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。     

山东省主要矿山排水对地下水系统影响研究

山东省是一个矿业大省、经济大省,是我国重要的能源和黄金生产基地,同时也是水质型缺水省份之一。矿产资源开采过程中,每年都有大量的井下矿坑水向外部环境排放,不但造成了地表水和浅层地下水污染,而且还引发了岩溶塌陷、海水入侵等次生地质灾害。本文重点对山东省煤矿、铁矿、金矿等主要的矿产资源开发引发的地下水系统影响进行了研究,分析了主要开采矿山导致产生地下水疏干漏斗、引起区域地下水位持续下降,降低了地下水的调蓄能力,改变含水层的地球化学环境,地下水水质进一步恶化,致使地下水可利用资源量逐渐减少,该研究为有关政府部门督促矿山企业对矿坑水资源化综合利用及水资源保护、减少矿山开采对地下水环境的影响提供参考。     

冀东铁矿田的开发对区域地下水环境的影响

冀东铁矿田赋存在太古界单塔子群白庙子组中,资源量（332＋333）为25亿 t,平均品位〉30%,是我国重要的铁矿基地。矿区位于滦河冲洪积扇中上部,矿体上覆第四系砂砾卵石含水层富水性强,水量丰富,属于大水矿床,矿床疏干排水困难,疏干排水将破坏地下水环境。本文在分析矿区水文地质条件的基础上,提出了具有密切水力联系的多层含水层系统的水文地质概念模型,并建立了刻画多层含水层系统的数值仿真模拟模型,基于预留隔水顶板井下充填法采矿,预测矿山开采地下水流场演变,评价了矿山开采对区域地下水环境的影响,提出了环境保护措施,对今后矿山开发过程中的地下水环境影响评价方法、地下水资源开发利用及环保管理决策具有重要意义。     

采煤对浅层地下水环境的影响及矿井水生态利用分析

黄河流域中上游矿区煤?水矛盾突出,煤炭开采对地下水环境造成一定的破坏。基于此,以鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田榆神府矿区为研究区,在野外调查、数据分析、室内测试的基础上,分析研究区矿井水的量质特征,揭示煤炭高强度开采对地下水环境的影响,并开展矿井水生态利用研究。结果表明:研究区矿井富水系数在0.23~2.28,平均为0.91,评估2020年区内矿井排水量高达4.70亿m3,受采掘活动影响,浅埋煤层开采区地下水位下降趋势明显;区内矿井水出现不同程度的污染组分超标现象,主要超标指标为化学需氧量(COD)、Na+、SO₄ 2?、溶解性总固体(TDS),未处理的矿井水外排将会污染区内地下水环境;研究区浅层地下水超限的水质指标主要为NO₃-N,与矿井水超限水质指标差别较大,反映出浅层地下水水质受采矿活动影响较小;提出矿井水浅层回灌和矿井水生态灌溉2种模式开展研究区矿井水的生态利用,矿井水回灌对矿井水中的溶解性有机碳、色度具有较好的去除效果,回灌后出水满足Ⅲ类地下水限值;浅埋煤矿矿井水具有作为矿区生态修复灌溉用水的较好潜力,中深埋煤矿和深埋煤矿矿井水不适宜作为灌溉用水。研究结果为我国西部煤矿区水资源保护和生态修复提供重要依据。      

解析法和数值法在丘陵地区矿坑涌水量预测中的比较

丘陵地区地下水资源不丰富,依赖于地下水的生态环境也比较脆弱。在开采该地区的矿产资源过程中,采矿排水对周边地下水资源的影响应成为值得注意的问题。以安徽省庐江县某一铁矿为例,采用解析法和数值法分别对该矿矿坑涌水量进行预测,并将两种方法的预测结果进行了对比分析。结果表明：在-500 m开采条件下,计算结果分别为41991．44 m3/d和3150 m3/d,得出数值法更适合水文地质复杂条件下矿坑用水量的预测,且与实测结果较为吻合,具有一定实用性,可为矿山制定防排水方案提供依据。     

