及其周边不同距离缓冲区的固碳服务能力,并对二者的关联度进行分析,旨在厘清矿区土地利用变化对固碳服务的影响.结果表明:(1)1990-2020年煤矿区土地利用类型主要以草地、未利用地、林地和耕地向城乡工矿居民用地转移为主,城乡工矿居民用地面积以288.8 hm^(2)/a的速度持续扩张.(2)1990-2020年不同时段城乡工矿居民用地的单一动态度均为正值,草地和未利用地则均为负值,其中2010-2015年各土地利用类型的综合动态度均较高,2015-2020年则均相对较低,并且露天开采方式矿区土地利用强度远高于井工开采方式.(3)1990-2020年各矿区内单位面积年固碳量在0.7~4.1 Mg/hm^(2)之间,在时间上呈先下降后升高再下降的趋势,并且在距离矿区50 km范围内,距离越远,平均单位面积年固碳量越高,影响程度逐渐下降.(4)不同土地利用类型与单位面积年固碳量的平均关联度从高到低表现为未利用地>耕地>草地>林地>水体.研究显示,黄河流域上游煤矿区开发过程中未利用地和耕地面积的变化是矿区生态系统固碳服务变化的重要原因.

Synchronous Construction and Operation of Coal Mine and Power Plant in Mining Area

In accordance with the experience withSynchronous construction of coal mine andpower plant in Yongxia mining area, thispaper discusses the existing issues regardingmine mouth power plant including capital,power grid connection, electricity price for gridconnection, installed capacity generation setselection as well as self- protection of coalindustry. It is regarded that under marketeconomy as long as the benefits of the threesectors of coal, electricity and the local arecomprehensively considered, a suitable waycan be arrived for conl industry to operate electricity business.

山脚树煤矿矿井上下联合瓦斯治理技术研究

瓦斯对煤矿安全生产产生了巨大威胁,为了实现煤矿安全高效生产和资源的高效利用,结合贵州山脚树煤矿221015工作面的具体情况,采用井上下联合瓦斯治理技术,分析研究井上下联合瓦斯治理的效果。实践结果表明,地面钻井抽采瓦斯浓度可以稳定在90%以上,井下瓦斯抽采浓度平均可达30%,且地面钻井抽采可以提高井下抽采的效果,保障了山脚树煤矿的安全高效生产。

浅埋上下煤层高强度开采工作面矿压显现规律

为研究隆德煤矿浅埋深1^(-1)煤与2^(-2)煤协调开采过程中工作面矿压显现规律,采用支架压力监测系统开展工作面来压规律分析,钻孔应力监测系统及CT探测技术开展上下煤层工作面应力实测,钻孔窥视仪及顶板离层仪开展工作面回采巷道变形特征研究。结果表明,上煤层中厚偏薄工作面周期来压步距10~24.4 m,中部来压强度平均40 MPa;下煤层大采高工作面周期来压步距7.2~18.8 m,来压强度平均11230 kN;钻孔应力计实测确定2^(-2)煤工作面超前应力平均影响范围为40.8 m,应力峰值为5.3 MPa;CT探测确定2^(-2)煤层超前工作面59.5 m以外无显著影响;顶板钻孔窥视与离层监测确定了上覆1^(-1)煤层开采对下方2^(-2)煤层影响不显著。

某地下矿山上下矿体同时开采的安全性协调

针对国内某地下金属矿山,通过确定开采范围及对象、开采技术条件分析、采矿方法选择、矿块布置、矿块生产能力分析及矿块生产搭配协调,来保障上下主矿体采用空场法同时开采的安全性。该文的研究对于地下矿山上下矿体采用空场法同时开采时,上下采区安全关系的协调具有一定的指导作用。

青岛某隧道盾构法与矿山法施工交界处围岩快速加固方法与应用

隧道开挖遇到上软下硬地层等不良地质条件时,常采用多种开挖方法交替施工,不同开挖方法交界处的围岩若采用单一加固方式如隧道内超前注浆、洞内帷幕注浆等易引起隧道围岩的涌砂与塌方,甚至引起突水风险。本文基于青岛地铁某区间隧道围岩较为破碎且含水丰富等特点,提出了上软下硬地层、左右线地质条件差异较大以及地下水丰富(连通海水)等不良地质情况下盾构法与矿山法隧道交界处的一种安全、稳定且快速的加固方法。实践证明,该加固方式提高了围岩的力学性能,从而保证了隧道的安全施工,并减少了开挖引起的地面沉降。

