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地質(zhì)環(huán)境技術(shù)研究1

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，煤礦企業(yè)得到了空前的發(fā)展，社會(huì)發(fā)展對(duì)煤炭資源的需求量也在不斷增加，對(duì)礦井開(kāi)采效率提出了更高的要求。煤礦企業(yè)盡管所處地理位置不同，但幾乎都會(huì)遇到地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的礦井。在開(kāi)采這類礦井時(shí)，如果不對(duì)掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行升級(jí)和調(diào)整，那么不僅會(huì)拖延礦井正常的生產(chǎn)進(jìn)度，還會(huì)對(duì)煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，為了更好地解決復(fù)雜地質(zhì)礦井的生產(chǎn)問(wèn)題，推進(jìn)煤炭行業(yè)的全面發(fā)展，加強(qiáng)對(duì)煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用探討具有重要意義。

1礦井掘進(jìn)區(qū)域的地質(zhì)條件

礦井地質(zhì)條件對(duì)于煤炭開(kāi)采至關(guān)重要。目前來(lái)看，中國(guó)現(xiàn)存最多的礦井類型是開(kāi)采歷史較為久遠(yuǎn)的老礦區(qū)礦井，長(zhǎng)久的開(kāi)采使得地質(zhì)條件更為復(fù)雜，煤層斷層多，礦井壓力較大，礦井掘進(jìn)區(qū)域的地質(zhì)條件不穩(wěn)定。

2復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)

a)掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)較為復(fù)雜，涉及層面較廣。煤礦開(kāi)采需要大量專業(yè)理論知識(shí)的鋪墊，在進(jìn)行礦井現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，更需要嚴(yán)謹(jǐn)控制各種參數(shù)，放眼于掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的整體規(guī)劃，綜合各方面進(jìn)行考量，才能在實(shí)際生產(chǎn)中避免由操作不當(dāng)造成安全事故。b)生產(chǎn)過(guò)程危險(xiǎn)系數(shù)高，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜。煤礦開(kāi)采的整個(gè)過(guò)程需要多個(gè)環(huán)節(jié)相互協(xié)作和配合，涉及的生產(chǎn)設(shè)備及人員配比都較為復(fù)雜。這大大加劇了生產(chǎn)操作的不可控，對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的礦井更是難以及時(shí)調(diào)控出現(xiàn)的問(wèn)題。問(wèn)題發(fā)展到一定程度時(shí)，將威脅礦井開(kāi)采人員的人身財(cái)產(chǎn)安全及煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全。此外，煤礦大多都深入地下，開(kāi)采工作大部分在地下進(jìn)行，地下開(kāi)采環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，增大了掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用難度，進(jìn)而使礦井的開(kāi)采進(jìn)度和原煤產(chǎn)量都受到影響。c)掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)受自然環(huán)境影響大。煤礦開(kāi)采過(guò)程并不是單一的生產(chǎn)過(guò)程，在實(shí)際生產(chǎn)中需對(duì)礦井生產(chǎn)相關(guān)因素都進(jìn)行調(diào)查和評(píng)估，包括礦井周邊的地質(zhì)、水文、氣候等因素。針對(duì)地質(zhì)、水文、氣候等方面問(wèn)題若沒(méi)有對(duì)應(yīng)的應(yīng)急措施，一旦發(fā)生危險(xiǎn)情況，將增大安全事故的處理難度。d)掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)?shù)奈：π源蟆Ｃ旱V掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用條件較為嚴(yán)格，一旦在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)操作不規(guī)范等問(wèn)題，將會(huì)直接導(dǎo)致安全事故發(fā)生。掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)在整個(gè)礦井生產(chǎn)中有著十分重要的作用。若實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)生安全事故，不僅影響礦井生產(chǎn)進(jìn)度，事故的后期補(bǔ)救也非常困難。因此，要確保礦井掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中的嚴(yán)謹(jǐn)性，降低使用不當(dāng)帶來(lái)的危害[1-2]。

