基于抽水试验和放水试验的断层导水性分析北大核心

为了避免断层水害和煤层顶底板砂岩水害的发生,需要准确掌握断层的导水性;通过延安组底部宝塔山砂岩含水层的大流量大降深放水试验,查明了DF_(20)断层在垂向上具有良好的导水性,是各含水层水力联系的重要通道,同时明确了DF_(20)和F_(2)断层在水平方向上具有导水性,三叠系含水层通过DF_(20)和F_(2)断层与宝塔山砂岩含水层等具有水力联系;探查了DF_(20)断层与FD;断层交汇处导水性最强,是各含水层水量交换的主要位置;确定了DF_(20)断层导水性在水平方向上具有不均一性,DF_(20)断层位于井田中部的区域导水性较弱,而井田南部区域导水性较强。结果表明:通过抽水试验和放水试验不仅可以获取断层的水文地质参数,同时可以查明断层的导水性及其空间特征。     

下团柏断层控水作用研究北大核心

分析了下团柏断层的发育特征,利用勘探资料与构造理论得出断层破碎带导水规律,以及断层阻水性、导水性规律。从地下水流场、奥灰含水层赋水性及各含水层水力联系等方面,分析了断层对两盘水文地质条件的控制作用。结果表明:破碎带由浅到深赋水性、导水性由弱到强;两盘岩层对接面形成阻水边界,导水作用表现在深层奥灰对接渗透与断层尖灭端绕流;断层将区域岩溶地下水分割成南北两个含水块段,奥灰地下岩溶水北强南弱、东强西弱,北块段各含水层沟通良好,南块段各含水层沟通较差。     

下团柏断层控水作用研究

分析了下团柏断层的发育特征,利用勘探资料与构造理论得出断层破碎带导水规律,以及断层阻水性、导水性规律。从地下水流场、奥灰含水层赋水性及各含水层水力联系等方面,分析了断层对两盘水文地质条件的控制作用。结果表明:破碎带由浅到深赋水性、导水性由弱到强;两盘岩层对接面形成阻水边界,导水作用表现在深层奥灰对接渗透与断层尖灭端绕流;断层将区域岩溶地下水分割成南北两个含水块段,奥灰地下岩溶水北强南弱、东强西弱,北块段各含水层沟通良好,南块段各含水层沟通较差。     

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。     

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。     

断层及其含导水性的直流电法勘察实例

江苏新光集团淮北刘东煤矿地质条件十分复杂,根据勘探资料和矿井资料,该井田主要含水层为:第四系含水层;二叠系砂岩含水层;石炭系灰岩与奥陶系灰岩含水层,如果园构造使得砂岩与下伏灰岩水相通,其含水量十分丰富.为此,采用直流电阻率法对主要断层位置及其含导水性进行勘查,对于提高矿井生产能力,防治矿井地质灾害具有重要意义.简述了勘察方法及其地质效果.     

钻孔单位涌水量与含水层导水系数关系的探讨

裘布依稳定流理论在水文地质上仍广泛使用,故探讨裘式与客观水文地质条件间的相互关系具有明显的实用意义。钻孔的单位涌水量q与含水层的导水系数T,二者在理论上虽然是两个不同的概念,但实践中的大量资料证明它们有明显的相关性(线性相关)。本文通过东北、内蒙地区的193个单孔(完整井)抽水试验资料,探讨在裘布依稳定流条件下建立潜水含水层和承压含水层的导水系数T与钻孔单位涌水量q之间的相关关系。     

板集煤矿F_(33)断层岩体工程性质及导水性研究

板集煤矿煤系地层上覆新生界松散含水层,下伏太原组灰岩岩溶水,F_(33)断层切入太原组灰岩地层。若该断层导水性较强,巷道掘进至断层时,将会造成突水事故。采用抽水试验和压水试验相结合的方法,定性和定量地研究了F_(33)断层的导水性,结果表明该断层渗透性较弱、导水性较差。     

巨厚松散层底部含水层水理性质特征及其与开采的关系

淮南煤田系我国重要的能源基地，淮河以北新区为巨厚松散层覆盖。通过对底部含水层分布范围、厚度变化规律分析，结合水理性质特征的研究，指出底部含水层沉积物具有大小颗粒混杂，给水度低和渗透系数小的特征，并简要分析该特点对于浅部煤层开采的影响。     

