山西庞庞塔矿地下水化学特征及含水层间水力联系分析

依据矿区补勘钻孔抽水取得的水质化验资料,重点对影响煤层开采的奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层和太原组灰岩岩溶裂隙含水层进行了水化学特征分析,结果发现,奥陶系峰峰组含水层中SO42-离子含量普遍较高,大部分地段高于HCO3-离子含量,阳离子以Ca2+和Mg2+离子为主,水化学类型以SO4-Ca· Mg型为主;上马家沟组含水层SO42-离子含量较峰峰组岩溶裂隙水明显下降.根据各钻孔水质化验的主要离子成分、矿化度、总硬度及水化学类型进行各含水层间的水力联系分析,认为峰峰组含水层与上马家沟组含水层、太灰含水层与奥灰含水层水力联系均较弱.该研究可为矿井开采中开展水害防治提供参考.     

系统聚类逐步判别法对皖北矿区突水水源的分析

以Ca2+、Mg2+、K++Na+、Cl-、SO₄2-、CO₃2-、HCO₃-、pH值与TDS的测试结果为指标,对皖北矿区四含、煤系、太灰、奥灰4个主要突水含水层系统分别进行聚类分析。在此基础上,筛选出能代表各含水层水化学特征的水样进行逐步判别分析,并从中选出了SO₄2-与TDS两种标型组分,建立了皖北矿区突水水源的判别模型,该模型具有较好的判别效果。      

基于灰色关联度的地下水化学成分分析

依据新疆某水库周边耕地地下水水样化验数据,应用灰色关联分析与相关分析相结合的方法,分析了地下水主要成分与总硬度、总碱度、电导率及矿化度4个指标之间的关系.结果表明,总硬度变化主要受Ca2+影响,水中HCO3-含量与总碱度关系密切,电导率主要受Mg2+影响,Na+、K+和与Mg2+对矿化度有较大影响.通过相关分析,发现它们之间相关性极为显著.     

利用水化学特征识别桑树坪煤矿突水水源

及时准确地找到突水水源,是解决矿井突水问题的关键。通过对桑树坪煤矿主要含水层水样进行常规水质分析,并通过Piper三线图揭示了矿区不同地下水含水层的水化学特征,并通过出水点与背景值的水文地球化学特征对比,正确地判断出了该矿区突水水源为奥灰岩溶水。研究认为,水化学特征分析是一种快速判别突水水源的有效方法。     

利用水化学特征识别桑树坪煤矿突水水源

及时准确地找到突水水源,是解决矿井突水问题的关键。通过对桑树坪煤矿主要含水层水样进行常规水质分析,并通过Piper三线图揭示了矿区不同地下水含水层的水化学特征,并通过出水点与背景值的水文地球化学特征对比,正确地判断出了该矿区突水水源为奥灰岩溶水。研究认为,水化学特征分析是一种快速判别突水水源的有效方法。      

基于主成分分析的矿井突水水源Bayes判别模型

矿井突水严重威胁矿区安全生产,快速准确地判别突水水源,对有效防治矿井突水灾害有重大意义。根据鹤壁矿区6个主要含水层水化学成分的差异性,选取了Ca2+、Mg2+、Na++K+、CO2-3、HCO-3、Cl-、SO2-47个指标作为突水水源判别的评价因子,并选用鹤壁矿区294个水样作为学习样本,以Matlab为平台,先采用主成分分析法提炼出三个主成分Z1、Z2和Z3。然后把这3种主成分的值作为贝叶斯判别指标,建立了鹤壁矿区突水水源判别模型。利用该模型对鹤壁矿区随机选取22个突水水样进行水源判别,判别正确19个,错误3个,精度达到86%。判别错误的原因,主要是因为有的含水层水化学类型相似或者几个含水层之间存在一定的水力联系。研究结果表明,基于主成分分析的矿井突水水源Bayes判别模型能够满足矿井生产要求,可为防治水工作提供决策依据。     

