鸳鸯湖矿区地下水化学特征与成因分析

为了查明鸳鸯湖矿区地下水化学特征与成因，给矿区内矿井水害防治工作提供依据，对矿区内第四系、白垩系、直罗组、2～6煤间、6～18煤间、18煤以下含水层的水文地球化学进行分析。结果表明：地下水阳离子以K⁺+Na⁺为主，阴离子以SO₄^2-和Cl^-为主，并且这4种离子也是TDS的主要来源；第四系含水层地下水主要受到岩石矿物的风化溶滤作用的控制，其他含水层地下水均受到不同程度蒸发浓缩的作用；由地下水氯碱指数可知各含水层均存在不同程度的阳离子吸附作用，由深部18煤以下含水层至浅部第四系含水层氯碱指数逐渐减小，阳离子吸附作用不断加强，Ca²⁺和Mg²⁺含量不断下降，各含水层地下水均受到不同程度脱硫酸作用的影响；通过离子比值分析，各含水层地下水水化学成分主要来自岩盐的溶解，其中Ca²⁺和Mg²⁺来自硅酸盐和蒸发岩的溶解；从同位素分析可以发现第四系水的补给来源主要为大气降水，蒸发导致直罗组和2～6煤间延安组地...     

滨海地区海水入侵的水化学和同位素证据——以沿海某市典型地段为例

为了判明某滨海城市入侵海水的来源,对其沿海典型地段进行地下水取样,通过对所取水样的主要离子和同位素的分析,绘制了地下水中主要阴阳离子与氯离子浓度间的双变量图.主要阴阳离子与氯离子的相关性说明了研究区地下水化学成份中的变化主要是由于海水与地下淡水混合引起的离子交换造成的,同时Br-/Cl-的比值说明了入侵咸水来自于现代海水,氢、氧同位素的关系也说明了研究区地下咸水是由于海水和淡水的混合形成.     

复杂水文地质条件下地下水数值模型的应用

井下富水矿床的开采中,地下水流场变化是制约矿山安全建设和生产的重要因素,如何准确判断地下水流场变化情况对矿山安全开采具有重大意义。结合白象山矿区水文资料,以黄马青组杂色粉细砂岩基岩裂隙含水系统作为研究对象,建立地下水水文数值模型,利用数值模型对地下水变化情况进行分析。分析结果表明,数值模型能够较为准确地描述矿山地下水流场变化情况,该方法可作为保障矿山安全建设的重要依据。     

近30年煤矿开采影响下峰峰矿区岩溶地下水水化学特征的演变

通过分析峰峰矿区煤矿开采前后的岩溶地下水水化学特征,煤矿开采造成岩溶水的水化学特征发生了较大程度的改变。相对煤矿开采前,目前的岩溶水具有较高的Na++K+、Mg2+、SO2-4和矿化度值;水化学类型,补给来源和水动力特征明显复杂化和多样化;水质明显恶化,人为污染突出;原有的水流系统遭到破坏,由复杂化的水流系统演变呈单一水流系统,强径流带已消失,中等径流带和弱径流带发育;水流速率明显变慢,水力梯度加大;矿物溶解能力增强,增加了更多白云岩矿物的溶解;重金属元素检出率和检出浓度也明显增多;岩溶水与各含水层间水力联系加大,开始接受煤系基岩水、孔隙水和河水的反向补给。     

老虎台矿区水化学特征与顶板突水水源关系研究

通过对抚顺老虎台矿区各类水体的同位素及水化学特征研究,阐述了地表水与矿井各开采水平及73003#突水点的同位素和水化学特征及其相互关系,论证了矿井上覆白垩系砾岩含水层与73003#突水点的联系。研究表明:73003#突水点的同位素及水化学特征与地表水及其它开采水平差异较大,而与白垩系砾岩水的同位素及水化学特征相似。根据同位素、水化学特征及混合计算发现,突水点的水是白垩系地下水与第四系地下水的混合,且白垩系砾岩水占67%,占主导作用,矿井突水通道为活化的F1断层。     

