论文阅读笔记
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《保水采煤的科学内涵》范某某
《TBM盾构机在阳煤集团大断面岩巷中的研究与应用》柴某某
《基于关键层位置的导水裂隙带高度的预测方法》许某某，朱某某，王某某《煤矿绿色开采技术》钱鸣高等
《中国煤矿水文地质类型划分与特征分析》武某某等
《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
《地下水与地质灾害》仵彦卿
《原位煤柱沿空留巷围岩控制机理及工程应用》郑某某等
《深部开采中巷道底鼓问题的研究》姜某某等
在干旱半干旱其他XX区, 以河水-地下水关系为基础, 对维持河流基流有重要贡献的含水层, 以植被地下水关系为基础, 对维系地表植被演替具有明显控制作用的含水层, 及以水资源供需关系为基础被确定为供水水源的地表水库及深部含水层保护属于保水采煤研究的外延, 也应纳入保水采煤研究体系之内。
——《保水采煤的科学内涵》范某某
以经济和社会效益最大化为目标, 认为保水采煤是指:在***, 通过控制岩层移动维持具有供水意义和生态价值含水层 (岩组) 结构稳定或水位变化在合理范围内, 寻求煤炭开采量与水资源承载力之间最优解的煤炭开采技术。
——《保水采煤的科学内涵》范某某
岩层控制是浅埋煤层面临的重大难题, 根据浅埋煤层定义, 一般认为是埋深不到150 m, 基载比小于1, 顶板体现单一关键层台阶岩梁结构, 工作面来压具有动载大和台阶下沉特征, 覆岩垮落具有“两带”特征, “两带”直接与含水层沟通, 导致地下水渗漏和水位下降。
——《保水采煤的科学内涵》范某某
值，又叫临界值，是指一个效应能产生的最低值或最高值。
包某某：地面以下，潜水面以上的地带，也称非饱和带，是大气水和地表水同地下水发生联系并进行水分交换的地带，它是岩土颗粒、水、空气三者同时存在的一个复杂系统。
（包某某具有吸收水分、保持水分和传递水分的能力。主要是指地面以下、地下水位以上的岩土空隙未被水饱和的地带，又非饱和带、通气带）
地下水位变化会调节包某某土壤含水率进一步影响表生植被的生长，因此生态约束的本质要回归到地下水位的问题上来。
——《保水采煤的科学内涵》范某某
含水层结构的稳定是保持地下水位稳定的前提条件，合理的地下水位埋深是生态环境良性循环的基础，在沙漠地区，水位埋深大，植被发育状况差。
——《保水采煤的科学内涵》范某某
保水采煤的关键技术：
①导水裂隙带高度抑制技术（a限高或分层开采技术b减小工作面宽度，抑制导水裂隙带的充分发育c条带充填开采，充填采空区，减小采空空间d加快工作面推进速度e无煤柱开采），
②关键隔水层再造与含水层再造技术，（部分煤矿进行了顶板隔水层裂隙空间的注浆改造）
③底板破坏深度或强度减缓技术
——《保水采煤的科学内涵》范某某
盾构机掘进施工的优势: (1) 掘进速度快, 施工效率高; (2) 机械化水平高, 劳动强度低; (3) 施工环境好, 工人效率好; (4) 围岩扰动小、巷道断面好, 利于支护; (5) 安全性高。
盾构机掘进施工的不足: (1) 临时支护护盾具有一定的适应性, 围岩破碎时, 支护受影响; (2) 转向性能较差, 对岩层起伏适应有限; (3) 对巷道围岩硬度有要求, 有一定适应条件; (4) 没有排水设备, 影响下山施工; (5) 前期准备复杂, 对准备硐室、安装技术、安装时间要求较高, 前期投入较大。
——《TBM盾构机在阳煤集团大断面岩巷中的研究与应用》柴某某
覆岩关键层位置会影响导水裂隙发育高度，只有当关键层位置距开采煤层小于某一临界高度时，该关键层破断裂缝才会贯通成为导水裂隙，且受该关键层控制而同步破断的上覆岩层破断裂缝也会贯通成为导水裂隙。（主关键层破断裂缝会贯通成为导水裂隙，且受主关键层控制而同步破断的上覆岩层破断裂缝也会贯通成为导水裂隙，导水裂隙带将发育至基岩顶部，导水裂隙带高度明显偏大。）
——《基于关键层位置的导水裂隙带高度的预测方法》许某某，朱某某，王某某
事实上，煤层开采引起的导水裂隙演化与采动岩层破断运动有关。采动岩层破断运动受关键层的控制，导水裂隙演化必然受关键层结构的影响。
