Identified the hydrochemical and the sulfur cycle process in subsidence area of Pingyu mining area using multi-isotopes combined with hydrochemistry methods

Groundwater serves as an important water source for residents in and around mining areas.To achieve scientific planning and efficient utilization of water resources in mining areas,it is essential to figure out the chemical formation process and the ground water sulfur cycle that transpire after the coal mining activities.Based on studies of hydrochemistry and D,^(18)O-H_(2)O,^(34)S-SO_(4)isotopes,this study applied principal component analysis,ion ratio and other methods in its attempts to reveal the hydrogeochemical action and sulfur cycle in the subsidence area of Pingyu mining area.The study discovered that,in the studied area,precipitation provides the major supply of groundwater and the main water chemistry effects are dominated by oxidation dissolution of sulfide minerals as well as the dissolution of carbonate and silicate rocks.The sulfate in groundwater primarily originates from oxidation and dissolution of sulfide minerals in coal-bearing strata and human activities.The mixed sulfate formed by the oxidation of sulfide minerals and by human activities continuously recharges the groundwater,promoting the dissolution of carbonate rock and silicate rock in the process.

基于Landsat 8的辽宁弓长岭区遥感蚀变信息提取

在详细解读辽宁弓长岭区Landsat 8影像数据的基础上,结合矿物光谱理论和弓长岭地区(地表植被覆盖严重)的基础地质资料,采用主成分分析法与比值法相结合的方式对该区2017-05和2017-08两个时段的Landsat 8多光谱遥感数据的蚀变异常信息进行了提取。结果表明:利用主成分分析法与比值法相互结合所形成的波段组合比单独运用主成分分析所提取的蚀变异常信息更加明显;此次研究中2017-05数据所提取出的羟基蚀变信息及2017-08数据所提取的铁染蚀变信息主要分布于弓长岭一矿区、二矿区、三矿区和独木—八盘岭矿区地表出露矿体的外围。这也说明将主成分分析法与比值法相结合对于植被覆盖严重区域的蚀变信息提取仍具有较好的效果。

岩溶区地下水数值模拟分析及开采方案比选

数值模拟是解决地下水开采评价问题的有效途径之一。为安全高效开发岩溶塌陷区地下水资源,以山东省临沂市岩溶区为例,根据水文地质调查分析,充分掌握了岩溶区地下水补给规律、运移规律、分布规律,在此基础上,选取合理模拟范围,建立数值模型,开展多方案地下水动态演化数值预测分析,据此来分析评价最优开采方案。研究结果表明:方案一岩溶塌陷危险性较高,数值观测孔水位在第1279 d、第1644 d、第2019 d和第3105 d时,水位降至灰岩顶板标高39.9 m以下,将引发岩溶塌陷风险;方案二则较安全,数值观测枯水期水位接近灰岩顶板标高,既达到地下水开发利用潜力的标准,又可保证生态地质环境安全,因此,建议采用方案二。开采过程中预警区水位应位于基岩顶板标高以下,以避免岩溶塌陷发生。本文研究结果可为类似塌陷区的科学开采提供参考。

NEMV技术在官地矿中六采区的应用

官地矿中六采区地质构造复杂,小断层、褶曲、陷落柱发育,同时由于该区域地表山高坡陡,植被发育,无法采用三维地震勘探技术进行探测,在此情况下,使用基于应力-自然电磁脉冲的NEMV技术对该区域进行探测。该技术采用无人机进行数据采集,不受地面情况影响,能够准确查明煤层赋存、地质构造形态,并对采空区、陷落柱等水文条件不清的区域进行精细探查。通过各煤层应力系数平面图异常分布进行划分,在研究区内共发现采空区1处,积水区1处,陷落柱2个,有效解决了煤矿开采中的实际问题。

阳山矿区严重漏失垮塌地层钻进工艺及工程实践

严重漏失、垮塌地层快速钻进工艺的研究与应用是当前固体矿产勘查地质岩心钻探亟需解决的问题之一。文章结合甘肃阳山金矿钻探工程实践,针对长孔段的严重漏失、垮塌地层,总结了一套适用于该矿区快速勘探的绳索取心钻进和全面钻进、顶漏钻进工艺,采用水泥临时封堵、套管封堵、扩孔、跟管等方式进行封堵的钻进方法,分析了其应用效果,提出了在该地层钻进的认识与思考,以期为同类型地层钻探提供参考。

