隐伏火烧区烧变岩含水层水害治理技术研究

我国西北地区烧变岩分布范围广、孔隙裂隙发育、富水性强,是当地的主要含水层,其中的隐伏火烧区烧变岩地表遗迹不明显、发现难度大,煤矿开采一旦导通烧变岩含水层将导致水害事故,同时会破坏烧变岩含水层水资源。为治理隐伏火烧区烧变岩水害并保护烧变岩含水层水资源,分析我国烧变岩分布特征及烧变岩水对煤矿开采影响,研究隐伏火烧区烧变岩探查和治理技术,开展隐伏火烧区烧变岩含水层水害治理的示范应用,结合现场监测数据分析评价陕西柠条塔煤矿南翼隐伏火烧区含水层水害治理和水资源保护效果。结果表明:我国烧变岩主要分布于以昆仑山-秦岭-大别山为界的北方地区,隐伏烧变岩主要分布在鄂尔多斯盆地东北部、伊犁盆地南缘,被第四系松散层覆盖;隐伏火烧区烧变岩含水层与风化基岩含水层大多直接接触且连为一体,水力联系密切;烧变岩水害防治措施主要有留设烧变岩含水层防隔水煤柱、疏降烧变岩含水层积水和帷幕截流,其中截水帷幕可有效解放烧变岩含水层压覆的煤炭资源,解除烧变岩水害威胁并保护烧变岩含水层宝贵的地下水资源;通过精确探查出隐伏火烧区范围、布设注浆钻孔,将隐伏火烧区烧变岩含水层隔离为若干个含水体,断绝截水帷幕内外的水力联系,可保障工作面不受烧变岩水威胁,同时实现烧变岩水资源保护;柠条塔煤矿S1232工作面和S1233工作面隐伏火烧区烧变岩含水层治理后,其回采期间涌水量降至20m^(3)/h以内,工作面得以安全回采,截水帷幕内侧水位下降,外侧水位逐渐抬升,烧变岩水资源得到有效保护。

新疆地区烧变岩分布特征与资源化利用对策

为研究新疆地区烧变岩的合理处置与资源化利用,分析了新疆烧变岩地理分布特征及产生的地质背景,提出了烧变岩资源化利用产业链布局模式,阐述了烧变岩处置和资源化利用对策,并进一步对烧变岩的资源化开发利用进行展望。研究表明:新疆烧变岩资源呈现“北多南少”的分布特征,一般为大面积连片分布或沿山脉边缘走向线状分布;烧变岩孔隙发育、地貌独特,具有储水和旅游资源潜力;烧变岩固体废物中富集有大量的矿物元素,可作为建筑材料、高性能材料、矿物添加剂,实现综合资源化利用;有价元素提取、化工产品制备,以及作为寻矿标志是未来新疆烧变岩资源化利用的发展方向。

地面高精度磁测在划定煤田火烧区中的应用

煤系地层特殊结构致使煤层自燃后产生"热剩磁",基于这一理论的地面高精度磁测可圈定火烧区边界。介绍了地面高精度磁测划定煤田火烧区边界的基本原理、工作方法以及资料处理与解释结果,勘探实例表明,该方法在划定煤田火烧区边界中的应用效果良好。

综合物探方法在煤田水害探测中的应用

在特定的自然、地质环境条件下,具有露头的煤层容易自燃形成火烧区,致使下部矿井与上部水利联系密切,增加了矿井生产的安全隐患。赋存在具有特殊结构的煤系地层中的煤层自燃后产生"热剩磁",可通过高精度磁测对火烧区的范围进行圈定,结合瞬变电磁勘探对火烧区的富水性进行评价,以指导矿井安全生产。本文介绍了两种方法的基本原理、数据采集以及资料处理与解释,结合勘探实例,表明高精度磁测和瞬变电磁联合的方法在煤田火烧区有着良好的应用前景。

新疆大南湖北露天煤矿首采区Ⅲ火烧区地下水资源的数值模拟

大南湖北露天煤矿首采区东南部需要揭露Ⅲ火烧岩区一部分,这使得烧变岩水成为露天煤矿矿井充水的主要水源。资源勘探阶段的水文地质资料表明,烧变岩区赋水空间发育、透水能力强,储存量非常可观,但由于受资源勘探阶段水文地质勘探工程量制约,水文地质条件未能详细查明,现有水文地质成果尚不能满足首采区对烧变岩水疏排设计的要求。对烧变岩地下水资源进行模拟开采性抽水试验,获取Ⅲ火烧区的水文地质参数,利用数值模拟的方法,运用MODFLOW软件建立了III火烧区地下水数值模型,并模拟计算出了Ⅲ火烧区地下水储存量。经验证,本次模拟所取得成果与煤矿实际情况相符,能够作为首采区矿坑疏排水设计依据。

