浅埋煤层开采对地下水资源影响分析

为研究煤层开采对地下水资源循环的影响,本文采用实测值拟合了导水裂隙带发育高度计算公式,并以此为基础分析研究了红柳林煤矿开采对水资源影响分区。结果表明本次研究提出的公式更好地拟合了榆神矿区实测导水裂隙带发育高度;红柳林煤矿开采影响地下水资源的因素包括导水裂隙带、基岩厚度和隔水层厚度,据此煤层开采对红柳林煤矿地下水资源的影响可以分为4个区,失水区主要集中在矿区南部。红柳林煤矿开采南部资源时必须重视对地下水资源的保护,实行保水采煤。     

陕北生态脆弱区保水采煤地质条件分区类型研究

生态脆弱区如何实施水资源保护性采煤是一项重大的研究课题,开展相关水文地质工程地质条件勘探测试,进行地质条件分区的研究,是实施保水采煤的重要基础和前提。以陕北典型矿井为例,在勘探测试的基础上,进采前、采后现场压水试验及室内模拟开采覆岩变形破坏过程渗透性变化试验测试等,结果表明煤层采动对上覆岩土体渗透性有不同程度影响。基岩中粉砂岩、泥岩开采前渗透性较小,可作为弱隔水层;煤层开采后,整体移动带内基岩的渗透性出现不同程度的增大,渗透系数提高了约1个数量级,而红黏土渗透性变异不明显,表明红黏土为采后的关键隔水层。按照采动后潜水漏失量、补给量和水位变化关系,将生态脆弱区保水采煤条件划分为不失水区、轻微失水区、一般失水区和严重失水区4种类型,依据水均衡原理推导出4种类型的条件分区确定公式,并给出了应用实例。     

青藏高原中、东部局地因素对地温的双重影响（Ⅱ）：砂层和水被

青藏高原冻土区地温既受海拔、纬度和经度(干燥度)区域地带性规律控制, 同时它又受植被、雪盖、砂层、 水被和地质构造等局地因素的显著影响. 局地因素对地温的影响具有双重性: 在不同域值条件下, 它可增高或降低地温. 沙丘下和较厚(>10～20 cm)砂层覆盖下的地温较邻近天然无砂层地段高;而薄(<10～20 cm)砂层覆盖下的地温反而比天然无砂地段有降低的趋势. 在同一地貌单元内, 沼泽湿地处地温最低, 有利于多年冻土形成和保存;淡水湖塘和河流均能升高地温, 加大融化深度, 不同程度地形成融区. 但是, 盐湖由于其热传导水层结构, 有助于形成和保护湿寒土. 总之, 每种局地因素迫使地温向相反方向转化阶段是一个区间值, 为渐变过程. 随时空尺度变化, 局地因素的影响变化很大. 有些地段, 几种局地因素共同作用, 加上活动构造和地形地貌等的影响, 使地温的时空分布和局地因素对其影响或控制变得错综复杂. 因此, 研究和预测地温特征和变化趋势, 需要在监测砂层和水被影响的基础上进行参数选择、 验证和优化.     

山东荆泉断块区覆盖型岩溶塌陷控制因素和影响因素分析

截至2018年底,山东荆泉断块研究区内先后发生岩溶塌陷58起,给当地的生产生活带来了极大的安全隐患。本文结合研究区基础地质条件、地下水动态监测、地球物理勘探及水文地质钻探等资料,对荆泉断块区内覆盖型岩溶塌陷的主要控制因素和影响因素进行了分析。研究发现:区内岩溶塌陷主要分布在多层土层结构区,土层厚度基本介于0～15 m且含有砂层;岩溶塌陷多沿构造或构造影响带分布,断层两侧1 000 m内为岩溶塌陷高发区;降雨对地下水动力条件的改变是诱发岩溶塌陷的重要环境影响因素之一;人类活动对岩溶塌陷的影响则主要表现在岩溶水的大量开采及地表大型工程的修建等。亟需采取措施降低区内岩溶塌陷再次发生的概率。     

