【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3 干旱半干旱地區(qū)保水采煤理論與技術(shù) ............................................................................... 34 引 言 ..................................................................................................................................... 34 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................................................. 35 1. 1 世界煤炭資源形成時(shí)期與分布概況 ................................................................. 35 1. 2 歐洲保水采煤研究現(xiàn)狀 ..................................................................................... 35 1. 3 現(xiàn)產(chǎn)煤大國(guó)保水采煤研究現(xiàn)狀 ......................................................................... 36 2 礦區(qū)結(jié)構(gòu)系統(tǒng) ................................................................................................................. 38 礦區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng) ...................................................................................... 38 礦區(qū)保水采煤分區(qū) .............................................................................................. 38 不同水資源賦存對(duì)應(yīng)的保水策略 ...................................................................... 39 3 采動(dòng)覆巖導(dǎo)水裂隙通道發(fā)育規(guī)律與隔水關(guān)鍵層的穩(wěn)定性 ......................................... 40 采動(dòng)覆巖導(dǎo)水裂隙通道現(xiàn)場(chǎng)探測(cè) ...................................................................... 40 采動(dòng)覆巖裂隙演化與滲流規(guī)律 .......................................................................... 41 隔水關(guān)鍵層模型及穩(wěn)定性 .................................................................................. 41 4 保水采煤研究展望 ......................................................................................................... 42 4. 1 中國(guó)保水采煤面臨的新問(wèn)題 ............................................................................. 42 4. 2 保水采煤新的重點(diǎn)研究方向 ............................................................................. 42 英文原文 ............................................................................................................................... 47 中文譯文 ............................................................................................................................... 55 致 謝 ................................................................................................................................... 