西湾露天煤矿采区转向方案研究

采区接续转向方式不仅影响露天煤矿生产稳定及剥采比均衡,而且是影响露天煤矿生产组织管理及生产成本的重要因素。国家能源集团陕西神延煤炭有限责任公司西湾露天煤矿(以下简称“西湾露天煤矿”)面临着首采区开采到界及产能核增的生产影响,为了解决由此产生的生产接续及采区转向问题,基于西湾露天煤矿开采条件与开发现状,在西湾露天煤矿优化原采区划分的基础上提出采区划分及重新拉沟、扇形转向、L型推进3种转向方案,对比分析了各种采区转向方案生产能力、均衡剥采比、排土规划等方面的影响,并综合优选最佳采区转向方案。研究结果表明,L型推进方案均衡期数最少,重新拉沟方案剥采比极小值最小,扇形转向方案平均剥采比最小;在农田征地且方家畔尾坑可利用排土时,推荐采用重新拉沟方案,在首采区农田征地问题不能解决时,建议采取L型推进方案。

三维地质雷达与三维地震在矿区地面塌陷隐患检测中的应用

地面塌陷作为一种常见的地质灾害,在地下矿山采空区或岩溶地区尤为突出。本文探讨了三维地质雷达技术与三维地震技术在矿区地面塌陷隐患检测中的应用。首先介绍了该地区地质情况和地面塌陷事件的背景,其次详细阐述了三维地质雷达技术和三维地震技术的原理、特点及其在地质灾害监测中的应用。通过对地质雷达参数设计与调整、数据采集与处理方法的讨论,揭示了这些技术在地面塌陷隐患检测中的重要作用。文章最后指出,综合运用地质雷达和三维地震技术可以提高地质灾害监测的精度和效率,为地面塌陷隐患的及时发现和预防提供技术支持,这对于构建安全、稳定的社会环境具有重要意义。

大湾煤矿初始拉沟位置的选择

为了实现大湾煤矿工程建设合理发展,尽快投入生产,提高经济效益,提出了2个初始拉沟位置的方案,并分析了矿建工程量、矿建投资、均衡剥采比等指标对不同方案的影响。结果表明:方案1在采场北部露头沿煤层走向拉沟,倾向推进,矿建工程量较小,矿建投资较小,均衡剥采比均衡期较长,但均衡剥采比较大;方案2从采场西部沿煤层倾向拉沟,走向推进,矿建工程量较大,矿建投资较大,均衡剥采比均衡期短,一期均衡剥采比较大,二期均衡剥采比较小;若扩大方案1矿建工程量,可降低均衡剥采比,但会增加投资。综合分析2种方案,最终确定方案1且不增加矿建工程量为较为合适的拉钩位置方案。

基于沿空留巷技术的工作面过陷落柱工程实践

矿井采掘工作揭露陷落柱等地质构造时,往往会带来较多潜在隐患,可能导通含水层、造成瓦斯超限和形成支护难题等。针对6102工作面揭露大型陷落柱影响区的技术难题,矿方根据陷落柱产状及潜在的隐患情况,结合矿井较成熟的沿空留巷理论及经验,成功实施了基于沿空留巷技术的过陷落柱工程实践,在损失一定保护煤柱的代价下,确保了工作面安全快速跳过陷落柱影响区域,沿空留巷技术优势得到验证。

