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煤基固废与高盐废水“固液协同”充填处置关键技术

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煤田地质与勘探 2025年第1期53卷 163-173页

作者：董书宁于树江董兴玲张步勤郭小铭王晓东王凯朱世彬武博强刘磊中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 煤矿灾害防控全国重点实验室陕西西安710077 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077 北京水木湛清环保科技集团有限公司北京100041 飞翼股份有限公司湖南长沙410600

【目的和背景】受地域、经济和技术水平等限制,大部分煤基固废仍以露天堆填的形式积存而未进行处置,不仅占用大量土地资源,还会对环境造成二次污染。高盐废水(如矿井高盐水、煤化工高盐水)的妥善处置及减量化是实现废水“零排放”的关... 详细信息

【目的和背景】受地域、经济和技术水平等限制,大部分煤基固废仍以露天堆填的形式积存而未进行处置,不仅占用大量土地资源,还会对环境造成二次污染。高盐废水(如矿井高盐水、煤化工高盐水)的妥善处置及减量化是实现废水“零排放”的关键环节,然而现有高盐废水处理技术普遍存在工程初期投资大、运行费用较高等问题。【方法】提出煤基固废和高盐废水“固液”两废协同处理技术,即使用高盐废水代替普通用水和早强剂等添加剂,采用固废胶凝材料代替水泥材料,将煤基固废和高盐废水搅拌混合后得到充填膏体,泵送至煤矿井下空间。为了分析该技术的可行性,以宁夏宁东煤炭基地某煤矿为研究区,研究煤基固废充填膏体的力学性能及其对环境的潜在影响。采用单轴抗压强度测试试验(UCS)、扫描电镜(SEM)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析固化充填膏体的力学性能、微观结构及重金属浸出特征。【结果和结论】结果表明:随着时间的延长,固化充填膏体的强度不断增加,而随着矿粉添加量的增多,胶凝材料比例下降,固化充填膏体的强度逐渐减小。值得注意的是,随着时间延长,所有使用高盐废水作为拌合水的充填膏体3 d强度都高于0.5 MPa,基本满足NB/T 11432−2023《煤矿矸石基固废充填技术规范》中的最低要求,14 d强度达到3.38~5.99 MPa,能够满足绝大部分煤矿充填的各种场景要求。内梅罗污染指数法评价结果显示,固化充填膏体浸出液中重金属的综合污染指数为0.25,评价分级标准为安全;从固化充填膏体的浸出试验结果可以看出,浸出液中主要污染物的浓度均低于GB 5085.3−2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》及GB/T 14848−2017《地下水质量标准》中所列的Ⅲ类水标准要求。因此,煤基固废和矿井高盐水协同处理技术,在力学性能和环境稳定性评估方面均满足相关标准,可实现煤基固废及高盐废水的可循环、低成本和全量化利用,具有显著的经济效益和环境生态效益,在无废矿山、无废化工建设方面有较好的应用前景。

关键词：煤基固废高盐废水固液协同井下充填地下水

导水裂隙带可视化及在地下水环境影响中的应用

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环境保护前沿 2025年第1期15卷 105-112页

作者：张怀中煤科工集团北京华宇工程有限公司北京

导水裂隙带发育高度是采煤是否引起含水层地下水渗漏的决定性因素,也是保水采煤的关键参数,因此,准确预测导水裂隙带发育特征意义重大。研究以某矿井为例,通过收集和处理地质勘探数据,采用地质建模技术和三维可视化工具,从平面、剖面、... 详细信息

导水裂隙带发育高度是采煤是否引起含水层地下水渗漏的决定性因素,也是保水采煤的关键参数,因此,准确预测导水裂隙带发育特征意义重大。研究以某矿井为例,通过收集和处理地质勘探数据,采用地质建模技术和三维可视化工具,从平面、剖面、柱状及三维可视化多个方面,对导水裂隙带的发育情况进行深入研究分析,从平面、垂向及整体多个层面直观展示导水裂隙带发育情况与含(隔)水层之间的空间关系,以此分析评价了对可采煤层上覆含(隔)水层影响。The development height of the water conducting fracture zone is a decisive factor in whether coal mining causes groundwater leakage in the aquifer, and it is also a key parameter for water-preserved mining. Therefore, accurately predicting the development characteristics of the water conducting fracture zone is of great significance. Taking a certain mine as an example, this study collected and processed geological exploration data, used geological modeling techniques and 3D visualization tools, and conducted in-depth research and analysis on the development of water conducting fracture zones from multiple aspects such as plane, section, column, and 3D visualization. The spatial relationship between the development of water conducting fracture zones and the aquifer (aquitard) layer is visually displayed from multiple levels including plane, vertical, and overall. Based on this, the impact on the overlying aquifer (aquitard) layer of the mineable coal seam was analyzed and evaluated.

