陕北生态-水-煤系地层结构及保水采煤类型研究
本项目在一项国家973项目课题及三项国家自然科学基金的支持下，自2012年到2018年历时7年，取得如下创新成果：
优选地形地貌、植被覆盖度、萨拉乌苏组含水层富水性等9个影响因子，采用改进的加权模糊聚类算法，划分出研究区4种保水采煤生态地质环境类型。在生态地质环境类型区域划分的基础上，以开采对水资源你与生态环境的影响为目的，基于区域勘探工程成果，提出了研究区煤层与含（隔）水层10种空间组合类型。建立了浅表层水系统循环运移数值模型，揭示了浅表层水循环运移规律及保水采煤目的含水层水资源量分布特征。采用钻孔显微成像技术实现了实时测量地下水的流速、流向及粒子大小，直观的反映了地下水流场动态变化，实现了地下水流场的实时动态监测。
引入微电阻率扫描成像，进行土层中采动裂隙探测，识别出煤层上覆土层采动裂隙（下行裂隙）分布，以基岩与土层厚度为主控因素，基于基岩-土层复合导高实测结果，给出厚基岩-厚土层、厚基岩-薄土层、薄基岩-薄土层及薄基岩-厚土层四种模式的导水裂隙带发育高度预计模型。
基于煤层开采对生态层及浅表水层（保水目的含水层）的影响程度，结合实际调查、理论分析，将环境工程地质模式分为四种类型。设计了适合完整试样渗流-蠕变耦合作用要求的试验系统，开展了煤系岩土完整试样在不同围压及渗流压下的渗流、蠕变特征试验，发现了保水隔水岩土层采动渗流、蠕变特性。根据煤层开采浅表水层漏失量与补给量关系，结合导水裂隙带以上残余基岩、土层采动蠕变渗流特性，确定了不同保水采煤环境工程地质模式分区阙值。考虑煤层厚度、基岩厚度、黄土厚度、红土厚度、砂层厚度等主要影响因素，基于不同环境工程地质模式分区标准，研究了研究区环境工程地质模式分布。
采用信息融合叠加方法，基于研究区浅表水水资源及环境工程地质模式分布，划分了研究区保水采煤矿井等级类型。基于保水采煤矿井类型的划分，结合不同保水采煤技术的适用性，提出了各级保水采煤矿井适用的开采方法与水资源保护、利用方法。