晋城矿区井上下联合瓦斯抽采工艺及现场应用

为了实现寺河矿瓦斯的高效治理,本文提出了针对晋城矿区煤层瓦斯赋存特点的井上下联合抽采技术。开展了晋城矿区井上下联合瓦斯抽采技术的现状分析,并分析了煤层瓦斯的赋存特点,基于煤炭开发时空接替规律,将矿区划分为煤炭生产规划区、煤炭开拓准备区与煤炭生产区3个区间,在时间上体现为煤矿规划区实施地面井预抽、煤矿准备区实施井上下联合抽采、煤矿生产区实施井下瓦斯抽采。以寺河矿为背景开展现场实践,最终消除了煤与瓦斯突出危险性。

近距离下煤层综放面覆岩结构特征及运动演化规律

针对近距离煤层开采时存在的上、下位基本顶特殊地质条件,运用“三带”理论分析了上煤层采后覆岩结构特征,得出下位基本顶周期来压步距22.09 m,上位基本顶处在弯曲下沉带不发生破坏。建立了下煤层开采时基本顶结构力学模型,计算得出下煤层开采时上位基本顶的周期来压步距31 m,下位基本顶二次破断步距12 m,下位基本顶两次周期来压后会发生上位、下位基本顶同时来压,从而在工作面表现出“强-弱-弱-强”的循环来压现象。矿压监测结果表明,工作面确实出现“强-弱-弱-强”的周期来压现象,在强周期来压时需要提前加强工作面支架稳定性控制以保障工作面安全生产。

崩落法纵向分区开采冒落危害防治技术

针对崩落采矿法纵向分区开采过程中冒落危害防治这一关键安全技术问题,以小汪沟铁矿在矿体延深方向划分为3个分区开采为依托,运用理论分析方法,指出了各分区冒落危害的主要种类,其中上位分区为落块与陷落危害,中位分区为冒落冲击气浪与落块危害,下位分区为落块危害。同时,依据3分区的位置特点及矿体条件,调整回采顺序以利用连续回采面积控制初始冒落形式,并针对冲击气浪、落块、陷落危害,分别提出作业点与冒落体边缘保持5 m以上安全距离和在出矿口预留6 m厚散体隔离垫层、严禁作业人员进入空区出矿、地表堆石隔离人员进入陷落区等技术措施,适应了不同冒落条件下的安全需求,现场应用效果良好,为崩落法纵向分区开采矿山提供了安全技术保障。

近直立特厚煤层上采下掘冲击地压危险性分析

为了确定新疆乌东煤矿近直立特厚煤层单翼工作面在上采下掘期间防止冲击地压危险发生的合理采掘相向安全距离,采用数值模拟、微震监测和现场实测的方法进行研究。基于数值模拟方法研究了上采下掘期间不同相向距离的应力演化规律和影响范围,根据微震监测和现场冲击地压案例分析了上采下掘与冲击地压危险关系。结果表明:上分层工作面与下分层掘进工作面相向的距离与煤体应力集中和微震事件发生频次呈正相关关系,该条件下上采下掘相向最小安全距离为100 m,上采下掘活动引起的煤体高应力集中和围岩剧烈活动是诱发下分层掘进工作面冲击地压显现的原因,通过采取及时停止下分层掘进的措施,成功地避开了掘进巷道冲击地压灾害,进而验证了分析结果。

煤矿采空区瓦斯流动分布规律分析

近年来,由于煤矿开采深度的增加、煤与瓦斯突出事故的增多,使人们更加重视对瓦斯运动规律的研究。上隅角瓦斯超限现象在我国煤矿众多高瓦斯矿井中普遍存在,是影响矿井持续、稳定和安全生产的重要原因和事故隐患。为了探讨上隅角瓦斯聚积的根本原因,文章依据渗流理论,在分析采空区内瓦斯流态的前提下,通过建立采空区瓦斯渗流和分布的数学模型,定出边界条件,对采空区瓦斯流动分布规律进行了研究,为分析上隅角瓦斯浓度分布和预测上隅角瓦斯浓度提供了理论依据,对上隅角瓦斯的防治和煤与瓦斯突出预测具有实际意义。

重复采动下上覆高位巨厚岩层微震分布特征研究

以鲍店煤矿十采区3煤层开采为例,根据现场SOS微震监测数据,研究了上、下煤层重复采动下高位厚硬岩层的微震活动规律,分析了强微震分布与高位巨厚坚硬岩层的关系。研究表明:上煤层工作面的推进距离超过工作面长度后,高位硬厚岩层在工作面前方和采空区发生阶段性的高能量(104J)微震活动,并引起相邻采空区的连锁反应,微震活动强烈;下煤层重复采动时采出总厚度增加,高位硬厚岩层二次失稳运移,再发生阶段性强微震活动,但最大能量有所下降;微震大事件主要发生在高位巨厚岩层内,在时间上呈现阶段性,具有大步距式强微震与运移特征。

