西部典型侏罗系富煤区地下水补径排的同位素特征

以位于吐哈盆地的大南湖矿区为例,结合该区侏罗系含煤地层渗透性好、富水性强、静储量大等典型水文地质特征,通过野外调查,沿区域主要补给方向共采取了9个地表水及地下水样,开展了氢氧同位素及水化学分析与测试;在获取研究区水样氢氧同位素特征并首次构建哈密地区氢氧同位素降雨线的基础上,系统研究了天山东段南麓区域地下水的补径排条件;结合研究区所处的干旱区域特征及主要构造的控水作用研究,基本阐明了大南湖凹陷特殊地下水系统的形成原因及水循环条件。研究结果表明:天山东段南麓雪融水是区域地下水的惟一远程补给水源,通过深渗透方式进行补给,主径流方向为由北东向南西,补给途径长;受研究区北部沙尔湖隆起、西部及南部觉罗塔格隆起、东部边界断层等隔水构造的控制,研究区总体水文地质条件较为封闭,地下水循环交替差,进而形成了大南湖矿区上侏罗系含水层具有以静储量为主、高矿化度的特殊水文地质特征。

西部典型侏罗系富煤区含水介质条件与水动力学特征

以位于吐哈盆地的大南湖矿区为例,结合该区侏罗系含煤地层渗透性好、富水性强、静储量大等典型特征,采用现场取样、压汞实验、扫描电镜等手段,系统研究了侏罗系西山窑组含水层的沉积环境、宏观地层结构、细观孔隙结构等含水介质特征;通过现场抽水试验及室内数据处理分析,研究了该含水层的循环条件及水动力特征。结果表明:研究区侏罗系含水层具有典型的隐伏古湖床沉积环境及高孔隙度、强渗透性、"孔隙-裂隙"双重含水介质共存的特殊水文地质结构特征;区域上,侏罗系含水层补给水源充沛,结合侏罗系含水层的双重介质特征,表现出具有明显滞后效应的水动力学特征,通过Boulton模型对水文地质参数进行校正,经现场试验,更符合该区地下水运动的实际规律。研究成果初步揭示了吐哈盆地富煤区由于地质沉积环境及岩性差异所导致的侏罗系含水介质结构及地下水动力场的特殊性。

哈密煤田生态脆弱区保水采煤的水文地质基础与实践

由于我国西部矿区降雨稀少、蒸发强烈,形成了该区干旱缺水、生态环境脆弱的基本特征。以位于吐哈盆地的哈密煤田大南湖矿区为研究区,开展该生态脆弱区水资源保护性采煤(即"保水采煤")的水文地质基础研究,以及顶板水害防治与保水采煤相结合的可行性探索。在系统评价研究区主要煤层顶板含隔水层结构、隔水保护层的稳定性以及受保含水层开发潜力的基础上,以大南湖五号井1801首采工作面为例,开展了研究区顶板水害防治与保水采煤相结合的实践,提出了矿区高矿化度受保含水层水开发利用的初步方案,通过该工作面的成功试采初步取得了吐哈盆地生态脆弱区水资源保护性采煤的实践经验。提出并实践了吐哈盆地典型生态脆弱区顶板水害防治与保水采煤相结合工程,为指导作为新疆四大煤炭基地之一的哈密煤炭基地煤炭资源的绿色开采具有一定的理论及实际参考。

“降深分配法”在反求水文地质参数中的应用

针对我国西部弱胶结砂岩含水介质抽水试验中存在的求参结果偏小问题,根据降深叠加原理和降深分配原则,利用群孔抽水、无专门观测孔抽水资料,采用降深分配系数法对渗透系数进行反求参,并利用FEFLOW模型进行验证。结果表明,与常规方法所求参数对比,采用降深分配系数法所求参数更能反映含水层的性质。

注浆改造厚含水砂层提高开采上限技术及应用

为了实现在厚松散含水砂层下留设防塌煤(岩)柱以提高开采上限,研究厚含水砂层区域注浆改造技术。以安徽淮北五沟煤矿1010-1工作面第四含水层(简称四含)下提高上限开采为目标,通过理论计算、注浆材料配比实验和原位注浆试验,对改造范围和层位、注浆材料的适用性、不同深度的浆液配比、钻孔布置方式和注浆方法进行分析,并通过取心测试、水文地质试验和井下钻孔验证对注浆效果进行检验。结果表明:五沟煤矿四含改造区域松散含水砂层底部无黏土,且在有含水风化基岩条件下,提高上限开采需同时注浆改造松散砂层和风化基岩;粉煤灰–水泥浆较石膏–水泥浆具有更好的体积稳定性,粉煤灰掺量20%~50%的粉煤灰–水泥浆结石率大于98%,且有较稳定的凝结强度,能够满足砂层劈裂注浆的需求,风化基岩采用纯水泥浆或10%以内掺量的粉煤灰–水泥浆,基岩之上2倍采高的砂层注入10%~20%掺量的粉煤灰–水泥浆改造后充当保护层,上部采用20%~50%掺量的粉煤灰–水泥浆进行充填压密,粉煤灰掺量随注浆深度递减;注浆终压可在最浅部砂层注浆劈裂压力的基础上,按地层压力和孔隙水压力梯度0.3 MPa/10 m增加;泄压诱导注浆可有效控制浆液的劈裂扩散方向,浆液最大扩散距离达到89.5 m;注浆后砂层和风化基岩完整性显著提高,岩(土)体试块强度提高2~5倍,注浆将砂层改造为富水性弱、极微–微透水的隔水层,可实现留设防塌煤(岩)柱提高上限开采。

赣江流域蓝水绿水资源时空变化分析

在当今的水资源管理中,分析评估气候变化下流域内蓝水、绿水资源的时空变化情形,能为维持生态系统稳定、保障社会经济的发展提供依据.本文利用SWAT模型模拟了赣江流域1960~2013年的水文循环过程,基于趋势分析、Mann-Kendall检验等方法,分析了流域内蓝水及绿水资源的时空变化情况.在空间上看,赣江流域内蓝水及绿水资源多呈上升趋势,只有流域西部、中部少数地区绿水流和蓝水流有下降的倾向,绿水储量在整个流域内都呈现出了显著的上升趋势(P<0.05).在整个流域尺度上,蓝水与绿水资源在过去50年间都呈现出上升趋势,蓝水流、绿水流、绿水储量的变化倾向率分别为11.3mm/10a、4.87mm/10a、16.4mm/10a,其中绿水流、绿水储量自20个世纪90年代后的上升趋势非常显著(P<0.05),而蓝水流则在最近20年间呈现出略微的下降趋势,在未来规划管理中应考虑人类活动取用水对水资源量的影响.