强径流带条件下深部山青开采水害治理技术研究与应用

孙庄矿井田位于黑龙洞泉域的西南部强径流带上,受水文地质条件影响,深部开采表现出了与浅部开采不同的水文地质规律,深部开采受双重水害威胁。目前,矿井经过近50 a的开采,剩余可采储量为332.3万t,其中受大青灰岩水和奥灰水威胁的深部山青煤为247.2万t,占全矿井可采储量的74.4%,如不解放受水威胁的深部山青煤,矿井将面临关闭的严峻局面。为解决防治水技术难题,通过对矿井水文地质条件进行分析,决定采用地面区域治理的方法对大青灰岩含水层进行注浆加固,使其改造为弱含水层或相对隔水层,阻断了奥灰含水层对上伏薄层灰岩的补给通道,增强了煤层底板的阻隔水能力,来解决矿井深部山青煤层开采受“双重”水害威胁的难题。

熵权耦合聚类法在奥灰岩溶水系统径流带划分中的应用

为准确查明长治盆地奥陶系峰峰组岩溶裂隙含水层的强径流带,选取奥灰顶面埋深、控水大断裂、渗透系数、水力坡度、钻孔消耗量、含水层厚度6个影响因素,引入熵权耦合聚类法对奥灰岩溶水系统径流带分区进行评价。将6个因素归一化后进行复合矢量化叠加,叠加后的图形将研究区剖分为2029个不规则单元格,采用熵权法对2029个单元格的6个因素差异性分析后进行赋权,并建立岩溶径流带水量指数模型。采用聚类分区法将2029个单元格的水量指数分为强径流带,中等径流带,弱径流带3个区域。采用单位涌水量和水化学特征对分区结果进行拟合验证,拟合率达到90%以上,分区结果可靠。

陕西渭北东部岩溶地下水强径流带的环境同位素证据及其可更新性评价

环境同位素研究证实,陕西渭北东部岩溶地下水系统中部上王—西头—黑池一带为岩溶地下水强径流带,是渭北东部岩溶地下水的主要径流区域。强径流带内岩溶水积极参与现代水循环,平均滞留时间为51年,具有较强的更新能力。与此对应,14C的证据显示强径流带以南、以北及东南部的岩溶地下水具有万年以上的形成历史,属难以恢复的不可再生资源。同位素EPM模型计算表明,强径流带内隐伏岩溶水系统天然补给量为87.55mm/a,储存量为9.62×109m3/a,平均储水系数为0.029。以上结论均与水文地质勘探结果基本吻合。环境同位素的研究成果提供了岩溶地下水的循环强度和可更新性的直接证据,补充和丰富了岩溶地下水运动的重要信息,为定量评价研究区隐伏岩溶地下水资源的可更新性提供了关键性数据。

山西岩溶水强径流带的成因类型及其水文地质特征

根据成因特征,将山西岩溶水强径流带分为五种类型:接触带型、河谷型、构造带型、向斜谷地型和复合型。通过野外调查及对大量实测资料的分析研究,揭示出山西岩溶水强径流带的主要发育与分布特征:岩溶水强径流带呈网状分布;发育深度50～300m;地下水面呈槽谷型,水力坡度一般在0.6‰～2.8‰之间。岩溶强径流带水量丰富,单井出水量大于1000m3/d,是建立岩溶水水源地的理想场所。

鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带成因及特征

近年来,鲁中南地区岩溶地下水泉水流量衰减、干涸,水源地超采,岩溶塌陷等环境地质问题日益凸显,迫切需要加强研究。以泰安纸坊泉域为例,探讨了泉域内岩溶水强径流带分布、成因类型及典型水文地质特征,以达到合理开发、保护岩溶地下水的可行性。结果表明,岩溶水强径流带是有巨大调蓄功能并发育于浅部地下水积极交替带的网络状强岩溶富水带,其地下水动态稳定,成井率高且识别特征明显,是本区岩溶水水源地开采的理想场所。研究强径流带系统的水文地质条件,掌握其规律,为进一步研究鲁中南地区岩溶地下水提供了一条有效途径。

