Electrical and electromagnetic surveys to locate possible causes of water seepage to ground surface at a quarry open pit near Helwan city,Egypt

Water seepage to ground surface at a limestone quarry located at Wadi Garawy about 20 km south-east of Helwan city in Egypt posed a real threat to the mining activity at the quarry. The quarry area is known to be very dry for decades and away from water utilities and infrastructures that may cause water leaks to the quarry. Geophysical investigation including 1D Vertical Electrical Sounding (VES), 2D Electrical Resistivity Tomography (ERT) and 1D Transient Electromagnetic (TEM) surveys were conducted to characterize the rock sequence and locate what could be a possible source of water seepage to the quarry. The resistivity profiles generated from the VES and TEM surveys mapped the rock units in the area down to depths exceeded 100 m. The ERT profiles acquired from the quarrying zone close to the water seepage spot have imaged the top of groundwater level at few meters below the ground surface at the quarry open pit. The spot of groundwater seepage seemed to occur at an area of limestone dissolution that were filled by finer sediments. The finer sediments acted as a hydrological conduit that allowed an upward seepage of groundwater to ground surface under the capillary action effect.     

煤层开采过程中底板岩层渗流稳定性分析

在我国华北煤田石炭－二叠纪煤系地层的底部，存在着含水丰富的奥陶纪石灰岩。由于受采动的影响，煤层岩层的渗透能力会发生明显的变化，有时会导致承压水突入采空区。应用现场实验成果，利用有限元方法计算了底板岩体渗流场；在此基础上，进行了采动和渗流对煤层底板岩体稳定性影响的有限元分析计算。     

利用钻孔注水试验测试爆区周边岩体损伤场的可行性研究

穿孔爆破是露天矿开采的主要模式,爆破产生的冲击效应将导致周边岩体出现不同程度的损伤破裂,影响台阶边坡的稳定性。提出一种利用钻孔注水试验评价爆破周边岩体等效损伤场的方法,通过向若干钻孔内注满水,记录不同时间的水位,绘制水位随时间的变化曲线,并最终获得不同位置的损伤程度及损伤深度。采用相对损伤因子定量化表征爆破对岩体的损伤程度,通过水位-时间曲线中速降段与平缓段的交界点反映岩体的损伤深度及损伤距离。通过试验发现,爆破引起的周边岩体损伤范围一般在20 m之内,引起的最大损伤深度在12 m以内;铁矿的抗爆能力高于灰岩,相同位置铁矿的相对损伤因子比灰岩的小7.5%左右,铁矿的最大损伤距离及最大损伤深度均比灰岩的小4～6 m;某些情况下注水后水位会快速降至某一特定高程,然后保持不变,表明该高程出现了贯通性导水带,可通过窥视仪等设备进行观察校核。     

山东济宁何岗煤矿下组煤水文地质条件研究

对济宁何岗煤矿16上、17煤水文地质条件进行补充勘探。研究认为济宁何岗煤矿井田内主要含水层有第四纪砂砾层,山西组3上、3下煤层顶底板砂岩、太原组三灰、十下灰、十三灰及奥陶纪灰岩。16上、17煤的主要水害是太原组下部灰岩水和奥灰水,16上、17煤水文地质条件属中等局部复杂类型,开采时的矿井最大涌水量为816m3／h。断层和裂隙是诱发突水的主要因素,生产中必须采取有效的安全防水措施。     

断层构造对煤层底板突水的影响分析

在原岩应力、地质构造、地下水等因素基础上,从应力场和渗流场共同作用的角度出发,研究含底板岩体在内的采场岩体系统的变形与破坏。研究结果表明,随着工作面向前推进,底板岩层的破坏深度和范围逐渐增加,底板岩层中水平应力低于承压水压力的深度也逐步增大。随着开挖接近断层,断层对应力分布情况的影响越来越明显,最终在断层处造成突水。为了预防底板突水的发生,合理留设防水煤岩柱是必要的工程措施。     

