新集矿区深层地下水水文地球化学特征与成因分析

以淮南新集矿区深层地下水充水含水层为研究对象,采集新集矿区不同层位的水样,测试水样的阴阳离子浓度,采用统计分析及离子比例系数分析法对砂岩水、推覆体片麻岩、推覆体寒灰水、奥灰水、太灰水5个含水层的74个水样数据进行了分析。结果显示:研究区深层地下水属弱碱性水,阳离子以Na⁺+K⁺为主,阴离子以Cl^-为主,奥灰水中Ca²⁺和SO^2-₄的浓度较大,水化学类型主要以Cl-Na和Cl（HCO₃）-Na型为主;水化学特征主要由浓缩作用和碳酸盐、硫酸盐溶解共同作用,其中大部分水样主要由岩盐溶解控制,新集矿区深层地下水的水化学特征主要由浓缩作用和硫酸盐溶解作用共同控制,砂岩水主要发生的是阳离子交换以及碳酸盐、硫酸盐溶解作用,推覆体片麻岩和推覆体寒灰水可能发生溶滤作用和阳离子交换作用。     

矿井导水地质构造探测与治理研究

为实现井工一矿14109工作面在存在导水地质构造条件下的安全掘进,对导水地质构造进行了探测和治理研究。利用直流电法物探手段,结合钻探验证及水质分析,确定14109主运巷出水水源为石炭—二叠系砂岩裂隙水,导水通道为DF₈断层;根据井田二叠系砂岩裂隙含水层富水性弱,补给差的特点,将DF₈导水断层看作一个“水库”,对其进行疏干。结果表明:断层水量明显减小,实现了安全掘进。     

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。     

基于多方法耦合的矿井突水水源识别模型研究

为快速准确地判别矿井突水水源,减少矿井突水事故带来的危害,以保德矿为例,选取Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺、SO₄^2-、Cl^-、HCO₃^-共6种水化学指标作为判别指标,通过分析各含水层水化学特征,确定了各含水层代表水样,以此为基础建立了耦合主成分分析-离群值检验-回归填补法-贝叶斯判别法的矿井突水水源判别模型,并将模型判别结果与PCA-Bayes模型判别结果做出对比。结果表明:保德矿采空区、二叠系砂岩含水层、石炭系砂岩含水层、奥灰含水层的水质类型分别为HCO₃-Ca·Na·Mg型、HCO₃-Na型、HCO₃-Na型和HCO₃·SO₄-Ca·Na·Mg型;保德矿水样主成分为Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺     

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。     

刘庄煤矿11-2煤层底板砂岩富水规律及水化学特征研究

采用水化学测试、统计分析、水文地球化学分析等方法,对刘庄煤矿11-2煤层底板砂岩富水性规律及水化学特征进行系统研究。研究结果表明：井田范围内11-2煤底板砂岩类型、沉积厚度、裂隙发育、富水性以F25断层为界分区性明显,水质类型为Cl·HCO₃—Na或HCO₃·Cl—Na型,以采区边界断层为界,主要离子含量存在较大差异性,并分析了水样中阳离子Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺主要来源。研究成果可为查清砂岩裂隙含水层分布规律、富水性和水化学特征提供指导,为制订矿井防治水方案提供重要依据。     

不连沟井田岩溶水水化学特征及其演化规律研究

岩溶水害是准格尔煤田安全生产的重大隐患之一,在分析准格尔煤田东北部不连沟井田水文地质条件的基础上,运用水文地球化学和数理统计的方法,查明研究区水化学特征及演化规律,为矿井水害治理提供科学依据。研究结果表明:(1)研究区岩溶地下水p H值为7.5～8.35,呈弱碱—偏碱性,TDS小于1 000 mg/L,整体为淡水;岩溶水水化学类型包括HCO₃-Na·Ca·Mg型水、HCO₃·Cl-Na·Ca型水和Cl-Na型水;Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-为岩溶水的主要阴阳离子。(2)岩溶地下水水化学组分主要受水岩作用及阳离子交替吸附作用的影响;Na⁺、Cl^-主要来源为盐岩的溶解或阳离子交换作用,Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-主要来源为方解石、白云石的溶解,...     