我国西部保水采煤区受保护烧变岩含水层研究

通过对榆神府矿区烧变岩、烧变岩含水层的调查,论述了烧变岩分布,含水层储水结构及补、径、排条件。烧变岩地下水接受大气降水和萨拉乌苏组地下水的越流补给,以下降泉形式排泄。烧变岩含水层特点是分布面积和含水层厚度都较小,但富水性强,钻孔抽水试验最大单位涌水量88.67L/（s·m）,渗透系数最大可达1 631.30 m/d。煤炭开采前,区内有烧变岩泉405处,其中流量小于1 L/s的325处,总流量59.458 L/s;流量1~10 L/s的64处,总流量142.115 L/s;流量大于10 L/s的16处,总流量564.610 L/s;这些泉多分布于沟谷沿岸,部分烧变岩泉受采煤影响流量衰减或干涸。烧变岩含水层地下水的水质多为HCO3—Ca·Mg或HCO3—Ca型,矿化度最大0.299 g/L,水质良好,是榆神府矿区宝贵的生态水源。

张家峁井田火烧区水文地质特征

以张家峁井田为例,根据以往对烧变岩大量的地质及水文地质勘探资料,叙述了各煤层火烧区分布范围,着重对主采煤层烧变岩含水层结构、富水性、补径排、水化学等水文地质特征进行了分析研究,为张家峁煤矿采掘工作面布置、水资源保护、防治水措施的制定提供了重要的参考依据。

煤矿采空区与火烧空区高密度电法探测模拟

为了在实际工作中,通过高密度电法探测手段有效识别并区分煤矿火烧空区与采空区的电阻率异常特征;通过建立不同深度的煤矿火烧空区与采空区的二维电阻率剖面模型,并分别对模型进行正演模拟与反演计算分析来实现这一目的。首先通过建立数值模型验证了高密度电法中的温纳装置与偶极装置针对煤矿采空区与火烧区探测时的可行性与有效性;并通过对煤矿采空区异常与火烧空区异常的数值模拟与结果分析,识别并区分了通过高密度电法探测煤矿火烧空区与采空区时产生的电阻率异常差异;最后运用水平向与垂向的一阶导数零值曲线对电阻率拟断面进行了电阻率的特征分析。相较而言:温纳装置对水平向异常的识别能力要强于偶极装置,偶极装置对垂向异常的识别能力要强于温纳装置;而通过对电阻率拟断面进行一阶导数计算,可有效识别、区分电阻率拟断面上的各类电阻率异常特征。

新疆准南煤田某煤矿火烧区的水文地质特征

火烧区的富水性和透水性是威胁煤矿安全生产的重大隐患。本文以新疆准南煤田某煤矿为例,采用地面调查、瞬变电磁勘探、地质钻探和抽水试验等方法相互验证,对火烧区范围内烧变岩的岩性特征以及导水性、富水性等水文地质特征进行了分析研究,并针对性地提出相关防治水措施的建议。

红柳林井田烧变岩富水性分区与水害防治措施

烧变岩是陕北浅埋煤层上覆的重要含水层之一,烧变岩水是威胁矿井安全生产的重要水源,同时也是河谷径流的重要补给来源。科学评价烧变岩含水层富水性,有利于保护生态水资源与矿井安全。以红柳林井田为例,根据原岩烧变程度不同,将烧变岩分为类熔岩、烧结岩和烘烤岩3大类。研究区各煤层烧变岩分布面积3.07 km^(2),烧变岩泉6处,泉流量0.014~6.984 L/s。根据烧变岩泉流量、钻孔单位涌水量、瞬变电磁物探综合成果,将烧变岩含水层富水性分为中等—弱类型。结合研究区内的烧变岩分布和富水特征,给出了烧变岩水的防治措施建议。烧变岩水尽管威胁矿井安全生产,但也具有重要的生态价值,煤炭开采在做好矿井防治水工作的同时也应尽量对烧变岩水进行保护。

阜康某井田煤层自燃及控制因素

基于勘探资料、煤层煤质资料等,以阜康矿区某井田为例,研究了煤层自燃、围岩烧变等特征,分析了控制自燃的主要因素。结果表明:煤自燃后性质明显变化,围岩形成烧变岩;构造发育,地下水补给径流差,煤孔裂隙发育且厚度大,容易发生自燃。

瞬变电磁法和磁法在煤矿烧变岩富水区探查中的应用

陕西神木神府矿区某煤矿3-2煤层两工作面掘进及回采前煤层顶板主要含水层含/富水情况不详、上覆煤层烧变区边界及烧变岩富水情况不明,严重影响采掘安全。在磁法探查烧变区边界基础上综合瞬变电磁法探测成果,解释煤层烧变区富水区,取得了较好成效,为保障煤矿后期的安全生产提供了物探依据。

陕西神府煤田新民烧变区煤层自燃边界范围的遥感调查

本课题以可见光黑白航空像片为主要信息源,对陕西神府煤田新民烧变区进行了1:5万航空遥感地质调查,圈定了该区烧变岩分布范围及煤层自燃边界线。文中着重介绍了遥感调查煤层烧变区的技术方法与工作成果。调查区为煤层自燃死火区。调查首先从烧变岩的基本地质特征入手,划分了烧变岩的宏观类型,确定了烧变岩的主要形成时代,探讨了烧变岩的形成机理;第二,根据掌握资料选取已知区,研究烧变岩及煤层自燃边界线的影像特征,建立初步解译标志;第三,在全区范围内进行煤层自燃边界线的遥感调查,并对解译标志进行补充、修改与完善。在调查中,解译与调绘相结合,遥感与地面调查方法相结合,最终圈定了区内各煤层的自燃边界线,并经钻孔验证,精度达到要求。