煤炭开采后峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐演化过程研究

文章运用水化学和同位素水文学等手段,寻求奥陶系岩溶水硫酸盐演化过程的“指纹”,通过不同含水层间水化学、稳定同位素差异的比对,分析其与上覆含水层间的水力联系和硫动力分馏过程,阐述采矿活动影响下峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐的演化过程。研究结果表明:煤矿开采后,峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐含量普遍增高,演化特征呈现多样性,存在多种硫动力分馏过程。分馏动力主要来自矿坑水和孔隙水通过导水裂隙的渗漏（越流）补给,以及脱白云石化过程中自身蒸发岩矿物（石膏）的溶解。      

范各庄矿12煤底板突水过程模拟分析

以范各庄煤矿水文地质条件为基础,建立了承压水上采煤的岩体水力学模型,应用岩石破裂过程渗流-应力耦合分析系统(RFPA2D-Flow)模拟分析了范各庄矿12煤层底板开采扰动下,裂隙形成、扩展到突水通道最终贯通形成突水的全过程。通过对损伤区分布、应力场和渗流场的演化分析,揭示了开采扰动及水压驱动下完整泥岩底板由隔水岩层到突水通道的演化过程,对突水通道进行了模拟定位,并对不同水压条件下含水砂岩层对底板突水的影响进行了分析。结果表明:12煤底板突水问题取决于含水砂岩中的水压力,在假设隔水层厚度不变时,水压力与突水系数呈正相关关系,随着水压的增大突水越易发生。该研究为12煤底板突水预测与防治提供了理论依据。      

Treatment of the seepage problems at the Kalecik Dam (Turkey)

This paper describes the seepage prevention measures at Kalecik Dam. Water leaked from the foundation of the dam after the impoundment. The dam, 77 m in height, was constructed for irrigation purposes.

The foundation consists of Mesozoic ophiolite, Paleocene allochthonous units composed of different lithologies and Miocene conglomerate. Karstified and fractured Paleocene limestone outcrops on the right bank of the dam foundation. This unit extends into, and its thickness increases within, the right abutment. The leakage occurs towards the downstream springs through the right bank limestone.

The main grout curtain is 200 m long and 60 m deep and was constructed on the right bank. After reservoir impounding, new springs were observed in the downstream area. Therefore, after the construction of the dam, remedial curtain grouting was required and carried out in three stages. Firstly, the main grout curtain was supplemented by additional grouting to seal the fractures and infill karstic cavities. The diversion tunnel was also repaired. The curtain depth was the same as the depth of the previous curtain. The second stage of additional treatment consisted of new deep grouting. Some investigation holes were also drilled along the same alignment as the main curtain to locate the seepage in the region. These holes were extended to an elevation of 442 m. The final stage of grouting measures was between the spillway and the dam body and underneath the spillway.

As a result of the additional grouting measures, the spring discharges observed downstream of the dam embankment decreased. However, the seepage paths were extended and were moved with time so that the seepage problems are still continuing.     

山西省离柳矿区沙曲井田数值模拟及矿井涌水量预测评价

沙曲井田位于山西河东煤田离柳矿区的中部,处在柳林泉域岩溶水系统的径流区。矿区奥灰水水量大,水位标高为+797～+802m,其中的4#煤底板承受奥灰水压2～5MPa,10#煤底板承受奥灰水压3～6MPa,属带压开采矿井。利用井田以往的地质及水文地质勘探资料,应用GMS软件建立矿区三维立体模型和地下水渗流的数学模型,实现水文地质结构三维可视化,使数学模型能正确地反映预测区的水文地质条件,达到数值仿真效果;应用有限差分数值法,对开采上组煤(3#+4#)和下组煤(8#+9#、10#)时,石炭系太原组灰岩含水层和奥陶系峰峰组含水层的疏降进行矿井涌水量预测,为矿井的安全生产和防治水工作提供依据。     

缓倾斜地层顶板离层水对综采工作面的危害及防治探讨

以重庆松藻矿区在打通的一综采工作面缓倾斜地层中掘进时发生的两次顶板水灾为例,对其顶板突水原因进行了探讨。通过分析该矿区的矿井地质及水文地质条件,认为矿井充水水源为上覆地层的离层水。该矿井的M7-3煤层开采后,导水裂隙切穿了上覆地层长兴组灰岩,贯通了玉龙山一段灰岩隔水层,进入玉龙岩二段岩溶裂隙含水层。由于含水层的上覆岩层在采掘过程中,因岩性差异发生不均衡沉降,形成了大量的离层空间。离层空间吸收、储存的大量地表降雨在采掘工作面推进到一定位置时,就会发生突水。据估算,S1821工作面上覆岩体离层、裂隙储水空间按三分之一计算为2.064×105m^2,与该工作面抢险救灾期间排出的涌水量基本吻合。根据该矿离层水的赋存特点,提出了保证排水系统畅通,加强采煤设备管理,提高采面设计水平的防治水对策。     