基于对数比变换和分形模型的地球化学异常识别与提取——以云南个旧锡多金属矿集区为例

覆盖区弱缓异常识别与靶区圈定,是矿产勘查的难点。云南个旧锡多金属矿集区50%以上面积被晚三叠统个旧组灰岩覆盖,属于典型老矿山,有必要开展新一轮找矿工作。本文以个旧锡多金属矿集区为研究对象,利用1∶20万水系沉积物数据,分别进行对数比变换、因子分析、S-A分析和靶区圈定。结果表明:加性对数比变换增强了因子分析的地质解释性,因子F1和F2的元素组合分别代表了酸性岩浆热液高-中-低温叠加的Sn矿化和基性岩浆体系的Cu矿化特征;S-A分析得到的异常区与个旧东西矿床高度契合,证实了S-A分形方法能有效消除“闭合效应”,提高覆盖区的异常识别效率;在未充分探明的异常区,圈定了4个潜在靶区,为后续的锡矿资源勘查提供了科学依据。

滇东北某铅锌矿床探采对比研究

滇东北某铅锌矿床深部主矿体为研究对象,以矿体面积误差率、矿体面积重合率、矿体形态歪曲率等多个指标为研究参数,系统开展探采对比研究。研究结果显示:目前的勘查网度基本合理,而面积重叠率、形态歪曲率则不太理想,说明除了要严格按照现有工程网度进行布置钻探工程外,特殊地段(构造附近、小矿体赋存地段、矿体边缘部位等)的工程布置仍需适当加密;矿区常见的蚀变类型有方解石化、黄铁矿化、白云石化,这些特征均可作为重要的找矿标志。

中近距离煤层多采空区回采巷道底鼓变形机理

为了研究不同煤层开采间巷道底鼓的变形破坏机理,以肖家洼矿221303材料顺槽为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测协同的手段,利用FLAC3D对该巷在多采空区下底板偏应力云图、位移及应力张量分布特征进行对比,结果表明:上层煤层120801工作面与邻近221301工作面采空后叠加的采动应力使221303材料顺槽周围的最大偏应力为11.2MPa,最大主应力比值为4,处于高偏差应力带内,为该顺槽煤壁片帮,底鼓剧烈提供了必要的应力环境。120803工作面回采过程中引起偏应力重分布,沿采空区遗留煤柱转移至顺槽,导致掘进过程中底鼓剧烈。

煤巷掘进临时支护技术与装备研究进展及发展路径

临时支护作为煤巷永久支护的“排头兵”,是煤巷掘进的关键环节,其在时间和空间上的高效性直接决定了煤巷掘进和后续支护作业的效果,因此,高效临时支护技术与装备的研发是煤巷掘进的关键攻关方向。重点介绍了传统简易式、机载式、自移迈步式、新型临时支护机器人等临时支护技术与装备的研发进展及应用,对比归纳总结了不同类型装备的优缺点。系统提出了当前我国煤巷临时支护发展的关键核心方向:①临时支护装备的智能化升级;②具有智能感知、支护力及支护姿态自适应调整优化的临时支护机器人的研发。依据煤矿生产的实际需求和煤炭行业的发展需要,预测了煤巷临时支护技术与装备的发展趋势:①研发掘-支-锚-运一体化快速掘进系统,并从系统工程学角度统筹考虑,合理平衡及科学优化各循环工艺流程;②突破“围岩-支架”相互作用动态实时监测技术,实现掘进工艺及临时支护参数随围岩条件变化的实时调整;③通过临时支护装备的智能化升级,实现煤巷掘-支的无人化智能控制;④基于“透明化”矿山,开发智能探-掘-支技术,实现煤巷掘-锚-支装备智能感知、自适应调整。

结合SBAS-InSAR与光学遥感的矿区地表塌陷监测

针对矿区地表塌陷过程中难以获取全面的形变信息问题,以赵固二矿采煤塌陷区为研究区,首先,基于多源多时相光学遥感影像采用综合归一化差异水体指数提取开采塌陷区积水的空间展布情况;然后,利用SBAS-InSAR技术处理63景2017年3月19日—2021年4月27日Sentinel-1A影像,获取研究区地表形变信息。结果表明:2010—2019年年均塌陷积水面积新增幅度基本平稳,2019—2021年年均塌陷积水面积新增幅度减小;研究区最大形变速率为-60.42 mm/a,形变速率小于-15 mm/a区域均有房屋墙体损坏和地裂缝现象。该方法有效地提取了开采塌陷区较长时期内地表形变信息和空间展布情况,为矿区地表塌陷监测提供新的思路,形成了一套有效的矿区地表塌陷监测工作方法和流程,达到了遥感技术在矿区地表塌陷宏观、快速、准确监测的目的,为矿区塌陷修复和生态环境治理提供基础数据支撑。