关键词：煤炭开采导水裂隙带三维可视化保水采煤

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露天煤矿智能化能力成熟度与演进逻辑研究

工矿自动化 2025年第1期51卷 119-125页

作者：王忠鑫田凤亮孙鑫郭晓松黄俊婷王磊张忠文赵广志宋波曾祥玉辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司辽宁沈阳110015

现有针对智能化露天煤矿建设的研究主要聚焦于智能化露天煤矿总体规划、基本架构、建设内容的完整性评价等方面,关于智能化露天煤矿建设完成后运行效果综合评价的研究很少。提出了露天煤矿智能化能力的概念,即矿山巨系统对内外部环境变... 详细信息

现有针对智能化露天煤矿建设的研究主要聚焦于智能化露天煤矿总体规划、基本架构、建设内容的完整性评价等方面,关于智能化露天煤矿建设完成后运行效果综合评价的研究很少。提出了露天煤矿智能化能力的概念,即矿山巨系统对内外部环境变化能够自主做出合理响应的综合能力,是评价露天煤矿智能化程度最重要的标志。基于能力成熟度模型,从功能完整性、功能活跃性、系统结构性、数据利用高效性4个维度建立了露天煤矿智能化能力成熟度评价模型。分析了影响露天煤矿智能化能力成熟度的主要因素,发现单纯追加投资、扩建系统不能保障智能化能力的成熟,通过科学的规划,尽量采用少的功能来实现智能化建设目标,智能化建设效益将更加显著。从智能化露天煤矿能力成熟度评价模型出发,提出了露天煤矿智能化建设应遵循的减法逻辑、生态逻辑、重构逻辑与自洽逻辑,并给出了未来露天煤矿智能化发展的总体目标——全面建成“001”模式智能化露天煤矿,即移动设备及固定岗位全无人值守(“0人员”)、场景生态全覆盖(“0盲区”)、业务管控一体化(“1大脑”)。

关键词：智能矿山露天煤矿智能化评价智能化能力成熟度演进逻辑

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高水温-地温异常形成机理及水害防治技术研究

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能源与节能 2025年第1期 212-218,248页

作者：晏先震中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

探讨了岩石热物理力学性质、地层岩性、地质构造、地下水活动等因素对研究区地温分布的影响,明确了研究区水温、地温异常的形成机理,提出了研究区水害防治对策。5号煤层底板砂岩高温水的补给量有限,目前开采仍以分布式疏降为主,因此结合... 详细信息

探讨了岩石热物理力学性质、地层岩性、地质构造、地下水活动等因素对研究区地温分布的影响,明确了研究区水温、地温异常的形成机理,提出了研究区水害防治对策。5号煤层底板砂岩高温水的补给量有限,目前开采仍以分布式疏降为主,因此结合1号煤层的开采情况,实施了底板超前探查和加固工程,以保证煤矿的安全开采。

关键词：地温异常岩石热导率地温梯度水害防治

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矿井钻孔轨迹测量实时监测技术

能源与环保 2025年第1期47卷 102-106页

作者：王智聪张军中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

针对煤矿井下钻孔轨迹测量及监测技术研究及应用较少,无法实现钻孔轨迹的实时显示、无法指导后续钻孔施工的问题,利用钻孔轨迹实时监测技术及显示处理系统,实现钻孔轨迹实时测量与二维、三维显示。该系统硬件由矿用电磁波随钻测量系统... 详细信息

针对煤矿井下钻孔轨迹测量及监测技术研究及应用较少,无法实现钻孔轨迹的实时显示、无法指导后续钻孔施工的问题,利用钻孔轨迹实时监测技术及显示处理系统,实现钻孔轨迹实时测量与二维、三维显示。该系统硬件由矿用电磁波随钻测量系统或矿用随钻钻孔轨迹仪组成,系统软件功能包括钻孔轨迹数据实时传输、钻孔轨迹计算、巷道及钻孔轨迹二维和三维显示。钻孔轨迹数据实时传输模块将煤矿井下测量的钻孔轨迹数据实时传输至地面,钻孔数据处理实现钻孔轨迹的计算,钻孔轨迹三维建模将钻孔轨迹、煤层走向等信息通过三维方式显示。实践表明,利用随钻测量系统监测技术对钻孔轨迹进行监测,可有效控制钻孔轨迹,利于煤矿瓦斯抽采与施工安全。

关键词：无线电磁波瓦斯抽放钻孔轨迹监测钻孔测量实时传输

彬长矿区矿井涌水量与开采参数关联性分析及预测研究

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采矿与安全工程学报 2025年第1期42卷 73-84页

作者：王海宾贾传伟张思华孙文亮陈德峰张同俊张士川杨华帅张搏明李杨杨刘英锋樊敏山东能源集团西北矿业有限公司陕西西安710018 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710054

