地下水水化学垂向分带特征及成因机制-以新街矿区为例

矿井水作为煤矿矿区主要的潜在供水水源,具有较好的综合再利用潜力。然而,煤层顶板充水含水层与围岩发生的复杂多样的物理、化学反应共同影响煤矿矿井水水质。因此,确定不同充水含水层地下水水质状况及其成因机制,对矿井水的保护与综合利用具有至关重要的意义。本研究基于新街矿区一井田的地下水样本和岩石矿物成分数据,采用多元统计分析与水文地球化学方法,并通过PHREEQC软件对水化学平衡进行模拟,深入探讨了不同含水层地下水的化学特征及其矿物溶解/沉淀的垂直分带规律,旨在揭示其成因机制。研究发现:①矿区地下水的化学特征呈现出明显的垂直异质性,其中志丹群以HCO_(3)-Na·Ca、HCO_(3)-Mg·Ca型为主,而安定组至延安组则主要为SO_(2)-4Cl·SO_(4)-Na、SO_(4)-Na型,TDS、Na^(+)、可能是主导水质垂向分异的关键驱动因子。②关键水质指SO_(4)^(2-)标,如TDS、Na+和的浓度与含水层深度(从志丹群至延安组)呈线性关系,通过离子比值分析发现K^(+)、Na^(+)主要源于硅酸盐矿物溶解,Ca^(2+)、Mg^(2+)浓度受到碳酸盐、硫酸盐以及硅酸盐矿物溶解作用的共同影响。③矿物饱和指数的深度变化表明,白云石、斜长石和岩盐等矿物在不同含水层中存在未饱和与过饱和状态的交替,志丹群和安定组的地下水中,许多矿物显示出进一步溶解的趋势;而在直罗组和延安组,多数矿物已达到过饱和状态。④水岩相互作用控制不同深度矿井水的水化学组成,最上层的志丹群水化学组分主要受钠长石、钾长石、方解石、绿泥石等矿物溶解作用的影响,深部含水层硅酸盐矿物、石膏、岩盐和黄铁矿的溶解反应更强,并伴随着阳离子交替吸附作用,形成了高矿化的Cl·SO_(4)-Na、SO_(4)-Na型水。本研究深入探讨了煤矿区不同含水层地下水化学的垂直分带特征及其矿物溶解机制,为矿井水资源的精准管理、水质调控和环境保护提供了坚实的科学基础,具有重要的理论指导价值和实践应用前景。

新街台格庙矿区高质量发展实施路径研究

新阶段、新理念、新格局的大背景下,矿区高质量发展发挥着保障能源安全供应、推进煤炭转型升级的重要作用。基于现有的煤炭行业高质量发展的研究成果,总结分析了矿区高质量发展的内涵特征,提出了创新开放、集约高效、智能安全、绿色和谐的16字矿区高质量发展理念;给出了新街台格庙矿区高质量发展规划的总体思路,并阐述了台格庙矿区高质量发展规划的具体实施路径,主要包括矿区开发布局、智慧安全、绿色低碳、人文和谐、公共服务、交通物流、创新驱动、管理模式等。

新街台格庙矿区地面空间布局研究

针对传统矿区受限于多个开发主体,在地面空间布局中存在资源浪费、环境污染、布局不完善、缺乏统一的全生命周期规划及动态调整机制等问题,新街台格庙矿区发挥“一个矿区一个开发主体”的独特优势,在地面空间布局规划中,从全生命周期出发,坚持生态优先、绿色发展,通过科学创新,引入国土空间规划理念,对相关影响因素进行了研究与分析,使矿区空间规划与地面设施布局有机结合,最终形成“一轴三带六区,两主六副十井”的矿区格局,有效解决了传统矿区地面空间布局中存在的问题,为新街台格庙矿区高质量发展提供了蓝图。