3復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1易開(kāi)采區(qū)向復(fù)雜開(kāi)采區(qū)發(fā)展隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展及市場(chǎng)對(duì)各類煤炭產(chǎn)品需求的增加，煤礦開(kāi)采人員必須重新審視復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦開(kāi)采情況，了解煤礦開(kāi)采活動(dòng)中存在的細(xì)節(jié)問(wèn)題，探討復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦開(kāi)采技術(shù)。易開(kāi)采區(qū)的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)與復(fù)雜開(kāi)采區(qū)的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)有相當(dāng)大的差別，專業(yè)技術(shù)人員需及時(shí)采取各種災(zāi)害的搶險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施，全面深入推廣地下掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。

3.2掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)在中國(guó)大型煤礦井下開(kāi)采作業(yè)中已有諸多成功的實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于積極推動(dòng)中國(guó)新型煤礦產(chǎn)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新起到很重要的帶動(dòng)作用。煤礦企業(yè)一線技術(shù)人員務(wù)必重視礦井掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用和提升。尤其要進(jìn)一步做好復(fù)雜地質(zhì)條件下礦井支護(hù)材料技術(shù)創(chuàng)新的前瞻性探討，了解掘進(jìn)支護(hù)相關(guān)技術(shù)及材料應(yīng)用的具體創(chuàng)新，并注意結(jié)合中國(guó)實(shí)際的煤礦情況做好相應(yīng)工藝的技術(shù)研究應(yīng)用，推進(jìn)先進(jìn)的現(xiàn)代煤礦開(kāi)采施工技術(shù)的應(yīng)用，并努力減少礦井安全隱患，降低煤礦事故發(fā)生的概率。但現(xiàn)階段中國(guó)大規(guī)模煤礦綜合開(kāi)采中還存在一些細(xì)節(jié)化的問(wèn)題，直接制約著大型煤礦開(kāi)采工程的安全性。

4復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1科學(xué)選擇掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備的選擇決定著掘進(jìn)后期巷道在井下復(fù)雜地質(zhì)條件影響下的狀態(tài)。礦井掘進(jìn)支護(hù)措施與配套設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的合理性與科學(xué)性會(huì)對(duì)煤礦開(kāi)采產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，因此要重視對(duì)掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備的科學(xué)選擇。礦井掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備應(yīng)具備安全高效的特點(diǎn)，目前中國(guó)礦井主要依靠2種掘進(jìn)設(shè)備：普通型的巷道掘進(jìn)機(jī)以及綜合性掘進(jìn)機(jī)。綜合性掘進(jìn)機(jī)及其輔助設(shè)備能快速而有效地提升整個(gè)煤礦系統(tǒng)的開(kāi)采效率。但在具體的應(yīng)用中，煤礦巷道掘進(jìn)設(shè)備的配置及選擇方面也要綜合考慮煤炭需求量等情況，由各相關(guān)行業(yè)礦山技術(shù)人員專門(mén)負(fù)責(zé)做好礦山地質(zhì)情況、外界氣候影響等因素的數(shù)據(jù)比對(duì)，從而切實(shí)保證礦井各項(xiàng)采掘工藝設(shè)備資源配置的科學(xué)性和合理性[3]。

4.2加強(qiáng)截齒的合理選擇煤礦開(kāi)采工藝中對(duì)設(shè)備截齒材料的一般要求是采用高強(qiáng)度鋼材并堅(jiān)硬耐磨，切實(shí)降低設(shè)備截齒部件的報(bào)廢率，進(jìn)而降低煤礦的最終生產(chǎn)成本。在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，截齒需經(jīng)常面對(duì)具有不同地質(zhì)條件的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，容易發(fā)生不同程度的損傷，嚴(yán)重的會(huì)造成機(jī)械損壞，還會(huì)導(dǎo)致各種作業(yè)及施工設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)停頓。這就需要相關(guān)行業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員針對(duì)實(shí)際施工情況進(jìn)行截齒的科學(xué)選擇，保障復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦生產(chǎn)的安全順利進(jìn)行。

