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基于SBAS-InSAR技术的杨凌示范区自贸片区地面沉降发育特征研究

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陕西地质 2023年第1期41卷 99-104页

作者：贺俊桂永峰李金钱赵强陕西矿业开发工贸有限公司西安710054 杨凌示范区自然资源和规划局陕西杨凌712199 陕西地矿集团有限公司西安710054

自贸片区位于杨凌示范区南部,第四系松散层厚度较大,地下水资源丰富。为了查明杨凌示范区自贸片区地面沉降情况,分析地面沉降变形特征,为区域工程建设、城市地质灾害防治、国土空间规划等提供基础资料。采用SBAS-InSAR技术,在获取区内2... 详细信息

自贸片区位于杨凌示范区南部,第四系松散层厚度较大,地下水资源丰富。为了查明杨凌示范区自贸片区地面沉降情况,分析地面沉降变形特征,为区域工程建设、城市地质灾害防治、国土空间规划等提供基础资料。采用SBAS-InSAR技术,在获取区内2017年~2022年Sentinel-1A 76景数据和数据预处理的基础上,分析了近5年平均沉降速率和累计形变量。结果表明,全区地面形变量为-84~40mm,形变速率为-18~7mm/a。大部分区域的形变速率为-5~5mm/a,地面沉降发育程度较弱,全区较为稳定。

关键词： SBAS-InSAR 自贸片区地面沉降发育特征

FAL-SA木质素基复合凝胶的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能

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中国有色金属学报 2023年第7期33卷 2305-2317页

作者：彭渊哲马晓炜王巧蕊林子深甘思雨郑清星刘畅李琨郑春莉王振兴蒋国民陕西矿业开发工贸有限公司西安710000 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 生态环境部华南环境科学研究所广州510655 广州华彩环保科技有限公司广州511480 赛恩斯环保股份有限公司长沙410036 中国有色行业污染治理与装备工程技术研究中心长沙410036

通过海藻酸钠(SA)与FAL粉体原位包埋制备FAL-SA,然后将其用于去除水中的Pb(Ⅱ)。结果表明:FAL-SA拥有丰富的官能团并且力学性能稳定性良好,有利于从水中分离。通过响应面法结合中心复合设计优化了FAL-SA对Pb(Ⅱ)的吸附。当FAL-SA投加剂... 详细信息

通过海藻酸钠(SA)与FAL粉体原位包埋制备FAL-SA,然后将其用于去除水中的Pb(Ⅱ)。结果表明:FAL-SA拥有丰富的官能团并且力学性能稳定性良好,有利于从水中分离。通过响应面法结合中心复合设计优化了FAL-SA对Pb(Ⅱ)的吸附。当FAL-SA投加剂量为3.0 g/L、吸附时间为120 min和溶液pH值为4.0时,Pb(Ⅱ)去除率为99.6%。在此条件下得到验证实验中的Pb(Ⅱ)去除率为96.8%,证明优化模型可靠。FAL-SA携带的—OH、—COO—、—NH、—NH_(2)和—CSS—基团负责Pb(Ⅱ)的吸收。离子交换、表面络合和静电吸引对吸附过程有贡献。FAL-SA有望作为清除水溶液中Pb(Ⅱ)的替代清除剂。

关键词：吸附 FAL粉末水凝胶颗粒 Pb(Ⅱ) 响应面法

面间煤柱与顺槽“掘-充-留”一体化科学问题与技术

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煤炭学报 2024年

作者：王双明刘浪朱梦博蔚保宁庄登登屈慧升何伟邵成成夏磊周静西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院西安科技大学地质与环境学院西安科技大学能源学院西安弗尔绿创矿业科技有限责任公司

我国将煤炭作为兜底保障能源的局面短期内无法改变，仍将长时间面临煤炭资源保护与煤基固废利用率低的难题。通过创新采掘方法，同时实现提高煤炭资源回采率、规模化处置煤基固废，为煤炭行业绿色可持续发展提供了新途径。在深入调研煤... 详细信息

