华北隐伏型煤矿主要充水含水层水化学组分来源及演化机制分析

为了确定华北型煤矿区主要充水含水层水化学组分的主要来源及演化机制,以平顶山矿区为研究对象。基于平顶山矿区内285个水样常规离子(K^(+)+Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-))、pH及TDS等数据,利用Gibbs图分析其主要控制因素、Piper图分析其主要水化学类型、离子组合比及主成分分析揭示其水化学组分的主要来源及演化机制。结果表明:寒灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca·Mg及HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Na·Mg型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)主要来自碳酸盐岩(白云石)、硫酸盐岩(石膏)的溶解,Na^(+)主要来自岩石中,这是Ca^(2+)-Na^(+)、Mg^(2+)-Na^(+)的负交替吸附作用;七灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca及HCO_(3)·SO_(4)-Na·Ca·Mg型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)主要来自碳酸盐岩(方解石)的溶解,SO_(4)^(2-)来自黄铁矿的氧化作用;砂岩水的主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Na型,其中HCO_(3)^(-)、Na^(+)主要来自硅酸盐岩的溶解;二灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca及HCO_(3)·SO_(4)-Na·Ca·Mg型,也有部分HCO_(3)^(-)Na型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)的来源与七灰水的来源相同,Na^(+)含量高是由于砂岩水的混和作用。此外采煤扰动作用导致研究区地下水径流条件发生改变,影响了水化学组分的来源及演化机制,这对以后矿井防治水有深远影响。

采动影响下井田主要充水含水层水化学环境演化分析

为了揭示采动影响下井田主要充水含水层水化学的时空演化规律,运用多元统计学中的主成分分析法对淮北矿区任楼井田不同时期的"四含"、"煤系"、"太灰"与"奥灰"水样的常规水化学数据(K++Na+,Mg2+,Ca2+,Cl-,SO24-,HCO-3与CO23-)进行分析,确定了方差贡献率较大的第一与第二主成分,分别代表"脱硫酸"作用和"硬化"作用,并揭示包含于其中的"咸化"过程,进而得到各主要充水含水层水样主成分得分的时空分布。研究成果表明:任楼井田"四含"水化学环境受控于基岩面,采动影响大;"煤系"水化学环境受断层与岩溶陷落柱控制,采动对其影响不大;"太灰"水化学环境受断层与岩溶陷落柱控制,采动影响大;"奥灰"水流交替快,水化学环境受采动影响小。井田主要充水含水层水化学环境的时空演化除了与自身所处的地质背景有关外,采动是一个不可忽视的影响因素。

华丰煤矿前组煤充水含水层水化学特征与矿井涌水水源判别

根据华丰煤矿矿井水水样化验分析资料，研究了第三系砾岩水与 4煤顶板砂岩水的水化学特征，分析了所处的水化学环境，在此基础上提出了矿井涌水水源的水化学判别方法，为矿井涌水治理提供可靠的依据。

兖州矿区下组煤主要充水含水层水质特征

通过研究矿区主要充水含水层地下水水化学成分及其特征,掌握矿区各含水层地下水水质成分背景资料,可以用来查明矿区各含水层的补给、径流、排泄,分析矿井突水水源,针对性采取探、放、堵、截、排等措施。

基于煤层顶板充水含水层水压的“修正三图-双预测法”研究

针对煤层回采形成的冒裂带未导通其顶板充水含水层区域的涌(突)水危险性评价问题,应用"修正三图—双预测法"对此类区域进行涌(突)水危险性评价,并将评价结果与已掌握的实际资料对比。结果表明,应用"修正三图—双预测法"的评价结果较传统的"三图—双预测法"评价结果与实测资料吻合度更高。因此,对于冒裂带未导通顶板充水含水层区域的涌(突)水危险性评价问题,"修正三图—双预测法"更具优势。

预防底板突水的目的含水层水文地质试验研究──鲁中煤田下组煤水文地质补充勘探方法

针对淄博、济东、肥城等华北型石炭二叠系煤田大水矿区原有煤田水文地质勘探阶段资料程度难以满足下组煤带压开采防治水的情况下,选择了预防底板突水中间指示含水层——处于下组煤层与奥灰之间的徐家庄灰岩进行了的采掘前矿井水文地质勘探。充分利用井下巷道,以井下放水试验(包括示踪试验)为主,井上、下结合同步观测,分块(分片、分区)、分层、分阶段及局部、联合放水试验分步骤逐渐暴露水文地质条件,肥城和济东等矿区的实际勘探效果证明针对中间指示含水层进行综合水文地质勘探可达到事半功倍的效果。

