开采扰动对中关铁矿堵水帷幕稳定性影响的数值模拟研究

注浆堵水帷幕技术在矿山基建和生产期可有效地堵截地下水而被众多大水矿山采用,矿山开采的同时需疏干堵水帷幕内围岩中的地下水,为探究疏干排水后开采扰动对堵水帷幕稳定性的影响规律,以中关铁矿堵水帷幕为研究对象,在详细分析矿区地质资料、帷幕内外水位变化规律的基础上,建立堵水帷幕三维地质、力学模型,采用数值模拟方法,分析疏干排水与开采扰动联合作用对堵水帷幕稳定性的影响。结果表明,堵水帷幕与强渗透性围岩接触区域及刚度与围岩差异较大区域,易形成高应力集中区;疏干排水与开采扰动联合作用对堵水帷幕、堵水帷幕与围岩接触区域应力场分布具有显著影响,矿床开采边界距帷幕越近,影响越显著。研究结果可为堵水帷幕稳定性监测提供依据。     

露天矿区采煤水位下降和土壤重构对地下水补给的影响

以宝日希勒露天煤矿周边取得的土壤样品为研究对象,根据实验室测得的相关土壤水力学参数、野外调查的地下水位和相关气象资料,研究1990—2016年包气带土壤水的运移规律,探讨利用土壤水通量估算降水入渗系数的可行性,并分析露天煤矿开采地下水位下降、排土场土壤重构对降水入渗系数的影响。结果显示:自然降雨条件下草原区10 m处土壤水分通量平均值为20.38 mm,多年平均降水入渗系数为0.06;降水入渗系数随地下水埋深的增大呈现出先减小,2 m后保持稳定的趋势,即矿区地下水位下降对降水补给地下水基本不产生影响;目前露天矿排土场"腐殖土+黏土+中砂"的土壤重构模式可以大大提高腐殖土的含水率,对于露天矿区排土场的植被恢复有积极作用,但一定程度缩减了降水入渗系数,使得地下水接受大气降水的补给不利。     

高强度采矿活动对地下水影响的数值模拟研究

为探究高强度采矿活动对地下水的影响，选取内蒙古神东煤矿区某井田为研究对象，该煤矿为平面上开采面积占比大、空间上开采尺寸大、时间上开采速度快为特点的高强度开采方式。在收集整理相关水文气象、勘测资料的基础上，利用GMS(Groundwater Modeling System)数值模拟软件建立符合研究区水文地质条件的地下水流模型，对研究区未来10年采动影响下的地下水水位及流场进行预测分析，并对地下水水均衡状态进行分析。研究结果表明：高强度采动对直罗组含水层的扰动影响最大，在开采盘区内形成了多个水位降落漏斗，降落漏斗中心水位下降幅度由第1年末的105 m增大到第10年末的351 m，该层地下水整体水位与径流条件均发生改变。高强度采动对志丹群含水层的扰动影响较小，仅在矿井上方局部位置水流场发生改变，10年间，采掘中心处水位由20 m下降至116 m。通过水均衡分析可知，地下水总补给量为357 589.74 m³/d，总排泄量为357 563.62 m³/d，误差为0.007 3%，其中降雨入渗是研究区的主要补给来源，占比51.90%，其次为河流补给，占...     

煤层气地面开采中潜在的生态环境影响分析

煤层气地面开采工程建设期会剧烈扰动开采工程地表及地下区域,引起新增水土流失,进而影响区域环境与气候。高矿化度的煤层采出水会使土壤发生盐渍化,影响区域植物多样性及均匀度。含重金属煤层采出水危害动植物生长和人类健康,排采过程中长时间抽排煤层水会影响到区域地下水水位和水质,使土地沙化,甚至诱发地面沉降或塌陷等。通过对山西沁水盆地郑庄区块煤层气开采为例定量分析这些潜在的影响,并提出了相应的防治措施。     

