您现在的位置：首页 >> 新闻中心 >> 新闻动态 >> 内容

海绵矿区建设技术进展

时间：2025/8/6 15:37:04

   由中国矿业大学“保水采煤创新团队”与陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司合作开展的《海绵矿井建设关键技术与应用》，是2022年立项、2024年结题的科研项目。该项目投资较少，但取得了较多的创新技术和知识产权，近期陆续获得国家发明专利授权。
    该项目在“海绵城市”建设的理念启发下，结合沙漠与黄土高原接壤区地质结构特征以及煤炭开采的裂隙场、位移场、渗流场等演化规律，提出了“海绵矿井”和“海绵矿区”的概念，旨在充分利用沙漠、黄土地区有限的水资源，实现截流大气降水、减少雨季水害、增加旱季可利用水资源量的目标，取得如下专利技术：
    风沙滩矿区储水方法。本发明创新利用定向钻使得天窗区风沙滩含水层与非天窗区风沙滩含水层连通，提升了水资源快速跨区域补给，加大补给程度后使得整个矿区含储的水量大幅度增加；为防止大量的水资源通过地表泉水排泄，通过煤柱的留设，改变了原有的风沙滩含水层渗流路径，留设煤柱区相对于开采区沉降量小，阻断或减少泉水的排泄，增加地下水的运移路径，从而增加了下渗量；本发明提升了由风沙滩入渗转化为其他含水层的水资源量，水资源的存储有效缓解了缺水的问题；避免了大量水资源进入采空区，水质有所提升；同时有效控制了风沙滩区积水过量的问题，减少了煤炭开采安全风险。
    黄土层覆盖矿区储水及利用方法。本发明主要运用以下原理：第一，在矿区选定地下水储水区考虑了煤炭开采地下水影响半径及采煤底板破坏深度，确定了垂向和水平两个方面的区域。第二，为控制水质考虑了黄土地区水土流失实际，采用了地面蓄水系统。第三，通过采用补水钻孔限制地下含水层蓄水高度，确定选定地下水储水区距离已经采煤的区域最小距离。同时，考虑黄土水位过高对地表生态的危害和煤矿安全问题。第四，由于补给前后水位都是关于时间的函数，因此基于第一观测数据和第二观测数据确定可利用的水资源量，以通过采集地表水补给地下水，有效提升矿区可利用水资源量，且未影响生态环境和煤矿安全生产。
    采煤裂隙区黄土转移存储水资源的方法。本发明创新利用煤炭开采造成厚度较大的黄土水文特性的分段性，深部黄土段主要受采煤导水裂隙影响，黄土有抑制导水裂隙发展的作用，达到一定范围后会形成较好的裂隙微弱段；黄土中的采动裂隙可以采用微电阻率扫描成像测井探测到，在裂隙微弱段裂隙较容易改造，通过注浆可以改造出相对隔水层，造成上覆裂隙黄土雨季蓄水，能够持续弥合，增加了黄土持水性；改造成的孔隙裂隙二重介质有较好的大气降水入渗效果和持水性，为下伏地层的储水提供了良好的补给源；通过这种方式使得矿区实现可利用水资源的自给自足，减少珍贵地表水的获取，同时保护当地脆弱的生态环境。
    沙漠滩地煤层顶板弱含水层的储水和供水方法。本发明综合考虑弱含水层储水困难多受制于岩体介质条件，创新利用沙漠滩地昼夜温差大的特点，对弱含水层进行长时间的热胀冷缩劣化增透；考虑劣化增透后仍然是非均质的，采用流速流向测定裂隙优势深度，并采用射孔技术进一步增大导水性，通过定向钻进行放水；形成良好的储层后，在雨季进行补水，补水时依据矿井排水能力和矿井涌水量预测对水量进行安全限定；供水方面，在没有开采的人工改造富水区进行超前使用，通过井下空间进行水资源调度，增加了水资源的协调利用，减少了水资源的升井量，降低了供水成本。
    以烧变岩和黄土作为储水材料的煤矿开采方法。本发明通过水文地质调查，确定水流速度显著增大的区域，在查明的水流速度显著增大的区域布置地下储水系统，利用西北地区大面积赋存的火烧岩和黄土作为储水材料，简单易实施，采用原状火烧岩作为储水介质，火烧岩天然与黄土等粘性土接触，因此其主要孔隙渗流特征整体不易发生沉积，减少淤堵。
    在上述发明专利实施过程中，还发明了矿井水净水装置、矿井水监测装置等，为水资源的高效利用提供了新装置。
上述专利的专利权人是陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司、中国矿业大学和六盘水师范学院。主要发明人是吴群英、闫敬旺、李涛、范立民、王树斌、王建文、谭震、陈万胜、高颖、高利军、高永军、高亮、寇规规、孙强、曹宇翔、王育坤、杨军伟等。
    陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司等单位正对上述专利技术进行转化应用。（协会办）

作者：不详　来源：网络

上一篇：省政协委员建议——加强煤矸石固废处理

下一篇：一八五公司以“三项机制”开路增效赋能高质量发展

海绵矿区建设技术进展

时间：2025/8/6 15:37:04

相关文章

本类热门

本类推荐

本类固顶