【摘要】：露天礦水資源保護(hù)與恢復(fù)是煤炭露天開采面臨的重大環(huán)境問題,是制約露天煤礦大規(guī)模發(fā)展的重要因素。露天礦水資源難以恢復(fù)的根本原因在于,第一,煤層以上隔水層被爆破剝離,隔水層缺失;第二,內(nèi)排土場物料松散,滲透系數(shù)大,達(dá)不到隔水、阻水的效果。為從根本上解決露天礦區(qū)淺表層地下水恢復(fù)問題,作者及研究團(tuán)隊提出以泥巖-地聚合物材料,構(gòu)建露天礦內(nèi)排土場重構(gòu)隔水層。本文研究內(nèi)容包含以下五個方面:(1)分析確定重構(gòu)隔水層應(yīng)具備的空間位置與結(jié)構(gòu)特征,對應(yīng)本文第二章;(2)構(gòu)建過程中重構(gòu)隔水層所載荷以及簡化計算力學(xué)模型,對應(yīng)本文第二章;(3)泥巖地聚合物的構(gòu)建方法與構(gòu)建原理,對應(yīng)本文第三章;(4)改變材料配比條件下,泥巖-地聚合物材料的基本力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律,以及材料微觀破壞特征,對應(yīng)本文第四、五章;(5)不同損傷條件下泥巖-地聚合物材料的滲透特性參數(shù)變化規(guī)律,對應(yīng)本文第六章。通過研究,取得了如下創(chuàng)新性研究成果:(1)分析了露天礦內(nèi)排土場重構(gòu)隔水層空間位置特征、材料特征以及受力特征,在此基礎(chǔ)上對構(gòu)建過程中的重構(gòu)隔水層進(jìn)行受力簡化,建立均勻沉降與非均勻沉降條件下的力學(xué)計算模型。(2)根據(jù)重構(gòu)隔水層材料特征,引入了地聚合物縮聚反應(yīng)原理,構(gòu)建了泥巖-地聚合物材料,以此作為重構(gòu)隔水層材料。對25種不同配比泥巖-地聚合物材料開展了力學(xué)實(shí)驗(yàn),分析了材料配比對關(guān)鍵力學(xué)參數(shù)(峰值強(qiáng)度、峰值應(yīng)變、應(yīng)變能、抗拉強(qiáng)度等)的影響規(guī)律。(3)對泥巖-地聚合物材料,開展了單軸加載固定損傷條件下的滲透特性實(shí)驗(yàn),得到了不同單軸加載損傷程度情況下材料滲透率參數(shù)。對損傷變量與滲透率進(jìn)行擬合,確定了指數(shù)參數(shù)n=6時的損傷-滲透方程為最佳擬合結(jié)果。(4)以現(xiàn)場工程案例為實(shí)例,分析了防滲墻在工程應(yīng)用的作用與效果,闡述了構(gòu)建水平重構(gòu)隔水層的必要性,確定了以構(gòu)建水平重構(gòu)隔水層為主、防滲墻為輔的露天礦保水原則。該論文有圖78幅,表24個,參考文獻(xiàn)137篇。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD745
【圖文】：

1 緒論層以上的隔水層被爆破、剝離，淺層地下水無法恢復(fù)；第二，內(nèi)排土場松散土石混合材料滲透系數(shù)較大，無法保持足夠水分。露天開采對隔水層的破壞是永久性的，雖然大部分露天礦實(shí)現(xiàn)了剝離物內(nèi)排，但松散土石混合材料滲透系數(shù)較大，無法滿足隔水甚至阻水的要求，這好比給“漏斗”填上沙子、石子，無濟(jì)于事。要解決露天煤礦水資源保護(hù)與恢復(fù)問題，需要結(jié)合露天礦自身工程特點(diǎn)進(jìn)行徹底治理。

為保證短時間內(nèi)重構(gòu)隔水層能發(fā)揮保水功能，需要構(gòu)“防滲墻”，以防止淺層地下水的橫向流失。所以露天礦內(nèi)排土原則為：構(gòu)建水平隔水層為主、防滲墻為輔。墻的構(gòu)建方法、原理以及施工工藝等較為成熟，可通過簡單調(diào)土場防滲墻的構(gòu)建，本章僅做簡單介紹，以水平重構(gòu)隔水層（）為主要研究對象。構(gòu)隔水層空間位置與結(jié)構(gòu)特征（ Spatial Posral Characteristics of Reconstructed Water-blocking 構(gòu)隔水層構(gòu)建過程水平隔水構(gòu)建煤礦開采空間區(qū)域原始地層可大致劃分為 5 個地質(zhì)構(gòu)造層，水層、隔水層、基巖、煤層，如圖 2-1 所示。其中隔水層一般透率極小，可以隔斷含水層中的重力水向下流失，保持地下水常，煤層以上部分包含多個隔水層，隔水層之間為含水層或者

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2740522