4.3強(qiáng)化臨時(shí)支護(hù)技術(shù)的使用臨時(shí)支護(hù)技術(shù)的使用對(duì)于一些復(fù)雜地質(zhì)條件下的露天煤礦開(kāi)采有很大程度的輔助作用。復(fù)雜特殊的圍巖地質(zhì)環(huán)境往往可能與工程前期的勘探分析結(jié)果有出入，應(yīng)做好更全面和細(xì)致深入的研究分析，基于煤礦當(dāng)下現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)勘察研究結(jié)果進(jìn)行井下臨時(shí)支護(hù)技術(shù)的液壓系統(tǒng)規(guī)劃，保障井下復(fù)雜地質(zhì)條件影響下的巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)能有效滿足煤礦作業(yè)的安全需求，有效推動(dòng)現(xiàn)代化煤礦工程的全面發(fā)展。

4.4有效利用破頂支護(hù)技術(shù)破頂支護(hù)技術(shù)是礦山掘進(jìn)和工作面支護(hù)中運(yùn)用較為成功的新技術(shù)，能進(jìn)一步保障礦山頂板周圍邊坡的穩(wěn)定性，避免邊坡發(fā)生大面積塌方事件，保障礦山工作面邊坡支護(hù)等施工的安全有效開(kāi)展。在井下具體支護(hù)作業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要重視井下關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的支護(hù)工作，設(shè)置和固定好錨網(wǎng)索，結(jié)合礦井實(shí)際掘進(jìn)及設(shè)備使用情況對(duì)斷層進(jìn)行支護(hù)，保障礦井生產(chǎn)安全。在施工前要對(duì)復(fù)雜的大型煤礦巷道項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)施工圖的詳細(xì)設(shè)計(jì)，利用成熟先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)好每個(gè)具體的項(xiàng)目，提前按照規(guī)范設(shè)計(jì)好相應(yīng)的技術(shù)數(shù)據(jù)指標(biāo)。圖1所示為一巷道支護(hù)圖。

4.5有效使用U型鋼支護(hù)技術(shù)在煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)施工過(guò)程中極有可能遇到一些較大活動(dòng)范圍的斷層。面對(duì)這種情況，必須要求工作人員根據(jù)已掌握的礦井施工方法對(duì)礦井進(jìn)行掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)，重新計(jì)算和確定設(shè)備相應(yīng)參數(shù)，同時(shí)在巷道具體支護(hù)設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中必須考慮支撐錨桿的角度問(wèn)題，對(duì)錨桿安裝點(diǎn)存在的角度傾斜錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行控制與調(diào)整。同時(shí)，對(duì)整個(gè)巷道掘進(jìn)支護(hù)中存在的地質(zhì)影響因素進(jìn)行分析，并提出建設(shè)性意見(jiàn)，制定巷道的相應(yīng)支護(hù)技術(shù)方案及斷面設(shè)計(jì)圖。如圖2所示，煤礦巷道U型鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能更經(jīng)濟(jì)高效地應(yīng)用于中國(guó)煤礦巷道工程領(lǐng)域中，保障了煤炭開(kāi)采工藝手段的實(shí)現(xiàn)。在嚴(yán)峻復(fù)雜地質(zhì)等特殊礦山背景下通過(guò)不斷進(jìn)行改革工作，生產(chǎn)模式逐步得到優(yōu)化，有利于提升中國(guó)整體礦井生產(chǎn)體系的煤炭開(kāi)采利用綜合效率，推動(dòng)中國(guó)煤炭行業(yè)進(jìn)一步持續(xù)良好發(fā)展。

4.6配套系統(tǒng)的建立煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用離不開(kāi)與之相關(guān)的輔助設(shè)備，因此煤礦企業(yè)應(yīng)設(shè)計(jì)一套科學(xué)完整的配套系統(tǒng)來(lái)協(xié)調(diào)煤礦開(kāi)采的整個(gè)流程，從而更好地解決生產(chǎn)中遇到的各種問(wèn)題。例如，建立煤礦實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（見(jiàn)圖3），能對(duì)礦井日常的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行控制、設(shè)備操作等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保檢測(cè)人員能及時(shí)了解礦井的整體情況，縮短對(duì)突發(fā)問(wèn)題的反應(yīng)時(shí)間，掌握掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀況，極大地增強(qiáng)了礦井開(kāi)采中各種技術(shù)相互協(xié)作的能力[4]。5結(jié)語(yǔ)在飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)背景下，提升煤炭供需能力是必然的。因此，做好復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下礦井的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)也是大勢(shì)所趨。從掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，充分了解了它在煤礦生產(chǎn)中的重要程度。在未來(lái)煤炭行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，要重視復(fù)雜地質(zhì)條件礦井的發(fā)展。因此，煤礦領(lǐng)域?qū)I(yè)人士應(yīng)對(duì)煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，努力提升復(fù)雜地質(zhì)條件礦井開(kāi)采能力，充分保障市場(chǎng)煤炭?jī)?chǔ)量，促進(jìn)煤炭行業(yè)不斷向前發(fā)展。