康定北部高原构造岩溶发育特征与地下水径流带识别

受自然环境和技术方法制约,青藏高原岩溶发育演化和岩溶地下水循环特征研究相对薄弱,制约了青藏高原碳酸盐岩区的经济发展、民生设施建设和地质灾害防治。通过野外地质测量,岩溶地下水、地表水和大气降水水化学和同位素特征分析,泉水流量动态,水均衡计算和物探等技术方法,系统分析了四川省康定市北郊碳酸盐岩分布区的岩溶发育特征,识别了岩溶径流通道和岩溶大泉主要补给来源。结果表明:康定市北郊碳酸盐岩分布于高山峡谷地貌类型区,可溶岩地层分布、岩溶发育程度和岩溶水补给、径流、排泄均受构造控制,可溶岩与非可溶岩接触带和活动断裂附近的岩溶发育程度较强。岩溶水呈管道流径流,主要以岩溶大泉形式集中排泄,泉流量约1.5×10^(4) m^(3)/d且动态较为稳定。通过水文地质条件分析,识别出研究区存在通化组岩溶水径流带和雅拉河断裂岩溶水径流带。水化学-同位素数据、岩溶泉流量动态和水均衡计算结果显示,雅拉河河水是岩溶大泉的主要补给源,岩溶地下水主要沿雅拉河断裂岩溶水径流带径流并集中排泄。

地下水系统径流带的模糊划分模式

提出了径流带划分的模糊划分模式 ,为准确进行水文地质参数分区和建立水文地质概念模型创造了条件。结合某水文地质单元的实际进行了应用 ,取得了满意的结果。

岩溶地下水径流带红土地基的勘察评价——以桂林某综合教学大楼为例

本文以桂林某综合教学大楼为例,在进行地基常规勘察评价的基础上,着重探讨了综合教学大楼在岩溶径流带水井抽水条件下的地基稳定性问题。研究结果表明,在抽水降深12m的条件下,虽然教学大楼地基中的岩溶地下水位与基岩面高程比较相近,有可能导致土洞形成,但由于该建筑场地土层厚度较大,胶结较为紧密,粗颗粒含量较多,可在一定程度上抑制土洞向地表塌陷发展的进程。基于此认为,综合教学大楼使用过程中只要注意保持抽水的连续性,其地基稳定性是有保障的。经综合教学大楼16年的安全运行证明,当年的勘察评价结论正确,方法可行。

矿区寒武系灰岩地下水集中径流带展布及机理分析

为查明平顶山煤田二矿和吴寨矿寒武系灰岩地下水集中径流带赋存情况,在探明矿区地质断层发育特征的基础上,采用井下连通试验研究了地下水集中径流带的展布及成因和控水作用。研究结果表明:二矿和吴寨矿寒武系灰岩地下水流速达3 320.05 m/d,含水层渗透系数达36 911.11 m/d,证明了地下水集中径流带的存在;二矿逆断层及两侧断层破碎裂隙带的存在,是影响寒武系灰岩含水层集中径流带空间展布的关键因素;集中径流带总体上控制着寒武系灰岩地下水由西南向东北流动、自浅向深的运移。寒武系灰岩地下水集中径流带展布特征的确定,为类似条件煤层底板水害的防治奠定了基础。

基于泉群流量与降水量相关性的明水泉域岩溶水强径流带识别

运用皮尔逊相关系数法分析了明水泉域各水文站月尺度最佳降水滞时,依据最佳降水滞时在旬尺度和日尺度条件下分别计算了2006—2013年泉群流量与各水文站降水量的皮尔逊相关系数,得出与泉群流量关系相对密切的水文站点,从而识别出明水泉域强径流带。结果表明:各水文站最佳降水滞时均为5个月;明水站、闫家域站和旭升站降水量变化与泉群流量过程有较大的一致性,对泉群流量的影响相对较大,3站所在位置可能存在明水泉域岩溶水强径流带。

柳林泉域岩溶水强径流带的成因类型及水文地质条件分析

强径流带是柳林泉乃至山西岩溶大泉的主要特征之一,柳林泉域岩溶水在地质、构造、水动力条件的共同作用下形成了以北川河、东川河强径流带为主的河谷～向斜谷地复合型、河谷～构造带复合型强径流带,由于强径流带是岩溶、裂隙、溶隙的强发育带,是岩溶水运移、富集的主要通道,富水性较强,导水性能强,主要发育于奥陶系中统上、下马家沟组的厚层灰岩、豹皮状灰岩,具明显的各向异性特征,而该强径流带是岩溶发育密集带、富水性强,导水性能强,单井出水量大,水位动态稳定,是开采岩溶水的理想场所。

底板岩溶径流带综合探查技术

为了查明新安煤矿13-15采区岩溶径流带的分布,运用地质学、水文地质学知识初判岩溶径流带的大致方向;利用井下瞬变电磁技术,结合井下钻探资料、连通实验综合确定径流带位置和径流方向。结果显示,该技术成功探查出新安矿13-15采区存在一条岩溶径流带,该径流带走向为近SN向,与矿井内主要断层方向一致,以溶洞和溶孔为主,岩溶水自北向南径流。该技术对矿井岩溶径流带探查和矿井防治水具有一定的参考价值。