煤矿采空区下组煤三维地震勘探技术

利用三维地震勘探技术探测老窑采空区的位置和范围,已取得了很好的效果,但是对于采空区下组煤的探测,还处于探索阶段。总结了采空区下组煤地震反射波特征,分析了影响下组煤探测效果的主要因素,提出了采取"高覆盖次数、单深井激发、大药量、中低频检波器、变观"等手段,可以获得具有较高信噪比的下组煤层地震信息,说明三维地震方法探测采空区下组煤是可行的。

高位钻孔瓦斯抽放技术在开滦矿区的应用

分析了高位钻孔瓦斯抽放的适用条件和合理的层位布置,在唐山矿T1452工作面和吕家坨矿5323工作面进行了应用实践,结果表明,使用该技术后唐山矿T1452工作面上隅角瓦斯浓度一直保持在0.1%~0.5%之间,抽放率可达到83%;吕家坨矿5323工作面上隅角瓦斯浓度保持在0.3%左右,抽放率52%,效果明显。

孟巴矿厚松散含水层下协调保水开采模式

孟巴矿的地质采矿条件具有近地表松散富含水层厚、煤层顶板厚、煤层厚的"三厚"特征,开采煤层覆岩中含有多个含水层组,矿井水害是威胁矿井安全生产的主要因素。在覆岩多水体条件下,为了有效防止近地表厚松散UDT含水层进入井下,导致淹井灾害发生,提出上保下疏的开采水害防治模式。一分层安全开采的关键技术是控制复合关键层的结构稳定,应用初始后屈曲理论解析其稳定性,得出结构关键层的极限破坏长度,通过线性回归给出分层开采覆岩导水裂缝带发育高度预计计算公式,分析确定了一分层开采工作面宽度不超过150 m,限高开采3 m;依据对UDT含水层防护的安全煤岩柱高度确定二分层开采高度,二分层开采后覆岩结构关键层发生破坏,既能够有效疏放LDT隔水层以下含水层水,又能够保证LDT隔水层的完整性,达到UDT水体不发生下泄的目的,保障了矿井安全开采;根据工作面协调减损开采原理,确定开采分层合理错距约为82 m,下分层的巷道布置在上分层开采采空区下的厚煤层分层错距协调限高开采布置模式,实现有效降低了覆岩应力的叠加效应,减轻LDT隔水层的变形破坏程度。开采结果表明:厚煤层分层协调布置开采方法,有效减轻了UDT含水层下LDT隔水层应力叠加损伤程度,保护了隔水层的完整性;一分层限高综采,二分层限高综放开采分次疏放了煤层顶板至LDT底板2个含水层组,解决了矿井排水能力较小条件下的水害防治问题;分层工作面错距协调布置开采方法,有效降低了开采边界导水裂缝带发育高度,减小了LDT变形破坏程度,同时释放了一分层区段煤柱应力,实现了覆岩整体下沉,不但有效地降低了覆岩破坏高度,而且减小了冲击矿压冲击强度,开采期间UDT水位变化幅度稳定保持在一定范围内,实现了多水体条件下上保下疏的厚煤层分层安全开采模式。

千米深井强冲击倾向性煤层冲击地压防治实践

针对华丰煤矿开采深度达1150m的4号煤层具有强冲击倾向性、直接顶具有中等冲击倾向性,工作面开采过程中面临严重的冲击地压威胁等问题,为了防止开采期间冲击地压的发生,对准备工作面实施区域卸压,开采上下解放层,施工直径108mm、深度30m、孔间距2.5m的煤层大直径卸压钻孔等措施,当准备工作面煤层应力降低30%～50%后,再在工作面回采过程中通过微震监测、矿震监测、地音监测、应力监测和钻屑法监测等技术进行监测。实践证明,对准备工作面实施区域卸压和冲击地压监测技术,可有效防止破坏性冲击地压的发生。

贵州六盘水矿区上二叠统含煤沉积相研究

为了查明贵州六盘水矿区含煤沉积环境,掌握该矿区聚煤规律,针对贵州六盘水矿区5202钻孔中取出的上二叠统地层的岩心进行研究,以沉积学、古生物学、地层学等相关理论为指导,通过岩心观察、薄片分析和测井等方法,研究该层段的岩石学特征、沉积构造特征、古生物特征、地球化学特征、测井曲线特征等,查明该区上二叠统含煤沉积环境为一套三角洲-潮坪和泻湖-潮坪沉积体系,识别出该层段的4种沉积亚相,即三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相、潮坪亚相和泻湖亚相,12种沉积微相,总结其特征,建立了该区的含煤沉积相模式。