作者:韋星光 單位:晉能控股煤業(yè)集團(tuán)四明山煤礦

地質(zhì)環(huán)境技術(shù)研究2

生態(tài)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注，其中由于煤炭開(kāi)采導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題較嚴(yán)重，因此，需要構(gòu)建穩(wěn)定、全面且高效的環(huán)境治理恢復(fù)技術(shù)[1-2]。但是現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)際治理效果不佳，容易出現(xiàn)關(guān)聯(lián)污染、資源枯竭等問(wèn)題[3-4]。基于此，結(jié)合寧夏石嘴山煤礦的實(shí)際情況，針對(duì)存在的有害物質(zhì)擴(kuò)散和生態(tài)環(huán)境遭到破壞等問(wèn)題，設(shè)計(jì)更加全面、系統(tǒng)的環(huán)境治理恢復(fù)方案，以更加靈活、多元化的形式解決不同區(qū)域的煤礦地質(zhì)問(wèn)題，降低治理的關(guān)聯(lián)損害，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的循環(huán)治理，營(yíng)造綠色的可持續(xù)發(fā)展道路。

1煤礦地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題簡(jiǎn)述

寧夏石嘴山煤礦工程是大型的礦產(chǎn)開(kāi)采工程，其所處位置較為特殊，工程的底部面積為214m2。為了便于開(kāi)采，在側(cè)向兩部分構(gòu)建兩級(jí)削坡，上部的階高度約28m，下部的截面高度為12m，設(shè)定的坡比為1:2.3。煤礦開(kāi)采的深度約為25m，坡腳高度約14m。同時(shí)，煤礦開(kāi)采區(qū)域植被覆蓋率高，坡面多種植紫花苜蓿，平臺(tái)栽植刺槐、紫穗槐、紫花苜蓿等植物。距離邊坡10m處設(shè)有一道天溝，為開(kāi)采的水源控流基礎(chǔ)設(shè)置，采用內(nèi)空1.2m×0.5m的斷面構(gòu)建漿砌片關(guān)聯(lián)墻。在開(kāi)采的過(guò)程中，對(duì)煤礦附近的環(huán)境造成了極大的消極影響。由于開(kāi)采設(shè)備較大，對(duì)地表的壓力增加，造成有害物質(zhì)不斷移動(dòng)擴(kuò)散，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，地表水源循環(huán)狀態(tài)也逐漸混亂。煤礦開(kāi)采過(guò)程中所產(chǎn)生的煤礦地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題如下。

1.1有害物質(zhì)移動(dòng)擴(kuò)散寧夏石嘴山煤礦開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)用大型、重型設(shè)備，設(shè)備移動(dòng)過(guò)程中對(duì)地表甚至地質(zhì)造成破壞[5]。煤礦開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生較多的有害物質(zhì)，其中最多的是煤矸石，其有害物質(zhì)密度低，在外力作用下極易擴(kuò)散或移動(dòng)。該區(qū)域有害物質(zhì)出現(xiàn)輕微擴(kuò)散，對(duì)周邊的環(huán)境已經(jīng)造成破壞[6]。1.2破壞生態(tài)環(huán)境寧夏石嘴山煤礦開(kāi)采區(qū)域，由于采礦過(guò)程中產(chǎn)生的廢料較多，雖然集中處理，但是處理效果不佳，導(dǎo)致有毒有害物質(zhì)滲透到土壤中，植被覆蓋面積迅速減少，原生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。1.3地表水資源循環(huán)狀態(tài)混亂抽排礦井水及巖層縫隙水的移動(dòng)會(huì)給地表同流向的水源較大的壓力。該礦區(qū)地表水的流動(dòng)方向發(fā)生巨大變化，初始的循環(huán)路徑發(fā)生改變，這也造成了煤礦的活動(dòng)區(qū)域地表水流失以及水位下降等問(wèn)題的出現(xiàn)。煤層自燃以及土體流失加重地表水源循環(huán)狀態(tài)混亂等問(wèn)題。

