脉冲干扰试验在水文地质勘探中的应用

姚桥煤矿微山湖区利用脉冲干扰试验,查明了矿井边界袁堂断层两侧奥陶系灰岩与石炭系太原组四灰含水层之间的水力联系,及断层导水段与隔水段的范围,为断层防治水提供了可靠的依据.     

脉冲干扰试验在水文地质勘探中的应用

姚桥煤矿微山湖区利用脉冲干扰试验，查明也矿井边界袁堂断层两侧奥陶系灰岩与石炭系太原组四灰含水层之间的水力联系，及断层导水段与隔水段的范围，为断层防治水提供了可靠的依据。     

基于电位分析的潘北矿-580m水平灰岩含水层连通试验研究

为探查潘北矿-580 m水平C3Ⅰ组灰岩含水层水力联系状况,以及其主要断层DF13的导、阻水性,采用基于电位分析的连通试验方法,通过在地表长观孔投入碘化钾示踪剂,在井下-580 m放水大巷放水孔采集水样,监测水样的电位值随时间变化特征来判断示踪剂接收情况。研究查明了C3Ⅰ组灰岩水的运动特征和运移通道,包括流向、平均流速等。     

综采工作面底板注浆加固改造技术研究

陈四楼煤矿2801工作面通过钻孔注浆封堵煤层底板导水裂隙,注浆充填底板太原组上段灰岩含水层,把含水层改造为隔水层或弱含水层,增加有效隔水层厚度,增强抗压强度,切断太原组中、上段灰岩含水层与煤层之间的水力联系,防止煤层底板突水,保证工作面安全回采。     

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。     

淮南矿区潘谢新区A组煤底板灰岩岩溶水富水特征分析

淮南矿区潘谢新区A组煤底板灰岩富水性不均一,奥陶系灰岩、寒武系灰岩富水性较强,太原组灰岩富水性相对较弱.富水性强弱还取决于岩溶发育程度,受岩溶陷落影响富水性较强;奥陶系灰岩、太原组C3-Ⅲ组灰岩水补给太原组C3-Ⅰ组灰岩.     

桃园煤矿Ⅱ2采区井下放水试验探查分析

为查明桃园煤矿Ⅱ2采区太原组灰岩含水层的富水性条件及其与奥灰含水层之间的水力联系,在Ⅱ2采区太原组灰岩含水层物探及钻探探查结果的基础上,利用Ⅱ2采区井下太灰水群孔放水试验,通过对各水文观测孔的水位降深和水位恢复观测,对Ⅱ2采区太灰含水层富水性特征及其与奥灰间的水力联系进行了探查。结果表明:Ⅱ2采区内太灰富水性好,整体渗透性强,采区内部太灰与奥灰存在明显水力联系。     

正村井田地下水赋存特征分析及矿井涌水量计算

分析了新安煤田正村井田地下水赋存特征,奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水含水层为强富水性含水层,太原组灰岩裂隙岩溶水承压水含水层为中等富水性含水层,山西组砂岩裂隙承压水含水层为弱富水性含水层。矿井开采过程中,充水来源主要是煤层顶板直接充水含水层的地下水及底板水,即太原组灰岩中的地下水。遇断层时,应防止奥陶系灰岩水突入矿井。介绍了用狭长地沟法及富水系数法计算矿井涌水量。     

煤矿灰岩防治水连通试验研究

为探查张北煤矿西二一煤采区1#探放水斜巷C33上1#顺层孔出水水源及岩溶通道发育情况,采用示踪试验方法,选择地面各层位观测孔先后投放NH4Cl、KI、食品红示踪剂,井下C33上1#出水孔作为接收点进行采样,分析示踪剂浓度随时间变化特征。结果表明:井田内C3Ⅰ组、C3Ⅱ组灰岩含水层,奥灰含水层及寒灰含水层均存在不同程度的水力联系,证实了该出水水源为石炭系、奥陶系、寒武系灰岩含水层混合水。     

龙泉井田4号煤层开采水文地质条件分析

龙泉井田主要含煤地层为石炭系太原组,4号煤层为首采煤层。通过分析,认为对4号煤层开采系统有充水影响的主要水源为二叠系下统山西组及下石盒子组含水层。在有断层、陷落柱等导通的情况下,太原组灰岩水及奥陶系灰岩水会对煤层产生间接充水。预测开采4号煤层时正常涌水量为13 203 m3/d,并提出了开采4号煤层的主要水害防治措施。     

基于抽水试验的北公村2号大型断层阻渗性研究

为探究东滩煤矿七采区内北公村2号大型断层的阻渗性,在分析研究区地质及水文地质条件的基础上,结合现场水文地质补勘钻孔揭露的3煤层顶板砂岩和奥灰2个含水层稳定流抽水试验结果,初步分析了抽水试验相关数据,获得了奥灰含水层水文地质参数,发现不同位置奥灰富水性存在较大差异性,认为3煤层顶板砂岩含水层与奥灰含水层无水力联系。基于兖州矿区内现场压渗试验所获取的断层阻渗性量化参数,建立了该断层阻渗地质模型,并进行了阻渗性类比计算,与抽水试验结果对比,进一步得出该断层具有良好的阻渗性。研究结果对研究区3煤层开采工作具有科学的指导意义。     

朱庄矿Ⅲ 63采区放水试验成果分析

为了查明朱庄矿Ⅲ63采区6煤层开采受底板高承压太原组含水层的威胁情况,进行了非稳定流放水试验,用多种手段求取了渗透系数,分析了水位降深变化,并研究水质特征。结果表明:采区内太原组与奥陶系灰岩水存在着水力联系;采区内渗透性差异较大,水循环交替条件较好。研究结果为该采区的水害防治提供了可靠的水文地质依据。     