平果铝平南赤泥堆场岩溶地质问题与防治技术

平果铝平南赤泥堆场地内受过构造强烈挤压作用的白云质灰岩可溶性中等但裂隙极为发育,在年降水量大（年均1374.2mm）、年蒸发量大（年均1572.6mm）、气温高（年均21.8C）的气候条件下,岩溶沿地质构造呈带状不均匀发育,形成了14个不同发育程度的岩溶区。堆场内浅表岩溶较深部岩溶发育,浅表岩溶的主要形态有落水洞、溶沟（槽）,深部岩溶的主要形态是溶蚀裂隙。堆场内岩溶形成了小型树枝状的暗河网,且与场外地下水相联通。堆场内岩溶的渗漏有管道集中渗漏和裂隙分散渗漏两种类型,按渗漏强度可分为强岩溶渗漏区、中等岩溶渗漏区和弱岩溶渗漏区。强岩溶渗漏区的防渗措施是对于中小型的岩溶先充填,大的岩溶用盖板跨越,然后再进行防渗铺盖,其他两区则先充填、整平,再进行防渗铺盖。     

济南明水泉域岩溶地下水数值模拟及泉水水位动态预测

应用地下水模拟软件GMS建立山东济南明水泉域的三维地下水流数值模拟模型,对泉域内岩溶地下水进行数值模拟和水平衡分析,评价了泉域岩溶地下水资源总量和在保持泉水常年喷涌条件下的岩溶地下水可采资源量。在此基础上,应用时间序列分析法对泉水水位动态进行了预测。结果表明:明水泉域多年（2003-2014年）地下水补给量为1.23×108 m3·a-1,排泄量为1.36×108 m3·a-1,均衡差为-1.30×108 m3·a-1;模型预测未来20年泉水最低水位为55.65 m,最高水位为68.72 m,平均泉流量为34.6×104 m3·d-1。      

唐山矿岳胥区奥灰水带压开采危险性评价

基于唐山矿岳胥区奥灰岩发育特征和水文地质特征,结合安全水头、突水系数、安全隔水层厚度等3个不同指标,对研究区带压开采危险性进行了评价。结果显示:研究区奥陶纪灰岩埋深整体呈北深南浅,且存在一定范围的压煤带,井田内奥灰水水位呈北高南低的趋势,研究区内奥灰水位最高,水位标高-10~-9 m;掘进巷道安全水头值及安全隔水层厚度评价结果显示无带压开采危险,突水系数评价结果则显示研究区存在范围不等的带压开采危险区,突水危险区主要存在于研究区两侧扩大区,应注意开展奥灰水防治工作。      

大采深工作面煤层底板采动破坏深度测试

针对邢东矿大采深的情况,利用现场底板注水试验对2121工作面底板采动破坏深度进行了测试研究,依据单位注水量的动态变化以及注水孔与采线之间的距离关系,确定了底板破坏深度。试验结果表明:该工作面底板破坏深度为32.5~35m,比300m采深以内的工作面实测深度(9.15~12.0m)增加2倍以上,说明随着开采深度的增加,煤层底板采动破坏深度呈明显增大的趋势,因此,在水压和破坏深度二者同时增加的条件下,2121工作面深部煤层开采的突水危险性远远大于浅部煤层。测试结果为邢东矿大采深工作面的防治水方案的制订提供了科学依据。      

Geotechnical modeling of fractures and cavities that are associated with geotechnical engineering problems in Kuala Lumpur limestone,Malaysia

This study presents a modified geotechnical model of subsurface cavities and fractures that are associated with foundation and pilling problems. The topographical model was used to automatically extract minimum surface curvature, slope, and pits. The image processing shows that more than fourteen regional faults, trending NE, SW, and WNW affect the Kuala Lumpur limestone bedrock and the surface topography from South to North. These fractures often show higher probability of piling and constructions problems. The faults are tensional, low lying, and wrench of length 10–20 km. Opencast ex-mining pond floors (bathymetry) are good indicators of subsurface fractures and cavities that affect the limestone bedrock. The LANDSAT image (band one) shows that the fractures of opencast ex-mining pond floors have the same trend as the regional faults. These techniques can help geotechnical engineers to predict subsurface fractures and cavities, especially in areas adjacent to ex-mining ponds. In brief, most of the subsurface cavities and ex-mining ponds, for example the Phong Fatt pond, are located on and along fault zones.     