基于GIS技术的煤炭开采水资源影响评价

利用MAPGIS系统,对研究区的勘探数据进行测试研究,结合EXCEL软件,根据煤炭开采后形成的导水裂隙带发育高度与含(隔)水层的空间组合关系、煤炭开采深度、煤层覆岩的力学性质、萨拉乌苏组沙层厚度等因素及其权重,采用模糊综合评判法对研究区采煤对地下水影响进行分区评价,将研究区煤炭开采对水资源影响程度分为严重影响区、明显影响区和轻微影响区。通过MAPGIS的应用,探索地质工作中的专业分析方法在多源地学空间信息系统中的实现方法。     

东北黑土区黑土层厚度的时空变化

黑土层厚度是评价东北黑土区土壤质量的重要参数,但其厚度的空间分布及多年变化情况仍然不够明确.针对东北黑土区第二次土壤普查的61处典型土壤剖面进行了现状实地调查,并对黑土层厚度变化进行了对比分析.结果表明:近40年来,东北黑土区黑土层厚度平均减少了12cm,平均减薄速度为0.32cm/a.四省(区)黑土层减薄厚度具有显著差异,表现为吉林(23.65cm)>辽宁(11.83cm)>内蒙古(10.33cm)>黑龙江(6.83cm).吉林省黑土层减薄厚度和比例最大,生态风险最为严峻.吉林省黑土层厚度变化值与气温升高值呈显著的负相关关系,表明随着气候变暖,土壤有机质下降明显,黑土层的厚度也呈减薄趋势.研究表明,水蚀作用也是黑土层厚度减薄的重要影响因素.未来应加强黑土层厚度判定和黑土层厚度空间制图等方面研究,对指导黑土地保护利用具有重要意义.     

电反射系数（K）法在解释地质效果中的应用

1　测区概况测区位于内蒙古克什克腾旗西部 ,地形相对平坦、开阔 ,草原丰富。区内第四纪地层非常发育 ,分布范围广 ,堆积厚度大 ,为适应牧业的迅速发展和各牧场对地下水的迫切需要 ,为查明第四系松散层厚度、基底起伏、含水层厚度 ,我部开展了 1∶10万的电测深面积测量工作。根据测区内 80余个钻孔和电测深试验资料可知 ,第四系分布稳定 ,成因类型简单。其岩性主要为Ｑ3 上更新统湖积中细砂、细粉砂 ,厚度大 ,连续稳定。各电性层与主要地质层均有较好的对应关系。透水不含水砂层与含水砂层 (组 )之间 ;第四系地层与前第四系地层之间 ;某些前…     

矿区水文地质研究进展及中长期发展方向

矿区水资源保护和矿山防治水这两个互相矛盾又紧密联系的问题给传统的矿山水文地质学带来了更多的挑战和机遇,迫切需要新理论、新技术的发展。为了更好的实现矿区未来地下水资源的开采、利用与保护以及采煤安全和区域水资源可持续利用,本文选择长治盆地为重点研究区,从采动引起的覆岩移动入手,在资料分析的基础上,采用相似材料模拟、综合物探、野外监测、现场注(压)水试验的方法,运用水文地质学原理研究了采煤引起含水层结构变异厚度及其渗透性变化特征;在此基础上,以长治盆地集中开采区水文地质条件和野外监测数据为基础,建立了区域地下水流场三维动态模拟试验台,为研究含水层结构变异后的地下水循环机理和水资源重新分布提供技术支撑;本文同时指出了我国矿山水文地质研究目前存在的问题和面临的挑战,分析了矿山水文地质学科的发展趋势,展望了未来相关分支学科和关键核心技术的发展方向与前景。     