我国将煤炭作为兜底保障能源的局面短期内无法改变，仍将长时间面临煤炭资源保护与煤基固废利用率低的难题。通过创新采掘方法，同时实现提高煤炭资源回采率、规模化处置煤基固废，为煤炭行业绿色可持续发展提供了新途径。在深入调研煤炭资源开采技术发展现状的基础上，提出了煤矿“掘-充-留” 采掘新工法。从大断面巷道快速掘进、连续高效充填和巷道安全留设3个方面，通过理论分析、数值模拟等手段，系统论述了“掘-充-留”工法的科学问题和关键技术，研究结果表明：① 针对大断面巷道快速掘进、掘进工作面围岩稳定性控制等工程难题，凝练了煤岩特性与掘进机截割参数匹配机制、覆岩载荷空间传递机制与围岩变形机理、锚杆/索-顶板相互作用关系及支护机制3个科学难题，构建了以掘进区地质环境超前实时感知、落-装-运煤多工序智能协同作业、钻锚支架随掘随支围岩时效控制和大断面巷道防漏风及通风优化为核心的技术体系；② 从大断面巷道承载体系及时构建及其承载性能调控两个方面凝练了连续高效充填的科学问题，包括充填体-煤层-锚杆/索协同承载机制、多元固废基充填材料水化固结机制，明晰充填体物理力学特性时空演化规律，建立了充填空间安全高效搭建、充填材料工作性能调控、充填材料流动-固结感知为核心的连续高效充填关键技术体系，相关理论与技术的突破可以为充填材料的原材料优选及配比设计、添加剂开发/选型及工作性能调控、掘进速率及充填步距优化设计、充填体固结监测等提供基础理论依据；③ 基于巷道安全留设及全生命周期内围岩易断裂、易片帮和易损伤等关键难题，阐述了巷道围岩应力场时空分布特征、巷道变形与损伤演化机制、巷道围岩工程质量监测与稳定性调控理论3个科学问题，形成了以巷道围岩稳定性智能预警、巷道围岩变形控制为核心的关键技术体系。开展煤矿“掘-充-留”工法的科学研究与工程示范，实现固废规模化处置-面间煤柱高效回收-顺槽快速形成的协同，可以推动煤炭行业绿色低碳转型发展。

关键词：煤基固废大断面掘巷连续充填巷道留设稳定性监测

基于Love型槽波频散特性的工作面煤厚解释方法

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煤炭学报 2022年第8期47卷 2992-3000页

作者：路拓侯恩科牛超任邓君张博西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054 山东能源集团西北矿业有限公司陕西西安710054

利用槽波频散特性反演煤厚是工作面煤厚解释的方法之一,然而槽波传播路径上煤厚线性或非线性变化情况下,单频或窄带滤波难以兼顾槽波群速度的变化和不同接收点的槽波能量。通过三维数值模拟和工作面现场试验研究了煤厚变化模型的Love型... 详细信息

利用槽波频散特性反演煤厚是工作面煤厚解释的方法之一,然而槽波传播路径上煤厚线性或非线性变化情况下,单频或窄带滤波难以兼顾槽波群速度的变化和不同接收点的槽波能量。通过三维数值模拟和工作面现场试验研究了煤厚变化模型的Love型槽波频散特征:槽波形成后向厚煤区传播过程中频率变化小,能量衰减慢;而向薄煤区传播过程中槽波的能量快速衰减,主频向高频方向移动,且槽波的高频成分占比增大。厚煤区槽波的频散在频率上被压缩,随着接收点煤层厚度的减小,基阶Love型槽波的频散在频率上被拉伸,且埃里相的频率向高频移动,埃里相的群速度显著升高。选取了煤厚变化在1.55~8.09 m的工作面进行槽波勘探试验,对实际槽波地震记录开展了带宽为50 Hz的4个不同频段的宽频滤波,结果表明煤厚变化对低频段的Love型槽波速度影响较大,随着频率的升高,不同煤厚的槽波群速度差异减小。120~170 Hz频段的槽波群速度对该工作面煤层厚度有较大的响应区间,又兼顾了整个工作面槽波的发育。对该频段Love型槽波群速度进行了层析成像,采用三阶多项式拟合了巷道实际揭露煤厚与Love槽波群速度的相关关系,并以此反演了工作面的煤厚分布。在煤层厚度为4~6 m时,该频段Love型槽波群速度差异较小,对煤层厚度的分辨能力有所降低。因此,后续还需开展对槽波频段和频带宽度的精细研究来提高煤厚解释的精度。

关键词：煤层厚度 Love型槽波频散群速度宽频滤波

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榆神府矿区采煤地表裂缝发育规律及特征

工程科学学报 2023年第1期45卷 44-53页

作者：谢晓深侯恩科冯栋从通侯鹏飞陈秋计王建文李民峰谢永利西安科技大学地质与环境学院西安710054 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室西安710054 中煤科工集团西安研究院有限公司西安710077 西安科技大学测绘科学与技术学院西安710054 陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司神木719300 陕西涌鑫矿业有限责任公司府谷719400 陕西小保当矿业有限公司榆林719302

