榆神府矿区含水层富水特征及保水采煤途径

榆神府矿区地处毛乌素沙漠与黄土高原的接壤地带,生态环境脆弱,水资源匮乏,区内各主要含水层分布与富水性不均,含水层富水性及矿井涌水对煤矿生产影响差异较大,因此矿井水资源的综合利用与含水层的有效保护对煤矿生产与地区生态建设意义重大。通过分析萨拉乌苏组、烧变岩、风化基岩层等各主要含水层的形成、分布及富水特征,结合矿井首采煤层上覆基岩厚度与矿井目前涌水量情况,将区内生产矿井及待规划区域从"水资源保护与矿井水利用"角度划分为水量贫乏型、水量较丰富型、水量丰富型及地表水体型4种类型,并根据不同类型的分布特征进行了分区。在此基础上,针对不同的水资源保护与矿井水利用类型,分别提出了采空区存储净化、工业利用、农业灌溉、湿地建设和人工湖泊等具体的水资源保护与矿井水利用途径和措施。讨论了"保水采煤"的科学内涵,认为"保水采煤"的基本措施应当包括保护浅部主要含水层和矿井水资源利用两部分,即将"保水"与"用水"相结合,拓展了"保水采煤"的科学含义;建议在矿井规划时,应综合考虑开采损害影响与环境自身修复能力,在满足能源开采经济利益的同时,保证生态环境不发生质的破坏;提出了利用经济效益"反哺"当地生态和"绿色经济"建设的一点猜想,为矿区未来的规划建设提供了一定的参考意义。     

高强度采煤对窟野河水系的影响

近年来,随着高强度采煤的影响,部分泉干涸,支流断流,并造成了窟野河的断流。分析了高强度采煤对沟系水系的影响,调查了干涸河流溪流的分布,探讨了高强度采煤对泉、水系的影响方式及结果,对合理布局煤炭工业、促进西部矿区生态文明建设具有现实意义。     

陕北榆神府矿区保水采煤工程地质条件研究

以煤田地质勘探资料为基础,结合野外工程地质测绘、原位测试和室内试验,分析总结了榆神府矿区与保水采煤相关的工程条件特点,进行了工程地质条件分区,在此基础上,初步讨论了不同荛叶质区保水采煤的可能性。     

采煤驱动下晋东大型煤炭基地地下水循环演变特征——以辛安泉域为例

晋东煤炭基地水资源相对短缺,生态环境脆弱,随着煤炭资源的大规模开采和人类活动加剧,区域地下水循环特征演变剧烈。以晋东煤炭基地辛安泉域为典型研究区,系统研究了采煤驱动下地下水循环演变特征。通过建立泉流量与矿井涌水量、岩溶地下水开采量和大气降水间的多元相关性分析,揭示了岩溶大泉衰减机制及主控因子;通过地表径流切割和氢氧稳定同位素组成混合比例计算,识别了不同水体间的相互转化关系和矿井水的水源组成;结合区域水文地质条件、水化学和稳定同位素特征,构建了采煤影响下的地下水循环模式。研究结果表明:① 辛安泉域岩溶大泉流量和岩溶地下水位总体呈下降趋势,1956—2017年泉流量衰减幅度达75%,1972—2017年岩溶地下水位下降最大达29.8 m;且均呈阶段性变化特征,表现为1956—1976年、1977—2002年和2003—2017年3个阶段分别为波动稳定期、快速下降期和缓慢下降期。② 矿区东部煤炭开采对岩溶水影响强烈,主要影响途径是采煤活动造成岩溶水补给径流区的上覆含水层结构严重破坏和地表径流量衰减,导致岩溶水补给量减小。随着煤炭开采向西扩展,煤层埋深加大,岩溶水为深埋滞缓区,煤炭开采对其影响减弱。③ 岩溶大泉流量衰减和地下水位下降的主控因子为矿井涌水量,在快速下降阶段,岩溶水开采也是泉流量衰减和水位下降的重要影响因素。④ 同位素计算表明,矿井水水源构成主要为裂隙水,其次为孔隙水。地表水渗漏和孔隙水越流是岩溶水的重要补给来源,采煤直接影响地表径流量和孔隙水含水层,进而间接影响岩溶地下水位和岩溶大泉流量。⑤ 泉域采煤条件下的地下水循环模式可划分为浅部、深部和局部地下水流系统。局部地下水流系统主要受采煤影响,表现为地下水向采空区集中排泄。     