孟加拉国Barapukuria矿厚煤层分层协调减灾开采模式

针对孟加拉国Barapukuria矿井开采中的顶板水害、冲击地压、煤层自然发火等危害矿井安全的灾害问题,在分析矿井“三厚二硬一强”地质特征及UDT强含水砂层水害、厚硬顶板断裂强冲击灾害和厚煤层多分层开采采空区遗煤的易自然发火灾害的致灾条件,LDT隔水层隔水性能和覆岩结构关键层稳定性的控灾条件的基础上,提出了厚煤层分层协调减灾开采理论。应用协调减灾开采理论、原理,构建了孟巴矿厚煤层分层协调减灾开采模式和顶板水害上保下疏,冲击地压动静转移和自燃火灾时空适配的多灾源防控技术体系,实现了孟巴矿厚煤层多分层安全开采。通过在孟巴矿的应用与实践表明,厚煤层分层限厚开采能够充分利用覆岩结构控灾机制,避免厚硬顶板整体断裂冲击灾害发生;厚煤层分层协调错距布置方法开采,能够分散转移厚煤层边界高应力、避免覆岩拉伸区叠加破坏,有效保护隔水层的完整与隔水性;厚煤层分层整体错距协调开采方式,能够有效释放上分层采空区煤柱应力,实现覆岩整体快速沉降,密实覆岩垮裂带空隙,降低采空区自然发火危险性。在多灾害叠加的矿井开采条件下,应用协调减灾开采方法能够从源头控制开采致灾强度,与常规灾害防治方法相结合,能够起到更明显的灾害防治效果。

孟巴矿强含水体下分层开采覆岩导水裂隙带发育规律

孟巴矿地质条件特殊复杂,多种灾害交织,特别是矿井水害对安全生产构成了严重威胁。导水裂隙带高度探测与保水开采密切相关,控制导水裂隙带发育高度是为了保证LDT隔水层稳定性,避免在承压水体的作用下使隔水层被击穿。结合孟巴矿特殊地质条件,给出矿井地质开采条件具有开采煤层厚、开采煤层顶板砂岩层厚硬和上覆松散含水层UDT厚的“三厚二硬一强”特征,覆岩为隔水——结构关键层结构类型,基岩中缺少有效的隔水层的结构特征,提出基岩含水层随分层开采递进疏放,保证LDT隔水层的有效隔水性能,阻滞UDT水体渗漏到井下,形成强含水体下特厚煤层分层开采的“上保下疏”安全开采模式。借助360°旋转井下电视全孔壁成像系统,分析钻孔冲洗液漏失量和水位变化情况,应用物理模拟方法和数值计算模拟方法,模拟分析了不同分层、不同采高,采用不同采煤方法,覆岩导水裂隙带发育规律和覆岩移动破坏规律,完成了钻孔探测工作和数据分析,并与物理相似模拟和数值模拟结果进行对比,证实了实验模拟与探测数据结果基本一致。研究表明,当累计开采高度为8.5 m时,分层开采导水裂隙带高度呈快速增长模式;当累计开采高度介于13~15 m时,导水裂隙带发育高度趋于平缓且不再增长;1,2分层开采对导水裂隙带高度的增长率贡献大,主要是1,2分层开采使覆岩裂缝增多,裂缝增多表现为岩性变软;1,2分层开采导水裂隙带高度与开采厚度基本呈线性增长,2分层开采导水裂隙带高度增幅为1分层的109%,随分层厚度增加导水裂隙带高度有增大趋势,导水裂隙带高度整体呈马鞍形分布。工作面分层协调开采有效降低了覆岩导水裂隙带发育高度,保护了UDT含水层不发生泄露,形成了孟巴矿强含水体下厚煤层安全开采模式。

迎上下采空孤岛面沿空掘巷围岩变形破坏特征

为了研究分析上下煤层两侧都采空而形成的孤岛面沿空掘巷和煤层开采时围岩应力分布及变形破坏特征,应用理论分析、计算机数值模拟与具体工程实践相结合的研究方法,分析了上下煤层两侧采空情况下,下孤岛工作面迎上孤岛面沿空掘巷期间及煤层开采过程中,采场围岩应力分布、变形破坏规律。结果表明:该情况下孤岛工作面围岩结构特征因受多次开采影响,其整体性和联动性都有所降低,采场围岩应力分布特征有所不同,且煤柱宽度尺寸对巷道受力变形有较大影响。掘巷期间轨道巷煤柱帮的变形量大于实体煤帮变形量,顶板下沉量大于底鼓量;回采期间顶板运移特点决定了两巷围岩主要呈现拉剪破坏,随着工作面的推进,采动影响阶段和影响剧烈阶段范围逐渐增大,巷道断面收缩率随着距工作面距离的减小而增大。对于孤岛面开采沿空巷道的特殊围岩条件,应遵循"强顶、固帮、控底的全断面围岩控制技术思路,对上下隅角附近巷道加强支护,提高围岩自身强度,为类似条件孤岛面巷道维护及安全开采提供理论技术保障。