辛置煤矿复杂灰岩含水层的模糊综合判别法

本文通过对辛置煤矿52个矿井水水质的系统研究,总结了辛置煤矿3个复杂灰岩含水层的水化学特征,并利用改进的模糊综合判别法对辛置煤矿3个灰岩含水层的水样进行了判别研究。研究结果表明:辛置煤矿石炭系太原组K;灰岩含水层水化学特征明显,其判别依据为SO₄-Na型,且水样的y_ca/Y_so4,比值均小于0.5;由于地质构造复杂、地层岩性不均一和地下水径流条件多变,造成石炭系太原组K,灰岩含水层和奥陶系峰峰组O,f灰岩含水层的水质参数相互重叠,无法通过常规水化学方法进行有效判别。本研究采用常量离子当量浓度百分比、Y_caYa和Y_MgYa作为模糊综合判别模型中的判别因子,取代传统判别法中利用常量离子质量浓度作为判别因子,将水化学机理与模糊数学原理有机融合,使模糊综合判别法的准确度由原来的75%提高至96.2%。     

近煤层薄层灰岩含水层水岩作用

为了揭示主要水岩作用,解释近煤层薄层灰岩含水层水文地球化学演化,为煤矿出水水源判别和矿井水处理提供依据,基于水化学类型的分析、地下水主要离子和TDS的关系以及离子之间的关系,通过图示法研究赵家寨矿薄层灰岩含水层水化学演化过程中的主要水岩作用。结果表明:水化学类型主要为HCO_3一SO_4;主要水岩作用为阳离子交换反应、黄铁矿氧化、石膏的溶解,其中阳离子交换反应导致Na~+浓度高于Cl~-浓度,Ca~(2+)相对于HCO_3~-亏缺,黄铁矿的氧化反应导致Ca~(2+)比SO_4~(2-)浓度高。     

皖北桃源矿深部含水层地下水地球化学数理统计分析

为查明皖北桃源煤矿煤系砂岩和灰岩含水层的水文地球化学特征及其主要控制因素,进而为深部水岩相互作用研究和水源识别提供信息,对22个水样品（10个煤系砂岩水、12个太灰水）的常规水化学组成进行了测试,并进行了包括因子、聚类和判别分析在内的多种数理统计以及离子相关性分析。结果表明：煤系砂岩和太灰水在离子含量上存在区别,前者水化学类型为SO4-Na型,而后者为SO4-Ca型。两个含水层的地下水样品化学组成与碳酸盐、硫酸盐及氯盐矿物的溶解以及硅酸盐矿物的风化有关。聚类分析结果表明,桃源矿煤系砂岩含水层部分样品在水化学特征上与太灰含水层相关,表明其可能受到了灰岩含水层的影响。此外,通过判别分析建立了识别煤系砂岩水和太灰水的判别方程,该方程不仅可以用于识别典型的煤系砂岩水和太灰水,也可以用于计算两者混合水的相对比例。     

示踪试验在煤层顶底板充水含水层水力联系探查中的应用

长平井田15~#煤层直接顶板为太原组K_2灰岩含水层,属弱富水性含水层,而15~#煤层底板属富水性强的奥陶系灰岩承压含水层,煤层开采后顶板直接充水水源为K_2灰岩含水层水,K_2灰岩与奥陶系灰岩含水层是否存在水力联系,对15~#煤层开采矿井顶板水的充水强度分析至关重要。通过多种化学微量元素示踪试验,选取了井田内水文长观孔作为碘、氟和铵等微量离子示踪剂的投放孔和检测孔,在检测孔的目标含水层采取水样进行了微量离子的检测,对微量离子的浓度随时间的变化情况进行了分析,结果表明:15~#煤层顶板K_2灰岩含水层与底板奥陶系灰岩含水层地下水存在一定的水力联系,但是水力联系较弱,因此15~#煤层顶板K_2灰岩水对煤层开采威胁较小。     