不同碳氮比下秸秆腐解与养分释放的动力学特征

【目的】研究不同碳氮比下秸秆腐解和养分释放的动力学特征及其影响因素,为秸秆资源充分利用和煤矿区复垦耕地质量提升提供理论依据。【方法】依托山西煤矿复垦试验基地,开展大田填埋试验。供试玉米和小麦秸秆烘干过2 mm筛,通过添加尿素将玉米和小麦秸秆C/N比分别调节为25和10,以不添加尿素的秸秆(其C/N比分别为52和74)为对照,秸秆均按有机碳8 g称取后混匀,装于尼龙网袋(0.38μm孔径)内,水平埋入试验基地15 cm深的土壤中。在埋入土壤后的第12、23、55、218、281、365天采集尼龙袋内样品,分析玉米和小麦秸秆的干物质残留量、养分(碳、氮、磷和钾)释放的动态变化。【结果】前55 d,添加氮肥加快了玉米秸秆的腐解,以C/N比为25时腐解效果最佳。添加氮肥加快了小麦秸秆的腐解,以C/N比为10时腐解效果最佳。氮的添加可以显著促进前55 d玉米秸秆碳、磷的释放;氮的添加可以显著加快小麦秸秆碳、氮和磷的释放,对小麦秸秆中钾释放的促进作用不显著。小麦和玉米秸秆腐解及氮钾释放的一级动力学方程用积温拟合优于用时间拟合,秸秆磷的释放不适用衰减指数方程拟合。当积温为年积温(4 600℃)时,小麦和玉米秸秆碳、氮、磷和钾释放率的平均值分别为49.2%、39.5%、40.8%和90.3%;当累积积温达到1 125℃时,秸秆钾素释放85%以上。秸秆的腐解主要受温度、有机碳、木质素和半纤维素影响。【结论】施氮能加快玉米秸秆前期的腐解和碳、磷的释放,可以显著加快小麦秸秆的腐解和碳、氮、磷的释放。用温度拟合的方程比时间方程更能反映秸秆的腐解和氮钾释放过程。秸秆腐解主要受土壤温度,秸秆中有机碳、木质素和半纤维素含量的影响。因此,应结合煤矿区的水热条件,进行实时实地秸秆还田并配施适量的尿素,以提高复垦土壤的氮磷钾含量。

神府南区延安组含水层富水性对矿井涌水量的影响研究

针对榆神府矿区不同井田矿井涌水量差异大的问题,基于所收集区内大量的钻探、抽水试验等资料,从风化剥蚀作用、烧变作用、天窗、砂岩微观孔隙结构等入手,分析了延安组含水层富水性的影响因素。结合导水裂隙带发育高度,探讨了延安组含水层富水性对矿井涌水量的影响。结果表明:风化剥蚀作用使延安组砂岩裂隙发育、破碎严重,增强其渗透性和连通性,随着基岩风化率的增加,富水性增强;烧变作用使延安组砂岩裂隙、孔洞显著增加,随着烧变岩厚度增加,富水性增强;天窗为延安组含水层与其他含水层之间提供了水力联系通道。采煤形成的导水裂隙带导通了延安组风化段和烧变段,使矿井涌水量较大。区域上各影响因素的叠加会导致延安组含水层富水性增强,局部呈现强富水-极强富水性,导水裂隙带导通后矿井涌水量较大,威胁煤矿安全生产。进一步探讨了各涌水量较大井田延安组富水性对矿井涌水量的影响,为榆神府矿区井田安全开采和顶板水害防治提供参考。