新街台格庙矿区高质量开发路径及关键问题研究

针对我国煤炭核心区大型矿区整装高质量开发问题,系统阐述了新街台格庙矿区高质量开发路径“六个协调”核心理念,重点研究了智能、高效、安全、绿色、零碳矿区建设的实施路径,分析了煤气高效协调开采、多井联合布置、配套工程共享等关键问题,确定了建成清洁化、一体化、精细化、智慧化、国际化一流典范矿区的发展目标,具有先进性、前瞻性、战略性、协调性、集约性,对国内类似大型整装矿区高质量开发有一定的示范意义。

新街台格庙矿区高质量发展规划评价研究

对矿区高质量发展水平进行评价,是矿区高质量建设的重要环节。对尚未开发的新街台格庙矿区进行了顶层规划,提出了不同阶段的高质量发展目标,并构建了矿区高质量发展评判指标体系,建立了模糊评价综合模型,通过量化指标运算获得了矿区高质量发展评价得分。评价结果显示:矿区在建设期、中期和远期均能实现高质量发展,且发展水平稳步提升。在此基础上从创新开放、集约高效、智能安全、绿色低碳4个评价维度阐述了高质量矿区的建设路径,明确了矿区建设中的重点方向。

新集一矿地应力测试及应用分析

为对新集一矿进行地应力测量,在前期勘探时,采用水压致裂法对该矿区典型位置S-5号孔和S-9号孔的地应力场进行测试。测试结果表明:该矿区应力场以水平应力为主,具有明显的构造应力特征,且最大、最小和垂直主应力均随深度的增加而增加。实测该矿区最大水平主应力为13.95～25.23 MPa,方向近于NE向,最小水平主应力为12.16～21.17 MPa。通过对比分析测试结果与淮南矿区的区域地质构造地应力场是基本吻合的。

新集矿区煤层气的生储特征及示范开发

根据已有的勘探资料 ,利用气体地球化学、煤岩有机化学、煤变质程度和构造演化史等分析手段 ,对新集矿区煤层气的生成条件、保存演化史及保存条件等煤储层特征 ,进行了较系统地研究。在此基础上 ,选用水力压裂增产强化措施 ,采用先进的压裂软件进行优化设计 ,在示范区取得了国内同等地质条件下煤层气开发产气量最大 。

淮南矿区土壤重金属Co、Cr、Ni、Pb形态初步研究

本文采用BCR逐级提取的方法对新集矿井区和泉山化工区土壤中的重金属Co、Cr、Ni、Pb化学形态进行研究,探讨重金属元素的迁移的规律,对土壤的生物有效性进行评价。研究结果表明:虽然重金属主要存在于残余态中,但在Fe-Mn氧化态、还原态中的质量分数也很高,说明这些土壤受到煤炭开发利用导致的重金属污染,而且对生物是有一定可利用性。

基于AHP与GIS的新集矿区11-2煤层顶板突水危险性评价

为准确评价、预测新集矿区11-2煤层顶板突水问题,利用矿区近些年积累的水文地质资料,选取了断层强度、断层交叉点与尖灭点、导水裂隙带高度、关键层厚度、含水层厚度、隔水层厚度、砂泥比8个因素作为顶板突水主控因素进行了深入的探讨。运用GIS空间分析功能建立了主控因素专题图,并对专题图数据进行归一化处理,结合AHP层次分析法确定了各主控因素影响权重。通过对归一化数据与权重值的空间复合叠加,获取了新集矿区11-2煤层顶板突水危险性评价分区模型,评价结果与矿区实际地质条件与突水点相吻合,可为矿区今后煤层开采与水害防治工作提供参考依据。

