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煤矿地下水库技术原创试验平台体系研制及应用
1
作者 顾大钊 曹志国 +10 位作者 李井峰 吴宝杨 张勇 蒋斌斌 郭强 王汉鹏 武洋 史小萌 王路军 杨毅 查尔晟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期100-113,共14页
煤炭是我国主体能源,西部是我国煤炭主产区,矿井水保护利用是煤炭开发面临的重大技术难题。国家能源集团煤炭绿色开采技术研发团队经过20多年持续技术攻关,首创了煤矿地下水库技术,在西部神东矿区推广应用,为矿区开发提供了95%以上用水... 煤炭是我国主体能源,西部是我国煤炭主产区,矿井水保护利用是煤炭开发面临的重大技术难题。国家能源集团煤炭绿色开采技术研发团队经过20多年持续技术攻关,首创了煤矿地下水库技术,在西部神东矿区推广应用,为矿区开发提供了95%以上用水,确保了矿区可持续开发。为进一步丰富完善煤矿地下水库理论和技术体系,在西部煤炭主产区不同地质和工况条件下推广应用该技术,保障国家能源安全和水资源安全,研发团队构建了煤矿地下水库原创技术试验平台体系,包括煤炭开采地下水运移与保护综合智能试验平台、多煤层开采煤矿地下水库模拟试验平台、煤矿地下水库坝体结构试验平台、西部深部井工矿井筒施工模拟试验台、地下水库水岩耦合机理试验、水处理工艺集成试验平台、煤矿地下水库冲击试验平台等,能够开展西部矿区不同煤层赋存条件下地下水运移规律、坝体结构参数优化、水库安全稳定性、水岩耦合作用机理、矿井水处理工艺参数优化、垮落岩体垮落冲击对坝体影响等研究,为煤矿地下水库建设、运行和安全提供理论支撑和技术验证。利用上述试验平台,开展了多煤层开采煤矿地下水库稳定性及渗流规律模拟、煤矿地下水库坝体结构安全、煤矿地下水库水岩耦合机理等多项试验研究,相关研究成果已应用于现场工程实践,确保了煤矿地下水库安全稳定运行。 展开更多
关键词 煤矿地下水库 地下水运移 坝体结构 冲击试验 水岩耦合
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煤矿地下水库煤柱动力响应与稳定性分析 被引量：73
2
作者 顾大钊 颜永国 +2 位作者 张勇 王恩志 曹志国 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1589-1597,共9页
参考借鉴地面水库坝体抗震安全评价的相关研究,构建了煤矿地下水库相似材料模型平台,进行了不同烈度条件下的动力破坏试验研究,并利用摩尔库伦模型对坝体在地震作用下的动力响应进行了数值仿真,研究了坝体的地震破坏形态、抗震薄弱环节... 参考借鉴地面水库坝体抗震安全评价的相关研究,构建了煤矿地下水库相似材料模型平台,进行了不同烈度条件下的动力破坏试验研究,并利用摩尔库伦模型对坝体在地震作用下的动力响应进行了数值仿真,研究了坝体的地震破坏形态、抗震薄弱环节以及影响因素;同时对同等条件下的地面水库坝体进行了模型试验和数值模拟,对比分析了地下水库与地面水库的抗震安全性。结果表明:物理模型试验和数值模拟得到的动力响应较为接近;在地震波逐级加载的过程中,由于受到顶底板约束,煤矿地下水库坝体晚于地面水库坝体进入塑性工作状态,验证了煤矿地下水库坝体较地面水库坝体具有更好的抗震安全性。在此基础上,提出了煤矿地下水库坝体安全系数概念,对比分析了同条件的煤矿地下水库坝体和地面水库坝体的安全稳定性。 展开更多
关键词 煤矿地下水库 相似模型 振动台试验 动力破坏 数值仿真
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神东矿区地下水变化观测与分析研究 被引量：24
3
作者 顾大钊 张建民 +2 位作者 王振荣 曹志国 张凯 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期35-39,共5页
针对西部大规模高强度煤炭开采对地下水的影响,利用神东矿区约1 500 km2区域的200余个钻孔的长期观测结果,研究了超大综采工作面开采工艺对地下水系统的影响规律,地下水流场变化与基岩和含水层空间分布的关系。研究表明,超大综采工作面... 针对西部大规模高强度煤炭开采对地下水的影响,利用神东矿区约1 500 km2区域的200余个钻孔的长期观测结果,研究了超大综采工作面开采工艺对地下水系统的影响规律,地下水流场变化与基岩和含水层空间分布的关系。研究表明,超大综采工作面开采形成了地下水"汇聚带",开采对基岩和含水层厚度较薄区的地下水系统影响较大,研究区采后含水介质厚度稳定且较厚区域含水层含水厚度损失大部分在30%左右,且逐步趋于稳定。 展开更多