突变学理论在桃园矿10煤底板突水预测中的应用

10煤是桃园煤矿三大主采煤层之一。距离其较近的太灰含水层,是10煤开采的直接充水含水层。在该含水层外围,以奥陶系为主的隐伏型碳酸盐类裂隙岩溶含水岩组,是其强大的补给来源,这对矿井安全威胁较大。采用突变学方法建立了煤层底板突水预测模型,对桃园煤矿10煤1026-2、1041-2和1031工作面底板突水的可能性进行了预测,为桃园煤矿底板突水防治提供了理论依据。      

灰色关联分析方法在突水水源判别中的应用

本文以淮南潘北矿区突不同含水层组分作为对象,采用灰色关联度分析法对矿井突水水源进行判别分析,重点研究样本评判因子的选择对判别准确率的影响,结果发现判别因子的选取对判别结果影响较为显著,即在原有Na＋＋K＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl-、SO42-、HCO3-等六个评判因子基础上,增加总硬度、碱度、矿化度和PH值作为新的评判因子,其水源判别准确率由62．5％增至100％。因此,选择适合评判因子对提高灰色关联判别可靠性具有重要意义。     

淮南矿区谢桥矿A组煤底板灰岩组分结构及水化学特征分析

A组煤(1煤)是矿井延伸开采的主要煤层,受底板承压岩溶水威胁。随着开采深度的增加,A组煤层底板灰岩突水几率也随之逐渐增大。采集谢桥矿A组煤层底板石炭系太原组石灰岩样品及对应层位的太灰水样品,并对不同层石灰岩样品进行显微镜下、X射线衍射(XRD)以及X射线荧光光谱(XRF)分析,对水样进行常规离子组分的测试分析,探讨了A组煤石灰岩矿物组成、化学组分及离子含量之间的关系。研究结果表明:太原组C2Ⅰ层和C2Ⅲ层石灰岩孔隙发育,溶蚀能力强,为含水层;C2Ⅱ层石灰岩裂隙不发育,岩溶不发育,为相对隔水层;太灰水中Ca2+、Mg2+、Na+、K+含量主要与石灰岩组成、pH值以及阳离子交换作用有关;Cl-含量与沉积水体盐度相一致。将岩石的矿物学特征与地下水化学组成同时进行研究对A组煤开采可行性分析具有重要现实意义。     

煤矿水文地质勘探中水文地球化学判别标准的构建

针对煤矿水文地质勘探过程中存在的水文地球化学异常问题,以蒙陕矿区侏罗系含水层为研究对象,开展了水化学异常原因分析和判别标准构建,结果表明:勘探过程中以"水清沙净"为判别洗井完成的依据不充分,水泥浆残留是造成pH升高、矿化度降低等水化学异常的主要因素,因此结合蒙陕矿区深埋型煤田水文补堪和工作面探放水等工作成果,建立了由pH、矿化度（TDS）、HCO₃-、SO₄2-等水质指标组成的"五要素"判别标准,对巴拉素井田水文补堪过程中采集的36组水样进行判别,可以迅速判断出存在水化学异常的8组水样。剔除水化学特征异常的水样点后,可以很清晰地建立巴拉素井田各含水层的水化学特征,第四系水化学特征与地表水比较接近,表现为低矿化度、弱碱性、重碳酸钙型水;白垩系洛河组含水层与第四系水力联系密切,但埋深有所增加,导致一定量Na+离子溶入,水化学特征演化为重碳酸钙钠型;安定组为区域性较稳定隔水层,导致直罗组和延安组含水层以侧向补给为主,地下水循环交替时间较长,形成了深部滞留特征的高矿化度（>2 500 mg/L）硫酸钠型地下水。      