西部生态脆弱矿区地下水对高强度采煤的响应

为研究榆神府矿区高强度煤层开采对地下水的影响,分析潜水位下降与煤层开采强度的关系,通过资料收集和实地调查两种方法,获取了矿区煤炭资源大规模开采前(1995年)地下水位和煤炭开采后(2014年)地下水位,2者叠加后求取了地下水位变化幅度,并与开采强度分区进行耦合,分析地下水位变化与开采强度的关系。研究区73.0%的区域地下水位未发生明显变化,但有7.3%区域地下水位下降幅度超过8 m,尽管比例小,但面积达758.9 km2,对区域地下水均衡产生了较大影响;高开采强度开采是矿区地下水位下降的主要驱动因素,71.5%的水位明显下降区(8 m)是由高强煤层开采导致的。导水裂隙带和含水层特征是煤层开采过程中控制地下水位变化幅度和范围的关键所在。高强度煤层开采区必须推行保水采煤技术才能达到资源与环境和谐发展的目的。     

论榆神府矿区煤炭资源的适度开发问题

从水环境承载力角度论述了榆神府矿区煤炭资源的科学开发规模,认为矿区整体上环境承载力有限,目前开发规模已经达到极限,尤其是窟野河全流域、秃尾河沿岸,在没有彻底解决水资源问题之前,不能再扩大生产规模或新建煤矿。对于现有生产矿井,应逐步淘汰。榆神矿区三、四期规划区除小保当一号煤矿外,停止新建煤矿,实行煤矿数量和产量的双控制,推广保水开采技术,确保区域煤炭工业健康发展。     

浅埋煤层高强度开采区地裂缝发育特征——以陕西榆神府矿区为例

通过遥感解译结合实地调查,对榆神府矿区采煤损害进行了分析研究,结果表明：自1993年以来,榆神府矿区塌陷区面积共94.47 km2,地面沉陷区95处,地裂缝1 802条（组）;地裂缝在地表的展布具有明显的分带性,黄土沟壑区高强度开采区,地裂缝密集,地表破坏严重;风积沙地区,高强度采煤地裂缝密集,部分地裂缝自然弥合,地表表象不明显;开采强度对本区地裂缝的发育起决定性作用。本区地裂缝主要分布在石圪台-大柳塔、大昌汗-老高川、榆家梁、锦界、柠条塔煤矿北翼以及大砭窑、麻黄梁一带,均为煤炭高强度开采区。     

陕北高强度采煤对生态环境影响的研究进展

高强度采煤对生态环境影响显著。从高强度采煤对生态环境的影响、生态环境评价、生态补偿和生态恢复4个方面评述了陕北地区煤炭开采对生态环境影响的研究进展,可为陕北地区煤炭资源可持续开发与生态环境协调发展提供参考。     

榆神矿区采煤对水源保护区的影响

榆神矿区三期规划区规划前,进行了采煤对水源地、地下水影响的研究,为矿区规划和合理开发利用提供了科学依据。本文对榆神矿区三期规划区及其附近的三个水源地基本条件,以及采煤对水源地的影响及其分区,进行了简要分析。     