西部浅埋矿区采煤对地下水系统扰动的数值模拟

针对西部浅埋矿区煤层开采对地下水扰动问题,通过分析浅埋煤层开采形成的导水断裂带直接揭露松散含水层扰动形式,提出了将覆岩导水断裂与含水层接触带处理成一类水头边界的数值方法,并通过构建神东矿区补连塔井田地下水扰动的计算机评价模型,模拟得出,由于采掘扰动使井田地下水水位下降30 m以上(至2012年),地下水资源损失量约为1.90×104m~3/d。     

突水作用下地下水位降落漏斗演变过程分析

煤矿开采对地下水疏排必然产生区域性的地下水降落漏斗,大型突水和开采疏排点的转移将造成漏斗演变。针对突水和开采主要作用下的地下水位降落漏斗演变过程,采用地下水由高水位流向低水位的理论,以裴沟煤矿2011—2020年的突水、开采及水位变化资料为基础,研究局部地下水径流改变与主要因素的关系,发现发生大型底板突水后将破坏和改变原来的地下水径流方向,径流补给的波及范围由近及远,水位降深初始以垂向发展为主,之后横向扩展速率增大,地下水位降落漏斗经历形成—加剧—稳定—转移的演变过程,当补给和排泄达到相对稳定状态后,漏斗中心将随开采区域集中疏排点的改变而转移,演变成“一主多辅”的多中心漏斗形态。预测未来几年裴沟矿区和郑州矿区因区域疏排量减小将造成煤矿开采区水位逐步抬升和漏斗逐渐被填平,是突水点附近水害威胁严重区域合格规划开采时间和布置灾害治理工程较为重要的科学依据。     

贵州省卡林型金矿地下水特征研究——以安龙县豹子洞金矿为例

在详细查明贵州省安龙县豹子洞研究区地质及水文地质条件,调查分析该区域地形地貌、地质构造、地下水类型的分布以及地下水补给、径流、排泄情况,在地下水环境现状研究的基础上,详细分析豹子洞金矿开采对研究区地下水动力场的影响程度、对区内及周边民井和泉水的影响程度以及露天矿退役期对地下水环境的影响程度。因此,本次研究不但填补了豹子洞金矿矿区地下水特征研究的空白,也为矿山可持续发展提供了必不可少的实际资料,研究方法和思路可供同类卡林型金矿山借鉴,具有重要的理论和实际意义。     

安徽庐江朱岗铅锌矿床环境地质问题分析

朱岗铅锌矿床为一个大型隐伏矿床。矿区地下水划分为4个含水岩组,地下水主要接受大气降水的补给,局部接受地表水体的补给。矿山开采可能引发或遭受的主要环境地质问题为区域地下水位下降及热害。     

某露天矿采坑涌水与地表河流水力联系分析

为查明某露天采坑与地表河流的水力联系情况,给矿山后续防排水设计提供技术支撑,采用水位对比分析和高精度示踪试验相结合的水文地质试验方法进行了试验.试验结果表明,河床区域地下水水位高于河流水位,地表河流未补给河床区域地下水;以盐作为示踪剂,通过钻孔和地表水源作投放开展示踪试验,进一步查明了地表河流与矿坑之间不存在水力联系.     

数值模拟在矿山开采项目地下水环境影响评价中的应用

本文以某露天石灰石矿山为例,采用地下水数值模拟的方法模拟预测矿山开采活动对地下水环境的影响情况,并辅以解析法进行对比分析。结果表明,地下水数值模拟方法可以较好地预测矿坑涌水量和地下水水位影响范围,体现了其在地下水环境影响评价过程中的重要性和优越性。     