基于偏标加权法模糊综合评判的矿井涌水水源分析

白龙煤矿一采区右翼480m水平,开采10#、11#煤层。该区域内煤层底板标高为470m～520m,大部分区域低于K2含水层水位（519.5m）及O2f含水层水位（520m）,为带压开采。由于K2和O2f含水层在水质、静水位等指标上很接近,不能快速准确区分。因此采掘工作面揭露构造出水后,快速准确地识别突水水源是矿井水害治理过程中最基础且必要的工作。通过对10-108工作面历次涌（突）水进行现场采样化验取得水化学指标,选择K＋＋Na,Ca2＋,Mg2＋,Fe3＋,NH4＋,SO42-,HCO3-,NO3-,NO2-共9种化学成分做为评价指标,采用偏标加权法确定权重的模糊综合评判模型,对采掘工作面的涌（突）水水源进行快速识别,分析结果与巷道实际揭露后情况一致,表明该方法是较为有效的。     

骆驼山煤矿不同含水层水中荧光性DOM分布特征

结合骆驼山煤矿不同含水层水文地质条件,通过检测分析各含水层水中天然有机质三维荧光光谱、总有机碳TOC和无机阴离子,研究了荧光性溶解有机物(Dissolved Organic Matter,DOM)的分布特征,结果表明:TOC和有机物在254 mm波长紫外光下的吸光度UV₂₅₄整体上随着含水层层位加深而减少,奥灰水中TOC和UV₂₅₄比其他水体分别低2~3.3倍和2.4~4.7倍;有机物芳香度也逐渐降低,紫外吸光度SUVA值在地表水、第四系水、砂岩水和奥灰水中分别为3.28、2.27、2.24和1.96。地表水和第四系水的三维荧光光谱(3DEEM)图存在5个指纹区域,随着地层层位的加深,水中有机物总体上呈递减趋势,最深层的奥灰水中没有酪氨酸、疏水性有机酸和海洋性腐植酸,而色氨酸的荧光强度比其他水体都高,表明地下水中有机物会反应生成色氨酸类有机物。奥灰水中TOC随着地下水流向逐渐减少(从0.27 mg/L减少至0.22 mg/L);有机物反应生成色氨酸,导致色氨酸FI随着水流而逐渐增加;根据3DEEM光谱图,骆驼山煤矿区奥灰水中有机物比较稳定,能够明显区分出其作为突水水源的特征离子。      

红岭煤矿水文地质特征及充水因素分析

通过对矿区含、隔水层及断层带水文地质特征的分析和井下水文地质现象的观测,认为目前矿井开采煤层较浅,以二1煤顶板直接含水层充水为主,水量不大;但随采掘的延深,煤层下伏的太原组灰岩和奥灰含水层,会在断层的影响下,与其它含水层发生水力联系,对矿井开采形成威胁。根据对矿井充水因素的分析结果,指出目前矿井的充水强度不大,充水通道主要为断层带,在开拓-800m水平时,应注意构造破坏或隔水层薄弱地段,此地段有可能出现奥灰水突入矿井的危险。为防止矿井突水,提出了建立健全地下水观测系统,加强井下钻探和物探工作,重视邻近矿井老窿水监测等矿井水害防治工作建议。     

黄陵二号煤矿充水因素分析

通过对黄陵二号煤矿充水因素的分析,结合矿井实际涌水量,认为矿井在开采延安组2号煤层时,延安组中部含水层为矿井的直接充水含水层,直罗组下段含水层为矿井主要的间接充水含水层;上部的洛河组砂岩水是矿井井筒充水的主要水源,也是矿井充水的间接充水含水层;矿井的主要充水通道为开采沉陷裂隙,充水方式为顶板进水。最后指出,该矿井开采2号煤层的最大隐患是直罗组下段砂岩顶板突水和井筒洛河组砂岩涌水。     

邹庄井田水文地质条件分析研究

通过对井田内水文地质条件及可采煤层赋存情况的分析,对井田内含水层和隔水层进行了划分,并对各主要含、隔水层（组、段）的岩性、厚度、埋藏条件、分布规律及水位、水质、富水性和补给、径流、排泄条件及各含水层（组、段）之间的水力联系进行了详细阐述。分析研究了矿井的充水因素,指出在留设防水（砂）煤岩柱条件下,开采3～10煤层时,新生界第四含水层（组）为间接充水含水层,直接充水水源为二叠系主采煤层顶底板砂岩裂隙水;开采10煤层时,正常情况下太原组1灰距10煤底板较远,对开采10煤层无直接影响,但在由断层作用导致断层间距缩短或对口的部位有突水危险。此结果为矿井今后煤层开采过程中降低水害威胁、制定防治水对策提供了帮助。     