Using stable isotopes (δD, δ<Superscript>18</Superscript>O, δ<Superscript>34</Superscript>S and <Superscript>87</Superscript>Sr/<Superscript>86</Superscript>Sr) to identify sources of water in abandoned mines in the Fengfeng coal mining district,northern China

With depleted coal resources or deteriorating mining geological conditions, some coal mines have been abandoned in the Fengfeng mining district, China. Water that accumulates in an abandoned underground mine (goaf water) may be a hazard to neighboring mines and impact the groundwater environment. Groundwater samples at three abandoned mines (Yi, Er and Quantou mines) in the Fengfeng mining district and the underlying Ordovician limestone aquifer were collected to characterize their chemical and isotopic compositions and identify the sources of the mine water. The water was HCO₃·SO₄-Ca·Mg type in Er mine and the auxiliary shaft of Yi mine, and HCO₃·SO₄-Na type in the main shaft of Quantou mine. The isotopic compositions (δD and δ¹⁸O) of water in the three abandoned mines were close to that of Ordovician limestone groundwater. Faults in the abandoned mines were developmental, possibly facilitating inflows of groundwater from the underlying Ordovician limestone aquifers into the coal mines. Although the Sr²⁺ concentrations differed considerably, the ratios of Sr²⁺/Ca²⁺ and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and the ³⁴S content of SO₄^2? were similar for all three mine waters and Ordovician limestone groundwater, indicating that a close hydraulic connection may exist. Geochemical and isotopic indicators suggest that (1) the mine waters may originate mainly from the Ordovician limestone groundwater inflows, and (2) the upward hydraulic gradient in the limestone aquifer may prevent its contamination by the overlying abandoned mine water. The results of this study could be useful for water resources management in this area and other similar mining areas.     

山东新巨龙煤矿区场地高TDS地下水水化学特征及成因机制

针对山东巨野新巨龙煤矿区地下水高TDS的现状,基于历史水质资料和取样测试结果,运用Piper三线图、相关性分析、氢氧同位素、Gibbs图解、离子比值与饱和指数等方法,探究其高TDS地下水水化学特征及成因。结果表明:随着建井和煤矿开采,研究区水化学环境发生改变,水化学类型不再是单一的SO₄-Na型,深层灰岩水的类型中出现SO₄·HCO₃-Na和SO₄-Ca·Mg型;研究区高TDS地下水的形成主要是因为含水层水动力条件差,高温水岩作用强,溶滤、蒸发浓缩作用明显,同时存在一定程度的反向阳离子交换作用;地下水体中白云岩和方解石表现为沉淀状态,石膏和盐岩处于溶解状态,是地下水主要成分Na+和SO₄2-的主要来源。研究成果不但为研究矿井水的构成、揭示煤矿区地下水污染及多场耦合的地下水演化过程和成因机制提供依据,还可为煤炭开采水害防治和矿井水处理利用奠定基础。      

关于龙门石窟景区泉水间歇性断流影响因素的分析

景区内大部分泉水受东西向断裂控制,东西向断裂是常村煤矿、龙门煤矿与泉水联系的重要通道,矿井中的地下水大部分为煤层底板的石炭系灰岩及寒武系白云岩中的岩溶水,在采矿过程中遇到导水断裂造成矿井突水,引起地下水位下降,泉水动态主要决定于煤矿排水量的大小;在双层结构水文地质区,供水井开采地下水可引起浅层水与深层水发生补排关系,是泉水动态变化的间接影响因素。煤矿排水占全区总排水量的80．2％,供水井抽水占全区总排水量的19．8％,因此,影响龙门石窟景区泉水断流的主要因素为矿井排水,供水井开采是泉水断流的次要因素。     

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。      

大同矿区口泉沟南地下水资源的合理开发研究

矿山地区一方面采矿存在着水患,另一方面又因疏干排水而使日常生活缺水。目前我国有关矿区供排结合的实例并不多见。以大同矿区口泉沟南为例,分析了该区的地质、水文地质条件,并用数学模型的有限元法评价了地下水资源的允许开采量。同时提出和论证了最佳开采方案。     