邢台地区岩溶水动态变化特征及影响因素分析

从邢台市岩溶区现有资料出发,分析了邢台市岩溶水的赋存环境及岩溶水的补、径、排特征。通过历年岩溶区地下水埋深观测情况,从年内变化及时空分布两个方面分析了邢台地区岩溶区水位动态变化特征。综合考虑分析了影响岩溶水埋深持续增大的原因,为有效保护市区岩溶水资源提出若干建议。     

济南市羊里水源地保护区划分方法探讨

济南市莱芜区供水以地下水为主,近年来,随着经济的快速发展,水资源需求日益增长,区域地下水过量开采,形成大面积地下水漏斗区,加之工业和生活污水的无序排放,造成水质轻微污染。以济南市莱芜区羊里地下水水源地为研究对象,结合水源上游及周边污染源分布、水文水质和地形地貌特征,在分析羊里水源地地下水系统及水资源特征的基础上,依据《饮用水水源保护区划分技术规范》(HJ 338-2018)对水源地保护区进行划分,运用经验值方法并结合地形地质条件进行修正,保护水源地免受污染,以期为羊里地下水资源的健康长效发展提供参考。     

矿山水土污染与防治对策研究

矿山水土环境污染是采矿活动引发的主要环境地质问题之一。我国矿山数量众多,水土污染比较普遍,尤以金属矿山最为严重,矿山水土污染防治是今后开展国土空间生态保护修复的重要内容。基于全国矿山地质环境摸底调查成果资料,对矿业活动不同阶段的水土污染风险以及不同矿山的水土污染类型、特征和污染物迁移演化规律等进行了研究。分析指出:矿业活动过程包括勘探、建矿、开采、洗选、冶炼等多个阶段,而水土污染风险贯穿于矿业活动全过程,不同阶段的污染风险不同;矿产资源开发造成的水土污染物类型、特征因开采的矿产类型不同而不同,呈现出特征污染物与矿体母岩的高度相关性;矿山及其周边污染物的迁移作用受污染物自身的物理化学性质和外界环境条件的影响,在矿山长期持续开采条件下矿山水土污染物存在累积效应,而矿产资源集中开采区的污染物扩散表现出叠加效应。通过对某典型水土环境污染案例的分析研究,初步证实了上述推断。根据我国矿山水土环境污染多发性和复杂性的特点,建议今后开展矿山水土污染防治工作应区分不同类型矿山、不同地质环境条件、不同污染物特征、不同污染程度,采取分类施策、系统修复、标本兼治的对策,以实现矿山环境明显改善。     

榆神矿区基岩顶面土层缺失机理分析及其防治水意义

为研究榆神矿区局部基岩顶面中新世-中更新世土层缺失的机理及其与矿井涌水灾害的关系,采用地质钻探、野外观测、数理统计的方法分析了基岩顶面标高与残留土层厚度的关系,运用"将今论古"的方法分析了土层成因及剥蚀机理。结果表明:榆神矿区土层剥蚀是降水、风和线状流水地质营力共同作用的结果,线状流水是土层颗粒冲蚀以及土层纵向剥蚀直至缺失的主要因素。榆神矿区基岩顶面标高与残留土层厚度呈正相关线性耦合关系,土层缺失可以作为古河流发育的直接标志,据此恢复了与基岩顶面连通的古河流形态、分布范围及古分水岭。基岩顶面古河床充填的含水层是煤矿涌水的主要充水来源,将对煤矿安全生产构成威胁。      

榆神矿区煤矿防治水的几点思考

为了科学解释榆神矿区矿井涌水量较大的涌（突）水事件,为煤矿防治水奠定基础,分析了近年来区内发生的突水事件及矿井较大涌水情况,提出矿井较大涌水形成机理、红土层水文地质性质、矿井涌水量预测的准确性等疑问,阐述了突破“井田”范围,从区域上研究地下水系统和突水水源,关注延安组、直罗组、安定组、洛河组等砂岩弱富水含水层,从导水裂隙带中寻找突水水源,科学评价各岩（土）层的水文地质条件,采动岩层（含水层）渗透性演化以及探索矿井水害源头预防和区域治理思路等几点思考,提出应该从区域上认识水文地质条件及对煤矿涌（突）水的“贡献”,揭示矿井较大涌水形成机理,进一步加强水文地质补充勘探,准确识别含水层、隔水层及其空间赋存关系,探测大采高、大采面环境下导水裂隙带发育规律,并提出从区域上识别地下水强径流带和局部富水区的基础上,制定矿井水害防控措施的思路,为榆神矿区煤矿水害防治提供借鉴和帮助。      