断层影响下煤层开采突水风险流固耦合数值模拟研究

断层引起的底板采动突水是煤矿防治水中的重要问题，研究因采动引起断层活化，以及对底板渗透性变化全程进行演化是解决此类问题的关键。在前人成果的基础上总结了采动过程中围岩渗透性变化规律及渗透系数-体积应变耦合方程，将其嵌入FLAC^3D流固耦合模型中。并以济宁二矿103_下03工作面八里铺断层为背景，模拟不同煤柱尺寸情况下底板断层突水演化规律。结果表明：八里铺断层对于103_下03工作面安全开采具有重要影响。防水煤柱尺寸为90 m时，奥灰水会沿导水通道进入采空区，引发突水事故；当其为100 m时，采动过程是安全的，且有效隔水层厚度约5 m。最终确定济宁二矿103_下03工作面八里铺断层防水煤柱留设宽度取100 m。     

麻家梁矿主要含水层的水化学特征及其成因研究

利用矿区钻孔做抽水试验取得的水质化验数据,利用Piper三线图研究了地表水、松散层水、山西组砂岩水、太原组砂岩水和奥灰水的水质类型及其水质类型形成原因。利用箱型图研究了各含水层中Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO^-₃+CO₃^2-的含量,同时研究分析了同种离子在不同含水层中含量的差别,进而通过离子含量来判别水质类型。为麻家梁矿井水文地质和防治水工作提供理论依据。     

桌子山矿区地下水中溶解性有机质荧光特征分析

利用三维荧光光谱对桌子山矿区地下水中溶解性有机质荧光特性进行了研究,结果表明:桌子山矿区地表水和地下水中溶解性有机质主要为生物源(f450/500>1.89);上覆水体(包括地表水和第四系水)中TOC和UV254值分别为0.67⁰.69 mg/L和0.0180.69 mg/L和0.018⁰.022 cm-1,明显高于砂岩水的0.240.022 cm-1,明显高于砂岩水的0.24⁰.62 mg/L(TOC)和00.62 mg/L(TOC)和0⁰.019 cm-1(UV254),以及奥灰水中的0.220.019 cm-1(UV254),以及奥灰水中的0.22⁰.35mg/L(TOC)和0.0010.35mg/L(TOC)和0.001⁰.006 cm-1(UV254)。上覆水体中DOM荧光光谱出现了5个指纹荧光峰,RegionⅡ0.006 cm-1(UV254)。上覆水体中DOM荧光光谱出现了5个指纹荧光峰,RegionⅡ^RegionⅣ荧光强度均较明显;随着地层层位的加深,荧光峰和荧光强度呈递减趋势,砂岩水中出现了RegionⅠ、RegionⅡ和RegionⅣ的荧光峰,RegionⅠ和RegionⅡ荧光强度也比上覆水体高;奥灰水中则以RegionⅡ和RegionⅣ荧光峰为主,且荧光强度高于砂岩水。砂岩水和奥灰水中RegionⅡ荧光强度与TOC浓度成负相关,RegionⅣ荧光强度不仅与TOC浓度成正相关,还随着RegionⅡ荧光强度的增加而增加。利用三维荧光光谱能够区分出上覆水体、砂岩水和奥灰水之间的荧光特征差异,为煤矿突水水源识别提供技术支持。     

浅谈导水断层工作面预注浆在龙泉煤矿北一回风大巷中的应用

太原煤气化龙泉煤矿北一回风大巷施工过程中揭露F8导水断层,据可靠资料F8导水断层错断4~9号煤层组并且断至奥灰,本着安全第一的施工原则,结合实际情况采用长短孔相结合的工作面注浆工艺封堵涌水,后经实际开挖掘进,涌水封堵效果较好,安全顺利通过此导水断层。     