——《基于关键层位置的导水裂隙带高度的预测方法》许某某，朱某某，王某某
模拟实验采用长×宽×高某某2.5m*0.2m*2.0m的平面应力模型架，模型的几何相似比为……，容重相似比为……，应力相似比……。
——《基于关键层位置的导水裂隙带高度的预测方法》许某某，朱某某，王某某
（关键层判别软件KSRB）
岩石的碎胀性是指岩石破碎后的体积比破碎前的体积增大的性质。常用岩石的碎胀系数Kp来表示，即岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比。
岩石的压实性是指岩石破碎后，在其自重或外加载荷作用下逐渐压实使提及减少的性质，这种压实后的体积与破碎前原始体积之比，称为残余碎胀系数（压实系数）
研究发现由于松散承压含水层的流动性和承压水流动补给作用，煤层开挖过程中作用于基岩顶界面的上覆载荷不像通常条件下随煤层开挖显著降低而是基本保持恒定，松散承压含水层起到了载荷传递作用。
——《基于关键层位置的导水裂隙带高度的预测方法》许某某，朱某某，王某某
煤炭开采形成的环境问题主要为：
（1）对土地资源的破坏和占用（井工开采以地表塌陷和矸石山堆积为主，露天开采以直接挖损和外排土场压占为主）
（2）对水资源的破坏和污染（人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，还可能污染地下水资源）
（3）对大气环境的污染（矿井排出的煤层瓦斯和煤矿矸石山的自燃）
——《煤矿绿色开采技术》钱鸣高等
煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术，在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源；基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响；目标是取得最佳的经济效益和社会效益。
绿色开采技术主要包括以下内容：（1）水资源保护——形成“保水开采”技术；（2）土地与建筑物保护——形成离层注浆、充填与条带开采技术；（3）瓦斯抽放——形成“煤与瓦斯共采”技术；（4）煤层巷道支护技术与减少矸石排放技术；（5）地下气化技术。
——《煤矿绿色开采技术》钱鸣高等
对“导气”裂隙发育动态过程的研究表明，在开采初期，下位关键层的破断运动对“导气”裂隙从下而上发展的动态过程起控制作用，导气裂隙带高度由下往上发展是非匀速的，随关键层的破断而突变。
——《煤矿绿色开采技术》钱鸣高等
主关键层对地表移动过程起控制作用，主关键层的破断将导致地表快速下沉，地表下沉速度随主关键层周期性破断而呈现跳跃性变化，关键层破断后对地表变形的影响将与表土层的厚度有关。
——《煤矿绿色开采技术》钱鸣高等
关键层破断后，地下水能否恢复，则决定于随着工作面的推进，上覆岩层中是否有软弱岩层（事实上它是研究地下水渗透的“关键层”）经重新压实导致裂隙闭合而形成隔水带。若有隔水带，则随着雨水的再次补给，下降漏斗也将随之消失，它对地面生态的影响则决定于漏斗形成与消失的时间间隔。
——《煤矿绿色开采技术》钱鸣高等
一旦关键层初次破断后，关键层下离层量明显变小，仅为关键层初次破断前的1/3~1/4,注浆难度增加。因此，离层注浆必须在关键层临初次破断前进行。
——《煤矿绿色开采技术》钱鸣高等
我国煤层普遍具有变质程度高、渗透率低和含气饱和度低的特点。
实践证明，一旦煤层开采引起岩层移动，即使是渗透率很低的煤层，其渗透率也将增大数十倍至数百倍，为瓦斯运移和抽放创造了条件。
——《煤矿绿色开采技术》钱鸣高等
渗透率：在一定压差下，岩石允许流体通过的能力。是表征土或岩石本身的传导液体能力的参数，其大小与孔隙度、液体渗透方向上孔隙的几何形状、颗粒大小以及排列方向等因素有关，而与在介质中运动的液体性质无关。
《煤矿防治水规定》自2009-12-01起正式实施，《煤矿安全规程》（防治水部分）自2011-03-01起施行，这两项关于矿井防治水领域的国家技术标准和部门规章相辅相成。
——《中国煤矿水文地质类型划分与特征分析》武某某等
矿井正常涌水量与最大涌水量差距越大，表明大气降水和地表水与井下沟通越好。