新疆乌苏市地下水资源现状评价

介绍了乌苏市地下水的补给与排泄条件及开采现状,分析了地下水水位和水质近年来的动态变化及趋势,提出了水资源合理开发利用建议。     

鄂尔多斯盆地某矿区铀煤协同开采地下水影响研究

为探明鄂尔多斯盆地铀煤开采相互影响因素及影响程度,应用地下水数值模拟系统(GMS)建立了鄂尔多斯盆地某矿区铀煤叠置区地下水三维数值模型,开展了铀煤协同开采条件下的地下水流场数值模拟预测,分析了地下水水位变化情况。研究结果表明:煤矿开采将引起区域地下水水位明显下降,使得铀矿区承压水头降低,甚至使铀矿区含矿含水层由承压状态转为无压状态,进而破坏铀矿床的地浸开采条件;地下水水位是制约该区域铀煤协同开采的关键因素;水力帷幕措施有利于该区域的铀煤协同开采。     

陕北典型风沙滩地区浅层地下水动态特征及对煤炭开采响应分析

以地下水长期监测数据为基础,综合分析榆林市榆阳区萨拉乌苏组潜水区域水位动态的时空发育特征,运用模糊聚类分析法将研究区的浅层地下水划分为3个动态类型:水位强烈波动区(Ⅰ类)、水位中等波动区(Ⅱ类)、水位弱波动区(Ⅲ类)。研究不同动态类型区水位变化规律以及主要影响因素,开展地下水位动态与煤炭开采量、大气降水量的相关性分析,认为:Ⅰ类区水位动态主要受大气降水影响,水位动态变化较大;Ⅱ类、Ⅲ类区水位动态受大气降和煤炭开采的综合影响,水位动态变化较弱。在现有开采条件下,研究区区域地下水动态的主要影响因素是大气降水,其次是煤矿开采。     

朔里煤矿环境地质现状评价

根据矿井所处的地理位置,调查分析了朔里煤矿开采后对土地资源的现状破坏情况,属较严重;测试分析矿区地表水、浅层地下水、深层地下水水样,矿山开采对含水层结构破坏严重,对地下水水位影响程度为小～大;调查矿山开采对人居环境影响较小;分析了矿井开采后引起的地质灾害主要为采空塌陷,其危害程度为较轻～严重,危险性程度为小～大。通过对其综合分析,评价该矿井环境地质现状为不良。     

浅谈矿山开采环境影响评价地下水水位预测

通过对矿区地质、水文地质条件分析,确定地下水含水层、隔水层、地下水补、径、排关系,研究其分布规律及特征,建立相关的数学模型空间关系,预测地下水于矿山开采条件下,影响半径、影响值及地下水位变化地段水位值,从而达到地下水环境影响的预测评价,制定相应的措施。     

基于遥感影像的荒漠化矿区土壤含水率的影响因素分析

利用野外监测和TM遥感影像数据,建立了基于热惯量的计算土壤含水率的遥感信息模型.野外监测样点平均值表明采空区与非采空区上方土壤含水率差异大,遥感反演的面域平均值则显示两者差异较小.分析了影响土壤含水率的主要因素,结果表明：土壤含水率随高程的增大而降低;采矿导致土壤渗透系数发生变化,采空区上方垂直入渗能力增强,改变了潜水补给条件和土壤表面蒸发能力,进而影响土壤含水率;考虑毛细水上升高度和植物根系所及的深度,当采前地下水埋深较小而植物根的垂直深度较大时,采矿引起的水位下降必将影响植物利用潜水;当采前地下水位埋深较大而地表植被为浅根植物时,则不会影响,而采矿引起的地表裂缝则增加了地表土壤蒸发,地表拉伸变形容易拉断植物根系,进而影响植物的生长.     

基于遥感影像的荒漠化矿区土壤含水率的影响因素分析

利用野外监测和TM遥感影像数据,建立了基于热惯量的计算土壤含水率的遥感信息模型.野外监测样点平均值表明采空区与非采空区上方土壤含水率差异大,遥感反演的面域平均值则显示两者差异较小.分析了影响土壤含水率的主要因素,结果表明:土壤含水率随高程的增大而降低;采矿导致土壤渗透系数发生变化.采空区上方垂直入渗能力增强,改变了潜水补给条件和土壤表面蒸发能力,进而影响土壤含水率;考虑毛细水上升高度和植物根系所及的深度,当采前地下水埋深较小而植物根的垂直深度较大时,采矿引起的水位下降必将影响植物利用潜水;当采前地下水位埋深较大而地表植被为浅根植物时,则不会影响,而采矿引起的地表裂缝则增加了地表土壤蒸发,地表拉伸变形容易拉断植物根系,进而影响植物的生长.     