基于大型放水试验的矿区流场演化规律模拟研究

 基于地下水井流理论,通过大型干扰井群放水试验,查明了矿区深部煤层底板太灰含水层的富水性、补径排条件及其和下伏奥灰含水层的水力联系,在此基础上运用FEFLOW软件对本次大型干扰放水试验进行了数值模拟计算,与解析解互相对比、验证,克服了构造复杂矿区解析法适用的局限性。综合结果表明太灰含水层径流条件较好,岩溶相对发育,且富水性不均一,与下伏奥灰水水力联系极其微弱,区内孟口断层阻水有差异性,自北向南部隔水性变差。研究结果可对矿区防治水规划、设计及配套工程提供依据。     

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。     

煤矿深部采区底板含水层放水试验

随着煤层开采深度的增加,煤层底板承压充水含水层发生水害的可能性随之增加,对基础地质参数补充和再认识具有重要的意义。以陈四楼煤矿南部深部采区为研究对象,通过非稳定流放水试验分析了陈四楼煤矿南部采区灰岩岩溶含水层的水文地质条件及其与奥灰水的水力联系,计算了灰岩含水层的水文地质参数。试验表明:区域内的太灰含水层属中等富水性至强富水性,不存在降不下去的高水位异常区,可以采取疏降和底板注浆加固的办法防止底板突水。     

偃龙矿区奥陶系强岩溶含水层底板注浆改造技术

偃龙矿区地处豫西地区,矿井深部开采二1煤层受奥陶系强含水层岩溶裂隙水威胁,奥灰水压不断增高,煤层底板构造发育、隔水层不稳定等突水因素影响了安全回采。通过水文地质资料分析与瞬变电磁技术进行底板富水性探测,建立了底板注浆改造深度精确计算模型,提出了偃龙矿区二1煤层底板注浆改造水害防治技术,并进行了工业性试验。结果表明:12061工作面底板分布有3种类型富水异常区,富水异常区域岩层节理、裂隙较为发育,异常区覆盖工作面底板大部,工作面底板存在突水危险性;菱形钻孔布置有利于减小孔间距,最终确定底板注浆改造深度为65 m、注浆压力为9 MPa与注浆扩散半径为25 m,对太原组下段及奥陶系灰岩含水层注浆变含水层为相对隔水层,切断了底板奥陶系灰岩含水层与二1煤层的水力联系;底板注浆封堵后,检验孔水量不大于10 m3/h,钻孔孔壁光滑,原5个富水异常区消失,注浆改造效果显著。     

深层地下水氢氧稳定同位素组成与水循环示踪

利用任楼井田及所在临涣矿区地表水与生产矿井的长观孔、矿井出水点,从上而下分别取第四系第四含水层、二叠系煤系砂岩含水层、石炭系太原组岩溶含水层及奥陶系岩溶含水层30个水样,测试δD与δ¹⁸O,分析D与¹⁸O组成并对含水层水循环进行示踪.研究表明：临涣矿区深部地下水样点δ值在δD－δ¹⁸O关系图上绝大部分均落在中国大气降水线和矿区地表水线下部,大气降水或地表水为各类含水层的补给主体.任楼井田煤炭采动影响第四系第四含水层明显,地表水补给第四系第四含水层速度快;临涣矿区的临涣、海孜与童亭四含水与大气降水未构成良好的水力联系.煤系砂岩地下水就整个临涣矿区来说,任楼井田埋藏相对较新.石炭系太原组岩溶含水层及奥陶系岩溶含水层在临涣矿区地下水径流速度相对较快,¹⁸O或D漂移不明显.     

基于同位素方法的矿井突水水源定量分析研究

在分析山西龙泉煤矿水文地质特征及工作面突水特征的的基础上,研究了矿区各类水体的水化学及环境同位素特征,确定了01工作面突水水源为太灰、奥灰混合水,利用同位素方法定量计算了太灰水占工作面突水来源的46%,而奥灰水占54%。研究结果表明：应用同位素方法能定量、准确判断出矿井突水的主要来源,可为制订有效的防治水措施提供科学依据。     

压水试验定量评价注浆效果研究

注浆后岩体渗透性和力学强度是反映岩体注浆效果的重要参数,为定量评价注浆堵水工程效果,以安徽某矿奥灰特大突水抢险注浆堵水工程为例,提出采用钻孔高压压水试验方法,对C53太原组灰岩堵源注浆效果进行定量评价。针对高压压水试验过程中岩体渗透性的剧烈变化特征,提出采用紊流渗透定律计算岩体渗透系数。研究结果表明:C53太原组灰岩注浆后表现出良好的隔水性能,阻水性能呈现出高阻弱渗的特点,渗透性等级属极微~微透水,与注浆前弱~中等透水的渗透性等级对比,渗透性能显著变弱,说明堵源注浆效果良好;可根据临界抗渗强度来评价C53太原组灰岩注浆后抵抗水力劈裂的力学强度,经计算其临界抗渗强度为1.83 MPa/m,依据阻水系数消能试验测试原理,注浆后C53太原组灰岩足以抵抗5.64 MPa奥灰水的劈裂破坏,可以消除煤层底板奥灰突水威胁,能够达到堵源注浆工程目的。     

小屯煤矿无机和有机水化学特征及水源判别研究

为了准确判别小屯煤矿井下突水水源,在小屯矿区开展了无机和有机水化学特征研究。结果表明,研究区内玉龙山灰岩水、长兴灰岩水与第四系水或地表水存在密切水力联系,夜郎组玉龙山段含水层与长兴灰岩含水层之间水力联系密切;大气降水与玉龙山灰岩水联系密切,采空区水与地表、地下水区别较大;大气降水直接补给长兴组灰岩含水层,经含水层涌入矿井,可以根据突水中DOM特征,判别采空区水突水水源。