——《中国煤矿水文地质类型划分与特征分析》武某某等
富水系数是指生产矿井在某时期排出水量与同一时期煤炭产量的比值。(m3/t)
——《中国煤矿水文地质类型划分与特征分析》武某某等
华北地区（XX、XX、山西、蒙某某、江苏、安徽、山东、河南、陕西、宁夏等10个省区）面临的主要水害问题为煤层底板溶岩裂隙突水和老空透水以及矿井排水、供水、生态环保3者之间的矛盾与冲突。
——《中国煤矿水文地质类型划分与特征分析》武某某等
华南地区（福建、江西、湖北、湖南、广西、XX、四川、贵州、云南等9个省区）主要受老空水、地表水和煤层顶、底板岩溶裂隙水等水害威胁。
——《中国煤矿水文地质类型划分与特征分析》武某某等
东北地区（蒙某某、辽宁、XX、黑XX等4个省区）主要受老空水、地表水和煤层顶板裂隙水等水害威胁。
——《中国煤矿水文地质类型划分与特征分析》武某某等
西北地区（甘肃、青海、某地三个省区和某地兵团）地处干旱与半干旱区域，严重缺水，存在煤矿供水问题，总体矿井水害威胁不大，部分煤矿存在顶板裂隙水、老空水和极端气候条件下的地表洪流充水等水害威胁。由于该区煤炭资源埋藏浅，煤层厚度较大，生态环境脆弱，故保水采煤是实现该地区煤炭工业可持续和谐发展的一个重要技术问题。
——《中国煤矿水文地质类型划分与特征分析》武某某等
水害矿难不仅容易造成井下作业人员重大伤亡，而且在经济损失严重程度、事故抢险救援难度和恢复矿井生产所需时间等方面在煤矿灾害事故中最为突出。此外，水害事故发生面广，凡涉及矿山开采特别是井工开采的各类矿种的矿山企业或涉及地下工程开挖的各类行业部门均普遍面临该问题，故社会影响面广，国内外关注程度高。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
如因各种原因无法排除水体、但需在其下或附近开采倾斜、缓倾斜煤层的矿井，则必须查明充水水文地质条件……；对在水体下或附近开采急倾斜煤层的矿井，鉴于急倾斜煤层开采后诱发的抽冒机理、抽冒发育规律和发育高度预测以及抽冒控制等理论和工程技术问题目前仍未能得到有效解决，因此，严禁在水体下或附近开采急倾斜煤层。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
突水系数反映了水文地质学中地下水渗流最基本的规律——Darcy定律的核心思想，即煤层底板充水含水层地下水在水压p的驱动条件下渗流通过煤层与充水含水层之间隔水段某某M的距离、最终突入采掘场地时所消耗的能量，它描述了煤层底板突水的整个动力学过程。同时，明确了突水系数计算公式中水压（p）为煤层底板隔水层底界直接承受的水压，而不是煤层底界承受的水压。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
矿井三维充水水文地质条件可视化分析平台将成为地面与井下水文地质勘探与测试数据处理、充水条件物理概念模型分析、水流模拟评价、水害预测预报和防治水方案制定等的有效工具。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
矿井水文地质补充调查与勘查理念和技术手段有所创新，勘探程度有所提高。在地质构造、充水水源、导水通道、老空区探查和矿井涌水量预测等方面，取得了一定进步，如地质构造勘探的地面高分辨率三维地震技术，含水层富水性和充水通道水理性质及导含水构造勘探的地面瞬变电磁、XX度电法、频率测探、可控源声频大地电磁测探（CSAMT）、磁偶源频率测探和钻孔无线电波透视等技术、地面电法勘探和充电法造影成像：水文地质物理概念模型建立和水文地质参数确定的单孔、多孔、群孔稳定与非稳定流抽（放）水试验、示踪联通试验和二者联合试验、脉冲干扰试验等。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
针对我国普遍面临的煤层底板突水难题，在原有“突水系数法”评价方法基础上，提出了可考虑更多因素的“脆弱性指数法”和“五图双系数法”等底板突水综合评价方法；对于煤层顶板水害，提出了可以同时解决顶板充水水源、通道和强度三大关键技术难题的“三图-双预测法”
