闭坑煤矿山酸性废水治理方法:以贵州省道真县平模山闭坑煤矿为例

以贵州省道真县平模山闭坑煤矿为例,探索适宜于岩溶山区闭坑煤矿山酸性废水(ADM)治理的实用技术,为岩溶山区开展闭坑煤矿山酸性废水治理工程提供参考。综合分析矿区地表水和地下水补、径、排关系,以及酸性废水量、水质情况,采用主动处理和被动处理相结合的方法,通过清污分流工程+酸性废水净化提升工程+人工湿地净化工程+复垦工程+附属工程进行综合治理。工程竣工后取治理区域末端水样进行检测分析,治理区域末端水质pH值为6.42,硫酸根离子(SO_(4)^(2-))浓度为248 mg/L,铁离子(Fe)浓度为5.42 mg/L,锰离子(Mn)浓度为3.28 mg/L,悬浮物浓度为46.64 mg/L,研究结果表明:5个重要监测指标pH值、硫酸根离子、铁离子、锰离子、悬浮物浓度均低于《煤炭工业污染物排放标准》(GB 20426—2006)排放标准,治理效果较为显著。在有效改善矿区生态环境的同时,新增耕地面积4800 m^(2),新增植被恢复面积918 m^(2),流域保护长度9.8 km。研究结论可为岩溶山区废弃闭坑煤矿山酸性废水治理提供技术可行、经济合理的治理模式参考。

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。

基于RS与GIS技术的喀斯特煤矿区生态环境质量评价:以盘州市为例

针对喀斯特煤矿区特殊的地质环境特点,综合考虑影响生态环境质量的因素,选取与煤矿开采活动关联的指标因子,建立喀斯特煤矿区生态环境质量综合评价指标体系。通过对评价指标的分级处理,利用RS与GIS技术对指标因子进行单一评价分析,并在ArcGIS栅格数据空间叠加分析计算的支持下,采用综合指数法和层次分析法对盘州市生态环境质量进行综合评价,从而得到盘州市喀斯特煤矿区的生态环境质量等级。评价结果显示,盘州市生态环境质量大部分较好,优良等级占比达75.03%,但部分区域山高坡陡、植被覆盖度低及煤矿开采区相对应的生态环境情况较差;在生态环境保护及经济发展的规划中应以生态环境质量较差的区域为主,加强矿山土地复垦、植树造林等一系列生态恢复措施。在综合评价时引入生态环境质量网格化评价方法,通过一定范围内生态环境质量等级面积及权重的定量计算,为区域生态环境质量评价提供参考。

黔西南州典型岩溶区地下河水质特征分析及综合评价

为研究贵州省黔西南州煤-锑集中矿区水质特征,沿龙摆尾和水鸭两条相邻岩溶地下河采集水样,利用Piper三线图、Gibbs模型与离子比值图对研究区地下水水化学特征进行分析,应用基于CRITIC法+层次分析法的模糊综合模型对两条岩溶地下河进行水质评价。分析结果显示,龙摆尾地下河主要以HCO_(3)-SO_(4)-Ca型水为主,水鸭地下河主要以HCO_(3)-Ca和SO_(4)-HCO_(3)-Ca型水为主,水文地球化学演化主要受碳酸盐岩风化作用控制。选取总Fe、总Mn、SO_(4)^(2-)、总Sb等9个因子作为评价指标,利用模糊综合评价法对两条相邻岩溶地下河进行水质评价,评价结果显示龙摆尾20%的水样呈Ⅲ~Ⅴ类水,不宜饮用,水鸭地下河水质优于龙摆尾地下河。对比评价结果可得,煤-锑矿集中开采使大量矿山排水涌入岩溶地下河系统,导致Fe、Mn、SO_(4)^(2-)、Sb等离子浓度超标,但不同的水文地质条件、岩溶发育状况以及周边矿区规模的大小造成的污染程度与污染范围存在显著差异。

综合物探方法在隐伏岩溶区的应用分析——以长宁页岩气区块宁2019H18钻井平台为例

岩溶塌陷具有隐蔽性和突发性,是碳酸盐岩地区工程建设过程中常见的不良地质问题。长宁地区岩溶发育广泛,其页岩气开发利用受困于岩溶塌陷危害,综合运用微动、高精度重力、瞬态面波和等值反磁通多项物探方法,调查长宁页岩气区块宁2019H18钻井平台下伏地质体特征,查明土洞和溶洞的发育状况,结合钻孔数据进行验证,主要成果包括:(1)微重力探测呈现重力值南东高、北西低,重力场响应特征表明该场地南东放向基岩密度较大且完整,而场地NE向基岩密度低;(2)微动剖面响应结果与微重力成果对应较好,场地速度结构南东高、北西低,岩石的波速与密度呈正相关;(3)进一步查明了场地下方软弱岩层的分布范围,场地SN向基岩完整性好,场地NW向存在着一条裂隙带,裂隙带内充填较为破碎松软的全风化砂岩,其承载力较低。通过物探三维可视化成果,可以为下一步场地建设指明方向,为类似工程案例提供科学依据。

