A New Discovery on the Deformation Behavior of Shale Gas Reservoirs Affecting Pore Morphology in the Juhugeng Coal Mining Area of Qinghai Province, Northwest China

Objective The Juhugeng mining area in Qinghai Province of northwest China has attracted wide attention among geologists for it hosts typical coal measure gases.The shale gas reservoirs were reformed by intensive structural movements during geological periods,

基于InSAR监测数据的采煤沉陷特征及稳定性分析——以江苏省沛县矿地融合示范区为例

为查明江苏省沛县采煤沉陷区时空发育特征、发展趋势及其危险程度,更好地指导地质灾害防治与生态环境修复工作,在煤矿开采资料分析和野外调查成果的基础上,开展基于多期Sentinel-1卫星的合成孔径雷达干涉测量数据技术的地表沉降监测。通过采煤沉陷区2018—2022年InSAR监测数据进行地表变形分析得知:2018—2022年,采煤沉陷区地表已沉降0.139~0.558 m,2022年6—12月采煤沉陷区地表沉降速率为0~2.159 mm/d;已稳沉沉陷区(老采空区)沉降量已接近最大值,沉降速率逐渐减小并趋于0,未稳沉沉陷区(新采空区)沉降量和沉降速率从0开始并逐渐增大;2022年底尚存在未稳沉沉陷区面积约18.45 km 2,主要分布在张双楼煤矿等煤矿近5 a开采区域。采煤沉陷区InSAR监测数据可以较好地反映这一时期的变形特征,研究可为沛县采煤沉陷区综合治理工作提供科学依据,亦可为其他类似区域采煤沉陷区特征分析和综合治理工作提供参照。

综合电参数在采煤地区拟建城市区地质结构识别及其评价研究

贵州黔西北地区煤矿资源丰富,因煤矿开采导致城市地下地质结构变化从而引发安全问题。城市地下空间是城市未来发展的重要增长极,拟建城市规划区地下空间地质结构的识别及评价工作极为重要。文中提出基于电场理论、采空区氧化还原环境及煤区地质规律,综合电阻率、电流、自然电位等多个电参数对采煤区拟建城市区地质结构快速识别的方法,并对强风化层、老窑采空区、煤矿采空区等地质结构特征进行评价。取得成果与实地踏勘、已有工程一致,可为城区建设场地地质灾害危险性评价和地下空间开发利用提供重要依据。该方法具有无损、高效、绿色、低成本等优势,值得进一步研究推广。

多基线距DInSAR反演河南省永城煤矿区地表形变

永城是河南省重要的煤炭生产基地,煤矿开采后形成的塌陷区中有70%以上是耕地,已严重威胁到当地居民的生产生活秩序以及生命财产安全,迫切需要采用快速高效的技术手段获取塌陷区的信息来为相关部门提供决策依据;研究中选用2004～2006年的6景ASAR数据,采用基于相干目标的多基线距DInSAR技术对河南永城煤矿区的地表形变进行反演;研究中采用的地表形变反演技术克服了传统DInSAR技术失相干的问题,反演得出的地表形变的范围和程度与调查结果相吻合,表明该项技术具有很强的实用性和推广性;最后分析反演误差产生的原因并提出今后可采用L波段以及多平台联合监测来提高煤矿区地表形变的精度。

基于AHP-集对分析法的河南煤炭采空区地下水资源利用评价

为了解决煤炭矿区水资源短缺的问题,从河南省六大煤炭矿区(鹤壁、焦作、永城、平顶山、义马、郑州)选取18个典型煤炭采空区,收集水文地质资料,采用AHP-集对分析法,构建以河南省典型煤炭采空区地下水资源利用作为目标层,以水量、水质、矿区水资源利用现状作为准则层,以矿井涌水量、平均煤厚、采空区面积、最大开采埋深、煤层顶板岩性、地质构造复杂程度、总硬度、溶解性总固体含量、pH值、氯离子含量、矿井水利用率、激励政策12个评价指标作为指标层的评价指标体系,对河南省典型煤炭采空区地下水资源利用进行评价,同时采用层次分析法对AHP-集对分析法评价结果进行对比验证。结果表明:两种方法的评价结果基本一致,河南省六大煤炭矿区典型采空区地下水资源利用可行性以焦作矿区最优、永城矿区最差,其余4个矿区居中且评价结果相近,说明采用AHP-集对分析法构建的河南省典型煤炭采空区地下水资源利用评价指标体系及评价结果是比较可靠的。

