保德煤矿奥陶纪灰岩水水化学特征及形成机理

奥陶纪灰岩(简称奥灰)水是保德煤矿煤层开采的主要威胁水源,且为主要供水水源之一。为研究保德煤矿奥灰水水化学特征,并分析其形成机理,对保德煤矿区奥灰水进行系统取样,综合运用相关性分析、离子比例系数、饱和指数反演、氯碱指数等方法进行分析。研究结果表明:奥灰水的水质类型从径流区到滞流区呈HCO3-Na(Na·Ca)→HCO3·Cl-Na·Ca(Ca·Mg)→Cl-Na(Na·Ca)的变化趋势,各离子质量浓度与TDS值呈线性关系,除HCO3^-外,其余离子质量浓度均与TDS值呈正相关;阳离子交替吸附、BSR反应、溶滤沉析作用是控制矿区地下水化学环境的主要作用。根据饱和指数(SI)计算及路径模拟结果证实,径流区方解石、白云石和石膏大量溶解,滞流区出现白云石沉淀,石膏始终处于不饱和状态,趋于发生溶解。该结论可为保德煤矿深部煤炭开采水害防治与矿井水利用提供依据。

保德煤矿奥陶纪灰岩水H2S形成机理及防治技术

基于保德煤矿不同时期奥陶纪灰岩水水化学资料,采用离子组合比例分析、水文地球化学模拟等方法,通过PHREEQC软件计算饱和指数来分析奥灰水水化学成分沿流程的变化规律,定性分析奥陶纪灰岩水硫化氢气体形成机理及水岩相互作用对硫化氢气体形成的影响,并对硫化氢气体防控关键技术进行研究。结果表明:从径流区到滞流区,水化学类型由HCO3-Na(Na·Ca)→HCO3·Cl-Na·Ca(Ca·Mg)→Cl-Na(Na·Ca),SO4^2-离子含量呈总体增加趋势,最终由BSR作用形成H2S气体。CH4和C将硫酸盐矿物还原生成H2S同时生成CO2、HCO3-。根据现场实际情况设计防喷装置和孔口负压抽放装置。

桌子山煤田奥陶纪灰岩水演化机理和循环特征

为系统研究鄂尔多斯盆地西缘桌子山煤田奥陶纪灰岩水文地质特征,采用地质历史再造、区域面上对比、重点区域深度剖析等方法,对该区域奥陶纪灰岩水演化机理和循环特征进行了分析研究,结果表明:桌子山煤田奥陶纪沉积为开阔海盆环境,从东向西由陆棚—大陆斜坡环境转化,对含水岩石中方解石、白云石等重要矿物的组成形成明显的控制。影响奥陶纪灰岩水化学演化的主要地质作用有溶滤作用、阳离子交替吸附作用和氧化还原反应,造成奥陶纪灰岩水在径流过程中化学组分发生了不断演化,表现为骆驼山、平沟矿区从东北到西南,矿化度由小于1.0g/L逐渐增大到3.0g/L,水化学类型由HCO_3·Cl·SO_4-Mg·Na型向Cl·SO_4-Na型水的演化规律;利民、棋盘井矿区西北部奥陶纪灰岩水补给径流条件较好,矿化度小于1.0g/L,由西北向东南径流途径中矿化度逐渐增大,水化学类型都以Cl·SO_4-Na型水为主。该研究成果可为下一步研究鄂尔多斯盆地西缘桌子山煤田底板奥陶纪灰岩水害防治提供依据。