隐伏煤矿岩溶区地面塌陷隐患探测技术

为提升隐伏煤矿岩溶区地面塌陷隐患综合探测效果,对隐伏煤矿岩溶区地面塌陷隐患综合探测进行研究。首先,归纳出的最大动模量随动应变衰减公式,确定土体模量衰减程度,采用微动法获取隐伏煤矿岩溶区地面体积模量和剪切模量的转换函数,采集地下特征频率与塌陷隐患覆盖间关系,确定塌陷隐患覆盖层厚度,并从波速形态确定塌陷隐患位置;根据电阻率异常波动结果确定软土层与溶洞的分布位置,根据高密度电阻率法获取隐伏煤矿岩溶区地面塌陷隐患位置,综合2种方法能够探测出隐伏煤矿岩溶区地面塌陷隐患。试验结果表明,该方法能够探测出研究区域中存在多个波速异常和电阻率值异常的区域,属于隐伏煤矿岩溶中塌陷隐患(岩溶发育、软土层和溶洞位置)。综合分析后,圈出易于出现塌陷的区域,针对该区域的情况,提出注浆法的改善治理措施。

喀斯特采煤塌陷区地质特征及生态环境修复治理研究

针对煤矿开采量增加、生态环境管理不当出现采煤区塌陷情况,造成生态环境破坏现象,提出喀斯特采煤塌陷区地质环境特征及生态环境修复治理方法。以某喀斯特地貌区某矿山作为研究对象,通过分析喀斯特采煤区域塌陷机理与地质环境特征后,利用ArcGIS平台评价喀斯特采煤塌陷区地质环境,得到当前喀斯特采煤塌陷区地质环境评价等级,依据该评价等级提出工程修复、植被修复等生态环境修复治理方法。实验结果表明,该方法可有效评价喀斯特采煤塌陷区地质环境,应用该方法后,喀斯特采煤塌陷区地质环境评价等级均得到有效提升,植被覆盖率提升幅度较大,应用效果较为显著。

数值模拟方法在隐伏岩溶水源地保护区划分及污染治理中的应用

文章以北京市东南郊大兴迭隆起隐伏岩溶水子系统内的两个水源地(大兴念坛水源地与通州龙旺庄水源地)为例,研究数值模拟方法在隐伏岩溶地下水水源地保护区划分中的应用。研究基础为基于GMS建立的包括第四系与岩溶含水层在内的三维非稳定流地下水数值模拟模型,采用的主要技术手段为质点追踪技术,结合溶质质点迁移100d与1 000d的距离划分水源地的一级与二级保护区,并提出相应的污染防控措施。研究得出,对于隐伏岩溶水大部分来自上覆第四系松散孔隙水越流补给的情况,岩溶水源地保护区即是上覆松散含水层的保护区范围,应加强第四系孔隙含水层地下水污染的防治,以保护岩溶水不受污染。

喀斯特山区燃煤型电厂周边农业土壤中重金属的污染特征及评价

以喀斯特山区燃煤型电厂周边不同方向的土壤及农作物为研究对象，探讨了火电厂周边随距电厂水平方向、垂直剖面土壤中8种重金属总量及污染分布特征，并分析了土壤中重金属元素之间及其与pH、有机质的相关性。结果表明，与贵州省土壤背景值相比，土壤样品中除了Cd和Cr之外，其它元素均有不同程度的超标现象，以Hg元素的超标最为严重；土壤中大多数重金属元素主要以残渣态为主，而Cd主要以酸可提取态和可还原态存在，容易发生环境迁移；土壤剖面中重金属含量均表现为20-50 cm土层大于0-20 cm，土壤重金属在次表层出现富集现象。相关分析表明，除了Zn以外，其它元素间的相关关系较高，pH与土壤Hg、As、Cu元素之间存在正相关关系，有机质与As、Ni之间也存在着显著正相关，电厂不同方向上的pH变化与8种重金属含量变化的差异相一致。采用内梅罗综合污染指数法进行环境污染评价，发现电厂周围土壤中的重金属含量具有方向性，不同方向上的污染程度表现为正北〉西南〉东北〉东南〉西北〉正东。对比农业土壤采样点，森林土壤中的Hg、Pb和Ni含量明显较低，推测森林植被可能对电厂重金属的沉降有一定的减缓作用；电厂周边研究区内卷心菜的Hg、Pb、Ni元素的超标最为严重，而卷心菜对Cd元素的富集能力明显高于其它重金属。

