韩家湾煤矿浅埋煤层富水区下溃砂突水性预测

针对韩家湾煤矿三盘区富水性中等有突水危险的问题,为了安全有效地开采2-2煤层,以地下水动力学为基本原理,建立了以渗透破坏的临界水力坡度为条件的预防突水溃砂发生的临界条件和预计公式,计算得出了该矿预防突水溃砂发生的临界水压的高度,为韩家湾煤矿制定矿井防治水工程方案提供理论依据.     

煤矿区土地复垦中土地损毁预测方法研究

煤矿区土地损毁预测对于矿区土地复垦具有重要意义,而损毁预测方法的选取对矿区土地复垦可行性分析的准确性和客观性至关重要,进而影响土地复垦的决策工作。以山西省富康源煤矿、贵州省郭家地煤矿为例,对概率积分法和导水裂隙带最大高度与移动角组合判别法这2种煤矿区土地复垦损毁预测方法进行了研究,并对它们的适用性和优缺点进行了对比分析。结果表明,概率积分法理论体系完善,适用于我国北方和中部大部分平原、丘陵以及部分山地区域;导水裂隙带最大高度与移动角组合判别法容易操作,适用于我国南方如云南和贵州等中高山地区。该研究将为提高我国煤矿区土地复垦损毁预测工作的开展提供更好的科学依据与决策参考。     

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。     

煤矿开采活动对黄河中游窟野河流域溶解性硫酸盐的影响

煤矿矿井水是河水溶解性硫酸盐(SO^2-₄)的重要来源,但黄土高原煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响仍不清楚。煤矿矿井水硫酸盐主要来自煤中黄铁矿氧化以及含煤地层附近裂隙水中硫酸盐,地表水硫酸盐还受其他人为输入的影响。因此,煤矿矿井水与河水硫酸盐具有不同的水化学特征、硫酸盐硫同位素(δ³⁴S_SO4)与氧同位素(δ¹⁸O_SO4)以及氢同位素(δD_H2O)与氧同位素(δ¹⁸O_H2O)组成。基于上述不同可以判定煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响。选取受煤矿开采活动影响的窟野河流域作为研究对象,系统采集河水、地下水、煤矿矿井水、大气降水和泉水等水体样品,结合前人研究资料,借助δ³⁴S_SO4、δ¹⁸O_SO4、δD_H2O、δ¹⁸O_H2O以及水体水化学组成,辨析煤矿矿井水对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响以及流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐来源,并依据贝叶斯同位素混合模型量化其贡献比例。结果表明:窟野河流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐浓度、δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4值分别为0.07～1 206.45 mg?L^-1、-2.7‰～32.9‰和-5.5‰～11.6‰,平均值分别为231.91 mg?L^-1、11.4‰和4.3‰; 窟野河流域河水溶解性硫酸盐浓度、δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4值分别为73.23～171.83 mg?L^-1、4.3‰～13.0‰和-2.9‰～5.1‰,平均值分别为113.94 mg?L^-1、10.4‰和3.0‰,溶解性硫酸盐浓度平均值与区内煤矿矿井水存在差异,δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4平均值与区内煤矿矿井水差异不显著(p>0.05); 贝叶斯同位素混合模型结果显示,煤矿矿井水对上游乌兰木伦河溶解性硫酸盐的贡献比例为30.3%±18.9%,对下游窟野河溶解性硫酸盐的贡献比例为12.5%±10.2%,同时煤矿矿井水溶解性硫酸盐受裂隙水汇入影响,贡献比例为34.6%±16.5%,窟野河流域河水下渗补给煤矿矿井水溶解性硫酸盐的比例为18.8%±16.5%。结合硫和氧同位素组成,验证了煤矿矿井水溶解性硫酸盐的来源及其对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响,阐明黄土高原煤矿开采活动对黄河流域河水溶解性硫酸盐的影响途径和程度,为黄河流域生态保护和高质量发展提供科学依据。