某中深层地埋管地源热泵系统测试与分析

中深层地热“取热不取水”技术是中深层地埋管地源热泵系统的核心,是影响整个系统设计与性能的主要因素。为了更全面地认识中深层地埋管地源热泵系统性能,本文对位于陕西省某矿区的孔深为3183 m的中深层地埋管地源热泵系统进行了测试,测试参数包括地下岩土层初始平均温度、地热井取热能力、热泵系统运行工况参数及系统冬季性能系数,获得了部分数据,并对结果进行了分析。通过分析可知,该地热井井底初始温度为107℃,不同深度地下温度的平均温度约70℃;单位管长换热量为217.4 W/m,在供水温度为70℃,采用散热片为末端,供暖部分负荷率约为25%时,系统性能系数为1.99。本文研究可为中深层地埋管地源热泵系统设计及运行提供参考。

山西潞安集团李村煤矿水文地质条件及矿井涌水量预测

李村煤矿为新建矿井,位于潞安矿区西部深埋区,计划开采山西组3号煤,矿井水害为煤层顶板砂岩裂隙水。在分析矿井水文地质条件的基础上,采用瞬变电磁探测成果,对3号煤顶板富水规律进行了研究,认为首采区的各含水层的富水区与构造相差程度高,且为片状分布,主要分布于两个较大倾斜构造和X7陷落柱及工业广场南部的陷落柱附近。采用富水系数法和解析法对井井底车场和首采工作面的涌水量进行了预测,认为富水系数法计算的涌水量成果较为可靠;利用承压含水层非稳定流定降深法对首采区1302工作面的涌水量进行了动态预测,发现顶板砂岩含水层是以疏干充水为特征。该研究对李村煤矿矿井建设及采区生产的防治水工作具有指导意义,同时对于山西潞安矿区西部煤层深埋区新建矿井排水系统及矿井防治水措施具有重要的参考作用。

煤系含水层地下水流速与流向测定方法研究

地下水流速从传统计算方法是从二阶不稳定渗流方程出发,求出地下水头分布,然后按照达西定律用差分法或有限元法求出渗流速度,相对误差为20%～30%。在介绍自然电位法和孔间示踪法现场测定地下水流速和流向测量原理的基础上,用实例说明了埋深800m以下煤系含水层地下水流速和流向的测定和计算方法。结果表明,运用自然电位法和孔间示踪法所测的流速的误差为6.97%,与传统方法有很大提高,其结果可为煤矿建井提供比较准确的水文地质参数。

水热型地热能同轴管换热技术研究——以河北省邯郸地区为例

目前,我国对于水热型地热资源的开发利用方式以直接抽取地下热水为主,采用同轴管换热技术的工程实例较少。通过在邯郸东部平原区开展的一项试验工程,讨论了同轴管换热技术在单井中的换热效率及其影响因素,并通过试验取得的实测数据,预测不同井深、回水温度等条件下的换热效率。结果表明:在循环水量保持基本不变的情况下,回水温度的升高,影响到换热功率的降低;当循环水量增大时,换热效率也随之增大,而当注水温度增高时,换热效率反而降低;地热井井径的变化,对换热效率影响并不明显。

河北邢东矿2#煤底板高承压水害防治研究及评价

随着煤炭开采深度的不断增加,底板承压水威胁愈加严重。以邢东矿2#煤底板高承压水害防治为例,通过区域治理工程设计及工程效果评价对深煤层高承压水害防治技术进行研究。提出区域治理注浆目的层选择应充分利用已有地质资料,如已有钻孔单位涌水量、钻进液漏失量等基础数据,确定岩溶发育段(治理层位);主孔设计时应避免波及采空区及导水裂隙带。区域治理工程施工后,原2125工作面机尾处底板出水点,2222工作面涌水点已不再涌水,治理效果显著;区域治理吨煤防治水成本约为传统防治水成本的十分之一,经济效果突出。研究方法及结论对深部煤层底板高承压水害防治具有重要意义。

贵州省凯里市龙洞泉水污染问题研究

关闭煤矿引发的环境问题日益凸显,在调查龙洞泉污染问题的基础上,阐述了关闭煤矿产生的矿井酸性废水是导致龙洞泉污染的主要因素,污染物为Fe、Mn离子,分别超过《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水标准111.8倍和36倍,水质呈酸性,污染规律呈现为季节性、间断性、独立性特征。