广东大宝山矿区横石河沿岸水土重金属分布规律及其累积风险

研究矿业活动重金属的释放、迁移及累积特征对于控制和治理矿区水土环境污染具有重要的意义。本文通过广东大宝山矿区水土污染源调查及横石河流域沿岸水土样品采集,以研究区土壤对照值及国家环境质量为标准,试图探讨了大宝山矿区重金属迁移及累积特征。研究结果表明,横石河沿岸土壤重金属元素主要来自采矿活动的酸性废水的排放,土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的含量均超过对照值,呈现出明显的累积特征,且Cd、Cu含量超过了国家土壤环境质量标准;土壤中重金属累积程度及其风险等级呈现出从源头向下游递减的特点,其中凉桥、水楼下地段农田重金属处于高风险区,阳河-莲心村虽有累积,但无风险;上坝村地处土壤重金属累积的中风险区,下坝村处于低风险区。研究结果为矿区重金属污染防治提供了重要依据。     

榆神矿区采煤失水危险性分区研究

以榆神矿区区域地质资料为依据,总结了该区煤层与含(隔)水层空间组合类型; 采用三维数值模拟方法,根据塑性条件、破坏准则及应力判别,模拟首采煤层与含(隔)水层空间组合类型下导水裂隙带高度; 通过对比钻孔探测法与数值模拟法,发现数值模拟法具有可行性; 利用模拟结果,绘制矿区导水裂隙带高度空间分布图,总结矿区导水裂隙带高度的整体分布规律; 对比导水裂隙带高度与其首采煤层上覆岩层厚度,总结矿区采煤失水危险性,并进行采煤失水危险性分区; 通过控制采煤失水危险区域的采厚可以达到“保水采煤”的效果。本研究对榆神矿区后期安全生产具有重要的理论意义与实际价值。     

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。      

准格尔煤田特厚煤层开采底板破坏特征综合测试研究

鄂尔多斯盆地准格尔煤田某矿石炭-二叠系6煤层为特厚煤层,平均可采厚度17.0 m,其底板受到灰岩水的威胁。针对这种情况,现场采用分布式光纤传感及跨孔电阻率CT原位综合测试技术,先后获得了采动过程中多个工作面底板破坏应变场及地电场响应特征数据。结合岩样加载变形破坏的判别阈值参数及探测实践,对采区内4个工作面底板测试数据进行综合分析,获得了区内底板岩层破坏空间特征及其规律认识。分析认为底板破坏在垂向上具有明显的分带性,采区工作面底板破坏深度在7.2~16.5 m,主要破坏层位在细砂岩以上层段,扰动影响最大深度在33 m左右,主要扰动层位在砂质泥岩以上层段;底板破坏在横向上具有超前性,超前距离在25~60 m范围;区内工作面底板破坏特征具有一定的相似性,动压影响下的底板损伤程度在空间上呈东北区域浅、西南区域深的分布规律。原位测试所获得的数据对区内6煤层水害防治及安全开采具有指导作用。      

