准格尔煤田岩溶水文地质特征及水害防治技术

岩溶水水害是影响准格尔煤田安全开采的关键因素之一,为了掌握岩溶发育特征、水化学特征、渗流场特征及突水危险性,通过钻探、水文勘查及水化学试验等区域资料对其进行了深入研究。研究结果表明:岩溶裂隙、溶孔和溶洞是主要储水空间和地下水径流通道,陷落柱、断层是该区域重要的垂向导水通道;沿径流途径岩溶水质类型呈HCO3·Cl-Na→HCO3·Cl-Na·Ca(Ca·Mg)→Cl-Na的演化顺序,反应了在东部边界黄河水补给地下水,岩溶地下水总体向西运移,在煤田西部形成滞流区;煤田中东部6号、9号煤均处于非带压开采状态,中西部处于带压开采状态,滞流区边界附近突水系数较大。在岩溶含水层水文地质特征研究基础上,提出了探测、预测及监测和治理与特殊开采等水害综合防治技术体系。     

大型放水试验过程中地下水化学动态特征分析

煤矿主采煤层(6煤)底板受高承压太灰含水层的威胁,对太灰含水层进行了大型群孔干扰放水试验,并重点对试验过程中的地下水化学特征进行取样化验,分析放水过程中的地下水化学动态特征变化。结果表明在放水实验过程中太灰水化学特征并无明显变化,太灰水补给来源为水化学特征相近的层间径流补给,且太灰水与深部奥灰水无明显水力联系,为煤矿防治水规划提供了合理依据。     

恒源矿构造特征及其对矿井水的控制机理

针对地质构造的存在使得矿区水文地质条件复杂化的问题,在构造发育规律和演化的基础上,系统论证了构造对矿区含水层形成、地下水的补给、径流、排泄及流场、水化学成分、矿井涌水和突水的控制作用。合理解释了矿区的水动力环境、岩溶发育特征、突水特征,指出了大断层控制下的小构造裂隙是矿区防治水工作的重点区域。     

沁水盆地某井田构造成因及其对奥灰水的控制作用研究

沁水盆地位于华北地台山西台背斜东南部沁水断块,即太行山复式背斜西翼,沁水复式向斜东翼。探讨了该井田地质构造特征、成因,在此基础上,分析了潞安矿区及井田构造对奥陶纪岩溶水的控水作用。通过水化学特征,论证了构造对奥陶纪岩溶水补给、径流和排泄的控制作用,解释了井田奥陶纪岩溶水的导水性、富水性,指出了井田构造断裂带和褶皱破碎带是井田主要积水廊道和径流带。     

云南省威信县李子埂煤矿突水与龙洞坝泉断流原因分析

矿井突水是影响煤矿安全生产的因素之一,对其进行分析有助于灾害的防治。系统论述了李子埂煤矿地下水赋存特征,根据对其补给、径流、排泄条件,以及赋水特征、水文地质特征等因素的分析,指出造成突水事故原因主要是:矿井突水来源为煤层下伏茅口组P1m岩溶含水层中赋含的岩溶水,其突水途径为小断裂,突水的水动力条件为矿区煤层下伏茅口组P1m岩溶水具有承压高水头。同时,矿井突水和龙洞坝泉涌水为同一补给、径流、排泄系统,具有密切的水力联系,龙洞坝泉的短暂断流是煤矿井巷突水造成的。     