辛置矿井充水条件及水害防治对策

根据辛置煤矿地质和水文地质资料,对矿井下组煤充水条件进行了深入研究分析,得出辛置矿井充水条件延伸水平越深,水文地质条件类型越复杂,开采难度也越大。矿井充水水源主要是下石盒子组K_8砂岩含水层、太原组K_2灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层以及采空区积水,矿井主要导水通道为断层、陷落柱、采动导水裂隙带和封闭不良的钻孔,这些导水通道会对煤矿的安全生产造成极大的影响,需要采用井下探放水、注浆堵水、留设保护煤岩柱、保障排水能力等措施来加以防治。     

保德煤矿奥陶纪灰岩水H2S形成机理及防治技术

基于保德煤矿不同时期奥陶纪灰岩水水化学资料,采用离子组合比例分析、水文地球化学模拟等方法,通过PHREEQC软件计算饱和指数来分析奥灰水水化学成分沿流程的变化规律,定性分析奥陶纪灰岩水硫化氢气体形成机理及水岩相互作用对硫化氢气体形成的影响,并对硫化氢气体防控关键技术进行研究。结果表明:从径流区到滞流区,水化学类型由HCO_3-Na(Na·Ca)→HCO_3·Cl-Na·Ca(Ca·Mg)→Cl-Na(Na·Ca),SO_4~(2-)离子含量呈总体增加趋势,最终由BSR作用形成H_2S气体。CH_4和C将硫酸盐矿物还原生成H_2S同时生成CO_2、HCO_3~-。根据现场实际情况设计防喷装置和孔口负压抽放装置。     

李雅庄煤矿区地下水运移规律及水质特征研究

李雅庄煤矿矿区受南侧什林挠褶断裂带和东侧霍山断裂带的控制形成地下水滞流区,井田内地质构造及陷落柱均非常发育,各主要含水层水质与霍州矿区整体水质存在较大差异。主要表现在太原组灰岩、奥陶系O2f的水质与霍州矿区相比阳离子Na+含量明显偏高,且占主要成分。奥陶系O2s的水化学类型虽然Ca2+离子含量有所增加,但Na+含量依然明显偏高。通过对矿井地质构造和陷落柱发育规律进行研究,并对矿井主要含水层水质进行综合分析,得出在李雅庄矿区特殊径流条件下地下水特性及运移规律。     

皖北朱仙庄五含水常规离子来源及多元统计分析

为了研究朱仙庄煤矿五含水的水化学特征及离子来源,共收集了13个水样品的常规水化学组分资料。借助Aqua软件的Durov图划分出五含水的常规水化学类型,利用水化学三角图分析各常规离子的来源及水-岩相互作用,运用因子分析进一步对离子来源进行多元统计分析。研究结果表明:五含水的水化学类型以SO4-Na型为主,少数为SO4-Ca型。其化学组分主要与硫酸盐矿物溶解、碳酸盐矿物溶解、硅酸盐矿物风化以及阳离子交换作用等水文地球化学作用有关。目前,该含水层正发生以硫酸盐岩溶解为主,其他作用为辅的水-岩相互作用。     

隐伏岩溶地下水动态特征及水文地质模式分析

以淮南煤田潘二煤矿2次放水试验及"5.25"陷落柱突水等资料为基础,采用地下水系统分析、构造控水理论及统计分析等方法,对区内主要含水层间的水力联系和断层的导(阻)水性进行了系统分析。结果表明:奥陶系灰岩含水层与太原组C3Ⅲ段灰岩含水层之间存在密切水力联系,2个含水层水位响应和变化幅度近乎一致,而与太原组C3Ⅰ和C3Ⅱ段灰岩含水层间水力联系弱;F1断层在太原组C3Ⅰ和C3Ⅱ段灰岩含水层中为阻水断层,而在太原组C3Ⅲ段和奥陶系灰岩含水层为导水断层,DF1断层在太原组C3Ⅰ段含水层为阻水断层,而在太原组C3Ⅱ、C3Ⅲ段和奥陶系灰岩含水层中为导水断层。     