1991-2022年云南省煤矿水害事故统计及特征分析

2022年云南省发生3起水害事故,煤矿水害是制约煤炭生产重大灾害之一。针对云南省煤矿水害事故频发的历史及现状,对近三十年来(1991-2022年期间)的煤矿水害事故汇总,利用数理统计方法从时间顺序、发生地域、透水特征、事故水源、矿井类型、伤亡情况等方面进行了统计归纳及典型水害事故成因分析。研究表明:1991-2022年水害事故共发生43起,死亡189人;云南省67%的水害事故发生在滇东地区的曲靖市;水害水源以老窑(空)水为主,水害事故发生时间多在8:00-24:00之间,每年6月份,11月份水害事故最高,共7起。总体而言,历史上煤矿关闭及煤矿不断兼并重组,矿区内存在关闭矿井多和废弃巷道交错叠加,增大水害事故的可能性和复杂性,未来老采空区水害是影响安全生产的主控因素,防控亟待加强,在“十四五”煤炭行业的发展中应积极应对。

山西省阳泉山底河流域煤矿“老窑水”动态特征、演化机理及对娘子关泉域的环境效应

【研究目的】煤矿“老窑水”以分布范围广、隐蔽性强、污染程度重、自然净化慢、持续时间长等特点,成为后采煤时代严重威胁中国生态文明建设的重要制约因素。【研究方法】本文以山西省阳泉市山底河流域煤矿“老窑水”为研究对象,通过长系列水质和水量系统性监测,运用统计学方法系统分析了山底河流域老窑水的水量和水质动态特征及其演化机理,评估了“老窑水”对娘子关泉域岩溶水的环境效应。【研究结果】研究表明,山底河“老窑水”总出口pH值平均为3.58,TDS平均为4744 mg/L,SO_(4)^(2-)平均为3327 mg/L;雨季地下水位上升后与采空区接触面积或体积增大和降雨量的影响滞后等是造成煤矿“老窑水”的流量与水化学特征指标电导率、SO_(4)^(2-)浓度非线性相关的主要原因;煤系地层中黄铁矿的强氧化反应主要发生在地下水位季节变动带、包气带和地表;煤矿采空积水区的一定深度为还原环境,具备开展微生物法治理的条件;山底河煤矿“老窑水”出流后进入下游碳酸盐岩河段渗漏,对娘子关泉域岩溶水的渗漏补给量达7247.08 m^(3)/d,水质差,是娘子关泉域岩溶地下水的重要污染源。【结论】山底河流域“老窑水”流量对降雨量的调蓄周期为半年;水化学特征指标与流量呈非线性相关,“老窑水”黄铁矿的强氧化反应主要发生在地下水位季节变动带、包气带和地表;“老窑水”出流后渗漏补给娘子关泉域达7247.08 m^(3)/d,SO_(4)^(2-)、Fe和Mn超标严重,对泉域岩溶水污染严重,急需开展煤矿“老窑水”的治理和废弃煤矿生态修复。

滇东典型煤矿区小流域沉积物重金属来源及风险评价

【研究目的】滇东地区是中国南方重要的煤炭生产基地,研究典型煤矿区小流域沉积物重金属来源及生态风险,对煤矿区生态环境保护和治理有着重要的现实意义。【研究方法】系统采集小流域表层沉积物样品,测定重金属As、Cd、Cu、Pb、Hg、Mn、Ni、Cr、Zn和V的含量,运用地累积指数法、潜在风险指数法对重金属污染状况和潜在生态风险进行评价,并通过数理统计方法分析了其潜在来源。【研究结果】小流域沉积物中除As和Pb外,其余重金属均超过了云南省土壤背景值,但仅Cu的平均含量超过风险筛选值。在空间分布上,Cr、Ni和V为中等变异,其余重金属为高度变异。各重金属污染程度排序为Cr>Cu>Cd>Mn>Zn>V>Ni>Hg>Pb>As,其中Cr主要为偏中度污染,Cu、Cd、Mn、Zn、V和Ni主要为轻度污染,As、Pb和Hg主要为无污染。沉积物重金属潜在生态风险总体呈低风险—中等风险,Cd和Hg是最主要的生态风险因子,均表现为中等风险,其余重金属的生态风险则较低。相关性分析、主成分分析和聚类分析结果表明,沉积物重金属受到人类活动和自然背景的双重控制,其中Mn、Ni、V和Cr主要为自然来源,As、Hg、Cd和Pb主要为人为来源,而Cu和Zn则受到自然来源和人为来源的综合影响。【结论】虽然研究区为滇东典型的地质高背景区,但煤炭工业等人类活动对流域沉积物生态环境质量造成的潜在风险也不可忽视,尤其要注意Cd和Hg的监测和治理。