2治理恢復(fù)技術(shù)

2.1布設(shè)監(jiān)測(cè)裝置在寧夏石嘴山煤礦研究區(qū)域布設(shè)監(jiān)測(cè)裝置[7]，需要?jiǎng)澏ㄖ卫淼膮^(qū)域?yàn)榭煽刂茀^(qū)域，根據(jù)實(shí)際問(wèn)題，設(shè)定對(duì)應(yīng)數(shù)量的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)區(qū)域的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并由平臺(tái)統(tǒng)一控制，分類監(jiān)控礦區(qū)地面塌陷、裂縫擴(kuò)大、水位異常等問(wèn)題。在監(jiān)控區(qū)域設(shè)立警示牌，在控制平臺(tái)中分類設(shè)定標(biāo)記，由專人負(fù)責(zé)監(jiān)管控制[8]。

2.2礦區(qū)疏水排導(dǎo)礦區(qū)的疏水排導(dǎo)也是治理技術(shù)的主要部分。根據(jù)礦區(qū)的地勢(shì)以及覆蓋面積，預(yù)估區(qū)域內(nèi)的水源總量，結(jié)合回填采空區(qū)的填充情況，對(duì)礦區(qū)的地表水進(jìn)行處理?？梢越⑴潘疁锨?，計(jì)算具體的深度。修建排水溝渠，在溝渠的側(cè)向修建隔水層，其作用是分化過(guò)量的水資源，避免出現(xiàn)溝渠覆蓋的問(wèn)題。觀察地下水的排導(dǎo)情況，并對(duì)污水作分割排放，完成礦區(qū)疏水的排導(dǎo)處理。

2.3削坡卸載雙向治理在完成礦區(qū)疏水排導(dǎo)之后，需要采用削坡卸載雙向治理的模式進(jìn)一步優(yōu)化完善整體的治理架構(gòu)。根據(jù)寧夏石嘴山煤礦研究區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，制定煤礦區(qū)的邊坡處理方案。部分煤礦開(kāi)采工程處于大型邊坡區(qū)域，對(duì)環(huán)境的恢復(fù)治理難度高，因此，采用削坡卸載模式測(cè)定煤礦開(kāi)采區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境，根據(jù)測(cè)定的數(shù)值。根據(jù)劃定比例，對(duì)治理恢復(fù)的邊坡削定。同時(shí)，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的情況下，在治理區(qū)域種植植被，固定周期之后，核定植被覆蓋率，并在塌陷區(qū)將土壤與種植的草種混合填充在塌陷位置。延長(zhǎng)橫截坡長(zhǎng)，采用修建白牛邊坡的形式來(lái)搭建漿砌水泥支護(hù)，完成削坡卸載的雙向治理。
2.4周期性覆蓋回位實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)采用周期性覆蓋回位的方式，實(shí)現(xiàn)寧夏石嘴山煤礦研究區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)。部分區(qū)域在治理后的效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期，同時(shí)，植被由于外部因素壞死，影響治理恢復(fù)效果。因此，定期排查治理區(qū)域問(wèn)題，在一定的周期之內(nèi)，重置治理區(qū)域進(jìn)行植被綠化，栽植刺槐、紫穗槐等植物，不斷擴(kuò)大植被覆蓋面積，高效地實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)目標(biāo)。

3治理效果分析

寧夏石嘴山煤礦研究區(qū)域應(yīng)用本文方法后，采空區(qū)等研究區(qū)域利用砂質(zhì)土壤進(jìn)行填充，并在塌陷區(qū)域附近設(shè)立警示牌，加強(qiáng)礦山監(jiān)測(cè)，建立關(guān)聯(lián)墻體，將施工區(qū)域與其他區(qū)域隔離劃定。隨著工程的實(shí)施，塌陷的深度發(fā)生變化，根據(jù)實(shí)際的情況，通過(guò)生物植樹(shù)、種草，增加植被覆蓋率以及綠化面積，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，降低破壞程度。設(shè)定治理時(shí)間為6個(gè)月，分析區(qū)域的綠化比，綠化比值越高，表明本文方法的有效性越高，結(jié)果見(jiàn)表1。