新街矿区深部开采邻空巷道受载特征及冲击失稳规律分析

随着我国煤炭资源开采战略西移,西部部分矿井已进入深部开采阶段,邻空巷道冲击失稳频繁发生,严重威胁煤矿安全生产。以新街矿区红庆河煤矿为工程背景,综合运用现场调研、理论分析和数值模拟等方法对新街矿区深部开采邻空巷道受载特征及冲击失稳机制进行研究。建立了初次来压、充分采动阶段工作面前方邻空巷道动静载叠加力学模型;通过精细描述不同阶段静载及扰动动载,提出了基于采空区侧向静载、超前静载及扰动动载的邻空巷道“三载荷”动静叠加原理,并给出了发生冲击失稳的应力判据;揭示了邻空巷道围岩受“三载荷”叠加诱冲机制,即高应力、能量经巷道“顶—帮—底”传递,巷道围岩形成应力集中,能量积聚,达到煤岩体冲击失稳临界值时,诱发邻空巷道冲击失稳。针对工作面上覆厚硬岩层的邻空巷道冲击地压灾害,提出了“切断动载源、降低集中静载应力和恒阻大变形吸能锚杆锚固”的防治措施。研究结果表明:邻空工作面初次来压阶段相邻双工作面采空区顶板形成非对称“T”型结构,亚关键层Ⅰ破断,亚关键层Ⅱ未破断,工作面来压较缓和,邻空巷道围岩所受静载较大,扰动动载较小;周期来压(充分采动)阶段相邻双工作面采空区顶板形成对称“T”型结构,两组亚关键层均破断,邻空巷道围岩所受静载及扰动动载均较大,此时易诱发邻空巷道冲击失稳。

基于五大发展理念的新街台格庙矿区总体规划研究

台格庙矿区总体规划以"创新、协调、绿色、开放、共享"五大发展理念为引领,明确了矿区定位和规划目标,提出了"以矿井群开发为依托,集约高效、智能安全、生态和谐、科学发展"的矿区开发新模式,确定了促进矿区创新发展、协调发展、绿色发展、开放发展、共享发展的具体方案,具有前瞻性和战略性,对类似矿区有一定的示范意义。

神华新街矿区三维数字化管理平台的建设研究

神华新街矿区是神华集团公司"十二五"和"十三五"期间规划建设的亿吨级现代化矿区,新街矿区数字化矿山的建设是神华集团公司发展战略的重要组成部分,也是新街现代化矿区的特色之一。神华新街矿区三维数字化管理平台的建设是新街矿区实施数字化矿山建设的重要组成部分,旨在推进新街矿区数字化和信息化的建设进程,促进高水平数字化矿区的建设,在煤炭企业升级和行业发展方面起到引领和示范作用。

新街台格庙矿区井田划分方案研究

基于煤炭工业矿井设计规范的相关规定,结合新街台格庙矿区的煤质赋存情况,对矿区的井田划分提出了三种划分方案,并从矿区的开发建设方式、矿井开采方式、地面工业场地布置方式以及后期投产运营等方面对三种方案进行了对比分析。研究表明,矿区南部区域划分为一、二、三、四号井,矿区北部区域划分为南北向两个特大型矿井(五、六号井),即全矿区划分为六个矿井的划分方案较为合理,对矿区今后的开发建设具有重要的指导意义。

口孜东矿5煤物性特征和直流电法超前探测低阻阈值的确定

为提高新集矿区直流电法超前探成果解释的准确性,需确定矿区内直流电法超前探测结果的阈值。通过矿区典型钻孔的测井曲线,顶底板钻孔的现场电阻率实测资料,将新集矿区口孜东矿5煤顶底板岩层进行合并简化,得到口孜东矿5煤顶底板实际地层的简化地质-地电模型,并设置了6种顶底板不同含水情况的正演模型,获得了基于矿区实际地质-地球物理模型下的直流电法超前探测模拟结果,确定了直流电法超前探的低阻阈值。通过实际探测验证,该阈值具有一定的参考意义。

新集矿区小断层识别方法研究

以新集矿区口孜东矿为例,为了提高小断层解释精度,对三维地震数据体进行方差、曲率等地震属性提取,并利用蚂蚁追踪增强断裂痕迹,对比实际揭露断层资料,发现"方差蚂蚁体"识别区域断层特征较好,曲率属性刻画断裂细节更具优势,利用加权平均属性融合方法生成"方差蚂蚁"+"曲率"融合属性体,来反映断裂特征。经验证,该方法不仅能够有效识别断距为3~5 m的小断层,对断距小于3 m的次生小断层组合也能清晰显示。