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。

永城矿区采煤扰动对土地资源的影响及土地复垦

着重分析了永城矿区采煤扰动对土地资源造成的影响,针对永城矿区实际情况,提出了可采用的不同土地复垦模式,并简要分析了土地复垦效益。

陕北煤矿区地表水环境评价与水矿捆绑模式研究

为解决陕北煤矿区的经济发展与水环境关系问题,更好地保护矿区生态和环境。通过对陕北主要煤矿区地表水环境的实际监测和对历年水文数据分析,依据国家《地表水环境质量标准(GB3838—2002)》和内梅罗水质指数法进行了地表水环境安全评价。结果表明:(1)陕北煤矿区的窟野河、窟野河人工湖、秃尾河、榆溪河、中营盘水库和红碱淖的水均为Ⅴ类水质;(2)陕北煤矿区地表水量呈减少趋势,尤其是煤炭工业发展以来地表水量减少速度加快。针对陕北煤矿区的水环境问题,提出了能解决经济发展与水环境关系的"水矿捆绑"发展模式,介绍了其具体实施流程,并对该模式的优势及不足之处进行了评价。

采煤沉陷区土壤成分变化研究——以潞安集团王庄煤矿为例

煤炭开采导致地表大面积沉陷、土壤肥力下降,从而影响耕地生产能力。通过对潞安集团王庄煤矿采煤沉陷区沉陷3年、6年的土壤成分进行对比分析研究,得出以下两点主要结论:①土壤养分有从沉陷地顶部向底部汇集的趋势,沉陷3年的沉陷地顶部和底部的土壤养分差别较大,而沉陷6年的沉陷地顶部和底部土壤养分差别不大;②沉陷3年的土壤和沉陷6年的土壤的pH值虽无大的变化,但其底部、中部、顶部电导率却存在显著差异,即沉陷地底部土壤有盐化趋势。依据研究结果,提出了改善土壤物理、化学性状等相应的土地整治策略。

山西省煤矿区陷落柱分布规律与突水预测研究

山西省煤矿区岩溶陷落柱主要分布在汾河流域与沁水盆地两大区域,在汾河流域,自汾河上游向下,陷落柱分布密度呈现出依次增大的趋势;在沁水盆地,表现为以盆地北缘的阳泉矿区分布密度最大,其它矿区密度较小的特点。通过对山西省煤矿区陷落柱突水性的分析,总结出判断陷落柱突水的主要影响因素:一是陷落柱是否处于强径流带,二是陷落柱充填物的胶结与压实程度,三是陷落柱所在矿区的构造与水文地质条件,并以此为依据将矿区划分为突水可能性大、突水可能性中等和突水可能性小三种类型,成功实现了矿区陷落柱突水预测。预测结果表明,霍西煤田霍州矿区是导水陷落柱发育的重点矿区,潞安矿区深部开采时存在岩溶陷落柱突水的潜在可能性,其它矿区岩溶陷落柱导水事故发生的可能性较小。

生态脆弱地区的煤炭工业区域性规划

论述了陕北侏罗纪煤田矿区总体规划和采矿权批设的缺陷,提出了进行区域性煤炭工业大规划问题,建议在保护合理生态水位埋深条件下,规划开采区域,确定采煤方法,建设绿色矿区。

河北承德煤岭沟煤矿矿体三维模型的建立及其意义

使用Micromine公司的Kan-tan3D软件将承德煤岭沟煤矿中所收集到的钻孔数据、地质剖面图等资料,进行三维地质建模,完成了地层、构造、已知煤层的三维实体模型,首次做出了可从任意角度观察的承德煤岭沟煤矿矿体三维可视化模型。该研究成果为今后对该区煤炭资源的勘查、开发及经济评价提供了科学的依据。

永城煤矿塌陷区水塘污染状况及鲫鱼血液对其的指示研究

为了评估永城煤矿塌陷区重金属污染情况,用水生生物指示水污染程度,采用pH计和原子吸收光谱法结合石墨消解法,检测永城煤矿塌陷区土壤和水体样本的pH值和重金属含量,以污染区的鲫鱼(实验组)和天沐湖自然保护区的鲫鱼(对照组)作为样本,观察胁迫条件下鲫鱼血常规和形态的变化.结果表明,煤矿塌陷区土壤和水体都呈弱酸性,符合土壤和地表水环境质量标准.塌陷区土壤和水体中五种重金属Cu,Cd,Pb,Cr和Zn浓度均显著高于对照组(P<0.05).实验组鲫鱼白细胞、淋巴细胞和嗜酸性粒细胞百分率明显高于对照组(P<0.01),而红细胞数、血红蛋白含量、中性粒细胞和嗜碱性细胞百分率均明显减少(P<0.01).实验结果提示,该塌陷区域水体和土壤均有不同程度的重金属污染.鲫鱼的血细胞数目和形态均发生了显著变化.