中深层地热能开发利用技术进展及展望

我国中深层地热能开发利用强度和广度正在持续加大,技术水平不断提高,正在向着更科学、更高效、资源节约化、技术集成化的方向发展。在总结中深层地热能开发利用技术方法的基础上,进行了技术分类,划分为二类六型,分析了各类型技术方法的优缺点,提出了目前中深层地热能开发利用比较粗放、勘查精度不高、深井换热效率低等问题。从勘查、评价、利用、回灌四个方面进行了展望。

矿井涌水量预测数值模拟研究

为了准确预测矿井涌水量,保障煤矿安全及保护地下水资源,在概化出大同矿区水文地质概念模型的基础上,建立了大同矿区地下水三维非稳定流数值模型,以塔山井田的回采工作面月回采进度为单位,分别模拟预测了8214工作面和8216工作面地下水位降至5号煤层底板位置的正常涌水量和最大涌水量,其中8214工作面的正常涌水量为1 224 m3/d,最大涌水量为1 272 m3/d,8216工作面的正常涌水量为1 392 m3/d,最大涌水量为1 440 m3/d。。结果表明:该方法将矿井涌水量预测与回采工作面回采进度有机结合起来,计算结果更加符合实际。

有关煤矿床水文地质勘查类型问题的讨论

水文地质勘查类型的正确划分是矿床水文地质勘查设计的依据,是建立在正确认识矿床水文地质条件基础上进行的。现行规范一股划分为3类3型。随着煤炭资源的不断开发,特别是进入21世纪以来,西部煤炭资源的开发和煤炭资源开采深度不断加大,矿床充水条件发生了变化,主要水害的类型也发生了变化。从煤矿床水害类型、充水条件、勘查方法的选择、地下水赋存空间特征等方面阐述了煤矿床水文地质勘查类型划分的依据和方案,依据矿床充水水源类型和水文地质条件复杂程度将煤矿床水文地质勘查类型划分为5类3型,并提出了相应勘查的工作量,为煤矿床水文地质勘查设计提供了科学的认识方案。

矿区水文地质勘查类型及基本工程量

《矿区水文地质工程地质勘探规范》GB 12719-91和《煤、泥炭地质勘查规范》DZ/T 0215-2002分别划分了13、12种矿区水文地质勘查类型,并给出了相应的工程量表。由于这种类型的划分和工程量与矿山设计的需要联系得不够紧密,以至于提交的勘探报告,往往会出现满足不了矿山设计需要的情况。我们认为,和一般矿产勘查规范一样,在满足矿山设计需要的前提下,根据所需勘查工程量的多少,矿区水文地质勘查类型也应该划分为简单、中等、复杂3种类型。文章给出了3种勘查类型和相应的工程量表。

煤矿专门水文地质勘查规范GB/T 40130—2021解读

中华人民共和国国家标准《煤矿专门水文地质勘查规范》是由自然资源部提出,中国煤炭地质总局水文地质局等单位编制。通过实例分析研究了规范的适用范围和目的任务、矿井水文地质勘查类型和工作量的确定、评价方法、专项水文地质勘查的技术要求,为认识和理解规范提供了技术依据。

鱼洞河流域废弃煤矿矿井水对水环境的影响

为了解鱼洞河流域废弃煤矿矿井水外排对水环境的影响,测定了河流水体及矿井水的pH值,SO42-及重金属(Fe,Mn,Cu,Cd,Pb,Zn)浓度和底泥中重金属(Fe,Mn,Cu,Cd,Pb,Zn)含量。结果表明:矿井水呈酸性,Fe,Mn,Zn超出当地矿井水排放标准。鱼洞河流域中河流水体pH值,SO42-,Fe,Mn和Cd浓度超出地表水水源地相关标准限值,各河段上游水体及重安江水质较好,综合污染指数法评价结果为无污染,受矿井水排入的影响,各河段下游水体pH值,SO42-,Fe,Mn明显超标,评价结果为重度污染。相关性分析及主成分分析结果表明:河流水体主要受矿井水及自然成因两方面影响。鱼洞河流域底泥中Cu,Mn未超出贵州省土壤背景值,而Fe,Cd,Pb,Zn均存在一定程度的超标,地累积指数法评价结果表明:鱼洞河流域河流底泥受Cd,Pb,Fe的轻微污染,矿井排水口底泥受Fe中度至强污染。