4系統(tǒng)操作說(shuō)明

該浮選加藥控制系統(tǒng)分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式。自動(dòng)控制時(shí)，加藥系統(tǒng)能自動(dòng)根據(jù)進(jìn)入煤泥水流段的干煤泥量和濃度的變化來(lái)控制浮選藥劑的添加量。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，則可選擇手動(dòng)方式來(lái)控制浮選生產(chǎn)過(guò)程。

4.1計(jì)算機(jī)操作浮選司機(jī)在電腦上操作賬號(hào)登錄后，可以完成以下操作：設(shè)備流程、工藝參數(shù)、參數(shù)報(bào)表、參數(shù)修改、操作幫助、退出系統(tǒng)。

4.2設(shè)備流程模擬顯示浮選系統(tǒng)的設(shè)備流程畫(huà)面，并動(dòng)態(tài)顯示浮選機(jī)各分點(diǎn)加藥情況和藥劑泵、浮選機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

4.3工藝參數(shù)浮選崗位司機(jī)可以隨時(shí)在上位機(jī)畫(huà)面上查看入浮濃度、入浮流量、累計(jì)流量、入浮干煤泥量、理論加藥量、實(shí)際加藥量、噸煤藥耗等重要參數(shù).4.4參數(shù)報(bào)表根據(jù)需要在時(shí)間屬性中選擇起始時(shí)間和終止時(shí)間，然后從報(bào)表菜單中選擇“歷史查詢”，就可以查詢到所需數(shù)據(jù)。4.5參數(shù)修改參考設(shè)定參數(shù)值并且根據(jù)生產(chǎn)時(shí)浮選泡沫的情況對(duì)重要參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

5結(jié)語(yǔ)

該浮選藥劑自動(dòng)添加系統(tǒng)已于2021年11月在山西呂梁中陽(yáng)桃園鑫隆煤業(yè)選煤廠正式投產(chǎn)使用，生產(chǎn)方式由以往的手動(dòng)擰閥門(mén)變成計(jì)量泵變頻調(diào)整來(lái)控制加藥的方式，實(shí)現(xiàn)了入浮相關(guān)參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示和記錄。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)單，不僅降低了生產(chǎn)中藥劑的損耗，穩(wěn)定浮選洗選指標(biāo)，還減少了浮選崗位工人的數(shù)量，減輕崗位工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，得到了鑫隆煤業(yè)選煤廠浮選崗位司機(jī)的一致好評(píng)，為選煤廠帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益。

作者:金立濤 單位:中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊(duì)

地質(zhì)環(huán)境技術(shù)研究3

隨著山西省煤層氣抽采規(guī)模迅速增加，已建或新建公路越來(lái)越多涉及瓦斯抽采影響的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在煤層氣鉆井工藝、抽采方法等方面做了大量研究工作。牛國(guó)斌等［1］從水化學(xué)特征、水源補(bǔ)給、井底流壓等方面分析了水文地質(zhì)條件對(duì)U型井排采的影響。李建林等［2］從巖石力學(xué)和地質(zhì)力學(xué)兩方面對(duì)煤層氣開(kāi)采后煤層底板突水進(jìn)行理論分析。翟佳宇等［3］分析了區(qū)內(nèi)煤層氣井產(chǎn)出水化學(xué)特征、離子變化規(guī)律及其與產(chǎn)能的關(guān)系。帥官印等［4］闡述了水力壓裂對(duì)含水層結(jié)構(gòu)的破壞。段麗軍等［5］分析了排采煤層水破壞上覆巖層與地下水之間的壓力平衡問(wèn)題。宋麗平［6］研究了排水采氣從單井排采模式到井網(wǎng)排采模式對(duì)地下水水位降深的影響。相興華［7］研究了太原地區(qū)汾河階地基坑開(kāi)挖抽降水過(guò)程孔隙水壓力、水位及地面沉降變化趨勢(shì)。但是煤層氣生產(chǎn)、排采整個(gè)周期內(nèi)對(duì)區(qū)域地質(zhì)條件的改變尤其是對(duì)地下水水文地質(zhì)環(huán)境會(huì)造成哪些影響的研究卻鮮見(jiàn)發(fā)表。鑒于此，本文依托高沁高速公路煤層氣排采井工程，通過(guò)數(shù)值模擬方法，揭示煤層氣抽采對(duì)地下水文地質(zhì)環(huán)境的影響，為抽采井的選取提供參考，可為類似工程提供理論指導(dǎo)。