61 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 礦區(qū)概述 位置交通 罐子溝一礦位于準(zhǔn)格爾煤田南部詳查區(qū)西南部的 23～ 30 勘探線之間，行政區(qū)劃隸屬于鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗龍口鎮(zhèn)。其地理坐標(biāo)為： 全套圖紙，加 153893706 東經(jīng)： 111176。 13′ 59″～ 111176。 17′ 59″； 北緯： 39176。 32′ 01″～ 39176。 34′ 24″。 礦井位于準(zhǔn)格爾煤田南部區(qū)，隸屬鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗龍口鎮(zhèn)管轄。井田西側(cè)距薛家灣～榆樹(shù)灣公路（ S103） ；西北側(cè)距薛家灣～呼和浩特市呼大線高速公路 40km；西北側(cè)距薛家灣～東勝市 109 國(guó)道 40km；北側(cè)距薛家灣～唐公塔車站 22km；薛（家灣） —魏（家峁）公路從井田北側(cè)通過(guò)，距離約 ；西北側(cè)距薛家灣鎮(zhèn) 。豐～準(zhǔn)鐵路從準(zhǔn)格爾煤田北部通過(guò)，是承擔(dān)地方煤礦煤炭外運(yùn)的專線，從煤礦到豐準(zhǔn)鐵路唐公塔集裝站公路距離 。礦井對(duì)外交通便利。礦井交通位置圖詳見(jiàn)圖 1l。 地形、地貌及河流 井田位于鄂爾多斯準(zhǔn)格爾旗東部的黃土高原，因水流的向源侵蝕作用使地貌變的十分復(fù)雜，形成數(shù)條樹(shù)枝狀沖溝，地形切割強(qiáng)烈，溝谷縱橫、溝深壁陡，地表為固結(jié)黃土與風(fēng)積砂?？傮w地勢(shì)呈西高東低，井田 最低點(diǎn)位于東部的罐子溝中，海拔標(biāo)高為 ，最高點(diǎn)位于井田南部的周家杏樹(shù)峁的山包上，海拔標(biāo)高為 1300m，相對(duì)高差為 。 罐子溝從礦區(qū)東側(cè)通過(guò)，礦區(qū)北部發(fā)育有毛烏素溝、東部有爾林兔溝，中部大沙溝、羅家溝均有泉水順溝谷排泄，形成溪流，只有大雨、暴雨才能在各溝谷中形成山洪暴發(fā)，且流量大、時(shí)間短。上述溝谷均匯入到礦區(qū)東側(cè)的罐子溝而注入黃河，黃河在本礦區(qū)東南側(cè)約 12km 處自東北向西南逕流。黃河在本區(qū)段水位標(biāo)高在 980m 水平。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 圖 11 礦井交通位置示意圖 氣候條件 本區(qū)屬大陸半 干旱性氣候，冬季嚴(yán)寒而漫長(zhǎng)，夏季炎熱而短暫，晝夜溫差大。年最高溫度 ℃，年最低溫度為 ℃，年平均溫度 5～ ℃；年總降水量 238～ 732mm，降水多集中在 9 三個(gè)月，占年降水量的 60～ 70%，而且多為雷暴雨，形成集中補(bǔ)給與集中排泄，由于地表植被稀少，溝深坡度大，大氣降水以地表逕流形式注入本區(qū)東緣最大的地表水體黃河之中，只有少數(shù)滲入地下；年蒸發(fā)量 1792～ 2115mm。春季多風(fēng)，多為西北風(fēng)，一般風(fēng)速 10～ 15m/s，最大風(fēng)速 18m/s；每年十月至翌年四月為凍結(jié)期，最大凍土層深度為 。 人文狀況 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 井田所在地較為貧困，屬半農(nóng)半牧區(qū)，自然條件較差，農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)均較落后。近年來(lái)，隨著周邊煤礦的開(kāi)發(fā)與煤焦廠的建設(shè)，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅速，當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)狀況明顯改觀。 電源條件 礦井永久電源分別引自魏家峁和榆樹(shù)灣 110kV 變電站，供電距離分別為 和13km，可以滿足本礦井新增負(fù)荷要求，電源可靠，完全滿足本礦井的安全生產(chǎn)需要。 其他建設(shè)條件 通信條件 本礦井所在地已開(kāi)通國(guó)際、國(guó)內(nèi)程控電話，移動(dòng)、聯(lián)通無(wú)線信號(hào)覆蓋全區(qū)，通訊方便，可以滿足本礦井行政及生產(chǎn)調(diào)度的 通信需求，同時(shí)可以保證緊急情況下礦井外部的通訊暢通。 主要建材供應(yīng)條件 礦井所需的一般建材如磚、瓦、料石、白砂等在當(dāng)?shù)鼐涂蓾M足供應(yīng)。鋼材、木材可來(lái)自東勝、包頭等地，由公路運(yùn)至礦井工業(yè)場(chǎng)地。高標(biāo)號(hào)水泥可由當(dāng)?shù)毓?yīng)，也可由東勝等地購(gòu)進(jìn)?？傊?，礦井建筑材料供應(yīng)有保障。 井田地質(zhì)特征 區(qū)域地層與構(gòu)造特點(diǎn) 該礦區(qū)內(nèi)大部被第四系黃土和第三系紅土層覆蓋，僅在井田周邊溝谷中見(jiàn)到零星的下二疊統(tǒng)下石盒子組黃褐色砂巖、粉砂質(zhì)泥巖露頭。 