煤矿(床)水文地质学的研究现状及展望

煤矿(床)水文地质学是研究煤炭资源开发过程中地下水活动规律以及为防止其对采煤工程的不利影响,保护矿区生态环境的一门应用性地质学科,对煤矿安全生产工作具有重要的推动作用。近年来,在保水采煤技术、华北型煤田防治水技术体系、陷落柱发育规律及其治理技术、煤层底板含水层注浆改造保障技术等方面取得了重要进展。随着煤炭开采强度和开采规模的进一步扩大,学科发展面临着诸如老空水及陷落柱探测、矿坑充水条件变化、矿井水患实时评价及治理等重大问题。提出了在学科发展中应优先解决诸如“三高”(高地压、高地温、高水压)地质条件下煤矿突水机理、西部地区煤炭资源开发过程中突水溃砂机理、水资源承载力及其调蓄技术、矿井水资源化及其合理利用研究以及综放开采条件下冒裂带发育规律研究等科学问题。      

陕西省区域性瓦斯地质分带研究

瓦斯地质规律和瓦斯地质区划研究是煤矿瓦斯宏观管理和瓦斯资源科学利用的基础和依据。根据陕西省"三级"瓦斯地质编图成果,系统分析和研究了陕西省瓦斯地质规律。结果显示:陕西省瓦斯地质条件复杂,多样化特点明显;瓦斯赋存与分布受多种地质因素影响,其中地质构造是主控因素。文章还根据陕西瓦斯地质条件和瓦斯分布与变化特征,在全区划分出榆林单斜低瓦斯带、延安单斜低瓦斯带、黄河断褶高瓦斯带、渭北断隆高瓦斯带和秦巴构造系高瓦斯带等5个区域性瓦斯地质带。这不仅对全省煤矿瓦斯管理与煤层气开发利用具有重要的现实意义,而且对于全国瓦斯地质规律研究和丰富瓦斯地质理论与方法也有一定的理论意义。      

中国北方煤矿区碳酸盐岩供水水文地质勘探类型及勘探方法研究

本文根据作者多年勘探实践,在总结分析近30个供水勘探成果的基础上,对我国北方煤矿区碳酸岩供水水文地质勘探类型;类型划分;供水水文地质勘探的基本特点与原则;不同勘探类型的勘探任务和勘探方法进行了深入探讨。     

湖北省松宜矿区地面塌陷成因类型及形成条件分析

通过对松宜矿区地面塌陷调查研究,按煤层顶板埋深和塌陷成因的不同将其分为浅埋型采空塌陷和深埋型岩溶塌陷,前者系指煤层顶板为栖霞组、茅口组地层区域,在缓坡地带、构造、岩溶发育部位、煤层厚度大的采空区易形成采空塌陷,无序复采、矿柱遭受破坏是主要诱发因素;后者是在矿坑高强度疏排地下水导致地下水位大幅降低,形成以真空吸蚀为主要成因的岩溶塌陷。针对其成因机制,提出了防治建议,对矿区地质环境综合治理具有实际意义。     

碳酸盐岩油气田古岩溶研究及其在油气勘探开发中的应用

古岩溶为地质历史时期而非现代营力环境下形成的岩溶,深岩溶为不受地表侵蚀基准面控制环境条件下的深埋藏岩溶作用。碳酸盐岩储层储集空间主要有溶蚀孔洞、溶缝等,非均质性明显,空间分布规律复杂,经历了漫长的岩溶作用过程,油气储集规律复杂。油气田碳酸盐岩的内在因素(结构成因类型、物理力学性质等)以及各地质历史时期所处的地质环境构成古岩溶的形成条件与影响控制因素。本文将古岩溶的形成机制及其与油气聚集关系作为研究重点与突破口,系统研究了古岩溶和深岩溶的形成条件、影响控制因素与发育特征,最终实现了预测油气聚集有利发育区目标。     

辽宁大连骆驼山地区第四纪溶洞形成条件分析

对骆驼山地区构造以及溶洞进行了详细的地质调查工作,在1：2000的地质调查中,重点调查了构造与溶洞的分布特征.通过综合研究溶洞的形成与构造的关系,从溶蚀及冲蚀、崩塌和堆积两方面论述了溶洞的形成条件,并根据溶洞高程对比,推测溶洞堆积物的形成时代,总结出溶洞的形成规律,为进一步研究第四纪哺乳动物演化规律提供了基础地质资料.     

Contrastive analysis of karst collapses and the distribution rules in Northern and Southern China

In Northern and Southern China, there are two different territorial systems of karst collapse. Because of the differences in basic geological conditions, groundwater dynamic conditions and climatic factors, the karst collapses are different in Northern China from those in Southern China in types, distribution characteristics, development density, scope, and formation mechanism. Based on analysis of statistical data in bulk and analysis of basic rules of the karst collapses in China, this paper systematically analyzed the basic geological conditions, groundwater dynamic conditions and climatic conditions both in North and South when studied and concluded the discrepancy in features, scales, density, regional distribution rules, formation mechanism, etc. The contrast and rules concluded will be of important significance and have great implication value to the exploration and prevention of karst collapse planning and layout of relevant project construction.     