1工程地質(zhì)概況

高沁高速位于山西省晉城市所轄高平市及沁水縣境內(nèi)，高速所經(jīng)路線走廊帶內(nèi)地勢(shì)總體呈中部高、東西低，地形高差變化大，最高點(diǎn)位于K22+050左650m處的高平市與沁水縣分界的老馬嶺梁頂，高程1267m，最低點(diǎn)位于K40+420左150m處沁水縣端氏鎮(zhèn)古堆村西側(cè)固縣河河床，高程599m，相對(duì)最大高差668m。其所在的沁水盆地煤層氣開(kāi)采區(qū)塊主力儲(chǔ)層為山西組3號(hào)煤層，該煤層構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)為南抬北傾的單斜構(gòu)造，由于受擠壓作用，區(qū)內(nèi)局部構(gòu)造表現(xiàn)為南北高、中間低的“隆、洼”相間結(jié)構(gòu)。斷層不發(fā)育，合作區(qū)內(nèi)僅發(fā)育6條斷層，斷距較小，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。煤層埋藏深度總體趨勢(shì)東南淺向西北變深，大部分地區(qū)埋深在500~1150m，開(kāi)發(fā)主體埋深600~900m。地層主要以新生界黃土及粉質(zhì)黏土，中生界三疊系砂巖、泥巖，古生界二疊系、石炭系砂巖、泥巖為主。

2含煤地層及煤層氣可采煤層

區(qū)內(nèi)煤層主要分布在二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）和石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）。含煤地層總厚153.32m，共含煤15層，自上而下為1、2、3、5、6、7、8、9、10、11、12、13、15、16、17號(hào)煤層，其中可采煤層2層，分別為3、15號(hào)煤層，平均總厚8.43m。其中山西組3號(hào)煤層為區(qū)主要可采煤層，煤層氣抽采層位賦存于山西組的下部，層位穩(wěn)定。煤層厚2.50～6.74m，總厚平均5.25m。上距K8砂巖22.57～48.02m，平均36.35m。頂、底板多為泥巖、砂質(zhì)泥巖，全區(qū)（高沁公路涉及的煤層氣區(qū)塊）穩(wěn)定可采。太原組15號(hào)煤層為區(qū)主要可采煤層，煤層氣抽采層位位于太原組下部，煤層厚1.05～6.11m，總厚平均3.18m。上距3號(hào)煤層78.10m左右，距K2灰?guī)r0～0.60m。直接頂板為泥巖或石灰?guī)r，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖或炭質(zhì)泥巖，老頂為K2石灰?guī)r，全區(qū)（高沁公路涉及的煤層氣區(qū)塊）穩(wěn)定可采。3、15號(hào)煤層及附近巖層參數(shù)詳見(jiàn)下表（表1）。

3煤層氣抽采對(duì)地下水影響研究

根據(jù)煤層氣抽采的實(shí)際情況，本次計(jì)算選取模型從地面開(kāi)始即埋深為0m，煤層賦存層位及厚度情況、巖性及巖層結(jié)構(gòu)組合均按實(shí)際地質(zhì)條件建立，抽采井直徑為21.9cm?？紤]到煤層氣井在高沁高速公路兩側(cè)分布情況，本次采用在高速公路兩側(cè)不同距離抽采的工況建立模型。數(shù)值模擬中選用的巖土力學(xué)參數(shù)，均采取實(shí)測(cè)值，并按照FLAC建模采用模型，進(jìn)行一定的換算，模型選取的巖石力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2。本部分模擬煤層氣抽采井布置在公路單側(cè)和兩側(cè)兩種工況下，距離公路不同水平距離地下水水頭壓力變化趨勢(shì)。水頭按照正常實(shí)際條件設(shè)置，為承壓水，水頭為煤層頂板200m處。通過(guò)數(shù)值計(jì)算模擬，研究了煤層氣抽采對(duì)地層中地下水形成的孔隙水壓力分布特征。

