淮北青东煤矿深层地热水的水文地球化学特征与水源识别

深层地热水是矿井地质灾害的警示因素,探究其水文地球化学特征及来源,对矿井水害和热害防治具有现实意义。本文以淮北煤田青东煤矿深层地热水为研究对象,采集同水平(-585 m)的13个地热水样和11个非地热水样,对比分析两类水体离子特征差异,探讨地热水水化学成分形成作用及控制因素,同时收集矿井各突水含水层水样共31个,基于Fisher突水识别模型对地热水水源展开识别,结合地下水循环及构造条件,分析地热水成因。结果表明,地热水的TDS、Ca^(2+)、Cl^(-)指标高于非地热水,水化学类型以SO4·Cl-Ca·Mg为主,呈弱碱性;两类水水化学差异是不同地下水化学成分的综合反映,地热水的水化学成分主要受水岩作用和离子交替作用共同控制,其中水岩作用以硅酸盐溶解、含煤地层黄铁矿氧化、蒸发盐溶解最为显著,地热水的水岩作用和离子交替作用程度相比非地热水强;地热水由深部奥灰水补给,经断裂导水通道至太原组石灰岩含水层混合而成,且奥陶系石灰岩含水层水混合比例高。研究结果对矿井防治水工作提供了指导。

青东煤矿7#煤层构造煤分布规律及其控制因素

为研究构造煤对煤与瓦斯突出的控制作用,通过解译钻孔测井曲线,结合现场揭露情况,对7#煤各钻孔构造煤厚度进行了判识,并利用软件Surfer 8绘制了7#煤构造煤厚度等值线图,在此基础上对7#煤构造煤分布特征及控制因素进行了分析。结果表明:7#煤构造煤普遍发育,东部构造区较为发育,且构造煤厚度变化较大;中部构造区,构造煤厚度分布稳定;在西部构造煤在向斜核部较发育,两翼相对变小。井田构造分布受褶曲构造和断裂构造的影响。

考虑覆岩原生裂隙的导水裂隙带模拟

导水裂隙带高度的确定对松散承压含水层下煤矿安全开采和矿区生态环境保护具有重要意义。以往根据塑性区判断导水裂隙带范围的数值模拟方法不能完全反映覆岩的破断机制。为了更准确地预测导水裂隙带发育高度,应用断裂力学方法,将裂纹尖端K场区内的应力强度因子断裂判据与摩尔-库伦屈服准则结合,提出了原生裂隙存在时的岩石断裂准则。利用自仿射分形模型建立起原生裂隙场分布,并通过有限元分析软件COMSOLMultiphysics将原生裂隙场和岩石断裂准则应用到导水裂隙带发育的数值模拟中,对淮北煤田青东煤矿的839工作面开采进行了模拟计算。结果显示,考虑原生裂隙时,导水裂隙带在贯通后高度达到92.5 m。与传统数值模拟和经验公式法相比,考虑原生裂隙的模拟结果与现场测量结果更为接近。这说明,采用自仿射分形模型所生成的裂隙场可以较好地模拟岩体内复杂而无序的原生裂隙分布,且与传统数值模拟和经验公式法相比,考虑原生裂隙的模拟方法能够更好地反映导水裂隙带的发育规律。

煤系岩体物理力学参数特征及统计分析——以皖北青东煤矿为例

在煤矿工程地质问题分析及地质工程设计中,岩石的物理力学指标必不可少,它们直接关系到井巷及围岩稳定性分析、预计开采围岩破坏高度、顶底板抗水压能力评价等工程地质问题的可靠性。以青东煤矿为例,在分析矿区3种典型岩性(泥岩、砂岩、粉砂岩)的视密度、含水率、吸水率、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、内摩擦角、内聚力、泊松比等岩石物理力学参数特征的基础上,重点对抗压强度等7个参数指标进行概率分布拟合,从而获得其参数分布类型及统计量,并利用Bayes方法对参数进行了优化。结果表明:随着煤系岩体赋存深度的增大,无论是泥岩、砂岩还是粉砂岩,其割线模量和视密度变化不大,而抗压强度等参数则不断变化。同时,相关性分析表明各参数岩石力学性质的差异性和一致性;粉砂岩各参数的P-P图、直方图、曲线拟合结果表明,全部参数符合正态分布,经过Bayes优化后其方差均有所降低。煤系岩体物理力学参数的确定可为该区煤矿工程地质问题防治提供参考。