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
采掘工作面超前探放水的概念就是必须采用钻探或坑探等直接手段进行探放水，决不允许应用物探或化探等间接手段直接探水。
探放水具体工作程序与步骤应该首先采用廉价、快速、能够对整个采掘工作面大范围实施超前探测的物探手段进行总体宏观探测，然后必须应用钻探等直接手段检查验证物探等间接手段的探测结果，并对含水体实施井下防水，决不允许将未经钻探检验的物探间接探测成果直接作为采掘工程设计的依据。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
在掘进工作面超前探测方面，目前应用效果较好的方法主要为直流电法和瞬变电磁法。前者的优点是无探测盲区，且为接触型探测，但不足之处是在井下巷道空间只能向掘进前方单方向探测，探测距离较短（60~80m），体积效应相对较小，后者的优点是在井下巷道可多方向探测，探测距离相对较长（80~120m），体积效应相对较小，但他的不足之处是探测成果存在20m左右盲区，且为非接触型探测。
在回采工作面超前探测方面，音频电透视和瞬变电磁法主要探测煤层顶底板含水层、烧变岩的富水性和老空积水区分布以及含导水结构等，无线电透视CT（坑透）、槽波地震和弹性波CT层析成像法主要探测煤层结构、煤厚变化、岩浆岩和火烧区等。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
井下超前钻孔探放水均为直孔。大量的超前钻探工作量严重影响了掘进工作面掘进速度，超前探放水与掘进速度相互间产生了尖锐矛盾，这种矛盾严重影响了井下超前钻孔探放水技术的推广应用。因此，在保证超前探放水质量和效果前提下如何减少探放水钻孔数量的技术变革就显得尤为重要。超前定向钻孔探放水技术大大减少掘进工作面超前探放水钻孔数量，而且可将定向探放水钻孔开孔位置放在掘进工作面后部，这样就能解决钻孔超前探放水与掘进工作面掘进速度相互间的冲突与矛盾。
由于井下定向钻进和分支造孔技术的独特优势，在回采工作面底板定向注浆加固隔水层与改造充水含水层、在超前预探放顶底板充水含水层地下水和老空水、在地质构造和煤厚变化等不良地质异常体探测与治理方面，具有好的应用前景。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
基于水文地球化学、水压和水温等多源信息的井下涌(突)水源快速综合判识技术，在矿井现场收集到的在水化学、水温和水压（位）等方面不同的大量样本点，可为井下涌（突）水点补给来源的快速判识数学模型建立提供极其重要的水源样品和基础数据库。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
采动条件下矿井地质构造活化、煤层顶底板破裂高度和水害监测与预警技术。在采动条件下，矿井水害的形成和发生都有一个从孕育、发展到发生的演变过程，在这一过程的不同阶段，在应力应变（特别是地质构造部位）、水压（水位）、涌水量、水化学和水温等方面均会释放出对应的突（透）水征兆，及时、准确、有效地监测这些征兆信息，建立一个集矿井水害监测、判识和预警技术与一体的完整体系，对于预防重特大水害事故发生具有重要的理论意义和实用价值。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
当煤层底板充水含水层富水性强、水头压力高、且煤层隔水底板厚度薄、或遇构造破碎带和导水裂隙带，无法采用疏水降压方法保障安全开采，或疏排水费用太高、浪费地下水资源且经济上不合理时，采用底板隔水层加固和含水层改造及局部封堵导水通道的注浆防水方法实属上策。但该项技术主要应用在井下单工作面回采前的煤系薄层灰岩含水层的注浆加固和改造方面。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
如何将煤层底板从一工作面一治理转变为区域治理、从回采工作面形成后再治理转变为形成前的预先主动治理、从以井下治理为主转变为以地面治理为主、从以煤系薄层灰岩含水层作为主要治理对象转变延伸到以奥灰含水层顶部作为主要治理对象?