关键词 超大工作面 地下含水层 地下水流场 含水层损失
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我国煤炭开采水资源保护利用技术研究进展 被引量：175
4
作者 顾大钊 张勇 曹志国 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第1期1-7,共7页
水资源短缺是全球性问题,我国是全球最缺水的国家之一。煤炭资源与水资源的逆向分布使得我国煤炭开采水资源保护利用成为煤炭绿色开发的重大技术难题。我国西部已成为煤炭的主产区,但该地区生态环境脆弱,水资源蒸发量大,矿井水外排后蒸... 水资源短缺是全球性问题,我国是全球最缺水的国家之一。煤炭资源与水资源的逆向分布使得我国煤炭开采水资源保护利用成为煤炭绿色开发的重大技术难题。我国西部已成为煤炭的主产区,但该地区生态环境脆弱,水资源蒸发量大,矿井水外排后蒸发损失是我国目前煤炭开采年损失60亿t矿井水的主要原因。系统分析了煤炭开采水资源保护利用的技术进展及工程应用特点;介绍了神华集团经过近20年的技术探索和工程实践,突破传统理念,首次提出采空区储用矿井水的技术构想,攻克了水源预测、水库选址、库容计算、坝体构筑、安全控制和水质保障等技术难题,构建了煤矿地下水库技术体系。该技术已在神东矿区全面实施,并将在西部其他矿区推广应用,为煤炭开采水资源保护利用开辟了有效的技术途径。 展开更多
关键词 煤炭开采 水资源保护利用 采空区储用矿井水 煤矿地下水库
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纳米比亚欢乐谷地区构造演化对铀成矿的制约 被引量：10
5
作者 顾大钊 范洪海 +4 位作者 舒良树 徐夕生 姚金龙 赵凯 陈金勇 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期83-93,共11页
欢乐谷地区由新元古代泥砂质岩层夹铁镁质岩层组成。受达马拉期陆块碰撞事件的影响，发生区域中深地壳层次的强烈韧性变形。后碰撞期，在地壳增厚背景下，发生大规模伸展减薄和花岗岩浆作用，形成多种浅色花岗岩体即白岗岩。产铀白岗岩... 欢乐谷地区由新元古代泥砂质岩层夹铁镁质岩层组成。受达马拉期陆块碰撞事件的影响，发生区域中深地壳层次的强烈韧性变形。后碰撞期，在地壳增厚背景下，发生大规模伸展减薄和花岗岩浆作用，形成多种浅色花岗岩体即白岗岩。产铀白岗岩主要为D型及E型白岗岩，为S型壳源花岗岩。欢乐谷地区经历了四期五个阶段的构造演化，分别是：前达马拉期构造变形、达马拉碰撞造山期韧性变形（早阶段的挤压逆冲、晚阶段的走滑剪切韧性变形）、后达马拉期脆性变形和新生代整体抬升引起的脆性变形。广泛发育的白岗岩属于同构造期岩体。通过对变质岩和白岗岩的节理测量统计，基本确定了研究区的碰撞后区域应力场。最优势的主压应力方向介于N26°～35°方位间，其次为介于N110°～129°方位间和N345°-360°方位间的主压应力。目前保留在各类岩石中的密集节理构造，是碰撞造山后构造折返或岩浆上涌到达上地壳层次后才发生的，与铀矿富集关系密切。本研究初步探讨了达马拉期构造作用、韧性剪切、后期脆性断裂（基性岩墙侵位通道）与铀成矿作用的成因联系和制约作用。 展开更多
关键词 构造变形 白岗岩 铀成矿作用 欢乐谷 纳米比亚
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西部矿区现代煤炭开采对地下水赋存环境的影响 被引量：35
6
作者 顾大钊 张建民 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第12期114-117,共4页
为有效保护和开发我国西部生态脆弱区地下水资源,针对现代煤炭开采对覆岩结构及地下水赋存环境的影响,以神东矿区超大工作面综采为例,应用现代高精度地球物理探测与分析方法,建立了以高精度四维地震多属性数据为核心的多属性数据体,描... 为有效保护和开发我国西部生态脆弱区地下水资源,针对现代煤炭开采对覆岩结构及地下水赋存环境的影响,以神东矿区超大工作面综采为例,应用现代高精度地球物理探测与分析方法,建立了以高精度四维地震多属性数据为核心的多属性数据体,描述了采前、采中、采后至稳定状态下的采动煤层覆岩变化过程,提出了采动煤层的覆岩具有开放的多层渗流结构和层状自修复趋势,为西部地区现代煤炭开采技术条件下地下水资源保护提供了理论依据。 展开更多