大面积采动矿区水环境灾害特征及防治措施

矿山采动前后,相应伴生水系调整和水体污染,产生水环境灾害。以阜新新邱矿区为研究对象,在对环境地质情况调查分析基础上,主要从水资源流失、废旧地下采场和露天矿坑积水、矿区地表和地下水质污染等方面探讨了矿区水环境灾害的形成及特征。大面积的开采,造成矿区水资源流失严重,矿山停采后,地下水位逐渐恢复;废旧地下采场和露天矿坑形成的积水,在入渗过程中,通过运移累积、吸附转化、溶解解析和离子交换等水岩作用对地下水产生污染;矿区矿井抽排水和河流水质污染物不同程度超标。针对矿山水环境灾害,建议采用矿山地质环境治理、修建防排水及净水设施、水环境监测等手段进行防治,以使矿区环境得到根本改善。     

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。      

Influence of coal mining on regional karst groundwater system: a case study in West Mountain area of Taiyuan City,northern China

Karstic limestone formations in the West Mountain area are important water resources for Taiyuan City in Shanxi Province, northern China, which is also known for its large-scale coal mining production. In this study area, groundwater is not only exploited for water supply purposes but also drained because of coal mining. The process of coal mining changes both the quantity of the karst springs and the quality of karst groundwater system because of overexploitation and overdrainage. In this paper, the influence of coal mining on the groundwater is analyzed from a qualitative and quantitative perspective. The hydrochemical analysis results reflect the relationship of the recharge, runoff, and drainage; the features of the medium; and water-rock interactions. Based on a qualitative understanding of the geological deposition and characteristics of the groundwater flow system, three-dimensional groundwater flow models are established and applied to several scenarios to explore the quantitative influence and allow better protection of the groundwater environment and better utilization of water resources.     

山底河流域煤矿酸性矿井水野外监测

酸性矿井水在我国鲁西南、山西、内蒙、云南和贵州等煤矿区普遍存在,酸性矿井水其pH往往在2~5之间,高SO₄2?、HB、TDS、Fe、Mn。这些物质进入地下水、地表水或土壤后,会对其造成严重危害。文章选择山西阳泉市典型废弃煤矿区山底河流域为研究区,通过水文地质调查,水文地质钻探,水文地质剖面等方法阐述山底流域地层岩性,水文地质条件概况,得出受煤矿开采影响,与天然条件下相比山底河流域的地表水和地下水的补给、径流、排泄条件均发生了根本变化。补给通过破坏产生的导水裂隙带运移,以垂向运动为主;径流通过坑道,导水裂隙带运移,以横向运动为主;排泄以矿坑排水和泉水溢出方式为主。并简述山底河流域煤矿酸性矿井水试验站观测站分布情况与水化学特征。      

矿坑排水对地下水水源地供水安全影响分析

为保证矿区安全开采，采矿本身要求排出大量的矿井水，这不可避免地使附近的地下水水位下降，并可能影响到已有地下水水源地的供水安全，产生供、排水矛盾。本文以淮北市徐楼铁矿为例，用数值法分析评价矿坑排水对城市供水安全造成的影响，并对越流系数的不确定性进行了定量分析。分析结果表明：矿坑排水对徐楼水源地引起的水位附加降深最大值为0．0244m，仅为水源地设计开采水位降幅（6．0m）的0．41％，对附近地下水水源地的供水安全造成的影响较小，不会影响到水源地的正常运行。     

河北矾山磷矿地下水防治与环境保护

矾山磷矿是我国北方唯一的大型磷矿。西区矿坑疏干排水困难,影响矿产资源开发利用,同时。矿坑若大量疏干排水必将破坏整个矾山盆地地下水环境,当地旅游风景皇帝泉和蚩尤泉面临枯竭的威胁。在分析矾山盆地地下水系统特征的基础上,根据区域水文地质条件,提出矿山预先疏干排水不可行、帷幕堵水难度大,预留顶板并注浆加固方案基本可行,但需要进一步深入研究。     