重金属复合污染下不同种植密度香根草的生长及富集特征

研究植物对复合重金属污染矿区土壤重金属吸附效应对重金属污染防治具有重要意义。本研究在复合重金属污染矿区种植4种密度的香根草(Chrysopogon zizanioides),分析不同密度香根草在复合污染矿区的生长及其对土壤重金属汞(Hg)、砷(As)、锑(Sb)、铅(Pb)的吸收和富集特征。结果表明:香根草根系长度和根表面积、地上部和根系生物量随种植密度和种植时间的增加而显著增加(P<0.05);香根草地上部重金属含量均小于地下部重金属含量。随着种植密度的增加,土壤As、Pb和Sb的含量显著下降且土壤As含量降低幅度最大,土壤Hg含量无显著变化。随着种植时间的延长,土壤As、Pb和Sb含量呈下降趋势但土壤Hg含量无变化;香根草对Hg、As、Pb、Sb均有富集作用,其富集潜力表现为Sb>Hg>Pb>As。种植180 d,单位面积香根草对Hg、As、Pb、Sb的吸收量分别为9.24、7.24、13.9、1.04 mg;种植360 d的重金属吸收量比180 d分别提高25%(Hg)、44%(As)、44%(Pb)和42%(Sb)。Pearson相关性分析表明:香根草地上部和根系干重、根长、根表面积与Hg、As、Sb的积累量显著正相关;香根草对土壤重金属具有富集作用且根部显著优于地上部;香根草能富集复合重金属污染矿区土壤中的重金属,且能有效地降低土壤As、Sb和Pb含量;重金属的累积量随种植密度和种植时间的增加而逐渐增加且与香根草生物量、根系长度和面积密切相关。

黔西南采煤塌陷区高分遥感动态监测--以六盘水市煤矿采空塌陷区为例

我国西南地区是地质灾害高发区,在矿产资源开发过程中极易引发地质灾害和相关次生灾害。为研究采煤塌陷区遥感动态监测技术,以贵州省六盘水市煤矿开采集中区为研究区,利用高空间分辨率遥感影像,通过建立黔西南山原地区采煤塌陷遥感地质解译标志,对六盘水地区2009—2018年地质灾害情况进行了动态监测,并分析了研究区的地质灾害现状。根据遥感解译成果,发现该地区地质灾害情况多年来明显加剧,相较于2009年,2018年地质灾害面积扩大167%,且新增地质灾害区域面积占40%、变差区域面积增加34%。根据研究区地质灾害程度划分出4个地质灾害集中区,发现地质灾害集中区和该地区采矿密集区域高度重合。根据遥感数据剖析了矿山地质灾害损毁地类类型,判断研究区矿山地质灾害可能对广大人民和生态环境产生的危害情况,其中对土地严重损毁的灾害类型中,毁损面积最大的为林地和耕地(共193处),面积总计约为333.55 hm^(2)。研究区内共有潜在隐患威胁区域360处,面积为506.36 hm^(2),其中对道路威胁数量最多(共有126处),面积为110.04 hm^(2)。研究结果可为当地生态环境修复和矿山地质灾害治理提供可靠参考数据和重要研究思路,并针对研究区的特点,深入分析该地区矿山地质灾害成因,探讨治理方案,提出对策建议。

煤炭资源开发利用“三率”标准调查与分析

以2020年为基期,以调研上报数据为基础,全面梳理我国煤炭资源赋存及开发利用情况,对我国煤炭资源“三率”指标进行深入分析。结果得出:煤炭井工开采平均回采率为86.14%,露天煤矿为94.82%,原煤入选率平均值为80.60%,煤矸石综合利用率和矿井水综合利用率平均值分别为84.54%和91.54%。煤炭资源合理开发利用“三率”标准在提高企业技术装备水平、煤炭资源保护和合理利用、提高矿政管理效率、提高共伴生资源利用率等方面具有推动作用。

湖南安化天明矿区复杂地层钻探难点及对策研究

天明金矿区位于湖南省益阳市安化县,矿区地层复杂,钻探施工中易遇到岩心破碎、吸水分散剥落导致孔壁坍塌、孔易斜等难题,施工难度大。结合地层特点,通过采用具有良好隔水及抑制性特点的成膜防塌无固相冲洗液护壁,采用改进钻具组合,做好现场防斜技术措施,给予预飘角度等方法控制孔斜,提高了钻进效率和施工质量,大幅度减少了孔内事故的发生,为顺利完成钻孔施工任务奠定了基础。