三门峡铝土矿地下水疏排数值模拟

根据三门峡段村-雷沟铝土矿区地质构造及水文地质条件,对寒武-奥陶纪灰岩岩溶裂隙含水系统水文地质模型进行概化,建立地下水流数学模型,采用Visual Modflow有限差分方法模拟地下水位和涌水量,结合抽水试验地下水位观测资料对该模型进行校正和参数反演,利用校正后的数学模型和参数,预测井下采矿设计水平地下水疏干的水位和矿区涌水量变化,为铝土矿安全开采及地下水防治提供可靠依据。     

抚顺西露天矿区地下水水化学及演变特征

依据野外调查取样测试数据,运用统计学方法,并结合前人水文地质、水化学研究成果,对抚顺西露天矿区地下水水化学参数的空间分布及演化特征进行全面分析。揭示了风化溶滤、氧化还原环境、阳离子交换和人为混合是控制地下水质演变的主要水文化学过程,从而为矿区排水的资源化利用和管理提供科学依据。     

武山铜矿地下水数值模拟与矿坑涌水量预测

地下水数值模拟是矿坑疏干排水设计的基础.该文以江西武山铜矿为研究对象,根据矿区地质构造、地层分布及水文地质条件,对矿区的岩溶-裂隙含水系统进行概化,建立地下水流三维数学模型,结合现场抽水试验资料,采用MODFLOW有限差分法进行地下水模拟,预测矿井在不同设计疏干水平下,地下水流场分布及矿区涌水量大小,为矿山地下水有效防治和安全生产提供依据.     

高村采场矿坑涌水量数值预测

根据马鞍山高村铁矿露天采场地质、构造及水文地质条件,在对矿基岩裂隙含水层介质系统和水动力系统进行分析和概化的基础上,建立了矿区地下水水流数学模型。研究中借助GMS软件对模型进行了数值求解,期间利用矿区地下水位长期观测资料对模型进行识别和验证,根据矿山开采规划设计了2种地下水疏干方案,并建立矿坑地下水疏干涌水量预报模型,对未来开采时刻矿坑涌水量进行数值预测,为矿坑疏干设计提供科学依据。     

矿山地下水三维空间流场模型构建及应用

在以往的矿区水文地质勘探工作中,鉴于矿山开采深度一般较浅,同时为了简化计算,大多将地下水的运动纳入二维平面流范畴。随着矿产资源开发规模、开采强度及开采深度的不断增大,地下水垂向运动特征越发显著,尤其是在大降深条件下,地下水流场呈现出典型的三维空间流场特征,若忽略地下水的垂向运动,将地下水流系统三维模型简化为二维模型,将使模型偏差较大,导致矿坑涌水量预测结果严重失真,因此,地下水运动的垂向速度分量不可忽略。在开展矿山地下水三维空间观测系统建设研究的基础上,构建了矿山地下水三维空间流场模型,提出了“海绵体”型、“蘑菇”型地下水系统理论,明确了地下水系统的运动规律、特点及防治水的关键技术,相关技术体系原理、技术方法对同类型矿山尤其是深部开采矿山水文地质勘探及防治水工作起到了积极的指导作用。通过在北洺河铁矿、司家营铁矿进行实践应用,深化了对矿区水文地质条件的认识,大幅度提高了矿坑涌水量的预测精度,提出了适合矿山的防治水措施,保证了采矿安全。     

孔家沟煤矿水文地球化学特征及水源识别研究

为了研究倾斜煤层矿井水水化学基本特征及水源,判断识别矿区补给水源及井下的排泄点,构建水源识别模型。结合孔家沟煤矿开拓开采及涌水实际,共布设了14个水样采集点,通过水样采集、检测及分析,并使用Piper三线图和Durov图,研究矿井开采区域的地下水水化学特征及与TDS、pH值之间的关系。通过对水样进行来源、分组判断,得出该区域地下水呈弱酸性,TDS、pH值相对较小,水化学特性以Ca-Mg-SO₄-HCO₃、Na-HCO₃-SO₄型为主。研究成果可为矿区的水源动态特征识别提供理论指导。     