关键词 煤炭开采 地下水 覆岩结构 生态脆弱区 水资源保护
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赣南河草坑地区铀矿床流体包裹体特征研究 被引量：9
7
作者 顾大钊 范洪海 +2 位作者 林锦荣 何德宝 王凤岗 《铀矿地质》 CAS CSCD 2008年第3期137-142,共6页
河草坑地区铀矿床的流体包裹体类型复杂，有气体包裹体、气液包裹体、液体包裹体和含CO2包裹体4种类型。成矿期前流体包裹体均一温度为231．8～357．8℃，成矿期为163．4～300．3℃，成矿期后为125．4～190．9℃。从成矿期前-成矿期-成... 河草坑地区铀矿床的流体包裹体类型复杂，有气体包裹体、气液包裹体、液体包裹体和含CO2包裹体4种类型。成矿期前流体包裹体均一温度为231．8～357．8℃，成矿期为163．4～300．3℃，成矿期后为125．4～190．9℃。从成矿期前-成矿期-成矿期后均一温度逐渐降低，但盐度变化不大（均〈7％）。成矿期流体根据均一温度可以划分为3个阶段，148．7～180℃、180～260℃和260～328．1℃，并于370．1℃至438．7℃期间发生过减压沸腾作用，流体中CO2气体的逸出，导致成矿流体中铀的沉淀、富集。河草坑地区铀矿床成矿期流体包裹体的均一温度与盐度均非常相近，可能为同一来源，与赋矿围岩没有必然联系。 展开更多
关键词 流体包裹体 减压沸腾 ∑CO2 矿化剂
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煤矿地下水库理论框架和技术体系 被引量：223
8
作者 顾大钊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期239-246,共8页
针对我国西部(晋陕蒙宁甘)地区富煤缺水,且蒸发量是降雨量的6倍左右的条件,以及西部煤炭规模化开采产生的裂隙场,破坏了原有的地下水系统,产生大量矿井水,为保障煤矿安全,解决将大量矿井水外排地表蒸发损失的问题,提出了"导储用&qu... 针对我国西部(晋陕蒙宁甘)地区富煤缺水,且蒸发量是降雨量的6倍左右的条件,以及西部煤炭规模化开采产生的裂隙场,破坏了原有的地下水系统,产生大量矿井水,为保障煤矿安全,解决将大量矿井水外排地表蒸发损失的问题,提出了"导储用"为核心的煤矿地下水库地下水保护利用理念,研究开发了涵盖煤矿地下水库设计、建设和运行的技术体系,包括水源预测、水库选址、库容设计、坝体构建、安全运行和水质保障等六大关键技术,并在神东矿区成功建设了示范工程,累计建成32座煤矿地下水库,为矿区提供了95%以上用水,且实现了长期低成本安全稳定运行。工程实践表明,煤矿地下水库是充分利用地下自然空间和自然力储存和净化矿井水的安全、低成本、规模化的储水技术,为西部地区煤炭开采地下水资源保护利用提供了有效技术支撑。 展开更多
关键词 煤炭地下水库 西部地区 煤炭现代开采 地下水保护利用
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能源“金三角”煤炭现代开采水资源及地表生态保护技术 被引量：41
9
作者 顾大钊 《中国工程科学》 北大核心 2013年第4期102-107,共6页
晋陕蒙宁甘地区是我国的能源"金三角"。该地区煤炭储量和产量均占我国的三分之二左右,已成为我国煤炭开发的主战场,但该地区水资源仅占全国的3.9%。针对该地区煤炭现代开采与水资源短缺和生态脆弱的矛盾,以神东矿区现代煤炭... 晋陕蒙宁甘地区是我国的能源"金三角"。该地区煤炭储量和产量均占我国的三分之二左右,已成为我国煤炭开发的主战场,但该地区水资源仅占全国的3.9%。针对该地区煤炭现代开采与水资源短缺和生态脆弱的矛盾,以神东矿区现代煤炭开采为工程依托,创新研究方法,揭示了该地区现代开采水资源的运移规律和地表生态"自修复"规律,首次开发了煤矿分布式地下水库技术和应用"自修复"规律的地表生态主动性减损及修复技术,建立了示范工程,为煤炭开采水资源和地表生态保护探索了一条新的技术途径。 展开更多
关键词 能源“金三角” 煤炭现代开采 水资源及地表生态 保护技术
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“能源金三角”地区煤炭开采水资源保护与利用工程技术 被引量：44