九里山矿西部水大原因分析及对策

九里山矿水文地质条件复杂,矿井最高排水量为104．20m^3／min,吨煤排水量为116．87m^8,长期达不到生产能力。分析了矿区的地层、构造和水文地质条件,认为L9灰岩含水层是矿区的主要充水水源,充水通道为断层带及底板底鼓引起的裂隙带。另外,钻孔及注浆过程中的水位变化证实了L2潜伏水头的存在。指出矿区突水水量大的主要原因是：在采掘（工作面回采、巷道掘进）、矿压、水压的作用下,煤层底板的完整性被破坏而产生裂隙,当这种裂隙和L2灰含水层的潜伏水头沟通时,就会产生L2灰含水层的突水。据此提出了目前应对突水的措施是在14101工作面布置钻孔注浆,封堵煤层至O2灰含水层之间的所有含水层。     

蔚县矿区奥灰水突水规律分析及防治水对策探讨

蔚县矿区煤系基底奥灰含水层是煤层开采底板进水的主要充水含水层,已发生多次突水灾害,造成了巨大的经济损失。在分析矿区水文地质条件的基础上,对矿区奥灰岩的富水性进行了分区。通过对多年来矿区生产矿井奥灰水突入矿井资料收集整理及突水点的时空特征的研究,得出了矿区生产矿井奥灰水突水规律：首先与奥灰含水层富水性有关;其次是断层,即使是落差不大的小断层也是突水的薄弱地段;开采1号煤层,底板隔水层厚度与水头压力是控制奥灰水突入矿井的主要因素。提出了以防为主、带压开采、封堵结合,避免强行疏排的奥灰水防治水对策,并对矿井防治水措施提出了建议。     

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。      

赵官矿井水文地质条件及防治水研究

通过对区域及矿井水文地质条件的分析研究,认为对矿井安全生产有影响的含水层为太原组四、五灰,太原组的下层岩浆岩,本溪组徐灰及奥陶系灰岩含水层;太原组四、五灰为富水性中等-强的含水层。并与下层岩浆岩穿插合并,相互联系,构成了开采10煤层的底板充水含水层组;徐灰下距奥灰的间距平均7．62m。奥灰水可以通过大小断层连通,在垂向上越流补给徐灰,存在底鼓水突水危险。运用大井法计算,在7、10煤层开采条件下,-415m水平以浅排水能力可按正常涌水量788m^3／h,最大涌水量1103m^3／h进行配备;以深可按正常涌水量1065m^3／h,最大涌水量1491m^3／h进行配备。根据该矿井水文地质条件,提出超前探水、疏水降压、合理留设防水煤柱等水患防治建议。     

合山煤田矿井水害防治措施探讨

合山煤田是典型的岩溶充水矿床．矿井开采水害严重。煤层的直接顶、底板为碳酸盐岩类,岩溶极为发育,为矿井的直接充水含水层;煤层底部的茅口组为强岩溶含水层,与煤系地层的联系密切,为间接充水含水层;位于煤田两侧的红河水是矿井充水最主要的补给水源。断裂、节理和破碎带等通道是矿井充水的主要通道。通过分析井下突水点的发育特征,认为强岩溶导水带是矿井突水的关键部位,防治矿井水害的重点是切断岩溶导水带,对强导水带进行封堵,防止红水河的侧向补给,对四煤底板灰岩进行加固。总结出地面防治的主要方法为帷幕式、截堵式、堵水点式和地面铺盖式。对井下防治水,提出了有疑必探,先探后掘,设置防水闸门、防水墙,实行分层、分区开采,加强井下排水等防治措施。