Feasibility Analysis on Resuming Flow of Large Karst Spring in Heilongdong

Based on discussion about the features of karst groundwater resources distribution of karst water system in Heilongdong Springs and causes of spring groups cutoff and according to current karst groundwater resources and exploitation distribution conditions of coal resources, this paper put forward the measures for protecting groundwater resources, i.e. intensifying plugging of underground coal mine gushing water points, grouting in advance to reinforce the small faults and weak lower confining bed of coal seam and leave sufficient waterproof coal pillars based on adjustment of the water sources for centralized water supply and water supplying and draining and countermeasures of improving use ratio of mine water and replacement of direct exploitation to realize resuming flow of spring groups and sustainable development of groundwater resources and exploitation of coal resources     

The effects of karst collapse on the environments in north China

In this paper, a systematic study was completed on the distribution features and origins of karst collapses in north China. There are 65 modern karst collapse areas with 1,416 karst collapse pits and 38 paleo–karst collapse areas with 3,654 paleo-collapse pillars. Modern karst collapses are mainly distributed in the plain region of the east Taihang and Yanshan Mountains and are concentrated in three zones from the west to the east in this region. The regional distribution features of karst collapses in north China are controlled by the boundary of the geological tectonics, condition of soluble rock and the extent of human activities. From the results, three-grade indices have been adopted to establish a classification scheme for karst collapse in north China. The effects of karst collapses on the environments in north China are summarized using a karst collapse classification scheme.     

浅析铜陵地区地质构造对岩溶发育的影响

铜陵地区岩溶塌陷十分发育,先后有31处被列为岩溶塌陷地质灾害点,区内地质构造发育,对岩溶塌陷控制作用明显。文章在研究区域地质构造的基础上,对岩溶塌陷在地质构造上的分布形态及发育规律进行研究,重点探讨区内地质构造对岩溶发育的影响,研究可知:铜陵地区地质构造发育,主要为断裂和褶皱构造,其中北东、北北东向S型褶皱群对岩溶塌陷有明显控制作用。背(向)褶皱轴部由于拉张裂隙和张性断裂影响,岩体破碎,有利于地下水的溶蚀,岩溶作用较两翼更强烈,另一方面区内地貌格局背斜成山,向斜成谷,向斜地势较背斜低洼且开阔,地下水活动强烈,其塌陷分布较背斜密集;而断裂对塌陷的影响主要体现在对岩溶各种形态和发展的控制,尤其以北西、北东向张性或张扭性断裂带两侧岩溶塌陷最为发育。研究结果对城市规划、地质灾害防治具有重要意义。     

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，不同区域岩溶水有不同的污染源和污染途径。     

SPOT5卫星影像在矿山环境调查中的应用

以吉林省辽源市煤炭矿山为研究对象,通过对SPOT5卫星影像纠正、融合、解译等处理,快速、便捷地查清矿区的地质环境问题:矿区固体废物堆放、尾矿库分布情况;矿山采空区地面塌陷、山体开裂、滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷、煤田自燃等地质灾害分布情况;由矿产开发引发的水土流失、土地沙化、侵占土地、植被破坏的情况;矿区水体、植被、土壤污染状况等。通过矿山地质环境调查实践,总结出了SPOT5卫星影像最优波段组合、融合方法及矿山地质环境调查中的地物判读标志,从而使SPOT5卫星影像在遥感环境地质调查中发挥了重要作用。     

山东省泰莱盆地岩溶塌陷发育特征及形成机理

泰莱盆地位于山东省中部,截止2013年底,盆地内共发生有记录岩溶塌陷97处,161点次,严重威胁人民生命财产安全。文章在总结前人研究基础上,结合最新调查、监测成果,研究了泰莱盆地岩溶塌陷的分布特征、地质结构模式及其形成机理。结果表明:盆地内岩溶塌陷点多集中分布于岩溶地下水降落漏斗及其影响范围内;塌陷点分布受构造控制明显;塌陷区第四系厚度一般小于30 m,下伏基岩主要为奥陶纪灰岩;80%以上的塌陷集中发生于汛期。根据岩溶塌陷点土层结构、地下水动力条件的不同,建立了3种岩溶塌陷的基本地质模式:单层、双层和多层结构土层岩溶塌陷,其中单层结构土层岩溶塌陷的形成历经“真空吸蚀-崩解剥落-塌陷”3个阶段;双层土层结构岩溶塌陷形成演化过程可概括为“渗透变形-崩解垮塌-塌陷”或“真空吸蚀-渗透变形-塌陷”3个阶段;多层结构土层岩溶塌陷历经“真空吸蚀-渗透变形-崩解垮塌-塌陷”4个阶段。      