10
作者 顾大钊 《煤炭工程》 北大核心 2014年第10期34-37,共4页
针对制约我国煤炭开发战略西移面临的水资源短缺问题,避免矿井水外排地表蒸发损失和造成土壤盐碱化,开辟节省土地资源和节约建设运行费用的矿井水储用的新途径,保护和利用西部矿区宝贵的矿井水资源,提出了矿井水井下储存利用的新理念,... 针对制约我国煤炭开发战略西移面临的水资源短缺问题,避免矿井水外排地表蒸发损失和造成土壤盐碱化,开辟节省土地资源和节约建设运行费用的矿井水储用的新途径,保护和利用西部矿区宝贵的矿井水资源,提出了矿井水井下储存利用的新理念,即利用煤炭开采形成的采空区作为储水空间,用人工坝体将不连续的煤柱坝体连接构成复合坝体,建设煤矿地下水库。开发了水库水量预测、水库选址、库容计算、坝体建设、安全运行和水质保障等关键技术,建立了煤矿地下水库技术体系,在神东矿区建设了示范工程。目前已建成32座煤矿地下水库,储水量达3100万m3,供应了矿区用水量的95%以上,为矿区发展提供水资源保障,为我国煤炭开采水资源保护利用提供了新的技术途径。 展开更多
关键词 能源“金三角” 水资源保护利用 矿井水井下储用 煤矿地下水库
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掺烧方式对神华煤结渣趋势的影响 被引量：2
11
作者 顾大钊 陈振龙 顾小愚 《洁净煤技术》 CAS 2011年第1期62-64,共3页
介绍了神华煤与其它煤种不同掺烧方式对炉内结渣的影响。对神华煤与兖州煤、大同煤的切换燃烧进行了模拟实验研究,结果表明煤种切换过程中结渣加重,并对加重原因进行了详细分析。最后对间断掺烧方式出现的掉大渣现象进行了分析说明。
关键词 神华煤 混煤掺烧 结渣
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高产高效煤矿煤尘防治关键技术 被引量：14
12
作者 顾大钊 《矿业安全与环保》 北大核心 2010年第6期34-37,共4页
根据神华集团高产高效煤矿的特点,系统地研究开发了千万吨级井工矿煤炭开采煤尘防治技术和露天矿选煤厂煤尘防治技术,研制出煤尘防治成套技术装备,通过在采煤、掘进工作面,井下运输,选煤厂转载点、毛煤仓、筛分破碎车间等地点应用,煤尘... 根据神华集团高产高效煤矿的特点,系统地研究开发了千万吨级井工矿煤炭开采煤尘防治技术和露天矿选煤厂煤尘防治技术,研制出煤尘防治成套技术装备,通过在采煤、掘进工作面,井下运输,选煤厂转载点、毛煤仓、筛分破碎车间等地点应用,煤尘防治取得了显著的效果。 展开更多
关键词 煤炭开采 煤炭洗选 煤尘防治 关键技术
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沿煤层定向钻进的试验研究 被引量：2
13
作者 顾大钊 王义海 《矿业安全与环保》 北大核心 1999年第6期3-5,共3页
用相似材料模型试验研究了沿煤层定向钻进；介绍了相似材料模型的制作方法，研制了试验装备；得出了众多因素对沿煤层定向钻进效果的影响。
关键词 定向钻进 相似材料 模型试验 钻进效果 试验研究
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纳米比亚不同类型铀矿床成因初探 被引量：5
14
作者 顾大钊 许志斌 +2 位作者 范洪海 王生云 陈金勇 《矿产勘查》 2015年第4期471-477,共7页
纳米比亚的铀矿床主要有3种类型:侵入岩(白岗岩、伟晶岩)型、表生型(钙结岩型)、砂岩型(层控型)。矿床成因主要有两种类型,产于侵入岩中的白岗岩及伟晶岩型铀矿床,主要形成于岩浆的结晶分异与后期的热液叠加改造;产于钙结岩及沉积岩中... 纳米比亚的铀矿床主要有3种类型:侵入岩(白岗岩、伟晶岩)型、表生型(钙结岩型)、砂岩型(层控型)。矿床成因主要有两种类型,产于侵入岩中的白岗岩及伟晶岩型铀矿床,主要形成于岩浆的结晶分异与后期的热液叠加改造;产于钙结岩及沉积岩中的铀矿床,主要形成于新近纪富铀岩体中铀的活化转移,由于气候变化等原因铀富集成矿,后期的氧化作用形成次生铀矿物。 展开更多
关键词 纳米比亚 铀矿床 矿床成因
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纳米比亚白岗岩型铀矿床找矿方法探讨 被引量：1
15