潘三矿区地下水化学特征及成因分析

为了研究潘三矿区地下水水化学特征及其成因、快速准确判断巷道突水水源和提前做好防治水工作,对研究区内地下水水样进行取样分析。综合利用常规数理统计、Piper三线图、相关性分析、TDS与各离子变化曲线图、Gibbs图和离子比例系数图来分析地下水水化学的空间分布规律和形成原因。结果表明:各含水层中水质呈弱碱性、TDS值普遍较高,离子变异系数均小于1,且分布比较稳定;井田内阳离子以K~++Na~+为主,阴离子以Cl~-为主,其次是SO_4~(2-),HCO_3~-;区内新生界下含和灰岩含水层中的水化学类型分别为Cl-Na型和Cl-Na型、SO_4·HCO_3·Cl-Ca·Na型,煤系砂岩含水层的水质类型为HCO_3·Cl-K+Na型、Cl-Na型和Cl·SO_4-Na型;最后得出地下水化学成分的形成过程中以蒸发岩溶解作用为主、其次为碳酸盐溶解。     

煤矿井下疏水保水开采技术应用

山西新潮煤矿岩溶地下水丰富,大量涌水,给矿井施工和开采造成很大困难。为确保煤矿正常生产,经过对矿井岩溶水系统水文地质条件的分析研究,采用打疏水钻孔的疏水技术,将矿井太原组灰岩含水层的涌水疏排到下部奥陶系灰岩含水层中,疏干太原组灰岩含水层中的水,并将水储藏于奥陶系水层中,收到了预期效果,实现了绿色保水开采的目的。     

顾北矿区地下水化学特征及成因分析

为研究顾北矿区地下水水化学特征及其控制因素,快速准确判别矿区突水水源提供依据。采用常规数理统计、Piper三线图、相关性分析、TDS与各离子关系图、Gibbs图以及离子比例系数6种方法对研究区地下水22个水样进行系统的研究分析。结果表明:研究区内含水层总体上呈弱碱性;阳离子以K~++Na~+为主,阴离子以Cl~-为主,HCO_3~-和SO_4~(2-)次之;新生界下含和煤层顶板砂岩水质类型为Cl-Na+K型,底板砂岩水质类型为Cl·HCO_3~-Na+K型,太灰和奥灰含水层水质类型Cl·HCO_3-Na+K·Ca型和SO_4·HCO_3-Ca型;地下水水化学性质受水岩相互作用的影响。     

孙疃矿区地下水化学特征及其控制因素研究

为了研究孙疃矿区地下水化学特征及其控制因素,先后采集矿区内31组水样,综合运用数理统计、Piper三线图、相关性分析、Gibbs模型以及离子比例系数等方法,系统分析了孙疃矿区地下水化学特征。结果表明:研究区各含水层pH值平均为8.4,水质呈弱碱性,各含水层中阳离子以K~++Na~+为主,阴离子以SO_4~(2-)和HCO_3~-为主,TDS平均为976.77mg/L,7-8煤、10煤上下含水层水质类型为HCO_3-Na+K型和HCO_3·Cl-Na+K型,太原组灰岩含水层水质类型为HCO_3·ClNa+K·Mg型,奥陶系含水层水质类型为SO_4·HCO_3·Cl-Na+K·Ca·Mg型,水样在Gibbs图中的分布和主成分分析表明,各含水层中离子组成受岩石风化溶解控制,人类活动对水化学影响较小,离子比表明含水层中HCO_3~-、Na~+和K~+主要来自钾长石、钠长石等硅酸盐类矿物的溶解,Ca~(2+)和Mg~(2+)主要受自碳酸盐以及硫酸类矿物的控制。     

辛置矿区含水层富水性径流特征及水力联系研究

在辛置矿区水文地质单元划分基础上,分析研究了井田区域内太原组含水层与奥陶系含水层的富水性特点及地下水径流特征,综合井下现场抽水试验水质离子特征,分析研究了矿区南北区含水层的差异性、隔水层特点及水力联系。     