桃园煤矿F28断层突水原因及堵水技术

以桃园煤矿工作面底板超前区域治理后F₂₈断层突水为背景，阐述了突水过程，分析了水文地质条件、长观孔水位、突水水质和水温，基于经验和理论公式计算了“下三带”厚度，综合分析了断层突水原因，利用地面定向孔罐注骨料和水泥，封堵了突水通道，井上下联合验证了堵水效果。结果表明：区域治理将三灰含水层改造为隔水层，切断了太灰与奥灰的水力联系，F₂₈断层突水与奥灰无联系；突水原因是特殊地质条件下，注入的粉煤灰-水泥浆不凝固，断层带裂隙充填不充分，再开采扰动下断层活化导致突水；利用地面定向孔注骨料和水泥技术，以及改进的骨料连续灌注工艺，完成了断层导水通道封堵，经水位动态和井下钻孔验证，堵水率达到100%。     

义安矿井突水隐患的分析及防治措施

分析了义安矿井含水层、隔水层的特征及断层的导水性,根据水文观测孔的奥灰水压力及突水系数计算结果,指出奥灰水突水的危险性较大,并提出了预防突水的建议.     

基于水化学和氯同位素的煤矿矿井水来源识别与解析

准确确定矿井涌水来源及组成比例是矿井防治水工作的关键问题之一。先前的研究主要集中于矿井单一水源识别,对多源矿井水的混合问题涉及较少。以河南城郊煤矿矿井涌水为研究对象,采用常规水化学与氯同位素相结合的方法,在主要充水含水层水文地球化学特征研究基础上,识别出矿井涌水来源并解析其组成。结果表明,研究区矿井涌水水化学特征与煤系砂岩水和太灰水相似,表明矿井水主要由上述两种水源混合而来。结合Cl-和37Cl质量守恒原理,经端元法计算得出煤系砂岩水和太灰水占矿井涌水的比例在80.8%以上,未知端元水源贡献比例小于19.2%。该方法对于矿井涌水水源的判别更加快速准确,可为矿井防治水工作提供决策依据。     

赵各庄矿水文地质分区及涌水特征分析

通过对赵各庄矿历年开采中涌水状况及其分布、涌水与地质构造、采动效应等的关系研究,提出了赵各庄矿涌水具有分区特点:山前区(带)以奥灰水及地表水渗漏、逆掩导致顶板破裂、断层切割贯通底板砂岩含水层和采空区及塌陷坑积水引发异常涌水为主;在埋藏深度更大,地层产状变缓的井口区附近至南部开平向斜轴展布处区域内,则具潜在严重涌水风险的区域为特征.由此,将赵各庄矿划分为2个水文地质区:山前水文地质区(Ⅰ)与平原水文地质区(Ⅱ),并进一步细划为5个亚区,提出了开采深度达1200 m以深为主的Ⅱ3亚区,判定断层切穿奥灰和突水系数大干0.1 MPa/m的区域的能否实现安全开采,是该矿亟待解决的问题.     

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。     

地面定向钻进技术在导水断层治理中的技术研究与应用

随着煤矿开采,上组煤资源逐渐枯竭,矿井向下组煤延伸。开采下组煤主要的水害威胁为奥陶系灰岩承压水,在煤层带压开采过程中,预防奥灰突水成为下组煤开采过程中水害防治的重中之重,其中导水断层为诱发奥灰突水最主要的导水通道之一。为了有效的封堵由断层产生的导水通道,冀中能源股份有限公司邯郸郭二庄矿采用地面定向钻进结合地面注浆技术,对已探查出的采煤工作面附近的张性断层(F292断层)进行注浆加固改造,最终达到封堵断层导突水裂隙、降低奥灰突水风险的目的。实践结果表明,该项工程的实施有效的对F292断层导水性进行改造治理,实现安全生产。     

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。     

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。     

华融龙宫煤业矿床充水因素分析

分析了山西华融龙宫煤业井田地表水、含水层、隔水层、以及矿井的补、径、排等水文地质条件和其地表水、砂岩裂隙水、奥灰水、采空区积水、断层导水、钻孔不良封孔等矿床充水因素,得出结论:该井田水文地质类型为中等.