地下水受煤炭开采的影响及其储存利用技术

针对神东矿区现代煤炭开采对地下水的影响和矿井水外排蒸发损失等问题,采用物探和钻探观测、模型试验和数值模拟等手段,揭示神东矿区10余年来煤炭开采的地下水运移规律,即第四系松散孔隙含水层水位在下降20%~30%时,水量补给达到平衡,水位基本保持不变;基岩裂隙水是目前矿井涌水主要来源。在掌握现代煤炭开采对地下水影响规律基础上,研发了以超大工作面采空区冒落岩体空隙为储水空间,通过建设煤柱和人工挡水坝体,构筑煤矿地下水库,实现了地下水井下储存利用。     

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。     

布尔台煤矿高氟地下水分布特征及形成机制研究

为研究布尔台煤矿高氟地下水的来源及形成机制，采用数理统计、离子分析等手段，在矿物的溶解沉淀、蒸发浓缩、离子交换和竞争吸附等方面对高氟地下水中F-质量浓度特征及分布规律进行研究。结果表明：布尔台煤矿地下水中C(F-)范围为0.31～11.15mg/L，平均值1.7mg/L。从空间分布上看，高氟地下水主要分布在1～5mg/L范围内，占总样品数的48.48%|从垂向分布上看，高氟地下水主要分布于侏罗系含水层组，其主要补给水源为第四系与第三系孔隙水和侏罗系孔隙、裂隙水。含氟矿物的溶解是高氟地下水的主要控制因素。Ca2+与固相中的Na+、K+发生强烈的离子交换反应，HCO-3的竞争吸附置换出吸附在黏土矿物表面的F-，促使F-富集。     

蒙陕接壤区侏罗系煤田深部煤层开采失水风险评价

以黄河流域中上游台格庙矿区为研究对象，分析含（隔）水层空间结构与导水断裂带发育高度关系，挖掘研究区内影响含水层失水的主控因素；引入残余基岩有效隔水层厚度指标，构建浅层白垩系含水层失水风险评价体系；基于层次分析-熵权综合判别法，计算各主控因素权重，建立深部煤层开采对浅水含水层扰动的定量评价模型；通过对不同权重的控制因素图叠加，得到了深部煤层开采失水风险分区图，利用周边矿井实测涌水量验证了分区结果。结果表明：含水层厚度、水压、单位涌水量、开采影响下残余隔水保护层厚度是主采煤层上覆含水层失水影响的主控因素，矿区内西北角和东北角富水性较好、残余隔水层基岩厚度较薄，导致该区域存在一定失水风险，研究结果与现场实际情况基本吻合。     

西北大型煤炭基地地下水监测背景、思路及方法

我国14个大型煤炭基地中,西北地区分布有神东、陕北、黄陇、宁东、新疆等5个,2018年原煤产量占全国的46.28%。这些煤炭基地地处干旱半干旱地区,水资源贫乏,煤炭开发对含水层的扰动强度较大,甚至造成含水层结构损伤,地下水渗漏,水位下降并引发一系列环境问题。通过科学规划和采煤技术方法革新,调整煤炭开发布局和采煤技术方法,最大限度的减轻煤矿区含水层损伤,已经取得成效,但煤炭开发对地下水扰动动态影响的监控,必须通过建立矿区地下水监测网才能实现。论述了西北煤炭基地地下水监测网建设的背景和思路,介绍了陕西境内陕北、神东、黄陇三个大型煤炭基地地下水监测层位选择、建设部署及数据采集、传输与接收、管理。陕北、神东(陕西境内)和黄陇3个大型煤炭基地主要含水系统包括石炭系—侏罗系碎屑岩裂隙承压水与上覆第四系松散层孔隙潜水含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙承压水-潜水含水系统和寒武—奥陶系碳酸盐岩岩溶水含水系统。地下水监测层位的选择以具有供水价值和生态意义,且受采动影响强烈的含水层为原则,陕北、神东煤炭(陕西境内)基地主要监测第四系萨拉乌苏组、第四系黄土、烧变岩和侏罗系风化基岩地下水,黄陇煤炭基地黄陇—永陇矿区主要监测白垩系地下水,渭北矿区主要监测奥陶系岩溶地下水。通过新建或改造原有水文长观孔,已经建成了由218口监测井构成的陕西境内大型煤炭基地监测网,监测数据采用自动化采集、无线传输与接收和统一管理,基本实现了监测数据的实时动态观测和规范化管理。     

