含水层下固体充填开采：保水技术与实践

"含水层下固体充填保水开采方法是为了解决开采煤层时可能引发的溃水灾害，通过使用固体材料填充开采区域，以保护含水层不受破坏的技术。这种方法基于固体充填采煤技术，利用覆岩导水裂隙的演化特性，结合相关规程来确定临界充实率，以设计安全的工作面布局。通过在五沟煤矿CT101充填工作面的实际应用，证明了该方法的有效性，实际充填质量比高于预期，导水裂隙带高度显著降低，实现了含水层的保水开采目标。" 在煤炭开采过程中，尤其是在含水层下方的煤层开采，如何避免水源污染和溃水事故是一项重大挑战。含水层下固体充填保水开采方法是为解决这一问题提出的创新技术。该方法的核心在于利用固体材料（如废石、尾矿等）填充采空区，防止地下水通过开采引起的裂隙与开采区域直接接触，从而保护含水层的稳定性。 该方法的基本原理包括两部分：一是固体充填采煤，即在开采过程中，将固体物质填充到被开采的煤层空间，以支撑覆岩，减少其破裂和下沉；二是理解覆岩导水裂隙的演化规律，这涉及到开采过程中裂隙的形成、扩展和连接，这些裂隙可能成为地下水进入开采区域的通道。通过研究这些裂隙特征，可以预测导水裂隙带的高度。 在实际应用中，研究人员结合《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，建立了一个临界充实率计算模型。充实率是指填充物与开采煤量的比例，它直接影响到防止水害的能力。通过分区设计不同受影响煤层的充实率，可以根据地质条件和水文情况制定合理的工作面布置方案。 五沟煤矿CT101充填工作面的应用实例显示，实际操作中的充填质量比平均达到1.32，超过了理论设计值1.28，这意味着填充效果理想。更重要的是，导水裂隙带的高度仅为10.0米左右，远低于未采用该方法时的裂隙高度，有效地控制了地下水的渗透风险，实现了在含水层下进行保水开采的目标。 总结来说，含水层下固体充填保水开采方法是科技进步在环保和安全生产领域的体现，通过科学的计算模型和现场实践，可以有效地防止水资源的破坏，保障煤矿的可持续开采，同时保护环境。这种方法对于我国乃至全球面临类似问题的矿区具有重要的参考价值。