潘谢矿区深部灰岩水离子来源解析与水循环示踪

采集潘谢矿区太灰水和奥灰水共28个水样,通过piper三线图、因子分析、离子比例系数及氢氧稳定同位素分析,研究矿区深层灰岩地下水离子成分特征及其来源,揭示水岩相互作用与水循环。结果表明：(1)研究区太灰水为低矿化度水,水化学类型主要为HCO3-Na型和Cl-Na型；奥灰水为高矿化度水,水化学类型主要为Cl-Na型；两含水层为碱性水,常规离子变异系数较小,水环境较为稳定；(2)太灰水中Na+不仅来源于蒸发岩的溶解,还来源于硅酸盐矿物的风化作用,奥灰水中水岩交互作用以蒸发岩溶解为主；两含水层均发生了阳离子交替吸附作用,太灰水的交替吸附比奥灰水强烈；(3)太灰水和奥灰水主要源于暖季大气降水的入渗补给,氘盈余均低于全球大气降水氘盈余平均值(10‰),蒸发作用不强烈,空气相对湿度高。     

霍尔辛赫煤矿3~#煤底板水文地质特征及带压开采

随着霍尔辛赫煤矿采掘活动向深部延伸,煤层底板承受的含水层水压增大,威胁煤矿安全生产。通过地质钻探、岩芯精细描述、钻孔抽水试验、水化学分析及水文地球物理测井等工程技术手段,综合分析3~#煤层底板岩溶含水层水文地质特征,并对带压开采条件进行了分析与评价,利用突水系数法对带压区进行了底板突水危险性分区。结果表明:太原组含水层富水性弱,突水系数为0.035～0.043 MPa/m;奥陶系灰岩含水层富水性弱-中等,井田北部富水性强于南部,东部富水性强于西部,突水系数为0.019～0.039 MPa/m。     

煤矿区地下水常规离子定量化来源解析

为了阐明任楼煤矿地下水系统水化学组成控制因素以及常规离子的定性与定量来源,对4个含水层水样主要离子浓度进行了一系列的统计分析(相关性分析、因子分析以及Unmix模型分析)。结果表明,矿区不同含水层系统的水样主要离子浓度互不相同,水化学类型主要为Na-Cl型。相关性分析显示:Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Na~++K~+和HCO_3~-存在同源的关系,且2组离子在含水层系统中还存在此消彼长的关系。通过因子分析确定了硅酸盐矿物的风化(源1)和蒸发矿物的溶解(源2)为控制矿区地下水化学组成的2个主要源,且EPA Unmix模型定量分析显示源1对煤系的贡献率>80%,源2对太灰和奥灰的贡献率分别>50%和>60%。     

草埠煤矿水文地质条件分析及对底板水的防治方法

1矿井地质及矿井水文地质概况 1．1含水层和隔水层井田内含水层有奥陶系岩、石炭系本溪群的草埠沟灰岩、徐家庄灰岩、太原群的薄层灰岩及砂岩、第四系含水砂层,其中奥陶系灰岩,草埠沟灰岩和徐家庄灰岩为矿井主要含水层。     

示踪试验在矿山岩溶通道探查中应用

为了查明张集矿A组煤层底板灰岩含水层突水通道及含水层水力联系,向奥陶系灰岩含水层投放NH4Cl、KI 2种示踪剂,同时向寒武系灰岩含水层投放食用胭脂红示踪剂,并在在突水点处按一定间隔采集样品,分析离子浓度及分光度随时间变化关系曲线,研究表明:奥陶系灰岩含水层中存在4条岩溶通道,寒武系灰岩含水层存在3条岩溶通道,且不同含水层水力存在一定的水力联系,突水水源为多种水源混合。     

浅析荥阳王河煤矿突水原因

根据王河煤矿以往的突水资料,在总结突水规律的基础上,利用水化学及同位素方法对其补给水源进行了分析,并通过充水途径的分析,指出了威胁一1煤安全生产的主要含水层为奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层和石炭系太原组L1-2灰岩含水层,充水补给来源为南部寒武-奥陶出露山区,主要充水途径为构造裂隙和采动裂隙.