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
注浆技术，例如帷幕截流注浆在矿井地下水集中补给带和地下水排泄区强径流带等水害隐患处的封堵截流，局部预注浆改造充水含水层富水性和封堵导水通道，地面定向注浆在岩溶陷落柱上部建造“堵水塞”切断深部奥灰补给水源通道，地面综合注浆工艺和技术在充水巷道建立“阻水墙”等，这些成套的配合注浆技术实施的快速定向钻进及分支造孔技术、不同工艺和方法的地面与井下注浆技术、各种注浆堵水效果评判方法和准则等。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
综合机械化充填采煤技术，利用煤壁、支架和充填体对直接顶的不间断接力支护，限制直接顶变形，使直接顶转变为基本顶，改变了矿山压力岩梁传递作用岩层，控制了矿压显现，稳定了煤层顶底板含水层结构，从而达到了预防控制煤层顶底板水害的目的。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
老空水害的发生主要是老空区的防水煤（岩）柱被采掘工程扰动破坏后不足以抵抗老空积水水压所致。破坏原因：一是积水老空区位置和底界面标高不准，积水范围不清，水位和水量不知，又不做有效的超前探放水工作，采掘时误入积水老空区所致；二是开采积水老空区煤柱，许多资源枯竭煤矿的积水老空区位置不清，缺乏有效监测和保护措施，酿成透水灾害。
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
井下采掘工作面超前探放水一般主要采用钻探和地球物理勘探两种手段。钻探手段优点是直观明了，只要钻孔触及到含水体，即可探明其确切位置并实施放水，达到超前探放水目的；但其缺点是一孔之见，控制范围有限，存在勘探盲区，所需工期长，投资大，即如触及不到含水体，仅仅证明在直径细小探放水钻孔位置不存在含水体，如想探测清楚采掘工作面整个范围的含水体分布，必须设计多个钻孔。地球物理勘探手段的缺点是多解，探测精度受探测范围增大急速下降（体积效应），受探测环境影响大，无论何种方法均存在这些问题；优点是在较小投资情况下能快速对整个采掘工作面大范围实施超前探测，且在探测范围较小情况下，其精度较好。目前通常采用先物探后钻探，二者的结合是属于一种有缝的配合，无法达到真正意义上的钻物探无缝一体化探测。
近些年研发的先钻探后物探的钻物探一体化探测技术是真正意义的无缝结合，在钻探完成后或过程中实施随钻物探探测，将其物探探头置于钻探内，探头的网口通过网线电缆与现场主机网口相连接。包括钻孔激发极化法和钻孔电磁波层析成像法等
——《我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望》武某某
突（透）水灾害的发生必须同时存在3个条件，即补给水源、导水通道并具有一定强度，如缺少任意条件，均不可能发生。目前微震监测技术虽然能够对导水通道在采动变形过程中进行实时、面状、高精度定位和三维展示分析，可以确定通道类型。通道时空位置和变形尺度等，但他本身无法探测并判断采动过程中不断变形的通道是否充水或含水，即微震自身无法监测并预警突（透）水潜势。
XX研究院研发的基于光纤光栅通信技术的多参数（应变、水压、水温）煤层底板突水检测系统，目前虽然不但能够监测采动变形，而且可通过监测水压和水温来探测判断是否充水，但多参数监测系统只 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 缩性支架往往可有效防治巷道底鼓。
井下观测表明，松软底板鼓起的深度一般为巷宽的0.75倍，因此，短锚杆难以阻止底鼓。
当底板为中硬层状岩层时，在平行于层理方向的压应力作用下产生挠曲褶皱，打底板锚杆防治底鼓效果良好。
若在巷道掘井时就在底板预定深度进行松动爆破，将原定的底板标高以上的矸石运出后，再向底板钻眼注浆。这种方法不但可使注浆液易渗入裂隙，而且可在巷道底板岩层深处形成卸压区，浅部形成强度较大的碎石反拱，与浇灌混凝土反拱相比，其承载能力更高而成本明显降低。
利用卸压开采的方法，例如，利用巷道上覆的采煤工作面跨巷开采、巷道掘前预先开采、在采空区内掘巷以及无煤柱护巷等都是防治巷道底鼓的有效方法。
——《深部开采中巷道底鼓问题的研究》姜某某等
巷道底鼓问题的实质是已经破坏的巷道底板再变形破坏和再稳定的问题；这将有别于现有的关于破坏和失稳的概念，即认为材料的破坏就意味着结构的失稳，而对于深部采矿工程而言，巷道围岩的破坏非常普遍，但围岩的破坏并不意味着巷道的失稳，只要支护得当，围岩已破坏的巷道仍能保持稳定性。
——《深部开采中巷道底鼓问题的研究》姜某某等
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