中国北方的岩溶水强径流带

在中国华北,地下岩溶多为溶隙网络状,主要发育强径流带系统。论文首先分析了中国南、北方岩溶差异的原因,包括地质差异、气候差异和时间因素限制,之后分别论述了岩溶水强径流带基本特征、岩溶水强径流带的宏观发育机制、强径流带的成因类型、地下岩溶发育深度、新构造运动与强径流带岩溶变迁,指出强径流带是地下岩溶选择性发育的结果。强径流带的成因类型和构成为:接触带型(约占47%);断裂带型(12%);岩溶河谷型(22%);河流渗漏集中补给型(9%);浅拗向斜型(6%);复合型(3%)。

强径流带上陷落柱分布规律探讨

陷落柱是华北石炭二迭系煤田广泛存在的一种地质现象,现在学界较普遍认为是由于煤系基底岩溶发育导致上覆岩层垮落而形成的。通过对西铭矿北五盘区陷落柱的密度及分布规律的分析认为,处在强径流带上的向斜构造两翼陷落柱呈群集中分布,一般是在具有活跃岩溶的水化学条件下,并伴有溶洞扩溶等影响下形成的。

塔河油田奥陶系古径流岩溶带垮塌充填特征

岩溶缝洞是塔河油田主要储集空间,但是它们70%以上的空间被地下河沉积砂泥和洞穴垮塌角砾等物质所充填,其中垮塌角砾约占30%。研究这些垮塌角砾的形成和分布对于岩溶储层地质学具有重要意义。通过野外考察、岩心观察以及测井和地震资料分析,发现径流岩溶带垮塌角砾大小、形态不一,而且与地下河砂泥沉积呈互层出现,颗粒较小的垮塌角砾有被搬运迹象;洞穴规模越大(如厅堂洞和干流洞)、越靠近活动性断层的溶洞和表层岩溶带的溶洞,垮塌角砾岩堆积厚度越大;颗粒较小的(<2 cm)垮塌角砾岩孔渗性差,颗粒较大者可具有较好的储集性能和含油性,后者构成了塔河油田岩溶缝洞储层的一部分。

地下水径流带模糊划分方法

过去地下水径流带的类型多数以定性方法确定。本文应用模糊模式识别理论 ,提出地下水径流带模式划分的模糊聚类方法。该方法可根据某地区已知的水文地质指标和类别 ,确定待识别样本的类别 ,为地下水探测提出了一种定量识别方法。

地下水径流模式的研究

利用地下水流动系统的径流分析观点,基于矿区地质概况,分析矿区的主要含水层,并界定出矿区的水文地质边界;通过地下水径流模式的分析,得出3种径流模式,在此基础上提出矿区的3类径流分区并做出定义,依次提出矿区的防治水建议。

地下水径流模式的研究

位于福建省闽北地区的将乐白塔煤矿水文地质、构造地质条件复杂,因而采煤条件复杂。利用地下水流动系统的径流分析观点,基于矿区地质概况,分析了矿区的主要含水层,并界定出矿区的水文地质边界。通过地下水径流模式的分析,得出3种径流模式,并在此基础上提出矿区的3类径流分区并做出定义。依此提出矿区的防治水建议。

基于坑内排水的露天矿疏干排水模式可行性研究

以刚果(金)SCM铜钴矿为研究背景,采用水量监测法对原迪马矿区排水工程和SCM强排工程的水文地质情况进行统计分析。分析结果表明受地质构造影响,矿区存在两大主径流带,分别为M坑东北部主径流带和D坑北部主径流带,由此提出矿区构造控水理论;主径流带地下水动力场最强的层位为RSC,其含水介质结构为以溶缝为纽带,将不同级别的溶孔、溶洞串联起来构成岩溶含水系统,底部具有明显隔水边界;地下水以管道流为主,渗流为辅。含水层之间联系密切,地下水渗透阻力小,坡度缓,连通性好,下部含水层排水,能起到降低不同含水层水位效果,说明以坑内排水为主,疏干井为辅的疏干模式是行之有效的;坑内排水条件下造成上部土质边坡内部的基质吸力对边坡稳定有利,进一步验证了坑内排水模式的可行性和优越性。

北方岩溶地下水系统模式及特征

目前,有关北方岩溶地下水系统模式划分主要着眼于水资源或岩溶水系统本身,不能满足煤矿防治水和水资源利用的多重需求,且其系统性和实用性不足。文章在分析大量资料的基础上,对北方岩溶地下水系统的特征进行综合分析研究,提出了以结构特征、补给特征、强径流带与主构造(或地层)走向关系和排泄特征等为依据的北方岩溶地下水系统模式分类方案,将已知北方岩溶地下水系统划分为11种模式,对其中与华北型煤田有关的7种模式的煤矿床水文地质特征进行了概述。