宁东煤炭基地煤炭开采对地下水的影响预测

宁东煤炭基地生态环境脆弱,水资源匮乏,煤炭开采过程中的水资源保护备受关注。采用公式法及现有3个工作面实测数据研究,确定了首采煤层开采导水裂缝带发育的最大高度,对比首采煤层至主要含水层之间的距离与导水裂缝带发育的高度差值,预测首采煤层开采对含水层结构的影响程度。研究结果表明,宁东煤炭基地首采煤层开采的导水裂缝带发育高度一般为20～80m,其中大于180m的区域面积约5.9km2,集中于西北部灵武矿区;石炭纪—二叠纪煤矿区横城矿区7个钻孔导水裂缝带突破石盒子组达主要含水层(新生界含水层)底部,侏罗纪煤矿区灵武矿区9个钻孔的导水裂缝带已经沟通地表。将首采煤层开采影响含水层的程度划分为影响大、影响较大、影响一般、影响微弱4种类型,各种类型所占比例分别为14.7%、40.31%、18.65%、26.34%。     

山西省煤炭开采区地下水资源保护对策

山西省煤炭资源得天独厚,煤炭开采带来了一系列的水环境问题,对地下水资源产生影响。将通过煤炭开采对水资源的影响分析,提出设立水资源保护区,提高矿坑水综合利用率和加强煤矿生产水资源论证工作等六项保护对策。     

华北型煤田煤层开采对含水层的破坏模式研究

华北地区岩溶水系统分布广泛、水质好、水量丰富,是城镇工矿企业的重要水源,也是维护生态稳定的重要因素。华北型煤田大部分位于岩溶水系统之中,煤炭开采时水患与缺水并存,煤水矛盾突出。在总结了华北型煤田中煤炭基地的煤层及含水层发育情况的基础上,根据岩溶水系统的补径排条件、煤层分布区与岩溶水补给区的位置关系、地形地貌等因素,将采煤对岩溶含水层破坏类型分为三种类型:直接破坏、间接破坏型和无影响型;按地下水类型划分;将煤层开采对含水层的破坏模式划分为破坏顶板孔隙水、破坏底板岩溶水及破坏岩溶水、裂隙水、孔隙水3类,近而根据含水层性质及埋藏条件,含水层与煤层的位置关系,对煤矿开采对区域含水层破坏的模式划分了亚类。在进行含水层破坏类型和破坏模式划分的同时,也对各类型的特征进行较为详细的说明,为该区的煤炭开采和水资源的保护指明了方向。     

贵州糯东井田水文地质条件分析

通过对井田内泉和暗河流量的调查研究,认为永宁镇组一、三段碳酸盐岩裂隙溶洞水为井田的主要含水层,含水层主要接受大气降水及河流的渗透补给;煤层上覆地层飞仙关组为相对隔水层,厚度大于500m,下覆无强含水层,其地下水对煤层的开采影响不大,井田水文地质条件较简单。采用比拟法对井田的涌水量进行了预算,推算该矿井开采设计涌水量为13 238m^3/d。     

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。      

煤矿突水危险区疏干涌水及其对地下水流场的影响分析

以鄂尔多斯盆地西南部某井田为研究对象,在煤矿突水危险性分析的基础上,构建煤层开采冒裂带波及上覆强含水层的矿井涌突水预测的地下水三维流数值模拟模型。预测结果表明,煤层开采形成的导水裂隙带是否导通强含水层以及导水裂隙带的渗透性能强弱,对矿井涌突水量以及地下水渗流场影响的差异较大;当导水裂隙带渗透系数小于0.001 m/d,基本为原地层的正常渗透水量;当导水裂隙带的渗透系数大于0.01 m/d,反映原地层遭受较大破坏,矿坑初期涌水为突水量,后期涌水接近稳定涌水量,涌突水对强含水层地下水降深以及流场都影响很大。     

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。     

煤炭开采条件下三姑泉域岩溶含水层保护评价

三姑泉域是我国典型的北方岩溶区,同时位于国家规划的晋东大型煤炭基地,煤炭开采与水资源保护之间的问题较为突出。多年来区内煤炭资源的大规模开采造成了区域地下水位下降、水质恶化等现象。因此开展北方岩溶区煤炭基地含水层保护评价对水资源保护及经济可持续发展具有十分重要的意义。本文从含水层脆弱性、含水层功能和煤炭开采影响力三方面建立综合评价指标体系,采用APH法进行三姑泉域岩溶含水层综合保护评价。针对煤炭基地特征,采用增加了煤炭采空区指标的COP修正模型评价了含水层的脆弱性。含水层功能评价分别从供水能力与生态、大泉维持能力开展;煤炭开采影响力评价从开采活动及煤炭地质结构两方面开展。综合评价结果显示需要重点保护的区段为岩溶大泉、水源地及地表渗漏段,其次为岩溶强径流带及煤炭剧烈开采区,与实际情况相符。      

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。     

淄博市淄川区矿坑水对水资源的影响与应用研究

淄川区煤炭资源丰富，是淄博市主要的产煤区之一，经过长期的开采，部分煤矿闭境。本文调查研究了闭坑煤矿矿坑水的特征和演化规律及其对区域水资源的影响，根据其水质特点，提出了具体的综合利用措施。     

用灰色关联度分析法判别矿井突水水源

某湖下开采的煤矿发生突水,应用灰色关联度分析法,把突水时矿坑水的水质资料作参考序列,把湖水和煤层上覆砂岩含水层的水质资料作比较序列,对各序列作标准化处理,计算出关联系数,进而求出关联度,比较影响因素(湖水和砂岩水)对研究对象(矿坑水)的贴近程度,得出结论:矿井突水水源为砂岩水,与湖水无关。      