西南喀斯特山地采煤沉陷区土地整治关键技术研究——以重庆松藻矿区为例

煤矿的井工开采引起地表沉陷破坏等一系列问题,对人类的生产生活产生很多不利影响.本文以重庆松藻矿区3个典型区域的采煤沉陷区土地整治为例,采用三区划分法对采煤沉陷区进行预测,探讨了采煤沉陷区预测及土地整治关键技术问题,以期为喀斯特山地采煤沉陷区土地整治技术提供参考和借鉴.结果表明:(1)赶水沉陷区涉及稳定、非稳定和未来影响三类,安稳沉陷区涉及非稳定和未来影响两类,打通沉陷区涉及稳定和非稳定两类;(2)水源破坏是松藻矿区较突出的问题之一,而相应的水利工程技术成为松藻矿区沉陷区整治的重点,同时也是沉陷区整治是否有效的重要评定标准之一;(3)沉陷区土地整治工程规划关键技术为:土地平整工程主要规划布局在未来影响区内;水利工程的规划布局要尽量避开易于发生拉裂和垮塌的断层附近.沉陷区土地整治工程设计关键技术在于:在土地平整技术上,土地平整设计更强调耕作田块的稳定性,防止田面沉降;在水利工程技术上,非稳定区和未来影响区的工程设计C20砼浇筑厚度应大于稳定区;对于道路工程设计,非稳定区和未来影响区生产路主要采取预制钢筋砼板方式,而稳定区内生产路路面采用C20砼浇筑.科学地分析预测采煤沉陷区对合理制定土地整治技术及土地整治的有效开展具有重要的指导意义和实践意义.

焦作矿区岩溶水Cl^-污染原因初探

焦作裂隙岩溶水系统是我国北方岩溶区发育比较典型的系统之一 ,岩溶水资源丰富 ,水质优良 ,是城市供水的主要水源。据近几年水质监测 ,岩溶水Cl- 逐年增加 ,水质变咸。在对焦作矿区地质、水文地质条件、岩溶水补给来源、地表污染源和污染途径分析的基础上 ,建立了二维非稳定溶质运移数值模拟模型 ,模拟了岩溶水Cl- 时空分布 ,证实岩溶水Cl- 升高是人为污染所致 。

煤矿地质灾害的地球物理特征与勘察实例

在阐述煤矿地质灾害防治的重要意义的基础上 ,分析矿井地质灾害防治中不同地质灾害的地球物理特征 ,通过工程实例说明 ,地球物理勘察在矿井地质灾害防治中所能解决的有关地质问题和地质效果。

隐伏隆起区内部预测煤田的技术方法研究

针对隐伏隆起区内部即前人预测的无煤区进行隐伏煤田预测,国内开展相关的技术方法和找矿模型研究很少。在分析区域地质背景、综合研究的基础上,确定了隐伏隆起区内部找煤靶区的新思路,将重力低、磁力低地段作为寻找残留隐伏煤田的有利靶区,再采用高分辨率反射波地震,直接反映新生界厚度和煤层埋深,从而建立了隐伏隆起区内部的地球物理-地质找矿模型,经钻孔验证,效果良好,运用该模型对整个华北地台隐伏隆起区内部找煤具有直接重大的意义,因此,重力、磁力和地震是寻找隐伏隆起区内部煤田的有效方法组合。

峰峰矿区煤炭开采对岩溶地下水环境的影响研究

运用地下水流场、水化学等理论、野外地质调查和室内地质数据资料分析相结合的方法,对峰峰矿区1981～2007年间地下水变化状况进行详实研究,揭示了煤炭开采对峰峰矿区岩溶地下水影响的特征及演化规律。分析结果表明,长期规模性的矿井疏排水与地下水过量开采,是岩溶地下水流场发生改变、水位下降、水质变差和水资源量衰减的主要因素。

贵州省喀斯特溶蚀地区采煤扰动与地质灾害空间相关分析——以六盘水市为例

为了定量化分析采矿扰动与地质灾害的相关性程度,以六盘水市为例,采用Arcgis 10.2空间分析中的核密度估计与空间相关性分析,对六盘水市矿点核密度与6大地质灾害之间的关系进行定量分析,结果表明:(1)六盘水市采煤活动与地质灾害的发育存在较大的正相关性,其中与地裂缝相关性最大,未考虑地裂缝规模的相关系数为0.674,考虑地裂缝规模的相关系数为0.683;采煤活动对山地灾害的发育促进作用较大,未考虑山地灾害规模的相关系数为0.427,考虑山地灾害规模的相关系数为0.380。(2)贵州省喀斯特溶蚀地区地面塌陷主导诱发因素为地下水过度开采的人为因素,区域内地面塌陷与采煤活动之间相关性很小,以六盘水市为例,平均相关系数仅为0.009 7。(3)基于核密度估算的空间相关分析方法在定量化采矿扰动与地质灾害关系方面具有较好的效果。