西部风沙区采煤塌陷地裂缝影响下的土壤水分运移规律及调控方法

浅埋煤层开采经常诱发一系列的生态环境问题,为研究浅埋煤层开采区地面塌陷影响下的土壤水分运移规律并提出相应的调控方法,以西部风沙区浅埋煤矿为研究对象,将采煤塌陷对包气带结构的影响分为3个阶段:开采前,包气带较薄,土壤颗粒相对均一;开采中,水位明显下降,包气带厚度急剧增加,裂缝发育且土壤颗粒均一性变差;开采后,风沙区大多数地裂缝自然弥合,但土壤中的黏性颗粒减少,砂性颗粒增多,出现明显的粗化现象。以此为物理背景,构建了不同裂缝宽度二维土壤水分运移模型,结果显示:无裂缝时湿润锋平行向下运移,同一深度的土壤含水率基本相同,裂缝存在时湿润锋沿着裂缝快速运移,优势渗流现象明显;土壤含水率随裂缝宽度的增加呈减小趋势,含水率影响范围随裂缝宽度增加呈增大趋势;当包气带厚度大于极限蒸发深度(300 cm)时,入渗补给量和包气带厚度基本无关,仅会延长土壤水分通过包气带运移到潜水面的时间,对地下水的潜在补给量影响较小。现场调查了塌陷区和非塌陷区沙蒿的生长状况:受塌陷区土壤水分匮缺(吸水水源不足,含水率小于0.1 cm~3/cm~3)和塌陷诱发的植被根系密度降低(吸水通道降低,根系总干质量减小21.7%)2种因素影响,塌陷区沙蒿平均地上生物量相对非塌陷区减小22.2%。提出了地面塌陷影响下的土壤水分运移调控方法:煤层开采中,通过调整工作面宽度和开采厚度,减小地面塌陷的发育程度,从而减小塌陷区土壤含水率的损失量;开采后,开展塌陷区土壤重构时,考虑不同植被的耗水特征,在植被根系土壤层下衬垫10～30 cm的黄土,可明显提升植被根系层的土壤含水率,加速矿区植被恢复进程。     

雅安某废弃铅锌矿及周边区域土壤和地下水环境风险分析

为探究某废弃铅锌矿山及周边区域土壤和地下水的环境风险。以矿山历史开采区内及周边土壤、矿山上下游地下水中的砷、汞、镍、镉、铬、铜、铅、锌重金属为研究对象,采用单因子污染指数法及潜在生态风险评价等方法对重金属含量进行评价。结果表明,土壤受到明显污染,砷、镉、铅、锌污染较严重,主要超标原因可能为矿山开采过程中历史上环境措施不到位,且区域本底值较高。地下水含量未超标。废弃矿山生态风险存在,建议废弃矿山应尽快进行治理修复,地下水应做好长期监测。为废弃矿山后续的治理修复提供理论依据。     

露天采矿活动对生态脆弱区水资源的影响及其对策

 随着西部地区煤炭开采活动强度的不断增大,西部地区水资源的短缺与煤炭开采活动对环境的破坏之间的矛盾越来越突出。为实现煤炭开采地区的可持续发展,通过对地下水系统的分析,结合地下水运动的规律,提出了针对露天矿的保水开采方法,即能够实现内排的露天矿通过重构关键地层技术实现地下水系统的重构与恢复,不能够实现内排的露天矿通过重建地下水补给区的办法恢复地下水系统。最后针对水资源保护的目标,对排土工艺做了适当的调整。