陕北榆神矿区煤层开采顶板涌水规律分析

榆神矿区是我国陕北煤炭基地的重要组成部分,针对榆神矿区煤层开采顶板覆岩含水层涌水规律研究不足等问题,通过系统分析地质与水文地质结构特征,将矿区开采煤层覆岩划分为松散孔隙、基岩与风化裂隙、烧变岩孔洞裂隙4个含水层组,以及主、亚2个隔水保护层组;根据煤层采动导水裂隙与覆岩含(隔)水层组不同组合关系下的含水层涌水特征,提出了浅埋煤层侧向直接涌水、中深煤层侧向与垂向复合涌水,以及深埋煤层侧向涌水与垂向弱涌水3种含水层涌水模式;并采用数值分析方法,以榆神矿区典型矿井为研究对象,构建了采煤工作面尺度上煤层开采3种模式涌水分析模型,模拟结果显示,浅埋煤层侧向直接涌水型(凉水井井田),主采煤层为4^-2煤层,采动导水裂隙直接发育至松散含水层,工作面顶部含水层被疏干,总涌水量为47 m³/h,地下水流场受采动影响大;深埋煤层侧向涌水与垂向微涌水型(小壕兔1号井田),主采煤层为1^-2煤层,采动导水裂隙发育至基岩含水层,总涌水量为21.87 m³/h,以侧向涌水为主,由于主、亚隔水层复合保护,垂向涌水微弱;中深煤层侧向与垂向复合涌水型(曹家滩井田),主采煤层为2^-2煤层(均厚约为11 m),在分层开采条件下导水裂隙发育至基岩含水层内部,其侧向涌水量为23.17 m³/h,垂向涌水量为12.67 m³/h,地表松散含水层地下水流场变化较小,在一次采全高条件下导水裂隙突破亚隔水层,发育至风化基岩含水层底部,总涌水量增至131 m³/h,对松散含水层影响较大。此外,当导水裂隙带高度小于180 m、不能沟通风化基岩含水层时,随导水裂隙带高度增加涌水量增加幅度不大,当导水裂隙带高度大于180 m、导水裂隙揭露富水性较好的风化基岩含水层时,涌水量增加幅度较大,由此可见,抑制导水裂隙发育高度与覆岩强含水层的接触关系,是控制煤层覆岩涌水的一项重要措施。     

神府矿区采煤对地下水循环的影响——以窟野河中下游流域为例

以窟野河中下游地区为例,通过野外调查和水化学特征分析,总结了神府矿区地下水循环模式：第四系潜水和侏罗系烧变岩潜水主要受地形控制;延安组碎屑岩含水层分5个含水层段,主要受地层倾向控制,沿河道相由东向西流动。进而提出了采煤对地下水影响机制：浅部煤层开采破坏了潜水含水层之下黏土层的隔水性,含水盆地汇水面积减小,泉流量减小或干枯;同时采矿造成的人为“溯源侵蚀”袭夺了相邻水文地质单元的地下水,矿井水补给量增加,蒸发量减小;深部煤层开采进一步破坏黏土隔水层,导致潜水含水层消失,使得地表径流转换为地下径流,地下水完全依赖5-2号煤层底板径流。     

裸脚式稀土矿山原地浸矿的浸润线计算方法

以裸脚式稀土矿山为研究对象,用平均含水层厚度代替含水层厚度,通过Boussinesq方程建立了渗流稳定后,隔水底板为二次抛物线形式的浸润线的计算方法,分析了隔水底板表面形状参数和注液强度对浸润线的影响。结果显示,隔水底板表面形状参数和注液强度均对浸润线的影响非常明显。采用建立的浸润线的计算方法分析了注液强度在水平方向的分布情况,结果表明,底板越平缓,注液强度分布越不均匀,收液区域越大;注液强度随矿层厚度增加而增加。     