疏勒河流域玉门-踏实盆地地下水流模型设计中几个问题的探讨

地下水数值模拟是地下水资源评价的有效方法,它涉及的是井孔-含水系统的问题。当今在建立地下水流概念模型、数学模型上往往忽视对井孔的描述和井流特征的分析,或缺乏符合水流机理的模拟技术。该文以疏勒河流域玉门-踏实盆地地下水流问题为例,分析了建立三维流基本模型的必要性,重点剖析了目前国际上应用最广的MODFLOW软件在模拟混合抽水井的不妥,涉及到混合观测孔、自流井和泉等的模拟问题以及河流、渠系、降雨滞后补给潜水的刻画问题,这些在提高玉门-踏实盆地地下水流概念模型和数值模型的仿真性上十分关键。     

深部岩溶矿井水化学特征及含水层水力联系研究

近年来，华北型煤矿区上组煤开采中受奥灰岩溶水影响的事件时有发生，威胁巨大，为此，以东滩煤矿为例，采用统计分析、Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数等水化学研究方法对研究区地表水及各含水层进行了分析。结果显示：研究区地表及地下水整体偏碱性，水质受岩石风化作用影响为主，部分受到蒸发沉淀作用，大气降水对含水层的水化学性质影响很小；各含水层离子来源主要为硅酸盐、蒸发盐及碳酸盐风化及阳离子交换作用；东滩煤矿奥灰含水层与地表水、第四系、十四灰水力联系密切，侏罗系砂砾岩与3煤顶板砂岩含水层水力联系紧密；未来东滩煤矿开采过程中，一、三采区受奥灰影响较大，突水风险较高，十四采区次之，四采区受奥灰影响突水风险较低，需提前做好预防。     

凡口铅锌矿区地下水自动监测预警系统开发

凡口铅锌矿矿山帷幕截流工程完成后,地下水流场发生了变化。为及时掌握地下水动态,预防突水事故,为采区防治水工程设计提供科学依据,矿山开发了地下水自动监测预警系统。该系统由数据采集传输、数据处理分析、地下水动态预警和三维可视化4个部分组成,系统对矿区地下水水位、流量、水质等参数实时监测、自动统计、分析和处理,及时反映地下水的储藏、运移、补排特征和动态变化规律,进行预警。应用表明,系统运行状态、数据监测、成果输出等准确反映了矿区地下水流场变化情况,预警信息可靠。     

云南东川人占石铜矿水文地质特征及水害预防

矿区水文特征研究对防治水文地质灾害、改善矿区环境具有重要意义。依据人占石铜矿区详查资料,分析了矿区地下含水岩组补、径、排等基本水文地质特性及地下水化学条件:矿区具有3个含隔水系统,其中青龙山组裂隙-岩溶含水层是主要含水层,具有岩溶现象发育、地下以静储量为主、垂向水力联系密切等水文地质特征。由于白云岩岩溶作用,导致青龙山组水化学类型由SO_4·HCO_3-Ca·Mg逐渐向HCO_3·SO_4-Mg·Ca过渡。针对安全开采制定相应的防治水措施,为云南省具有相似水文地质特征的矿床勘探和设计提供理论依据。