针对彬长矿区巨厚含水层的复杂地质环境,为揭示涌水量与开采参数之间的关联性并提高预测的可靠性,分别从静态和动态角度分析了工作面顶板涌水量与推采长度、工作面斜长、采高、回采面积之间的关联性。基于灰色关联度理论和SPSS多元回归... 详细信息

针对彬长矿区巨厚含水层的复杂地质环境,为揭示涌水量与开采参数之间的关联性并提高预测的可靠性,分别从静态和动态角度分析了工作面顶板涌水量与推采长度、工作面斜长、采高、回采面积之间的关联性。基于灰色关联度理论和SPSS多元回归分析模型,探究了各主控因素的影响权重,构建了回采过程中稳定涌水量的预测模型,并将其分别与数值模拟预测值和现场实测值进行了对比分析。研究结果表明:从动态角度,涌水量与推采长度之间具有显著的时变关联性,工作面斜长与涌水量首次突增位置具有联动性,采高影响显示出明显的时空滞后特性,涌水量与回采面积呈幂函数关系,关键因素在不同开采过程及参数下呈现动态变化;从静态角度,斜高比与稳定推采比的整体分布规律相似,各主控因素对稳定涌水量的影响存在耦合关系。推采长度影响权重最大,同时各预测值的检验结果表明所建立的预测模型准确性高,研究成果可为彬长矿区水害预防提供一定的参考。

关键词：涌水量多因素灰色关联度预测模型

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煤体坚固性系数井下快速测定方法

建井技术 2025年第1期46卷 44-48页

作者：于化龙王海军吴艳刘善德肖文钊杨香中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

针对目前缺少一种在井下快速测定f值的方法及仪器的情况,寻找一种适用于井下的快速测定f值的方法。通过对比试验并结合井下环境对于测试方法的适用性做出分析,确定了井下f值测定的最适用方法。结果表明:“落锤法”具有对场地要求简单、... 详细信息

针对目前缺少一种在井下快速测定f值的方法及仪器的情况,寻找一种适用于井下的快速测定f值的方法。通过对比试验并结合井下环境对于测试方法的适用性做出分析,确定了井下f值测定的最适用方法。结果表明:“落锤法”具有对场地要求简单、仪器携带方便、测定准确性高、速度快等优点,故“落锤法”是井下快速测定f值的最适用方法。此方法可为在煤矿井下快速测定煤体坚固性系数提供参考,为煤矿生产提供快捷、准确、有效的技术指导,为煤矿安全生产提供可靠的技术保障。

关键词：煤的坚固性系数快速测定落锤法煤矿井下

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煤矿井下自动钻机集控技术应用研究

矿山机械 2025年第1期53卷 11-15页

作者：秦怡煤矿灾害防控全国重点实验室重庆400039 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

针对煤矿井下自动钻机单兵作战模式,提出“一站多控”方案,即一台远程交互控制站可控制多台自动钻机。采用现代数字信息处理、建模和通信技术,将同一区域的自动钻机联网,实现了钻机群的协同控制及管理。通过井下试验研究,结果表明:该方... 详细信息

针对煤矿井下自动钻机单兵作战模式,提出“一站多控”方案,即一台远程交互控制站可控制多台自动钻机。采用现代数字信息处理、建模和通信技术,将同一区域的自动钻机联网,实现了钻机群的协同控制及管理。通过井下试验研究,结果表明:该方案可以较大地减少钻机操作人员数量及管理成本,降低了钻进事故率及钻机故障率,提高了钻孔作业安全性,为煤矿安全智能化开采提供新技术。

关键词：自动钻机集控技术一站多控协同控制

从环境污染防治角度分析钛铁矿采选产生的固体废物综合利用

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再生资源与循环经济 2025年第2期18卷 33-36页

作者：李文张龙中煤科工重庆设计研究院(集团)有限公司甘肃分院甘肃兰州730000

甘肃省某伴生钛铁矿在矿区遗留历史采选产生的废石和干磁选产生的干抛尾,长期堆存不仅造成了矿产资源浪费和土地资源占用,而且产生的扬尘和淋溶水对周边环境产生一定的影响。采用弱磁选+浮选联合工艺对废石和干抛尾进行二次选矿利用,得... 详细信息

甘肃省某伴生钛铁矿在矿区遗留历史采选产生的废石和干磁选产生的干抛尾,长期堆存不仅造成了矿产资源浪费和土地资源占用,而且产生的扬尘和淋溶水对周边环境产生一定的影响。采用弱磁选+浮选联合工艺对废石和干抛尾进行二次选矿利用,得到产品铁精粉、钛精粉,产生的尾矿全部制砖。一方面实现固体废物综合利用,变废为宝;另一方面减轻固体废物堆存产生的环境污染,具有较好的环境效益。

关键词：钛铁矿废石干抛尾环境污染综合利用