基于资源和地质环境特征的河东煤田煤炭绿色开采战略研究

河东煤田位于黄河中游吕梁山西麓的晋西黄土高原地区,是我国重要的炼焦煤产地,也是水土流失和生态脆弱区、地质灾害频发区、岩溶大泉分布区。通过对河东煤田资源和地质环境特征的分析,发现河东煤田中部离柳矿区稀缺炼焦煤保有资源量占比河东煤田稀缺炼焦煤总量的70.8%,但开发强度高于煤田平均值,应从战略上重视离柳矿区的稀缺炼焦煤资源,进行保护性与节约式开采;河东煤田薄煤层占煤田煤层总厚的17.0%,离柳和石隰矿区薄煤层占其煤层总厚的近25.0%,应重视河东煤田薄煤层的开发,尤其是中部离柳矿区和石隰矿区的薄层炼焦煤资源,提高煤炭资源采收率;河东煤田地区采煤时,可充分利用当地的黄土资源与煤炭开采产生的煤矸石等材料大力发展充填开采,以减少地表的黄土滑坡与崩塌地质灾害与水土流失;河东煤田下伏奥陶系峰峰组上部地层具有一定的隔水性,充分评价和利用峰峰组上部地层的富水性和隔水性能,可大幅提高煤炭采收率的同时最大限度地减少采煤引发的地下岩溶水资源破坏,保护岩溶大泉。河东煤田是黄河中游重要的能源基地和黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的主战场。煤炭绿色开采技术能够实现河东煤田煤炭开发利用最优化和生态环境影响最小化,未来发展前景及应用价值巨大,需要多专业多学科共同参与。      

采煤塌陷裂缝对沙蒿吸水来源影响试验研究

采煤塌陷引起的地裂缝不仅造成地质灾害,还会影响矿区植被的生长发育,破坏矿区生态系统。为深入探讨采煤塌陷裂缝对沙蒿吸水来源的定量影响,在神东矿区活鸡兔井田22312工作面选取了受采煤塌陷裂缝影响程度不同的3个试验区进行同位素标记水模拟降水试验。3个试验区根据沙蒿与裂缝的距离不同划分,其采煤塌陷情况分别为未开采区(试验样地内沙蒿距离裂缝大于50 m)、受采煤塌陷影响但无明显裂缝区(简称无明显裂缝区,试验样地内沙蒿距离裂缝大于5 m)以及裂缝区(试验样地内分布有宽度15 cm左右的裂缝通过,且距离沙蒿0~20 cm)。本次试验选择6株沙蒿作为研究对象,划分6个土壤剖面,采用液态水同位素分析仪LGR和Isoprime 100同位素比值质谱仪IRMS分别计算不同土层土壤水和植物样本木质部水的δ18O和δ2H同位素含量,并利用R脚本的MixSIAR贝叶斯混合模型量化降水后不同土层对沙蒿吸水的贡献,探讨土壤水分补给机制和植物水分来源。结果表明:(1) 裂缝区的优先流比例为18.2%;(2) 在未开采区,沙蒿吸收的59.7%的水分来自10~20 cm的土层;(3) 在无裂缝区,沙蒿主要从40~60 cm土层(46.6%)和0~10 cm土层(39.4%)吸水;(4) 在裂缝区,沙蒿吸收的85.9%的水分主要来自40~60 cm的土层。研究结果对揭示采煤塌陷裂缝区土壤水补给机制以及沙蒿吸水模式具有重要意义。      

生态地质层理论在煤层保护和生态修复中的应用——以高原高寒矿区生态治理实践为例

高原高寒冻土区生态治理是世界性难题,在生态治理的同时进行煤炭资源保护更少先例可言。按照系统工程思路,以生态环境保护为宗旨,并兼顾残存煤炭资源的保护,在青海省木里地区生态治理过程中取得成果认识如下：研究了木里矿区自然气候特征控制下的生态易破坏且难于修复性;总结了土壤层状结构控制下的水土流失和植被水分补给特征;认为生态地质层缺失和破坏是致使生态破坏的关键症结。为此,借鉴前人成果,研发了煤层顶板及其上覆岩层生态地质层修复技术,建立了生态地质层损伤判识方法,分析了生态地质层修复与再造对煤炭保护及生态修复的意义。