準(zhǔn)格爾煤田位于華北地臺(tái)鄂爾多斯臺(tái)向斜的東北緣，總的構(gòu)造形態(tài)為一 走向近于南北，傾角＜ 10176。，具有波狀起伏的向西傾斜的單斜構(gòu)造；有與地層走向垂直的次一級(jí)褶皺，一般幅度較小，延伸不大，造成了煤層底板等高線的相對(duì)起伏。區(qū)內(nèi)斷裂不發(fā)育，僅稀疏可見(jiàn)幾條小的張性斷層；勘探未見(jiàn)巖漿巖侵入。 井田地層與構(gòu)造 （一）地層 根據(jù)鉆孔資料，該礦區(qū)內(nèi)地層由老至新，敘述如下： 下奧陶統(tǒng)亮甲山組 (O1l)：巖性上部為淺黃色、黃色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r，夾簿層狀泥質(zhì)鈣質(zhì)白云巖；中部含黑色棕黑色燧石結(jié)核及條帶；下部為黃色簿層白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖夾竹葉狀白云巖。厚度約 125m。與下伏地層整 合接觸。 中奧陶統(tǒng)馬家溝組 (O2m)：巖性上部為淺灰色石灰?guī)r，中厚層～厚層狀；下部為簿層狀灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r含較多的砂質(zhì)、粘土質(zhì)，底部夾灰白色石英砂巖。厚度＜ 50m。 上石炭統(tǒng)太原組 (C2t)：巖性為過(guò)渡相～陸相沉積，是本區(qū)主要含煤地層 , 含煤 6層，編號(hào)為 6 上、 6 下、 10 號(hào)煤層，鉆孔揭露厚度為 ～ ，平均 ，與下覆地層不整合接觸。根據(jù)巖性組合及含煤性分為二個(gè)巖性段。 ⑴下巖段：巖性為一套淺?！^(guò)渡相細(xì)碎屑巖沉積，不整合于奧陶系之上 。 ⑵上巖段：下部巖性以灰黑色 、深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粘土巖夾多層砂巖為主。含 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 煤 3 層，編號(hào)為 10 號(hào)煤，合稱下煤組。上部巖性以粘土巖、砂質(zhì)泥巖為主，夾灰色透鏡狀砂巖。含煤 3 層，編號(hào)為 6 上、 6 下煤層，可稱為中煤組。該段巖性及厚度亦有相當(dāng)變化， 6 號(hào)煤層由 NE 向 SW 產(chǎn)生分叉，使得 6 號(hào)煤層變薄， 6 上煤層急劇增厚， 6上與 6 號(hào)煤層之間發(fā)育有一套呈條帶狀 NE 向展布的砂巖體。 下二疊統(tǒng)山西組 (P1s)：巖性為陸相碎屑沉積，亦為本區(qū)主要含煤地層之一，含煤 4層，編號(hào)為 4 及 5 號(hào)煤層，可稱為上煤組。據(jù)鉆孔揭露，本組地層厚度為 ～，平均厚度為 。與下伏地層太原組呈整合接觸，與上覆地層下二疊統(tǒng)下石盒子組呈整合接觸。根據(jù)巖性組合及含煤性分為三個(gè)巖性段。 ⑴下巖段：為粗砂巖段，巖性以灰白色、黃褐色粗粒長(zhǎng)石及石英砂巖為主，該層砂巖全區(qū)較穩(wěn)定，局部地段與 6 號(hào)煤層呈沖刷接觸。砂巖中上部夾深灰黑色砂質(zhì)泥巖與泥巖，含 5 號(hào)煤層，分布較穩(wěn)定。 ⑵中巖段：巖性由灰白色、灰黑色中細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖、粘土巖及泥巖組成。 ⑶上巖段：巖性以深灰、灰白色中粗粒砂巖夾粘土巖、泥巖及粉砂巖為主，砂巖致密堅(jiān)硬。 下二疊統(tǒng)下石盒子組 (P1x)：為陸相碎屑巖沉積，下部巖性為黃褐色砂巖與紫色、雜色粘土巖及泥巖互層。上部巖性以紫色、黃綠色泥巖及砂質(zhì)泥巖為主，夾中厚層狀砂巖。據(jù)鉆孔揭露本組地層厚約 71m。 上二疊統(tǒng)上石盒子組 (P2s)：為陸相碎屑巖沉積，區(qū)內(nèi)大部分地層被剝蝕，下部巖性為灰白、黃綠色中粗粒砂巖。上部巖性為絳紫色泥巖、粘土巖、粉砂巖與黃綠色中粗粒砂巖及砂礫巖互層。 上二疊統(tǒng)～三疊系下統(tǒng)石千峰群 (P2T1sh)：上部巖性以磚紅色粉砂質(zhì)泥巖和泥巖為主，夾灰色、灰綠色砂巖；下部以黃綠、灰綠色中粗砂巖和含礫粗砂巖為主，夾棕紅色粉砂巖、砂質(zhì) 泥巖。 上二疊～三疊系下統(tǒng)孫家溝組 (P2T1s)：巖性以淺紅、微紅、淺灰綠色細(xì)砂巖為主，夾磚紅色粉砂質(zhì)泥巖及具交錯(cuò)層理的砂礫巖。 第三系紅土層 (N2)：巖性為紅色、棕紅色鈣質(zhì)紅土層，含砂質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核，層理明顯；在本區(qū)發(fā)育較普遍，厚度 54～ 115m，平均厚 85m。 第四系 (Q)：進(jìn)一步可分為上更新統(tǒng)馬蘭組 (Q3m)與全新統(tǒng) (Q4eol)。上更新統(tǒng)馬蘭組 (Q3m)巖性為淡黃色、黃褐色粉砂質(zhì)黃土，夾粘土層，粒度均勻，垂直節(jié)理發(fā)育。全區(qū)分布，厚度 6～ 95m，平均 50m。全新統(tǒng) (Q4eol)巖性為洪積 、殘坡積之松散砂粒，泥砂及風(fēng)積砂；厚度一般 0～ 5m 左右。井田大部地區(qū)均被第四系覆蓋。 （二）構(gòu)造 井田位于準(zhǔn)格爾煤田的南部詳查區(qū)，其總體構(gòu)造形態(tài)與南部詳查區(qū)構(gòu)造基本一致，沙溝背斜從井田