榆神府矿区是陕北一个重要的原煤产地,煤炭开发利用规模大、强度高,但区内生态环境脆弱,采煤诱发的矿山地质环境问题尤为显著.为全面掌握榆神府矿区采煤地表裂缝“静”、“动”态发育规律、揭示其形成机理,以榆神府矿区的安山煤矿、柠... 详细信息

榆神府矿区是陕北一个重要的原煤产地,煤炭开发利用规模大、强度高,但区内生态环境脆弱,采煤诱发的矿山地质环境问题尤为显著.为全面掌握榆神府矿区采煤地表裂缝“静”、“动”态发育规律、揭示其形成机理,以榆神府矿区的安山煤矿、柠条塔煤矿和小保当一号井的典型工作面为对象开展研究.研究结果表明:(1)地表裂缝分为台阶型、挤压隆起型、滑动型和拉张型4种类型以及“塌陷槽”、“平行并列”2种组合方式;(2)榆神府矿区地表裂缝平面展布规律具有相对统一性,而地表裂缝表现特征具有差异性,且与采深采厚比呈负相关关系;(3)极浅埋煤层开采、浅埋煤层开采以及中深埋煤层开采地表裂缝分别具有滞后回采位置1.0 m、超前回采位置8.5 m和滞后回采位置30.14 m的动态展布规律,且地表裂缝滞后距与采深采厚比之间存在多项式的函数关系;(4)边界裂缝和面内正向坡裂缝具有“只开不合”的活动特征,面内逆向坡裂缝具有“先开后合”的活动特征,面内平坦区裂缝则具有“先开后合再开”和“先开后合”两种裂缝活动特征,平均活动时间3.7~7.0 d;裂缝“先开后合再开”的活动受覆岩运移控制,“只开不合”和“先开后合”的裂缝活动受地表移动变形控制,而斜坡裂缝活动机理则与坡体滑移密切相关.研究成果可为榆神府矿区地表裂缝治理和生态修复提供指导.

关键词：煤炭开采地表裂缝发育规律形成机理榆神府矿区

地面水平井分段压裂防治冲击地压技术研究与应用

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煤炭工程 2022年第10期54卷 75-79页

作者：牛鸿波马小辉郭燕珩杨刚刘己盛陕西省煤层气开发利用有限公司陕西西安710065 陕西彬长孟村矿业有限公司陕西咸阳712000

为降低孟村煤矿在回采期间坚硬顶板可能带来的冲击风险,将地面水平井和分段压裂工艺应用于矿井冲击地压防治。并通过合理选取压裂目标层位,优选压裂工艺,对坚硬顶板实施两口地面L型水平井,分别进行分段压裂技术改造,形成有效人工裂缝,... 详细信息

为降低孟村煤矿在回采期间坚硬顶板可能带来的冲击风险,将地面水平井和分段压裂工艺应用于矿井冲击地压防治。并通过合理选取压裂目标层位,优选压裂工艺,对坚硬顶板实施两口地面L型水平井,分别进行分段压裂技术改造,形成有效人工裂缝,使煤层顶板破碎,释放地层应力。同时,采用全井段的地面微地震实时裂缝监测系统和井下微震监测评价系统相结合的方法,有效监测地面水平井分段压裂裂缝的扩展范围。该技术实现了工作面范围内上覆坚硬顶板区域性弱化,降低了采煤工作面回采期间大面积坚硬顶板垮落可能带来的冲击地压风险。

关键词：冲击地压水平井分段压裂微震监测

可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井关键技术与装备

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煤炭学报 2022年第1期47卷 499-514页

作者：范京道封华宋朝阳任怀伟马英汪青仓谭杰刘全辉李川陕西延长石油矿业有限责任公司陕西西安710016 北京中煤矿山工程有限公司北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 陕西延长石油榆林可可盖煤业有限公司陕西榆林719000

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘... 详细信息

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘进的不同类型装备机械破岩掘进工作面临的共性难题;针对可可盖煤矿典型的西部富水弱胶结地层条件,确定了可可盖煤矿斜井和竖井联合开拓方案,并从地层条件、装备性能、围岩控制和经济合理性等方面,研判了采用斜井TBM掘进和竖井钻机钻井的可行性,提出了智能化建井建智能矿井的理念,构建了可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井模式;针对可可盖煤矿地层岩石强度低、扰动敏感的特性,突破了斜井敞开式TBM掘进高效破岩与围岩控制、连续排渣、装备推进与支撑协同控制等技术,实现了TBM姿态大幅度调整,一次掘进断面面积40 m2,形成了“探-破-支-运”一体化连续掘进技术体系,单月最高掘进进尺523.8 m;首次在西部富水弱胶结地层中采用竖井钻机钻井,提出了全岩地层竖井“一钻完井”工艺,形成了适用我国西部煤系地层钻井法凿井的大型竖井钻机及其配套装备体系,包括大直径全断面钻头结构、稳定钻杆、大型门式起重机以及竖井钻机高效集中控制系统,攻克了竖井钻机配套大型门式起重机安装、起下钻智能控制、竖井钻机高效钻进等关键技术与智能监控难题,实现了西部富水弱胶结岩石地层8.5 m大直径井筒高效钻进,单日最高钻进进尺10.8 m。