作者 顾大钊 范洪海 孙远强 《矿床地质》 CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期1105-1106,共2页
1区域地质背景纳米比亚'白岗岩'型铀矿床是一种重要的岩浆型铀矿床,该矿床类型独特,以其产在'白岗岩'中而闻名于世,以罗辛铀矿床为代表。目前,随着地质勘查工作的进行,在该矿床的周边地区相继发现了Ida Dome矿床、Goani... 1区域地质背景纳米比亚'白岗岩'型铀矿床是一种重要的岩浆型铀矿床,该矿床类型独特,以其产在'白岗岩'中而闻名于世,以罗辛铀矿床为代表。目前,随着地质勘查工作的进行,在该矿床的周边地区相继发现了Ida Dome矿床、Goanikontes矿床、瓦伦西亚(Valencia)矿床以及罗辛南矿床。纳米比亚的大地构造单元总体上可划分为3个:北部地体、南部地体及中部褶皱带(Damara造山带) 展开更多
关键词 白岗岩型铀矿 铀矿床 纳米比亚 铀矿化 找矿方法
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沿煤层定向钻进时煤系地层的物理模拟 被引量：1
16
作者 顾大钊 王义海 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 1999年第12期33-37,共5页
分析了沿煤层定向钻进研究的重要性及其特点， 以相似理论为依据， 研制了适用于该研究的煤系地层的相似材料模型。
关键词 定向钻进 煤层 煤系地层 物理模拟 瓦斯抽放
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相似材料模型法在研究行星钻头破岩效率中的应用 被引量：3
17
作者 顾大钊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第1期63-71,共9页
根据机械破岩的特点,本文导出了模拟大断面岩石机械破碎应满足的相似条件;配制了一种可模拟工程中常见岩石的相似材料;研究了如何设计和制作大尺寸相似材料模型;并以研究行星钻头破岩效率为例,分析了这种试验方法的具体应用。研究表明,... 根据机械破岩的特点,本文导出了模拟大断面岩石机械破碎应满足的相似条件;配制了一种可模拟工程中常见岩石的相似材料;研究了如何设计和制作大尺寸相似材料模型;并以研究行星钻头破岩效率为例,分析了这种试验方法的具体应用。研究表明,用相似材料模型研究大断面岩石的机械破碎和研究其它岩石力学问题相比,主要差异在于其相似条件,而产生此差异的主要原因是,研究岩石机械破碎时可不考虑岩石自重的影响。 展开更多
关键词 相似材料 机械破岩 行星钻头
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冻结井筒施工期外层井壁的破坏及防治 被引量：7
18
作者 顾大钊 刘世臻 +1 位作者 施世浦 王俊岭 《建井技术》 1997年第1期6-9,共4页
近年许多冻结井筒在施工期间发生了外层井壁破坏，不仅影响了井筒的正常施工，而且造成了很大的经济损失。对冻结井筒施工期间外层井壁的破坏特征及原因进行了分析，并提出了外层井壁破坏的防治措施。
关键词 冻结 井筒 外层井壁 施工期 防治 破坏
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行星钻头破岩机理及过程的试验研究 被引量：1
19
作者 顾大钊 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第3期39-47,共9页
根据行星钻头的运动特征,本文分析了行星钻头破岩的特点及其工作面的破坏方式,揭示了行星钻头破岩的基本规律。为行星钻头破岩机理的进一步研究创造了条件。
关键词 钻头 行星式 破岩 试验 研究
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重载铁路运输煤尘防治关键技术 被引量：2
20
作者 顾大钊 《煤炭工程》 北大核心 2010年第12期104-106,共3页
煤炭铁路运输过程中的煤尘防治是长期困扰人们的重大技术难题,神华集团根据神朔、朔黄铁路的线路特点,研究开发了重载铁路煤尘防治技术,研制并全面应用了煤尘防治成套技术装备,煤尘防治取得了圆满成功,取得了显著的社会和经济效益。
关键词 重载铁路 煤尘防治 关键技术
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