用放射性同位素测定含水层水文地质参数的方法（上）

本文简要介绍了放射性同位素测定含水层渗透流速、渗透系数、流向、垂向流速（流量）、有效孔隙度、平均孔隙流速，弥散系数等七个参数的方法，并列举工程实例说明。     

福建南部沿海地区地下水资源易污性评价

通过对福建南部沿海地区地下水含水层结构的调查，采用DRASTIC指标体系评价方法对该区非承压地下水进行易污性评价，并依据评价结果，提出相应的防污措施和建议。     

毛乌素沙漠区广域适应型保水安全厚度计算及开采影响分区评价

毛乌素沙漠区多个近地表含水层支撑着区域生态环境、生产和生活,开展保水采煤研究势在必行。而"保水安全厚度"计算作为保水采煤研究的核心内容,由于各近地含水层的性质以及所处垂向位置的差异,导致了针对毛乌素沙漠区的保水安全厚度计算方法适用范围有限、缺乏统一性。通过分析毛乌素沙漠区内含隔水层在垂向和平面上的展布特征、水文地质性质,结合不同区域内的工程地质条件和开采方法,探讨了保水安全厚度的定义。将煤层之上地层划分为目标保护层、预测导水段(导水裂隙带发育段)和等效保水段(由有效黏土隔水层和基岩层组成的保水段)。利用水均衡法分析了黏土隔水层与基岩层间的保水性能关系,通过"保水比例系数"形成了黏土隔水层与基岩层间统一的等效保水段计算方法。建立了具有能够适用毛乌素沙漠区内"沙-基(岩)型开采区"、"沙-土-基(岩)型开采区"、"沙-土-洛(洛河组含水层)-基型开采区"、"烧变岩型开采区"等主要不同地质条件的保水安全厚度计算模型。根据导水裂隙带的发育高度与黏土隔水层、基岩层间的导通特征以及煤水间距与保水安全厚度的大小关系,制定了煤层开采影响的自然保水区、一般失水区和严重失水区的分区标准。并以榆神矿区小保当煤矿为例,应用建立的统一模型确定了小保当井田内砂-基型和砂-土-基型开采区内的保水安全厚度,并据此评价了煤层开采对潜水含水层的影响。所建立的保水安全开采厚度计算模型以及开采分区评价标准具有良好的适应性,也为保水采煤研究中有关保水安全厚度的计算和煤层开采对上覆含水层的影响评价提供了新思路。     

富水覆岩采动裂隙渗流相似模拟研究

为了确保工作面在综放开采条件下安全生产,研究了采动过程中因顶板冒落、放顶垮落造成的顶板透水的灾害机理.结合具体工程地质条件,利用固-液耦合相似材料模拟方法对首采工作面综放开采过程进行了研究,分析了裂隙带与冒落带导水通道分布特征,总结了含水层潜水渗流规律.模拟结果表明,当工作面推进到300 m左右时覆岩主关键层断裂,裂隙带发展高度到达含水层,为顶板透水提供了可能的通道.在此基础上,分析了采动岩体的周期破断与裂隙发展过程,划分了顶板透水危险区域,其结论可为大佛寺煤矿顶板透水预测及防治提供依据.     

淮北朱仙庄煤矿侏罗系地质特征研究

朱仙庄煤矿北部侏罗系砾岩含水层水害严重威胁下伏8煤的安全开采，在侏罗系钻孔岩心系统观测的基础上，结合钻探和物探资料综合分析，进而探讨了“五含”岩性特征、分布规律和地质结构特征。研究表明，朱仙庄煤矿侏罗系表现为单层结构、双层结构和三层结构的地层组合发育特征，“五含”厚度分布表现为“北部厚南部薄、东部厚西部薄”的特征，西部和南部隐伏露头区“五含”沿其地层倾向方向发生急剧增厚，主要受控于后期构造和剥蚀影响。“五含”构造特征表现为受控于近NS向延伸、向N倾伏向斜构造的发育，W翼平缓、呈NW-SE向展布；E翼相对较陡、为近N-S向F₂₁逆断层所截切。新鲜“五含”主要为致密紫红色细砾岩、中砾岩和粗砾岩，分选性差，砾石成分以灰岩为主，“五含”砾岩成岩后遭受强烈的岩溶和风化作用、且非均质性极强。     

土工试验离散性参数的一种数据处理与分析方法

针对土工无侧限压缩试验及其试验参数离散性的特点,提出采用非参数假设检验与区间估计相结合的分析处理方法.具体过程以泥质板岩水泥改良土无侧限强度试验为例,采用K检验法,对大量数据(含水率wa、压实度Kh与强度)进行分析,得出这三种试验参数服从正态分布.接着,选取适合的区间估计方法,对改良土的强度进行区间估计,得出在置信水平1-α下,改良土能达到的最低强度qα,从而得出所需要的较为可靠的结论.     