（1）單側(cè)模擬分別對(duì)抽采井距公路一側(cè)水平距離分別為50m、75m、100m、150m、200m的情況進(jìn)行了地層水壓模擬，初始地層孔隙水壓力2.0MPa條件下不同抽排距離情況的壓力變化趨勢(shì)是一致的，均是在抽采井處水壓降低最大，形成地下水由四周向井中心徑流的趨勢(shì)。抽采井區(qū)的水位降深影響范圍分別為7.9m、7.8m、7.9m、8.1m、8.1m。由于煤層氣的抽采，使得地層中地下水流動(dòng)形式進(jìn)行了重新分布，徑流形成以抽采井為中心，其孔隙壓力降低，四周地下水向抽采井流動(dòng)，孔隙水壓力的變化形成了降水曲線，影響范圍至模型邊界處。這是由于煤層氣抽采時(shí)，先對(duì)抽采井端的地下水水頭壓力降低影響。

（2）兩側(cè)模擬分別對(duì)抽采井距公路兩側(cè)距離為50m、75m、100m、150m、200m的情況進(jìn)行了地層水壓模擬，初始地層孔隙水壓力2.0MPa條件下不同抽排距離情況的壓力較單側(cè)水頭壓力降低了將近1MPa。這是因?yàn)樵诔椴删?，兩口井同時(shí)作用，對(duì)地下水有一定的疊加干擾，疊加區(qū)出現(xiàn)明顯水位降深，降深漏斗斜率增大，明顯影響范圍分別為6m、8.8m、11.3m、8.15m、10.6m。為了對(duì)比煤層氣井單側(cè)、雙側(cè)抽采孔隙水壓降，以便分析抽采對(duì)地下水的影響，以公路帶狀走向?yàn)橹行淖鰴M斷面，距公路不同水平距離的煤層頂板處做地下水水壓監(jiān)測(cè)，其結(jié)果如圖1所示。降低，表現(xiàn)出隨著與抽采井距離增大，降深趨于減小。同一位置處單側(cè)抽采水頭壓力降低幅度低于雙側(cè)抽采的水頭壓力降低幅度，主要原因是雙側(cè)抽采在兩井間存在井間干擾，應(yīng)力疊加導(dǎo)致。單側(cè)模擬、兩側(cè)模擬時(shí)，抽采井距離公路越遠(yuǎn)，對(duì)公路正下方地下水分布影響也越小。而且，公路兩側(cè)同時(shí)抽采，由于應(yīng)力疊加，對(duì)地下水影響較大，孔隙水壓力降低大于單側(cè)抽采。

4結(jié)論

本文依托高沁高速公路工程，采用數(shù)值模擬方法模擬了煤層氣井單側(cè)、雙側(cè)不同抽采工況下對(duì)高速公路地下水水文地質(zhì)環(huán)境的影響，得出以下結(jié)論：抽采井距公路距離遠(yuǎn)近不同，其變化趨勢(shì)是一致的，均是在抽采井處水壓降低最大，形成地下水由四周向井中心徑流的趨勢(shì)；公路兩側(cè)同時(shí)抽采，在兩井間存在井間干擾，由于應(yīng)力疊加，對(duì)地下水影響較大，孔隙水壓力降低大于單側(cè)抽采。煤層氣抽采井選用型式應(yīng)結(jié)合公路水文地質(zhì)情況綜合考慮，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，優(yōu)先選取單側(cè)井進(jìn)行煤層氣抽采。

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作者:馬建萍 劉一鳴 宋亞楠 羅斌 杜一波 單位:山西交通控股集團(tuán)有限公司晉城高速公路分公司 山西能源學(xué)院