南屯煤矿下组煤主要充水含水层水化学特征研究

该文对南屯煤矿下组煤主要充水含水层十四灰和奥灰的水化学特征及其成因进行了分析。这对研究两个含水层地下水之间的水力联系,判别矿井生产过程中突水的水源具有重要意义。

主要充水含水层水化学常规离子成分来源分析

矿井水害是影响煤矿生产与安全的主要灾害之一,为了探讨城郊煤矿二水平南翼主要充水含水层中常规离子来源,选取了研究区36个砂岩水样和49个太灰水样进行了水化学特征研究,以便指导矿井的水害防治工作。研究分析发现,二水平南翼区域砂岩水以K^++Na^+、SO4^2-、HCO3^-含量高为特征,主要水化学类型是SO4-Na型;而太灰水则以Ca^2+含量高为特征,主要水化学类型是SO4-Na和SO4-Na·Ca型。利用5种不同离子组合比探讨了这2个典型含水层地下水水化学成分的离子来源,认为研究区域砂岩含水层中Na^+除盐岩溶解外,还包括钠长石和芒硝溶解;太灰水中芒硝溶解作用比较微弱,而砂岩水中的Na^+和SO4^2-则可能来源于芒硝。

巨厚充水含水层疏放水层位优化研究

东胜煤田纳林河矿区营盘壕煤矿煤层埋深大、含水层厚,以往均是将直接充水含水层直罗组含水层视为一完整的统一含水层。矿井在工作面回采前对上覆直罗组含水层进行疏水降压,疏放水量衰减较快、水压降幅大,但采空区涌水量依然较大,疏放水效果与采空区涌水量较大相矛盾。对直罗组含水层垂向岩性特征及富水性特征进行了分析,揭示出直罗组含水层之间存在泥岩及砂质泥岩互层,含水层间呈非连续状态;采用分层抽水试验及井下放水试验、含水层水文动态观测可知,直罗组含水层具有明显的分层性,上下端含水层水位有区别,不同层段含水层之间水力联系微弱,直罗组含水层并非一完整的统一含水层。研究结果可为巨厚砂岩深埋矿区优化疏放水层位、提高疏放水效果提供依据。

黄陇侏罗纪煤田永陇矿区园子沟煤矿主要含水层精细化研讨

通过对园子沟煤矿主要含水层(白垩系下统洛河-宜君组含水层)采用分段抽水试验方法进行精细探查,查明该含水层垂向及平面水文地质参数变化特征。通过抽水试验获取洛河组含水层在垂向上水文地质参数;精细化分析研究了洛河组含水层在纵向上变化特征及相互间的水力联系情况,为后续煤矿地下水害防治工作提供了充足的水文地质资料。

规模化深部咸水含水层CO_2地质储存选址方法研究

本文依据中国沉积盆地CO2地质储存潜力评价结果,认为深部咸水含水层是实现规模化CO2地质储存的主体,进而对适宜CO2地质储存的深部咸水含水层属性进行了界定。提出了深部咸水含水层CO2地质储存选址原则,合理划分了选址工作阶段。建立了选址技术指标、安全性评价指标、经济适宜性和地面地质-社会环境选址指标4个指标层,60余个指标的选址指标体系,提出了基于层次分析(AHP)的多因子排序选址评价方法。本文的研究成果对中国深部咸水含水层CO2地质储存场地选址具有一定的指导意义。

孔中测定多含水层渗透流速方法研究

根据钻孔后的实际情况 ,分析了Drost等人点稀释法测量地层渗透性理论的局限性 ,研究了如何在多含水层中系统中孔中存在垂向流时测量流速的方法。将地层分为涌水和吸水两种情况 :对于吸水含水层 ,可以应用广义稀释定理直接求出渗透流速 ;对于涌水含水层 ,又根据它们所处的位置 ,提出解决方法 ,从而大大地扩大了稀释定理测速的范围。

肥城矿区充水含水层地下水动态研究

分析了1963～2005年肥城矿区40多年的水位和水质数据，研究了该地区充水含水层地下水动态规律。结果表明：四灰含水层呈疏干趋势，水质表现为HCO3^-、Cl^-、K^＋ ＋Na^＋减少，SO4^2-、Ca^2＋增加；五灰与奥灰含水层水位呈波浪式升降，水质表现为Ca^2＋增加，其他离子变化不明显，二者动态特征基本一致；而引起此动态变化的主要因素为大气降水、地质构造等。结合其他水文地质资料，该动态研究可以用来估算地下水的侧向补给量及更新速率，判断发生的水化学作用及速度，推断含水层水力联系方式及程度等。