贵州珠藏向斜煤系含水系统对煤层气赋存的影响

为了揭示贵州省织纳煤田珠藏向斜煤系含水系统对多层叠置含气系统中煤层气赋存及开采的影响,利用地勘探阶段获取的水文地质参数和匹配的含气性测试成果,分析表明珠藏向斜属于开放-半开放且局部伴随自封闭型的煤系含水系统,具有渗入-沉积的水压系统特征,垂向上多层叠置含气系统间的含水层水头高度也同样表现为多层叠置含水系统;依据含水空间特征、水力性质及富水程度认为红梅井田具有2个含水系统,而少普、肥二和肥三井田则可划分出3个含水系统,且各含气系统含气量的区域分布与煤系含水系统的水动力空间展布形态具有较为一致的对应性;利用K-R-q图解对比研究了珠藏向斜原位条件及合层排采时的含水系统特征,结果表明：珠藏向斜煤层气储层所处含水系统对煤层气的储存较为有利,煤系各含水系统含水性弱,导致合层排采的煤层供水能力有限,不能有效扩展降压漏斗,使得气井的供气源受限,在近井地带难以向远端扩延,最终影响后期产气量。在上述研究的基础上,认为单纯的合层排采并不能解决储层渗流通道疏通较差和降压范围较窄的现状,需要考虑其他增产措施。     

辛置煤矿主要含水层的自由排水柱淋滤实验与水岩作用机理

辛置煤矿石炭系太原组K_2灰岩含水层与奥陶系峰峰组O_2f灰岩含水层水质参数相互重叠,利用传统的判别方法无法对这两个水源进行有效判别。为了解决辛置煤矿水源判别的问题,并揭示该矿4个主要含水层的水岩相互作用机理,对辛置煤矿4个主要含水层的岩芯样品进行自由排水柱淋滤实验。研究结果表明:①岩芯样品含有非矿物相的硫酸盐,4个主要含水层地层同样也含有硫酸盐和石膏矿物,造成淋滤液和灰岩含水层水样均富含硫酸根离子;②K_8,K_3,K_2和O_2岩芯淋滤液中SO_4~(2-)离子当量百分比均超过74%,Ca离子当量百分比均超过40%,所有淋滤液对应的水化学类型均为SO_4-Ca型;③所有淋滤液中阴离子含量大小顺序均为:SO_4~(2-)HCO_3~-Cl~-,K_8,K_3,K_2和O_2f岩芯淋滤液中阳离子含量顺序分别为:CaMgKNa,CaNaMgK,CaMgNaK和CaMgKNa;④K_2灰岩岩芯样品和淋滤液中Mo,Sb,U和Sr含量均高于奥陶系O_2f灰岩岩芯样品及其淋滤液,但Fe离子含量分布规律正好相反,该特征可以作为判别K_2和O_2f灰岩含水层的参考因素。辛置煤矿含水层的水化学特征受岩性、埋藏条件、地下水补径排及水动力条件的控制,含水层实际水质比淋滤液更为复杂多变。K_8砂岩含水层和K_3灰岩含水层的水化学类型分别为HCO_3-Na型和SO_4-Na型,与对应的淋滤液水化学类型差异较大;但K_2和O_2f灰岩含水层的实际水化学类型与淋滤液基本一致。二叠系K_8砂岩含水层中主要的水岩相互作用为溶解斜长石为主,部分区域中可能存在少量的硫酸盐溶解反应。太原组K_3灰岩含水层中的水岩相互作用主要为方解石和白云石矿物的溶解,以及部分硫酸盐和钠盐的溶解反应。太原组K_2灰岩含水层和奥陶系峰峰组O_2f灰岩含水层中主要的水岩相互作用均为方解石、白云石和硫酸盐的溶解,以及局部地段的脱硫酸作用。