大保当井田采煤对地下水的影响

论述了大保当井田萨拉乌苏组的水文地质特征、煤层与萨拉乌苏组的空间关系,分析了煤层开采对萨拉乌苏组地下水的影响,划分了采煤对地下水影响的安全程度分区。     

神府矿区大型水库旁烧变岩保水开采技术研究

神府矿区是我国重要的煤炭生产基地和典型的高强度开采矿区,同时也是我国典型的干旱半干旱生态环境脆弱区,烧变岩水是区内的主要地下水资源之一。为研究区内烧变岩水对采煤的影响和烧变岩水的保护问题,以张家峁井田首采区首采地段5-2煤开采为例,通过对水文地质结构系统和5-2煤顶板导水裂隙带的分析,查明了研究区的水资源类型和特征,确立了5-2煤保水开采对象,划分了5-2煤保水开采分区,提出了烧变岩注浆帷幕截流保水开采新技术。研究结果表明:研究区的水资源类型主要有6类,其中仅有4-2煤烧变岩水具有保水开采意义,5-2煤开采划分为4-2煤烧变岩水无水开采区和保水限采区。5-2煤保水限采区设计的帷幕墙空间形态、帷幕线位置及数量、注浆钻孔排间距及结构合理,制定的钻探和注浆施工工序和工艺科学,实施的双位双向引流注浆、烧变岩全断面分区注浆、防渗截流效果即时检验等注浆帷幕关键技术可行。保水限采区5-2煤工作面采前上覆4-2煤烧变岩水预疏放和采后工作面涌水量实测结果表明,保水限采区内4-2煤烧变岩水静储量约20 000 m3,动态补给量不足5 m3/h,注浆帷幕截流实现了帷幕内外4-2煤烧变岩水的有效隔离,大幅减少了4-2煤烧变岩水及与其有直接水力联系的常家沟水库水的排放,水资源保护性开采效果显著。     

神府矿区大型水库周边浅埋煤层开采水害防治技术

以神府矿区大型水库常家沟水库为例,运用水文地质勘探、钻孔实测、理论计算、数值模拟等手段,查明了常家沟水库周边水文地质条件,拟合得出导水裂隙带高度计算公式,开展了大型水库周边浅埋煤层开采水害问题防治技术研究。研究结果表明:研究区水库周边煤层开采导水裂隙带预计发育高度约为72.8 m,常家沟水库周边煤层开采存在的水害主要包括烧变岩涌(突)水问题、萨拉乌苏组突水溃沙问题、常家沟水库倒灌水害等问题,针对常家沟水库浅埋煤层开采不同水害问题,提出了留设保护煤柱、帷幕注浆与井下探放水疏放、井下探放水与地面抽排联合疏放、上覆煤层采空区积水探查与疏放、沟道裂缝填埋等水害防治技术。水库周边15207工作面回采时,在留设保护煤柱的基础上,采取帷幕注浆625 m,施工疏放4-2煤烧变岩积水钻孔28个,累计放水量33 523 m3,保障了工作面安全回采。     

黄陵矿区主要含水层特征对煤矿采掘的影响

黄陵矿区位于黄陇侏罗纪煤田北部,主要开采2#煤层,矿井生产中对各含水层特征认识不一,严重影响了煤矿的安全生产.针对此问题,收集整理黄陵矿区历年来的勘查数据,对各地层含水性特征进行客观分析与研究,并对主要含水层的富水性进行详细论述.研究结果表明,影响矿区煤层采掘的主要含水层为白垩系下统洛河组含水层和侏罗系中统直罗组含水层...     

露天煤矿排土场附近地下水污染区的监测点优化

采用主成分分析法并结合MATLAB工具辅助计算,以阜新新邱露天煤矿排土场附近地下水污染区的水质监测点进行案例分析.从所有的污染因子中确定出主要的污染因子,对监测点进行了优化分类.通过实例计算对主成分分析中数据预处理方法进行了讨论,比较了标准化变换和归一化变换两种方法的计算结果,并对各组监测的优化点逐一作可靠性检验.结果表明,采用两种数据预处理方法所得结果基本一致,都可在分析中使用,各组优化点与其它点之间不存在明显的系统误差.     