华北型煤田奥陶系岩溶水水文地球化学特征及其对地热的指示意义

华北型煤田奥陶系岩溶水是集水、热于一体的绿色能源,明确受煤层开采影响其补给来源、热储赋存环境、径流与循环等形成演化特征对于地热资源的勘探与开发具有重要意义。在充分了解典型华北型煤田-淮北煤田地质、水文地质及地热地质条件的基础上,采集区内岩溶地热水样品进行水化学及同位素测试并收集相关成果进行数据补充,揭示了岩溶地热水水化学成分特征及水-岩作用类型,明确了地热水补给来源,评估了岩溶热储温度及地热水循环深度,提出了研究区地热水形成演化模式。结果表明：淮北煤田岩溶地热水主要来源于大气降水补给,北部闸河矿区以直接入渗补给为主,水化学表现为HCO₃-Ca型,水-岩作用以溶滤溶解为主,指示该区地热水更新速率较快、循环路径短;南部宿县和临涣矿区仅在部分区域接受大气降水蒸发入渗补给并与古地下水混合明显,水化学类型多样,包括SO₄-Ca、SO₄-Ca·Mg、HCO₃·SO₄-Ca·Mg、SO₄-Ca·Na、Cl·SO₄-Na、Cl-Na等,水-岩作用类型...     

梵王寺煤矿开采9号煤对神头泉域奥灰岩溶水影响评价

梵王寺煤矿位于神头泉域西南部深部埋藏径流区,下部主采9号煤层均带压开采,且突水危险性较大,开采后一旦底板突水,会影响神头泉域奥灰岩溶水环境,且会造成重大淹矿事故。本文在分析梵王寺煤矿开采9号煤层底板隔水层特征、底板奥灰水水文地质特征的基础上,通过突水系数法及五图双系数法进行综合评价,从补给、径流、排泄三个方面进行分析,最后提出相应的防治水措施,为保护神头泉奥灰水环境及煤矿安全开采提供了科学依据。     

建设岩溶水—碳通量大型模拟试验场的构想

岩溶水—碳通量的定量研究对于合理利用岩溶水资源和深入揭示岩溶作用碳循环规律至关重要。以往的研究通常采用水化学—径流法,以岩溶水系统为单元,通过野外监测来研究气候变化和土地利用对岩溶水—碳通量的影响。岩溶水系统包含岩溶水流系统与岩溶含水系统,岩溶水流系统的边界和径流排泄量通常难以确定,而岩溶含水系统,虽然其边界和径流排泄的测量误差较小,但是由于它的面积尺度较大,常使得汇水范围内土地利用类型多样,并具有局部小气候效应,上述两种情形均不利于定量研究气候变化和土地利用对岩溶水—碳通量的影响。气候变化和土地利用主要是通过对岩溶水系统上部表层岩溶带的产流机制与土壤CO2量的影响来改变原有的岩溶水—碳通量,但是由于表层岩溶带的边界、排泄路径和径流场的复杂性与多变性,使得野外实验研究常无法定量化。为此,可以构建具有隔水边界的岩溶水!碳通量大型模拟试验场,然后开展控制性实验,从而定量研究气候变化和土地利用对岩溶水—碳通量的影响。     

湖北省九路寨生态旅游区岩溶水水化学特征及其形成机制研究

岩溶水对于维持生态平衡具有指示意义。以湖北省九路寨生态旅游区为例,在划分岩溶水含水层基础上,系统采集岩溶水样品,采用Piper三线图、Gibbs图、主要离子比值、H-O同位素和Sr同位素方法,分析岩溶水水化学特征及形成机制。结果表明,研究区岩溶水含水层可概化为奥陶系—寒武系含水层、寒武系含水层和震旦系含水层等3层;岩溶水属弱碱性淡水,水化学类型主要为HCO₃-Ca·Mg型,δ²H为-62.63‰～-52.54‰,δ¹⁸O为-9.63‰～-7.90‰,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值为0.708 772～0.725 915。综合分析认为,岩溶水补给来源为大气降水,其水化学组分主要受控于岩石风化作用,在径流过程中与含水层岩石矿物(以灰岩为主,白云岩、硅酸盐岩次之)发生了显著的水岩作用。     

A组煤层底板灰岩水水质特征及其形成机理

在分析了A组煤底板灰岩水水化学类型及其分布特征的基础上,运用碳酸盐溶解与沉淀判别分析法将研究区岩溶水系统划分为补给区、径流及排泄区、滞流区,并对各分区水化学特征形成机理进行分析,结果表明:溶滤作用、脱碳酸和脱硫酸作用、浓缩碱化作用、氧化作用及还原作用等是水化学成分形成的内在动力。     

