本期推送中国煤炭科工集团西安研究院董书宁研究员发表于《煤炭学报》第7期的文章。为方便大家深入了解本文内容,《煤炭学报》邀请董书宁研究员通过视频对相关成果进行了详解。

文章信息为:

董书宁,姬亚东,王皓,等.鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田典型顶板水害防控技术与应用[J].煤炭学报,2020,45(7):2367-2375.

视频解析

创新点

(1)提出了侏罗纪煤田离层水害发生的地质条件为砂泥岩互层,明确了泥岩隔水层厚度是控制离层水害发生的主控因素,研发了离层水体精准定位探放技术,实现了离层水害判别与防控技术的定量化。

(2)提出了导水沙裂隙带是薄基岩溃水溃沙的主控因素,构建了基于导水沙裂隙带与基岩厚度对应关系的溃水溃沙危险性评价体系,发明了含水松散沙体高效注浆技术,有效避免了薄基岩溃水溃沙的发生。 (3)发现了厚层砂岩含水层在垂向上的非均质特性,揭示了递进渗流充水模式,提出了“适当波及,主动防控”的厚层砂岩水害防控新理念,解放了大量受厚层砂岩水害的煤炭资源。

(4)揭示了烧变岩的“边界富水”效应,将烧变岩完整断面分为直接露头区、中部埋藏区和火烧边界区,并构建了烧变岩不同断面注浆材料选择准则,提出了双位双向孔序优选引流注浆帷幕技术,显著减少了烧变岩对工作面的补给水量,同时实现了采煤保水。

作者简介

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董书宁,男,1961年2月生,陕西西安人,博士,研究员,博士生导师,中国煤炭科工集团一级首席科学家。中国煤炭工业协会技术委员会水害防治专家委员会主任,中国煤炭工业安全科学技术委员会水害防治专业委员会主任,国际矿井水协会中国国家委员会副主席、《Mine Water and the Environment》编辑委员会副主编。获国家科技进步二等奖2项,省部级科技进步一等奖11项,全国发明展览会金奖1项,中国专利优秀奖1项。出版专(编)著18部,发表学术论文60余篇。享受国务院特殊津贴,获陕西省有突出贡献专家、西安市高新区十大创新人物等称号。

研究方向

矿井水害防治理论、技术和方法研究与应用,水灾隐患超前治理与突水灾害应急抢险技术研究和工程实践

主要成果

提出了煤层底板“断裂损伤-渗流演化”突水机理,发现突水通道是采矿扰动底板断裂损伤和高压水劈裂导升共同作用的结果,底板高压水能量耗散和水压衰减为突水通道演化的标志性特征。构建了“采前主动预防-采中监测预警-灾后快速治理”的水害防控体系;创建了基于定向长钻孔的水害隐患探查与治理技术体系,研发了煤层底板水患精准探查技术和煤层底板水患区域高效治理技术。建立了多源信息隐伏导水通道判识准则,形成了集物探、钻探、试验和工程实施于一体的煤矿水害隐患超前区域探查治理的新模式,显著提高了煤层底板隐伏通道精准探查的技术水平,实现了煤矿水害防治“由过程治理向源头预防”“由局部治理向区域治理”的重大转变;创立了矿井突水灾害快速抢险治理关键技术及工艺。

摘 要
为了实现鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田受顶板水害威胁的煤炭资源安全开采,基于侏罗纪煤炭资源赋存条件、顶板含水层特征、顶板水害分布范围与防控难题,对离层水害、薄基岩溃水溃沙、厚层砂岩水害和烧变岩水害4种典型顶板水害的形成机理、判识方法、主控因素和防控技术进行了系统研究。 侏罗纪煤田离层水害发生的地质条件为砂泥岩互层,泥岩隔水层厚度是控制离层水害发生的主控因素,研发了离层水体精准定位探放技术,实现了离层水害判别与防控技术的定量化。 导水沙裂隙带是薄基岩溃水溃沙的主控因素,构建了基于导水沙裂隙带与基岩厚度对应关系的溃水溃沙危险性评价体系,发明了含水松散沙体高效注浆技术,有效避免了薄基岩溃水溃沙的发生。 发现了厚层砂岩含水层在垂向上的非均质特性,揭示了递进渗流充水模式,提出了“适当波及,主动防控”的厚层砂岩水害防控新理念,解放了大量受厚层砂岩水害的煤炭资源;揭示了烧变岩的“边界富水”效应,将烧变岩完整断面分为直接露头区、中部埋藏区和火烧边界区,并构建了烧变岩不同断面注浆材料选择准则。 提出了双位双向孔序优选引流注浆帷幕技术,显著减少了烧变岩对工作面的补给水量,同时实现了采煤保水。通过将典型顶板水害防控技术在鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田的推广应用,有效遏制了顶板水害事故的发生。

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鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田亿吨级煤炭基地及典型顶板水害分布

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I010201工作面历次突水量与工作面推进距离

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离层水害型形成过程示意

离层水体“束状布孔,靶向探放”示意

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薄基岩溃水溃沙危险性评价体系示意

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含水松散沙层地面注浆加固示意

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厚层砂岩含水层递进渗流充水模式

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烧变岩全断面分区

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双位双向引流注浆技术示意

来源:

董书宁,姬亚东,王皓,等. 鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田典型顶板水害防控技术与应用[J]. 煤炭学报,2020,45(7):2367-2375.

DONG Shuning,JI Yadong,WANG Hao,et al. Prevention and control technology and application of roof water disaster in Jurassic coal field of Ordos Basin[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(7):2367-2375.

责任编辑:郭晓炜编辑整理:郭晓炜审 核常琛

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