区域超前探查治理技术在邯邢矿区深部采煤底板水害防治中的应用

针对超前区域探查治理技术在探查治理设计、注浆改造工艺、治理效果评价方面存在的问题,通过分析邯邢矿区水文地质条件及邢东矿、辛安矿水害防治工程实例,对超前区域探查治理技术在深煤层底板高承压水害防治中的应用进行研究。研究得出:注浆治理目的层应综合分析研究区水文地质条件、突(涌)水方式,选择离煤层最近、厚度适中、可注性较好的含水层进行注浆改造;水平孔布设距离应考虑研究区水文地质类型、地质构造复杂程度及发育程度确定孔间距,并设计机动孔;水平孔布置方式应考虑工程目的;治理应按"探、注、验一体化"的思路,对钻进过程中遇到的地质现象实施注浆治理并检验;治理效果应利用突水系数、含水层涌水量、矿井涌水量、构造发现率、初始奥陶系岩溶水压等指标,通过迭代指数法组合量化后,重新评价。

鄂尔多斯盆地大牛地地区奥陶系马家沟组马五_(5)亚段白云岩地球化学特征及成因

鄂尔多斯盆地大牛地地区马五_(5)亚段发育优质白云岩储层,白云岩成因是天然气勘探中储层预测的关键。结合岩石学特征,通过对碳氧同位素、微量元素及流体包裹体等测试资料的分析,深入探讨了大牛地地区马五_(5)亚段白云岩的地球化学特征及成因机制。研究表明:①马五_(5)亚段主要发育泥晶白云岩和粉细晶白云岩,泥晶白云岩主要发育于马五_(5)亚段底部,粉细晶白云岩主要发育于马五_(5)亚段中上部。②泥晶白云岩中发育水平藻纹层、鸟眼及针状膏岩假晶等原始沉积构造,孔隙不发育;白云石有序度较低;微量元素Sr、Na含量高,Fe、Mn含量低;岩石形成时期的盐度与泥晶灰岩基本一致。推断泥晶白云岩为准同生阶段的产物。③粉细晶白云岩中常见残余砂屑和雾心亮边结构,孔隙发育且以晶间孔为主;白云石有序度相对偏高,与泥晶白云岩相比,Sr、Na含量低,而Fe、Mn含量高;岩石形成时期盐度与泥晶灰岩相似。推断粉细晶白云岩为回流渗透作用下的产物。④马五5亚段白云石化流体主要为海源性流体,无大气淡水及热液流体的参与。基于上述岩石学和地球化学特征,建立了大牛地地区马家沟组马五5亚段准同生和回流渗透白云石化模式,为研究区优质白云岩储层的预测及地质勘探方向选择提供了理论指导。

鄂尔多斯盆地南部奥陶系马家沟组中下组合白云岩稀土元素特征及其成因

基于岩石学及稀土元素等特征,开展马家沟组中下组合白云岩储层成因机制研究。结果表明,研究区主要发育泥微晶、粉细晶和细中晶3种类型的白云岩;不同类型白云岩的稀土元素总含量具有一定的差异性,整体含量较低,平均值为13.75×10^-6,Y/Ho平均值为38.4,主要与沉积与埋藏作用有关;白云岩稀土元素的配分模式均与泥晶灰岩相似,轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损,NdN/YbN的平均值为6.87,δCe值均表现为显著负异常;不同类型白云岩稀土元素Eu异常值具有一定的差异性,泥微晶白云岩δEu值表现为微弱正异常,平均值为1.02,粉细晶白云岩和细中晶白云岩表现为微弱负异常,平均值均为0.96,且多数样品Y和La呈显著正异常,表明泥微晶白云岩形成于相对开放、低氧化性、低温度的局限台地环境,粉细晶白云岩形成于相对封闭、低还原性、弱—中等水动力条件的潮缘浅滩环境,细中晶白云岩形成于相对封闭、低还原性、温度相对较高的潮坪浅滩环境,且主要受回流渗透白云石化作用机制控制。