基于水化学特征分析的大佛寺井田水文地质条件研究

为有效防治大佛寺井田主采煤层顶板水害,分析了顶板涌(突)水现状,基于各含水层水样全分析试验,建立井田水化学特征库,分析各含水层的补径排条件及其水力联系。将突水水样与水化学库对比分析确定突水来源,并运用聚类分析补充验证。研究结果表明:井田的浅部含水层和深部含水层水化学特征差异明显;小章沟组上部粘土隔水层并不能完全阻断松散层潜水与新近系含水层之间的水力联系;白垩系含水层并不直接接受大气降水的补给,补给以区外径流为主。判定1号突水水样来源于白垩系含水层,2号突水水样来源于侏罗系含水层,符合实际生产情况,说明水化学特征对比与聚类分析相结合能准确地判别突水水源。     

潞安矿区新构造及其控水作用的研究

利用水化学方法揭示了潞安矿区新构造及其导、储水性的存在，研究发现了王庄-常村新构造断裂带及其新生性．在新构造和古地理特征研究的基础上，论证了新构造运动对地表水系演化、地下水补给、径流、排泄及水化学分布、新岩溶发育规律的控制作用．合理解释了矿区水动力场、富水性分布、岩溶发育特征，指出了王庄-常村新构造断裂带和矿区内其他几条复活的新构造集水廊道和强径流带是矿区供水和保水采煤的重点工作区域．     

马坑铁矿地下水流场变化特征与疏干防治对策

福建马坑铁矿属水文地质条件复杂的顶板直接岩溶充水矿床,开采以来不断发生的岩溶水涌（突）水灾害严重制约着矿区安全生产。地下水流场的形态是矿区水文地质条件的综合反映,利用不同时期的岩溶水动态观测数据,绘制并分析了矿区多个时段岩溶水的流场形态,总结发现随着矿区岩溶水不断疏干,矿区岩溶水系统补给、径流与排泄更多受断层破碎带的控制,同时也因岩溶发育及岩性的不同而有所差异,地下水流场形态变化在空间上不仅没有很好的一致性,也明显地制约着矿区岩溶水的全面疏干。针对矿区流场形态变化的主控因素,提出了具有针对性的疏干防治对策。     

保德煤矿矿井水害防治技术浅析

保德煤矿属天桥岩溶水系统,为补给、径流和排泄完整的全排型水文地质单元,随着开采深度的加深,保德煤矿矿井用水量大幅增加,特别是深部区"带压"开采带,"奥灰水"问题已经成为制约保德煤矿安全生产的主要因素。通过分析神东保德煤矿主采8#煤层水文地质条件,并结合矿井水害情况分析及带压开采评价,有针对性提出了掘进工作面"先探后掘"、五盘区安装防水闸门及建立井下强排系统等"探、防、排"综合技术措施,解决矿井水害对生产安全的影响。     

平煤十三矿水文地质条件及突水机理分析

结合地下水水化学特征,对矿井的各含水层之间的水力联系及矿井的补给、径流、排泄等水文地质条件进行分析,同时深入研究了矿井的突水水源、突水通道及突水机理,指出矿井主要由二1煤底板石炭系薄层灰岩水通过构造裂隙和采动裂隙向矿井内充水,可为矿井的安全经济开采提供科学依据。     