对江苏沛县新庄铁矿区富水性规律的初步认识

江苏沛县新庄铁矿属于典型的矽卡岩类接触交代型铁矿,矿区主要富水含水层为奥陶系灰岩。分析了该矿区地下水补径排条件、矿区含水层特征及断层富水性特征,初步总结了该矿区富水性规律。认为矿坑涌水主要受上覆灰岩控制,其次受构造断层控制; 断层的涌水量受裂隙充填影响变化较大,增加了突水、透水的风险性,将直接威胁矿山的生产安全。总结该矿区富水性规律,可为国内相同类型矿山的前期勘查及后期矿床开采提供参考。     

紫金山金-铜矿露天采矿场地下不明空区的地质雷达探测

采用先进的地球物理技术探明露天采矿场地下不明空区的分布情况,准确确定其平面分布范围、顶面埋深及空间高度,对保障露天采矿作业的安全进行、预防突发性事故的发生具有十分重要的意义。运用地质雷达对福建紫金山金铜矿露天采矿场地下不明空区进行探测,在两个不同探测区块共完成18条探测剖面,剖面线总长近4km;经处理后的实测地质雷达剖面具有高清晰度、高分辨率,能准确反映地下各种不同规模的不明采空区的属性、平面位置、顶板埋藏深度、空区大致高度;地质雷达探测共查明较大空区异常55个。采用50MHz天线的地质雷达系统在该露采场的有效探测深度可以达40m以上。在露天采矿场,地质雷达探测受矿区地形条件及环境影响很小,可直接在岩（矿）石表面进行,不受第四系覆盖层对雷达波衰减吸收的影响。因此,地质雷达非常适应露天采矿场地下采空区的探测及定位。     

刘桥矿区地下水环境同位素特征研究

通过对刘桥矿区主要含水层的环境同位素测试分析,表明研究区内各含水层δ18O值为-5.5 1‰~-10.87‰,平均-9.34‰;δD值为-5 6.3‰~83.4‰,平均-71.4 8‰,且δD与δ18O值自浅到深依次降低。还分析了该矿区地表水、新生界松散层一含水和二含水、煤系砂岩水、太灰水、奥灰水氢氧稳定同位素一般特征,研究了矿区主要含水层水的补给环境及奥灰水与其他含水层之间的联系。      

采动覆岩裂隙分布及其空隙率特征

利用弹性薄板理论和关键层理论,对采空区上覆岩层的下沉进行定量描述,研究采动影响下覆岩裂隙的分布特征,得到了基于相对下沉量的覆岩规则移动带空隙率的近似公式。研究表明,覆岩裂隙场内,裂隙数量分布以两边为多,中部较少,在关键层下部的岩层往往产生较大的离层空间;随着岩层深度减小,空隙率逐渐变小,覆岩底部,空隙率曲线沿走向呈现马鞍状,在关键层或者硬岩起作用的区域形态发生改变,曲线形态逐渐变成拱状。其结论可应用于岩体渗流研究及瓦斯综合治理。     

邯邢矿区奥陶系灰岩上部注浆改造技术

注浆改造是华北型煤田下组煤开采的有效防治水技术之一。但是目前该项技术只能解决浅部上组煤问题,随着采深的增大,注浆改造煤层底板薄层灰岩含水层已不能满足安全开采条件。以东庞矿下组9号煤开采为例,分析了奥陶纪峰峰组岩溶含水层富水特征,研究了对奥陶系顶部进行注浆改造的可行性和相关技术问题,得出,对东庞矿奥灰上部进行注浆改造在技术上是可行的,合理的注浆改造厚度为40 m。试验性注浆结果表明,钻孔涌水平均堵水率达到74%,注浆效果良好,并提出了下一步防治水工作建议。