瑞利波技术超前探测掘进工作面构造异常

掘进工作面前方存在断层、溶洞、陷落柱、含水层等地质构造,常常导致透水、冒顶等灾害性事故。采用YTR (D)瑞利波探测仪对山西潞安集团五阳煤矿7603掘进工作面进行超前探测,并对现场采集的数据进行处理和分析。结果显示,2个测点共发现9处异常区,通过后期工程验证,有7处探测异常区与实际揭露的结果基本一致,探测与实际揭露异常区域位置误差均在4 m以内。      

淮南舜耕山岩溶塌陷发育特征及形成机理研究

淮南市舜耕山地区位于华北板块南缘,岩溶地貌发育且岩溶塌陷地质灾害时有发生,给区内人民生命财产安全带来极大隐患。本文通过对区内碳酸盐岩裸露区和覆盖区岩溶野外地质勘查、岩溶塌陷特征统计、构造及水文地质条件分析,总结本区岩溶塌陷发育机理。结果表明:裸露型碳酸盐岩区岩溶塌陷发育主要受本区多期构造运动以及岩性组合的影响,岩溶塌陷发育构造形迹呈NW向居多,并多发育在可溶岩与非可溶岩界面处,以构造破坏-潜蚀为主;覆盖型碳酸盐岩区岩溶塌陷发育多为地面构筑物增加导致静荷载增加以及矿区强排水诱发的塌陷,以有效应力破坏-真空吸蚀为主。      

门帘石及其地质意义

本文以大同煤田区域地质构造特征为基础, 对门帘石的定义、岩性特征、形态与产状、分布和成因进行了分析研究, 指出其与井田发育的准同生岩溶陷落柱具有成生联系。因此, 门帘石的存在具有重要的地质与生产意义。     

我国北方岩溶研究的形势和任务

随着国民经济的发展、全球气候变化的加剧,我国北方岩溶还出现了许多重大环境地质问题,不仅受到国家的重视,还引起了国际学术界的关注。国家及各级政府正加大对岩溶研究的投入,北方岩溶研究面临着前所未有的大好形势,同时也肩负重大的责任。本文从社会经济发展和学科建设的需求出发,简要阐述了北方岩溶研究所面临的问题,并提出今后应当加强对北方岩溶水资源的保护工作,重视对岩溶形态等基础理论的研究,特别是对岩溶陷落柱、古岩溶与深部岩溶发育规律的研究,加强对已有成果的总结与交流;在应对全球气候变化和极端气候上,一方面要逐步推进岩溶碳汇调查和岩溶地质储碳实验的开展,另一方面要开展对气候变化,尤其是极端气候与岩溶水及岩溶含水层关系的研究;此外,还应当重视岩溶知识的普及,加强后继人才的培养,特别是对岩溶战略科学家的培养。      

象山煤矿中小型地质构造发育规律及其预测

通过对象山井田勘探、建井及采掘生产以来的地质构造资料进行整理、统计和作图分析,系统总结了已采区断层构造的发育特征和展布组合规律,并对井田未采区的地质构造进行了预测。结果显示,象山煤矿煤层中的断层构造极为发育,主采煤层中众多的中小型构造具有明显的方向性,其中断层展布方向主要为NW向,其次为近EW向、NE向和近SN向;断层发育具有明显的成带性,在3号煤层中划分出4个构造带组和16个构造带,在这些构造带内,煤层构造较为复杂,对安全开采影响较大,而在这些构造带之间则为煤层构造相对简单的块段。      

龙岗区岩溶塌陷灾害及对土地资源开发利用的影响

通过对深圳市龙岗区岩溶塌陷灾害的系统工程地质调查，阐明了岩溶塌陷灾害的地质环境和成因机理，系统分析了岩溶塌陷灾害的分布发育特征和危害性，在此基础上，探讨了岩溶塌陷灾害对城市土地资源可持续开发利用的影响。     

疏降地下水引起地面塌陷浅析--以淮南煤矿区为例

以淮南西部矿区为例，介绍了该地区自20世纪60年代开采煤矿以来，由于疏降地下水，引起的地面塌陷。为了研究灰岩水动力场规律，先后在该区进行多时段、多水平放水试验。研究表明，覆盖粘土层、岩溶及人工疏降地下水，是该地区岩溶塌陷形成的基本条件。通过对粘土盖层性质、疏降地下水岩溶塌陷演化过程及塌陷机理与对应阶段过程综合分析，结合区域地质条件，掌握了塌陷点的分布规律。对目前西部地区塌陷“复活”、整治及未来城市规划，提出了建设性建议。