CO_(2)纯度对咸水层碳封存过程中残余水的影响

CO_(2)在地下深部咸水含水层的封存过程中,岩石孔隙内形成的残余水对CO_(2)可注入性、封存量及安全性都有负面影响,因此深入探究各因素影响下残余水的形成演化具有重要意义。文章利用取自鄂尔多斯盆地深部储层的天然岩心,在40℃和8 MPa的实验条件下利用3种纯度的CO_(2)(99.999%CO_(2)、75%CO_(2)+25%N_(2)以及50%CO_(2)+25%N_(2))进行饱水岩心驱替实验,以探究CO_(2)纯度对残余水的影响。实验表明,在3种CO_(2)纯度下的岩心驱替实验中,达到突破点和排水终点所需时间排序均为:99.999%CO_(2)<75%CO_(2)+25%N_(2)<50%CO_(2)+50%N_(2);不可再降残余水饱和度大小排序为:99.999%CO_(2)<75%CO_(2)+25%N_(2)<50%CO_(2)+25%N_(2)。分析发现,CO_(2)纯度变化会导致界面张力、湿润性以及黏度比等两相流系统重要性质的变化。通过对LogCa-LogM驱替稳定性图进行分析,确定了毛细力是影响本实验结果的主导因素。研究结果对不同条件下残余水饱和度的预测以及CO_(2)封存量的评价等方面有重要价值。

矿区含水层富水的分析与涌水量计算

现今矿井涌水量有很多计算公式,怎样结合矿井水文地质情况采取合理科学的涌水量计算方法对矿井实际涌水量进行预测,对经过开采后的富水矿区来说,对其防治水均有着非常重大的意义。因此,文中主要对矿区含水层富水的分析与涌水量计算进行了探讨。

巨厚砂岩含水层下厚煤层综放减水开采技术

彬长矿区是典型的综放高强度开采矿区,矿井生产长期面临顶板巨厚洛河组砂岩涌水影响与威胁,减水(减少涌水量)开采是矿区实现可持续发展的重大课题之一。基于巨厚砂岩含水层水文地质条件的精细探查,总结了巨厚含水层具备垂向非均质的总体特征,指出了该特征是彬长矿区减水开采的水文地质基础。根据区域覆岩导水裂隙带发育高度探查成果的分析,总结了矿区综放覆岩破坏总体规律。通过对矿区含水层厚度、富水性及覆岩厚度等涌水量主控因素的分析,建立了矿区受顶板水影响指数P评价模型,将顶板含水层对开采影响划分为弱影响、中等影响、强影响等3个等级,并给出了影响分区划分指标表;首次提出含水层"楔入比"的概念,并分析了其基本原理及适用条件,并针对不同影响程度分区的开采水文地质条件,建立了采高控制型、限高-限宽型、隔离-注浆型等3种减水模式。矿区典型矿井开展了综放减水开采的工程实践,实现了弱影响区采后含水层水位恢复,中等影响区采后涌水量小幅增长(基本控制在100 m^3/h以内),强影响区注浆隔离减水的绿色开采目标,取得了较好的应用效果。

矿井继生充水含水层的涌水特征及其水害防治措施

通过对彬长矿区综采放顶煤工作面煤层赋存条件、裂隙带影响高度与开采工艺的研究,结合生产实践经验,提出了矿井继生充水含水层及离层、裂隙储水空间概念,分析了此类矿井的防治水方法。经综合试验证实了矿井继生充水含水层的存在,实现了井下导排水。研究结果显示:洛河组砂砾岩含水层为主要充水水源,涌水量的大小与开采方式有着密切关系,矿井继生充水含水层是现代采矿工艺下特有的地质现象。

掘进巷道顶板裂隙含水层探放水施工技术研究

巷道掘进期间,涌水不仅制约掘进效率,而且侵蚀巷道围岩,降低围岩支护体系强度,甚至导致围岩结构体系失稳。为了确保巷道掘进安全、降低涌水给巷道掘进带来的影响,以20601运输巷掘进为研究对象,提出采用长距离定向钻孔+短距离钻孔相结合的探放水技术。通过长距离定向钻孔超前疏排可降低顶板裂隙水水压及掘进迎头涌水量;短距离钻孔起到进一步疏排水及超前探测的作用。现场应用后,巷道掘进期间基本无淋水,仅地质构造带附近有0.8 m3/h涌水量,不会给巷道掘进安全带来显著影响。

陕北浅埋矿区煤层顶板含水层富水成因研究

为了查清陕北浅埋矿区工作面涌水量差异巨大的原因,从地形地貌、风化基岩厚度、含水层富水性、井下涌水等方面,开展了煤层顶板含水层富水成因研究。结果表明:作为煤层开采最主要充水含水层的风化基岩,其富水性强弱主要受地貌控制;风化基岩富水性强弱与风化基岩厚度没有直接关系;在风化基岩提供储水空间的基础上(空间条件),第四系厚度较大、富水性较好的区域(水源条件),可以形成富水性较好的风化基岩含水层区域,该区域煤炭开采过程中,会产生较大采空区涌水。

导水裂隙带内充水含水层对煤矿生产的影响研究

煤层顶板导水裂隙带内的含水层是煤层开采的直接充水含水层,对矿井生产影响很大。本文在分析济宁三号煤矿地质、水文地质特征的基础上,计算了主采煤层3上煤和3下煤的顶板导水裂隙带高度,对导水裂隙带内的充水含水层及其对生产的影响进行了分析、评价,提出了水害防治的措施。