新集矿区深层地下水水文地球化学特征与成因分析

以淮南新集矿区深层地下水充水含水层为研究对象,采集新集矿区不同层位的水样,测试水样的阴阳离子浓度,采用统计分析及离子比例系数分析法对砂岩水、推覆体片麻岩、推覆体寒灰水、奥灰水、太灰水5个含水层的74个水样数据进行了分析。结果显示:研究区深层地下水属弱碱性水,阳离子以Na^++K^+为主,阴离子以Cl^-为主,奥灰水中Ca^2+和SO^2-4的浓度较大,水化学类型主要以Cl-Na和Cl(HCO3)-Na型为主;水化学特征主要由浓缩作用和碳酸盐、硫酸盐溶解共同作用,其中大部分水样主要由岩盐溶解控制,新集矿区深层地下水的水化学特征主要由浓缩作用和硫酸盐溶解作用共同控制,砂岩水主要发生的是阳离子交换以及碳酸盐、硫酸盐溶解作用,推覆体片麻岩和推覆体寒灰水可能发生溶滤作用和阳离子交换作用。

关于新街数字化矿区建设的构想

新街矿区的数字化建设总体包括两个方面,即管理的信息化和矿区生产过程的自动控制。三维数字化平台是新街矿区数字化建设的切入点,是生产过程自动控制平台矿区数字化建设的基础条件。生产过程的自动化控制是煤矿数字化建设的真谛所在。物流网络、煤炭行业数字化建设的创新机制、煤矿机电设备设计、制造、安装、维护模式的改进,是新街矿区数字化建设的重要课题。

新集矿区早二叠世含煤岩系层序地层划分及聚煤作用

目的通过建立淮南煤田新集矿区早二叠世含煤地层层序地层格架,探讨其对煤层分布的控制作用。方法主要以下切谷砂体底部冲刷面为层序界面,结合沉积旋回特征,对矿区早二叠世含煤岩系(山西组和下石盒子组)进行层序地层划分。结果将早二叠世含煤岩系从下到上划分为层序Ⅰ、层序Ⅱ、层序Ⅲ3个三级层序及8个体系域,构建新集矿区含煤地层三级层序地层格架。结论在层序地层格架下,煤层厚度变化呈现一定规律,其中层序Ⅲ煤层最厚,总厚度为15.77m;层序Ⅰ煤层较为发育,总厚度为7.42m;层序Ⅱ煤层较不发育,总厚度为5.59m。同一个层序中,海侵体系域煤层厚度最大,高位体系域煤层次之,低位体系域煤层最不发育,其中可采煤层主要发育于泻湖-潮坪沉积环境和近海三角洲平原沉积环境的海侵体系域中。

新集矿区不同水体氢氧同位素特征及其指示意义

新集矿区地表水蒸发作用较强,相对富重氢氧稳定同位素,d值较高,松散层水和煤系砂岩水蒸发较弱,相对贫重氢氧稳定同位素。新生界松散层水是亚现代水与近期补给水的混合,新集一矿和二矿煤系砂岩水主要为亚现代水或亚现代水与近期补给的混合水,而新集三矿、刘庄矿和板集矿存在新生界松散层现代水对砂岩裂隙含水层的补给。

新集矿区11^(-2)煤层有效开采区块综合评价与等级划分研究

为准确、合理地评价和划分煤矿开采区块等级,指导矿井精准、安全、高效生产,以新集矿区11^(-2)煤层为研究对象,选取煤厚、地质构造、水害、瓦斯灾害作为主要评价指标,基于Arcgis平台分别建立了构造复杂程度模糊评判分区模型、顶板突水脆弱性指数分区模型、瓦斯突出熵变权TOPSIS分区模型。以分区模型为基础,结合矿区实际开采地质条件,采用GIS图形加权叠加方法,将矿区划分为不利、威胁、可改造、较有利与有利5个等级的开采区块。同时,将本次评价分区结果与实际灾害点对比分析发现,已发生的灾害点均位于不利开采区块与可改造区块内,验证了本次评价模型的合理性与可行性,其评价结果可为矿区煤炭开采统一规划布局与防灾减灾工作提供科学指导。