江西萍乡采煤区地面塌陷灾害现状及发展趋势分析

江西萍乡素有“江南煤都”之称,曾是近代中国十大矿厂之一,为国家的社会经济发展做出过突出贡献,同时也在采煤区造成了严重的地面塌陷灾害,形成了6个相对独立的地面塌陷“盆地”,分别为:安源—髙坑塌陷区、青山塌陷区、白源塌陷区、巨源塌陷区、黄冲—焦源塌陷区和杨桥塌陷区,塌陷总面积79.7km2。塌陷区内房屋、道路、市政设施、农田、水利等设施遭受了较严重的破坏。本文较全面地阐述和分析了研究区地面塌陷灾害的现状和成因,对地面塌陷灾害的发展趋势作了初步预测,并提出了地面塌陷灾害的综合治理建议。

山西省典型煤炭国家规划矿区煤层气储层物性对比

基于晋城、阳泉、西山、离柳四大国家煤炭规划矿区煤田基础数据、试井数据等对比,评价了煤层气的主要储层物性。研究结果显示:晋城和离柳矿区煤层气较为富集,渗透性较好,阳泉矿区和西山矿区煤层含气量较低,渗透性较差。储层压力统计结果显示,晋城、阳泉、西山矿区储层一般欠压,离柳矿区储层压力状态为正常,同时各矿区多煤层流体系统具有差异性。煤系地层地下水封闭指数计算结果显示:离柳矿区封闭指数最高,西山矿区封闭指数最低,显示出较为开放的流体系统,不利于煤层气的富集保存。各矿区储层物性差异性,决定了煤与煤层气协调开发"三区联动"的时间参数和空间参数需要作适当调整。

河南永城煤炭矿区环境地质问题及防治对策

依据野外调查资料,对河南永城煤炭矿区开采引发的地面塌陷、地裂缝、水资源系统破环、土地资源破坏等环境地质问题进行了详细的分析研究。根据实际情况,提出了永城煤炭矿区不同环境地质问题的防治措施,避免、减轻或得以治理,并对防治投资、管理提出了建议。同时,提出了在地面塌陷形成以前就采取"超前"的综合防治措施,提出"和谐开发、合理改造、以用促治"综合治理的思想。

湖南寒婆坳矿区煤层夹矸的岩石矿物特征及其地质意义

煤变质程度升高和煤层夹矸中矿物的转化与周围变形环境变化密切相关,利用偏光显微镜、X射线衍射(XRD)等测试手段,对湖南寒坡坳矿区煤层夹矸的岩石矿物学特征、伊利石结晶度等进行了研究,并探讨了黏土矿物特征直接或间接指示煤变质程度,以及对温度、压力等变化的响应。结果表明:黏土矿物这一层状结构硅酸盐矿物对研究区变形环境变化反应十分敏感,煤层夹矸中红柱石(空晶石)与伊利石、叶蜡石和绿泥石等共生,伊利石结晶度高,结晶度分布于0.14060°~0.09090°△2θ,平均晶层厚度(L_(c))大于566×10^(-1) nm;利用伊利石(001)峰面积、半高宽分别与不规则部分γ峰的面积和半高宽的比值,伊利石结晶有序度显示与煤有机结构演化一致的特征;镜质体反射率和拉曼光谱地质温度计揭示煤系石墨形成的变质温度为400~500℃或更高,指示研究区煤层遭受低级浅变质作用,煤层夹矸中伊利石为2M_(1)多型,b_(0)分布于8.8836~9.0305×10^(-1) nm,指示煤层及围岩遭受低中压的变形环境,形成的压力条件在250~400 MPa或更高;依据不同变质程度煤的XRD结构参数随形成温度的变化,显示较高的受热条件是有机质演化和夹矸中矿物转变的重要因素,但是相近温度变化区间内煤中有机质结构单元面网间距(d_(002))持续减小,指示着地质过程强烈的构造应力能明显催化石墨化进程。