基于模糊层次分析法的西南岩溶地区煤层顶板水害危险性评价方法研究

根据西南岩溶地区煤层顶板水害的特点,从水源特征、开采扰动、隔水层性能及地质构造4个方面出发,分析选取了相应的评价指标,同时结合模糊层次分析法确定评价指标权重,探讨了一种西南岩溶地区煤层顶板水害危险性评价指标体系及评价方法,并结合具体工程实例,对某典型煤矿顶板水害危险性进行了评价,可为今后煤层顶板水害预测评价的研究提供一定的借鉴。

基于模糊综合判别的岩溶地区煤层顶板涌(突)水危险性总体评价

为了有效地预防煤层顶板水害的发生,在系统地分析了岩溶地区煤层顶板的含水层富水性特征、构造特征、有效隔水层性质、开采扰动对煤层顶板影响的基础上,结合模糊综合评判法,建立了岩溶地区煤层顶板涌(突)水危险性总体评价方法。结合贵州黔西地区青龙煤矿实例,对该矿煤层顶板涌(突)水危险性进行了总体评价,评价结果和实际情况相符,证明了该方法的可行性和准确性。

基于GIS的岩溶煤矿区土地利用适宜性评价研究——以重庆市南桐矿区为例

以SPOT5卫星为基本信息获取该地区的地貌数据,并根据该地区的土地利用现状、土壤特征、煤炭开采状况等9个指标,采用多因素分级指标综合评价法对南桐矿区的土地利用适宜性进行评价。按照土地的用途划分宜耕、宜园和宜林土地类三个类型,根据影响因子对土地用途的影响程度制定分级指标。评价结果表明,高度适宜、中等适宜、基本适宜和不适宜耕地分别为5321hm2、8361hm2、7973hm2和4656hm2;园地分别为315hm2、629hm2、405hm2和117hm2;林地分别为8867hm2、7303hm2、5977hm2和2643hm2。为能更好地利用土地资源和促进矿区的可持续发展,建议将原来的耕地、园地和林业用地比例10∶0.6∶9.4调整为10∶5.7∶14。

湘中地区恩口煤矿老采区复采的水害防治研究

湘中地区碳酸盐岩广泛分布,其中岩溶的发育受岩性、地貌、水文、构造运动等诸多因素的控制,主要分布在地下水排泄区,给煤炭资源的开发带来了严重水患。针对恩口煤矿水害问题,笔者在翔实的野外调查基础上,通过分析矿区水文地质条件、矿井水文地质特征;总结以往矿山防治水经验和教训;探讨今后老采区复采的防治水害方向和重点;认为壶天河的山口冲段、小碧河的西坪段、涟水河的杨家冲段等为重点防区,对河床铺底强度不可靠的部位应该重新加强铺底。

2000—2020年喀斯特地区煤矿资源城市生态敏感性的时空演变

[目的]以喀斯特地区典型煤矿资源城市贵州省六盘水市为例,分析研究区2000—2020年生态敏感性时空演变特征,为喀斯特地区煤矿资源城市的生态保护工作提供科学依据。[方法]根据研究区实际,选择遥感生态指数、水土流失敏感性指数、石漠化敏感性指数、景观开发强度指数、碳排放量构建综合生态敏感性指数,并借助空间自相关分析方法分析六盘水市生态敏感性时空演变特征。[结果](1)2000—2020年,六盘水市极敏感、高度、轻度、中度敏感区域呈波动下降趋势,不敏感区持续上升,生态环境明显改善;(2)2000—2020年六盘水市极敏感、高敏感区空间演变趋势为零散分布在全市,同时向东南部转移,并向西北部扩散,范围持续缩减,除钟山区南部有轻微扩散外,其余区域均呈现持续或波动缩减趋势,环境趋向于改善;(3)2000—2020年六盘水市综合生态敏感性Global Moran’s I分别为0.525,0.570和0.476,说明六盘水市生态敏感性在空间上呈正相关关系,且相关性随时间变化而逐渐减弱。LISA图显示高高、低低聚集区减少,生态敏感性聚集程度有所降低。[结论]六盘水市生态敏感性以轻度敏感为主,主要分布在生态禀赋较好的西北部地区;极敏感性区域比例较小,集中于自然条件较脆弱的东南部。随着时间推移,六盘水市的营造林等工程措施在一定程度上缓解了人类过度干预所带来的环境恶化,使区域内极敏感、高敏感区范围不断缩减,生态环境得到显著改善。