陕北矿区荒漠化防治的固液耦合实验分析

陕北矿区荒漠化防治的固液耦合实验分析 关键词：陕北矿区；土地荒漠化；固液耦合实验；保水采煤。 陕北矿区的荒漠化防治是一项重要的研究课题。由于该地区的煤炭资源丰富，煤炭开采活动频繁，导致土地荒漠化问题十分突出。土地荒漠化不仅影响当地环境，还对人类生存和发展构成严重威胁。为了解决这一问题，张杰和侯忠杰等人进行了固液耦合实验分析，以陕北工程地质资料为基础，模拟了多个开采带对防水安全岩柱保护层及煤柱稳定性的影响，提出了保水采煤方案，以指导该区煤炭资源合理开发规划与环境保护。 实验通过模拟开采带对防水安全岩柱保护层的影响，确定了榆神府矿区在保护水的条件下的最大安全推进距离，并通过实验提高了煤的采出率。实验结果对于防治陕北矿区土地荒漠化，保护生态环境，减少地质灾害，维持地区的持续发展具有重要意义。 实验设计的关键是模型框架的制作。模型框架由钢座和密封框两大部分组成，密封框的长宽高分别为60cm、12cm和根据需要调整的高度。使用1cm厚的机玻璃板观察覆岩的破坏情况和潜水沿裂隙的渗流情况，同时用防水胶体确保水分隔离在顶板基岩风化层之上。 实验中选取了相似材料来模拟覆岩岩层的力学参数，最终确定了与榆神府矿区煤层覆岩岩层相似的模型材料配比。使用非清水性有机胶凝材料石蜡作为胶凝剂，并通过调整几何比例来模拟潜水水柱高度，以达到相似目的。 在实验方案中，通过模拟开采工艺设计，将保水采煤工程地质条件分为五类，并进一步细分为基岩厚度不同的两类砂基型。通过固液耦合实验分别模拟这两类工程地质特征下的开采稳定性与运动情况。 实验的关键在于寻找间歇开采方法的不同参数与覆岩稳定性之间的关系。为此，实验被分为两个阶段：第一阶段模拟长壁工作面的推进，直到防水安全岩柱保护层失稳前停止，以确定既能保水又能提高采出率的安全推进距离；第二阶段模拟留设煤柱后的工作面推进情况。 通过实验，不仅提高了对陕北矿区地质条件的理解，还发展了保水采煤的新方法，有助于保护地下潜水含水层，防止土地荒漠化的进一步扩展。通过改善开采技术，有望在保证煤炭资源合理开发的同时，保护环境和降低地质灾害的风险。 陕北矿区的荒漠化防治工作是一项系统工程，不仅需要科技工作者进行深入研究，还需要政策制定者、企业和当地居民共同努力，形成一个多方参与的综合防治体系。通过科学的实验与分析，可以为矿区的可持续发展提供理论基础和技术支撑。