关键词：智能煤矿矿井建设机械破岩 TBM 竖井钻机钻井

陕南地区硫铁矿矿区污染特征及铁离子的演变机制

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陕西地质 2023年第2期41卷 33-38页

作者：张雷岗商磊磊韦明哲杨群马宏民陕西矿业开发工贸有限公司西安710054 陕西省中勘环境地质研究中心有限公司西安710054 陕西地矿物化探队有限公司西安710043 吉林大学长春130026

硫铁矿及其伴生矿石中含有重金属,低品位废矿石长期在酸性水体浸泡下,废矿渣中的重金属污染物被溶出,形成严重的次生重金属污染。通过对陕南地区硫铁矿矿区污染特征及铁离子的演变机制的研究分析工作,为硫铁矿废弃矿山精准治污、科学治... 详细信息

硫铁矿及其伴生矿石中含有重金属,低品位废矿石长期在酸性水体浸泡下,废矿渣中的重金属污染物被溶出,形成严重的次生重金属污染。通过对陕南地区硫铁矿矿区污染特征及铁离子的演变机制的研究分析工作,为硫铁矿废弃矿山精准治污、科学治污提供有效支撑。研究结果显示,硫化物矿石表面氧化并不是均一发生的,氧化程度受介质的酸碱度、氧化剂(0_(2)和Fe^(3+))浓度、温度、细菌等因素影响。因此,可通过改变矿石赋存条件以及以废矿渣为主要原料的地质聚合物新材料的运用,浸出重金属含量会大幅度降低,水质酸碱度逐渐改善。

关键词：陕南地区硫铁矿铁离子演变机制污染特征

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巷道掘进顶板突水危险性预测研究

煤炭科学技术 2022年第10期50卷 110-120页

作者：侯恩科严迎新文强车晓阳苗彦平李海宏路波西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 陕煤集团神木红柳林矿业有限公司陕西神木719316

煤层顶板水害是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一,近年来陕北浅埋煤层矿井巷道掘进时顶板突水事故常有发生,其主要原因是侏罗系风化基岩含水层相对松软,富水性较强,在煤层上覆相对隔水层厚度较薄区域,巷道掘进时围岩扰动沟通了风化基岩... 详细信息

煤层顶板水害是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一,近年来陕北浅埋煤层矿井巷道掘进时顶板突水事故常有发生,其主要原因是侏罗系风化基岩含水层相对松软,富水性较强,在煤层上覆相对隔水层厚度较薄区域,巷道掘进时围岩扰动沟通了风化基岩含水层,或直接揭露风化基岩含水层而引发掘进面突水,甚至突水溃沙(泥)。因此巷道掘进顶板突水危险区的预测十分必要。以红柳林井田4^(-2)煤开采为例,选择风化基岩含水层厚度、风化程度、岩性组合、砂岩层数及古地形标高等5个主控因素,采用随机森林(RF)算法对风化基岩含水层富水性进行了分区预测,编制了富水性分区预测图。同时分析了巷道围岩岩性特征,并结合松动圈厚度实测数据构建了松动圈厚度的多元线性与指数函数回归预测数学模型,得到了围岩松动圈厚度预测结果,以巷道顶板正常基岩厚度与松动圈厚度的差值为主要指标进行了巷道掘进顶板安全性分区预测,编制了巷道掘进顶板安全性分区预测图。在此基础上,利用GIS软件将风化基岩含水层富水性分区预测结果与巷道掘进顶板安全性分区预测结果进行了空间叠加分析,得到了巷道掘进顶板突水危险性分区预测图。结果表明:4^(-2)煤层巷道掘进顶板突水危险区及较大危险区主要位于北一盘区4^(-2)煤层剥蚀边界附近,与实际突水位置基本一致。因此,该预测方法及结果可作为红柳林煤矿矿井防治水的重要依据,也可为其他地质条件类似矿井提供参考。

关键词：巷道掘进顶板突水风化基岩富水性松动圈随机森林算法突水危险性预测