榆神矿区煤炭开采的地下水动态演化规律

榆神矿区浅表层水资源短缺,生态脆弱,在划分主采煤层上覆含、隔水层组合类型的基础上,采用Visual Modflow软件构建煤层开采的地下水流数值模型,研究地下水流场演化规律,统计区内地下水位观测网(56个水文观测孔)近3年的有效观测数据,掌握首采煤层开采地下水位动态变化。结果表明:2020年第四系萨拉乌苏组潜水流场与2005年统测地下水流场形态基本一致,地下水位降深值在西南部达10 m;近3年的地下水位未发生明显变化,仅YS22钻孔处受村民井取水引起水位下降。研究成果对榆神矿区地下水资源保护与利用具有重要的指导意义。     

淮南矿区开采煤层顶板抽放瓦斯技术的研究

针对淮南矿区低透气性高瓦斯煤层开采过程中采煤工作面上隅角和回风流中浓度超限、瓦斯事故时有发生但又缺乏合理有效的根治技术这一难题,开展了淮南矿区开采煤层项板抽放瓦斯技术的研究．通过采空区顶板岩层移动的理论分析,采用数值模拟计算、实验室相似材料试验和工业性试验研究方法,找到了顶板抽放瓦斯钻孔或顶板巷道合理布置的位置,采煤工作面瓦斯抽放率达到60％以上,使淮南矿区采煤工作面瓦斯灾害问题得到了根治．     

榆神府煤田开采对地下水和植被的影响

在简要说明榆神府矿区生态脆弱性和煤田开发对我国国民经济发展的重要性基础上,概述了矿区生态环境的现状、地下水的基本特征、采煤对地下水和植被的影响、以及矿区地下水与植被的相互关系;说明地下水资源是支撑矿区生态环境可持续发展的重要因子,采煤对地下水的破坏会严重影响矿区植被的恢复与重建;指出了目前矿区地下水与植被互动关系研究的不足,并提出了今后该领域应着重研究的方向.     

榆神府矿区烧变岩及地下水资源特征

榆神府矿区具供水意义的含水层为萨拉乌苏组和烧变岩,均位于煤系地层上部及浅部,在分析烧变岩水文地质条件基础上,主张在烧变岩带建立供水水源地,是解决近期矿区供水既经济可行又可靠的技术途径。     

煤矿地下水库理论框架和技术体系

针对我国西部（晋陕蒙宁甘）地区富煤缺水,且蒸发量是降雨量的6倍左右的条件,以及西部煤炭规模化开采产生的裂隙场,破坏了原有的地下水系统,产生大量矿井水,为保障煤矿安全,解决将大量矿井水外排地表蒸发损失的问题,提出了“导储用”为核心的煤矿地下水库地下水保护利用理念,研究开发了涵盖煤矿地下水库设计、建设和运行的技术体系,包括水源预测、水库选址、库容设计、坝体构建、安全运行和水质保障等六大关键技术,并在神东矿区成功建设了示范工程,累计建成32座煤矿地下水库,为矿区提供了95%以上用水,且实现了长期低成本安全稳定运行。工程实践表明,煤矿地下水库是充分利用地下自然空间和自然力储存和净化矿井水的安全、低成本、规模化的储水技术,为西部地区煤炭开采地下水资源保护利用提供了有效技术支撑。     

陕北地区地下水源与矿井开采影响关系研究

在我国陕北地区煤炭资源丰富、水资源匮乏,民生与采矿矛盾日益严重。为了研究地下水源是否受煤矿井下开采影响,采用现场调查、水质化验、沉陷预测、影响因素分析等方法,对魏墙煤矿工作面开采与马家梁地区居民用水之间相互影响情况进行研究。结果表明:矿井采掘3号煤层时,其顶板侏罗系延安组第四段砂岩含水层为主要充水水源,覆岩导水裂隙带为主要充水通道。居民用水水源多为浅部的第四系潜水及基岩裂隙水,少量的依靠深机井取白垩系砂岩裂隙水,与魏墙煤矿井下取水及排水水源不同。矿井2014—2016年采掘影响地下水位变化不明显,通过大气降雨统计、地下水入渗等计算,认为马家梁地区居民取水点水量减少源于居民用水量增加、自然气象的季节性影响以及区域降水量减少。