基于PCA-RA的滨海矿井水源识别技术研究

煤炭开采过程中矿井水害的发生,严重威胁着煤矿的安全生产,确定水源数量和类型对于矿井水害的防治具有重要意义。为了明确滨海煤矿矿井水补给来源的数量和类型,以龙口梁家煤矿为例,对矿区内不同水体(矿井水、第四系水和地表塌陷区积水)分别进行取样,并基于水化学和主成分分析-残差分析(PCA-RA)进行矿井水源识别。结果表明:梁家煤矿区内第四系水、地表塌陷区积水和矿井水中的主要化学组分含量差别较大,且受到了海水入侵作用的影响。就均值而言,矿井水中的阳阴离子质量浓度分别存在着ρ(Na⁺)>ρ(Ca²⁺)>ρ(Mg²⁺)>ρ(K⁺)和ρ(HCO₃^-)>ρ(Cl-)>ρ(SO₄²)>ρ(Cl-)的关系。不同水体中,Cl-和Na+均为优势阴、阳离子,水化学类型以Na-Cl型为主,并且3种水体之间存在着一定的水力联系。选取的水化学数据适合进行PCA,但仅根据特征值大于1或是累计方差贡献率大于85%来确定主成分的数量,并不能很好地表征原始数据的全部信息。基于水化学和PCA-RA方法,确定了梁家煤矿矿井水共有5个补给来源,即海水、富HCO3基岩水、塌陷区积水、混合水和第四系水。PCA-RA法能有效地处理和表征原始水质数据信息,可更加合理地确定矿井水的补给来源类型和数量。研究结果可为滨海煤矿区的水害防治提供科学依据。     

焦作矿区地下水中氢氧同位素分析

为确定焦作矿区地下水来源,系统采取并测定了各种水体（泉水、地表水、第四系水、砂岩水、太灰水和奥灰水）的氢氧同位素（δ 18 O,δ 2 H, 3 H）和常规水化学离子,得到了矿区浅层孔隙水和深层裂隙水δD-δ 18 O组成关系,对比分析地下水、地表水和泉水的δ 18 O,δ 2 H, 3 H及Cl - ,TDS特征.结果表明：矿区深层地下水主要接受山区岩溶水的侧向补给,补给高程及区域为海拔400~800 m的碳酸盐岩裸露区;当地降水为浅层地下水的主要补给来源;西部矿区地下水的70%来源于丹河水的泄漏;煤矿区地下水D漂移特征明显,形成机理是地下水与烃基和H2 S交换作用的结果。     

袁大滩煤矿首采区煤层顶板水文地质特征研究

对袁大滩煤矿首采区煤层顶板水文地质特征进行了研究。结果表明:该矿井2#煤开采后,个别钻孔导水裂缝带发育高度将到达直罗组上段,但是不会沟通第四系含水层;直罗组与第四系之间存在隔水性能较好的相对隔水层,与2-3-1煤间含水层水力联系也较弱,粉-细砂岩层具有一定隔水能力;上部含水层补给、径流条件较好,循环交替活跃;下部含水层径流条件较差、交替缓慢;含水层比较容易疏降,但是含水层渗透系数较小,透水性较弱,矿井顶板含水层疏降周期会比较长。     

深部矿井大型边界断层导水性试验研究

以城郊煤矿F_(20)断层为例,通过放水试验过程中太灰含水层连通性和补给来源分析,结合太灰含水层水化学特征及其时空变化规律,研究了深部矿井大型边界断层的导水性。研究结果表明,城郊煤矿F_(20)断层附近太灰含水层导水性良好,且能够得到有效且快速的补给,补给来源为奥灰含水层,补给通道为F_(20)断层。太灰水在空间上表现为随着与F_(20)断层距离的减小,矿化度和Na~++K~+含量均降低,Ca~(2+)含量增加;在时间上表现为随着涌水时间的延长,水样矿化度和Na~++K~+含量降低,而Ca~(2+)+Mg~(2+)含量增加;水化学时空变化特征也表明奥灰水通过F_(20)断层补给太灰水。     

煤系地层顶板岩溶地下水赋存特征研究

为了查明新田煤矿煤系地层顶板灰岩含水层岩溶发育规律及地下水赋存特征,矿井采用可控源音频大地电磁法及实施水文地质补勘探查了岩溶发育规律;通过放水试验及连通试验查明了井田内断层导水性;取水样分析了地下水水化学特征。研究结果表明,新田煤矿煤系地层顶板岩溶发育深度可达到埋深412.82m,岩溶在平面上受地形、构造控制明显;井田边界F1断层为一不导水断层,是矿井水文地质边界,井田内断层具有导水性,是灰岩含水层向矿井采场充水的通道;大气降水对含水层具有补给作用,从而间接向采场补给。