贵州凯里市鱼洞河流域水质污染因子及其变化分析

20世纪80、90年代的近20年中,鱼洞河流域的煤矿开采处于无序状态,造成了河流的严重污染。设置了16水质监测断面进行取样调查,同时选取了10个主要煤矿酸性废水排泄口进行同步监测。根据当地的地表水体环境背景值,结合国家相关水质标准,筛选出7项造成河流污染的水质因子,最终确定污染物主要来源于煤矿酸性废水的排放,铁、pH值、镉和硫酸盐是区内酸性矿井水的主要的污染因子。

大同煤田寒武-奥陶系岩溶水系统东北区特征分析

大同煤田东北区寒武-奥陶系岩溶水以承压状态赋存于煤层底板之下,是当地重要供水水源,为确保煤田安全开采同时保护地下水资源,需对大同煤田东北区岩溶水系统特征进行分析。文章利用钻探、测井手段及水化学、水位监测数据、矿井开采资料及实地调查对研究区内岩溶水系统特征进行分析,认为研究区寒武-奥陶系岩溶顶板标高变化特征与煤向斜发育特征一致,岩溶含水层厚度发育极不均匀;研究区大部分地区为弱径流区,水化学类型以HCO3·Cl-Na型为主;地下水水源补给为西部上覆含水层越流补给和东部露头区入渗补给;研究区水位逐年下降,且呈逐年增大下降趋势,这是由于区内人工排泄点增多、人工抽采量大导致;研究区岩溶水峰值水位滞后雨季一到两个月。依据本结论对研究区煤田安全开采及岩溶水合理取用有指导意义。

测录井资料在油水层识别评价中的应用——以埕海低断阶沙二段为例

针对埕海低断阶沙二段低孔低渗储层,测井识别油水层难度大的特点,提出将测井与录井资料识别油水层的特点有机结合。利用气测曲线的峰形特征、全烃含量与轻重烃组分的基础上,优选简易参数法、渐趋法对油水层定性判定;利用测井响应特征对储集层进行四性关系研究,完善补偿密度—电阻率比值电性图版法,建立油层下限标准,对油水层进行定性或定量评价,为储量计算与油田开发方案设计提供依据。

贵州省鱼洞河流域桃子冲岩溶泉污染现状及机理

21世纪以来,贵州省凯里市鱼洞河流域煤矿的无序开采致使多个岩溶泉及多条地下暗河遭受污染,给当地百姓生活带来严重的危害。天然的喀斯特岩溶地质特征又导致其污染机理复杂,治理难度大。以鱼洞河流域地区桃子冲泉为例,通过对万利-青杠坳煤矿开采历史的调研及现场勘查,结合水质化验资料,深入探讨了桃子冲泉污染现状及机理。研究结果表明:桃子冲泉水质pH值、SO_(4)^(2-)、Fe^(2+)、Mn^(2+)值均超出地表水源地相关标准,其中Fe^(2+)超过标准相应限值145倍;桃子冲泉污染物主要来源于万利-青杠坳煤矿的采空区酸性废水,煤层开采导致其底板破坏,裂隙发育导通了下部桃子冲泉岩溶通道,进而矿井废水混入桃子冲泉,造成泉水污染。

祁连山南麓露天采坑生态环境修复技术研究

祁连山是我国西北重要的生态屏障,以往露天煤矿的破坏性开采导致生态环境问题突出。为系统修复祁连山南麓露天煤矿开采引发的生态环境问题,选取木里煤田聚乎更矿区为研究区。通过无人机遥感解译、现场调查、工程地质测绘等技术手段,从水文地质、工程地质、环境地质角度提出研究区生态环境问题主要为地貌生态景观及地表草甸冻土破坏、采坑及渣山边坡失稳和采坑积水等;提出矿山生态修复治理应综合考虑工程地质、环境地质、水文地质理论知识结合生态学知识,即整治矿区内边坡失稳的同时考虑地表及地下水的联通与保护,对矿山植被修复采取以自然恢复为主,人为干预为辅的原则。考虑到不同露天矿井的差异性,提出应针对不同矿坑采用“四工程一保障”开展生态修复工作。“四工程”即“采坑整治、边坡与渣山治理、水系修复、植被复绿”四项工程措施;“一保障”指矿区生态环境监测信息系统。