深部矿井水害特征、评价方法与治水勘探方向

煤矿区深部含水层具有大埋深、高水压等特点,是深部煤层开采水害防范的主要对象。在分析深部矿井水害特征基础上,探讨了深部矿井地应力对裂隙水介质的力学作用机制,阐述了深部矿井裂隙水介质呈现“高承压、弱富水”的力学原因;基于古岩溶成因演化理论,结合水文地质勘探和野外调查,分析探讨了华北型煤田奥陶纪石灰岩顶部“古风化壳”的岩溶充填结构特征,并将奥陶纪石灰岩顶部“古风化壳”划分为“隔水充填带、弱隔(透)水充填带、富(透)水带”3种岩溶充填结构类型,给出了各类型确定的关键指标和阈值,明确了奥陶纪灰岩顶部存在隔水层的理论依据。将深部矿井煤层开采底板突水划分为“完整底板突水模式”和“集中破碎带底板突水模式”,分析了深部煤层开采底板含水层高水压作用下沿用传统的突水系数法( T s 法)评价底板突水危险性的局限性,引入隔水层厚度( M )和含水层钻孔单位涌水量( q )2个指标,结合突水实例分析,提出了“修正的突水系数法”( T s -M-q 法,适用于完整底板突水模式);在实验和实例分析基础上,提出“渗-流转换”突水评价法(适用于集中破碎带底板突水模式)。最后,基于深部矿井水害特征及突水模式,结合深部含水介质赋存、构造发育特征和地应力场方向,阐述了深部矿井水害精准查治一体化勘探关键技术。

利用新型光谱指数改善冬小麦估产精度

基于冬小麦返青期至乳熟期8次采样的地面光谱数据和收割时的产量数据,首先,利用光谱反射率与产量进行了统计分析,可见光波段的光谱反射率与产量在起身后期才达到稳定的显著负相关水平;近红外波段的光谱反射率与产量在所有生育期都表现出稳定的显著正相关;短波红外波段的光谱反射率与产量在进入灌浆期后才达到稳定的显著负相关水平。其次,根据冬小麦冠层光谱的波形特征,利用近红外波段890nm反射峰、980nm和1200nm两个弱水汽吸收谷、短波红外1650nm和2200nm反射峰,设计归一化差值光谱指数,并与冬小麦产量进行相关分析,结果表明:利用上述波段组合定义的归一化差值光谱指数与产量在各个生育期都达到了显著或极显著相关水平,而归一化差值植被指数(NDVI)与产量间的相关在营养生长阶段不显著。最后,以(890nm,1200nm)弱水汽吸收光谱指数为例,建立了各个生育期的产量预报模型,为实现冬小麦营养生长期长势监测与更早、更可靠的产量预报提供了依据。

王家岭矿区奥陶系灰岩含水层弱富水性研究

王家岭煤矿在12km长的平硐开拓过程中揭露整个奥陶系灰岩,但出水量及出水点均不如震旦系花岗岩及寒武系灰岩多,与华北地区的普遍情况相反。同时,区内的水文地质补勘资料也显示其q=0.000 4～0.031L/(m.s),表明了奥陶系灰岩含水层的富水性弱,分析原因为:①区域内补给源变弱,矿区不在强径流带上,边界多为隔水边界,地下水系统处于半封闭状态;②构造及地形造成水易流失而不易被保留;③奥灰岩溶隙发育形态及岩性组合减缓阻碍地下水径流。

承压水体上开采Ts-q双因素安全评价方法研究

淮北矿区位于华北煤田东南缘,属华北型煤田,临涣、涡阳矿区位于该矿区南西块段。该区开采的二叠系下统山西组10煤层受下伏太原组灰岩水突水威胁。通过研究淮北临涣、涡阳矿区构造地质及太灰水文地质条件,界定了太灰含水层高承压弱富水的水文地质特征。经统计分析淮北、肥城等矿区200多个突水点突水系数与隔水层厚度、含水层钻孔单位涌水量之间的关系,提出了Ts-M、Ts-q承压水体上开采突水系数安全评价方法,解决了煤矿深部承压水体上开采安全评价依据不充分、防治水工程量大等问题。

谈有效应力原理与有效应力的计算

通过引入岩土给水度参数,基于力的平衡原理推导出一个新的有效应力原理公式,实现了水土压力的统一计算。通过对深海中岩土的有效应力进行分析,指出孔隙水压力的一部分或全部也是有效应力的一部分。通过试验分析,指出黏性土中的弱结合水在压力状态下可以转化为自由水,此时应将转化的自由水看作孔隙水,并传递静水压力,未转化为自由水的弱结合水,不传递静水压力,应看作土骨架的一部分。黏性土在不同压力条件下的给水度值可通过实验测量、计算,希望能对理论土力学的发展和水土压力计算有所帮助。