我国露天煤矿水害特征与防治水技术

露天开采是我国煤矿开采的两大方式之一。与地下开采煤矿类似，露天煤矿在开采过程中同样面临防治水问题，由于我国露天煤矿水害类型相对单一，国内学者鲜有对露天煤矿的水害特征和防治水技术进行深入研究。以我国露天煤矿分布范围为出发点，从充水水源、充水通道、充水强度3方面分析露天煤矿水害特征，得出大气降水、地表水和浅层地下水是主要充水水源；人为开挖形成的直通式通道、强渗透含水层或透水层、垂向导水钻孔、滑坡形成的地表裂缝等是主要充水通道；季节性变化明显、疏排水周期长、排水量大是露天煤矿疏排水主要水害特征的结论。归纳目前我国露天煤矿常用的7种防治水技术，提出露天煤矿由远及近、由上而下、由面至点的立体防治水技术体系。从地下水资源保护和生态环保角度出发，为实现露天煤矿绿色开采和可持续发展，提出以切断补给通道、减小矿坑疏排水量为目的的帷幕截流技术是今后露天煤矿防治水的主要技术方法。      

典型草原露天煤矿区地下水环境演化机理研究

伊敏露天煤矿位于中国东北部呼伦贝尔草原上,多年来的矿业活动对区域地下水环境造成严重影响,同时也给原本脆弱的草原生态环境带来威胁。文章以伊敏煤矿区地下水为研究对象,对比煤矿开采前（1973年）后（2016年）地下水系统的变化特征,运用流场对比、数理统计、Piper三线图、库尔洛夫式等对矿区地下水流场和水化学场的时空演化规律进行研究,以揭示强烈人工干预下草原矿区地下水与环境的相互作用机制。结果表明:露天煤矿开采活动使矿区地下水原生的还原环境变为氧化环境,煤层中的黄铁矿(FeS 2)被氧化、产酸并引发后续一系列反应,其结果导致矿区地下水pH值降低,总硬度(TH)、SO 2- 4、Fe 2+、Fe 3+、Ca 2+、Mg 2+离子浓度升高;水化学类型由以HCO 3—Na ·Ca ·Mg型为主演化为以HCO 3 ·SO 4—Na ·Ca ·Mg型为主;煤矿开采强烈疏排地下水加速了区域地下水循环速度,使地下水向着淡化方向发展,TDS、COD、Na ++K +等均呈降低趋势。     

Technologies of Preventing Coal Mine Water Hazards for Sustainable Development in North China

As hydrogeological conditions of coal field in North China are complicated, coal mine water hazards have been occurring frequently. Nearly 80% of coal mines are affected by Ordovician and Permo-Carboniferous Karst water. According to rough statistics, 200 incidents of water inrush have occurred since 1950, 1,500 persons have died, and there is an economic loss of 3 billion Yuan (RMB). The climate of North China belongs to drought or semi-drought zone. So the recharge amount of ground water by infiltration of precipitation is limited. Stronger coal mine water drainage has brought a series of environmental problems, such as water resource and lots of famous Karst springs exhausted, surface collapse emerged, mine water contaminated. Coal mine water hazards are so serious that the economic benefit of coal mines is dropping. Sustainable development of coal mines is affected. So, preventing coal mine water hazards and protecting geological environment are essential. This thesis focuses on preventing coal mine water hazards technologies. The technologies include four aspects: exploration of hydrogeological conditions; prediction and forecast of water inrush; mining under safe water pressure; and sealing off groundwater by grouting.     

The calculation of mine water yield using the non-continuous flow theory

Large amounts of groundwater are discharged during underground mining operations. As a result, the drawdown of groundwater, known as aquifer dewatering, is common in mining areas. Because of variability in permeability between different media in mines, mine drainage occurs primarily as non-continuous flow. However, calculations of mine water yield are usually made based on the continuous flow theory, and therefore often produce erroneous results. This study predicts the water yield of a mine using the module MODFLOW and incorporating the non-continuous flow theory into the calculation. Using this method, the predicted water yield of a mine was approximately 50 % lower than that predicted using the continuous flow theory. The model also demonstrates that the rate of mine drainage varies over time; there is initially a decrease in the rate of drainage which gradually approaches a constant value. Double level flow occurs when there is non-continuous flow in continuous media, which can effectively minimize the influence of mine drainage on upper aquifers and relieve the conflict between groundwater supply and drainage in the mining area.