采煤排水对区域水资源的影响——以山西阳武河流域上游煤矿区为例

煤炭资源的大量开采,对水资源造成了严重影响。以山西阳武河流域上游煤矿区为例,分析了采煤对水资源污染和水资源量减少的影响。未经处理的矿坑水直接排放不仅污染了过境河流水,同时也对第四系潜水、深层岩溶承压水造成了严重的污染。采煤排水是区域水资源量的减少和可利用水资源量减少的主要原因。对2个不同开采期水资源量变化进行分析对比,提出了采煤排水引起水资源量减少的主要原因是三水转化关系的变化,而可利用水资源量减少的主要原因是地下水流场变化、开采模数远大于径流模数、隔水层连续性破坏、底板突水、水资源污染等。     

浅谈邯邢煤矿区水环境问题及水资源保护利用

煤炭的大量开采引发了许多环境问题,特别是水环境问题比较突出,通过对邯邢煤矿区水环境资料的统计分析,指出了邯邢煤矿区煤炭开采产生的水资源浪费、水资源污染、含水层疏于和区域地下水水位下降等环境水文地质问题,提出加强煤炭企业对水资源保护观念、禁止煤炭资源无序开采、充分利用地表水、优先利用外调水等几项煤炭资源合理开发对策及水资源保护措施。     

含水层结构变异对区域地下水循环影响数值模拟

煤炭开采对地下水资源的破坏是限制煤矿区经济与环境可持续发展的主要瓶颈, 煤炭资源开采与水资源保护的矛盾将日益加剧。我国富煤地区主要分布在华北和西北, 仅山西、内蒙古、陕西和新疆四省自治区煤炭查明资源储量就占全国的73.1%, 这些富煤地区多是地下水资源相对贫乏的地区, 全国86个重点矿区缺水的占71%, 严重缺水的占40%, 而煤矿开采对地下水资源的严重破坏加剧了矿区的水资源短缺矛盾, 这一问题在能源大省山西尤为突出。究其根本原因, 在于采煤引起含水层结构变化, 造成地下水资源的破坏, 使地下水资源由原来可供开采的优质水源变为被污染的矿坑水而排走, 破坏了地下水的补径排, 破坏了水文下垫面条件, 破坏了地表水循环, 进而影响了区域地下水循环态势。     

鄂尔多斯盆地北部深埋煤层工作面涌水量预测方法

鄂尔多斯盆地北部侏罗纪深埋区中生代地层以河流相沉积为主,呈分阶段的多旋回演化特点,导致煤层顶板含隔水层交替分布;由于地表大部分为毛乌素沙漠,降水入渗补给系数大,第四系松散层储水能力强,充足的补给水源造成煤层顶板直接充水含水层富水性较强,其中最主要的充水含水层为七里镇砂岩,以七里镇砂岩为关键层,将煤层至七里镇砂岩概化为一个直接充水含水层。承压水井大降深抽水时,当井中水位低于含水层顶板,井附近的含水层会出现无压水流区,形成承压–无压水井,采用分段法计算流向井的流量,包括无压水区和承压水区。实际工作面回采过程中,井中水位已降低至煤层底板;传统的承压–无压水井公式假设条件为井径较小(≤m级),而实际工作面回采过程中,随着覆岩导水裂隙带对七里镇砂岩关键充水含水层的破坏,导致整个煤层顶板形成巨大的采空区疏水井(102~103 m级),且该采空区疏水井半径逐渐增大,传统公式适用性不高。基于《地下水动力学》中的承压–无压水井公式,结合鄂尔多斯盆地北部深埋煤炭开采过程中采空区疏水井演化过程,建立适合于深埋区开采扰动下的采空区疏水井承压–无压水公式;以葫芦素煤矿首采工作面为研究对象,利用地质勘探和井下揭露获得的相关水文地质参数,计算葫芦素煤矿首采工作面回采过程中涌水量。结果表明:工作面回采初期,由于导水裂隙带未充分发育,尚未沟通七里镇砂岩,此阶段实际涌水量偏小;中后期导水裂隙带发育至七里镇砂岩,涌水量计算值与实际值较为接近,证明深埋煤层工作面涌水量计算公式可较准确地预测研究区工作面回采过程中的涌水量。本次建立的深埋工作面涌水量计算公式,广泛适用于我国西部侏罗纪煤田区,可为深埋煤田区煤炭资源安全开采提供科学的水害防治依据。      

同位素在判断地下水来源方向中的应用研究

焦家金矿多年水质资料显示:随着开采深度增加,矿坑水TDS值呈现增加趋势,矿山巷道内部分涌水点水质指标成倍于浅部含水层,个别突水点涌水量多年稳定在80 m3/h左右,TDS值达到或超过14. 8 g/L。高矿化度水的来源在以往矿产勘查报告中解释为古岩相封存水,报告结论是“矿坑水与海水没有明显水力联系”。但是,矿山开采几十年,高矿化度突水点也被揭露十多年了,古岩相封存水经过长期释放应该水压降低,流量减少,基岩含水层(蚀变花岗岩或变辉长岩内的裂隙)地下水静储量也不会太多,除非有稳定水头,才能维持突水点流量稳定。难道海水成为它们的补给源?不经过深入研究,仅凭“水咸”和矿化度高这些“证据”,无法得出矿坑水与海水有水力联系的结论。近几年,Cl-同位素在水文地质学的应用为解决疑问提供了较好的思路与方法。利用37Cl作为海水侵入示踪剂,确认海水与矿坑水是否存在水力联系以及联系程度,正确认识矿坑充水因素,将焦家金矿床矿坑充水因素矢量化,对矿床深部勘查过程中矿坑涌水量预测具有指导意义。     

吴堡矿区首采地段水文地质特征及矿床充水条件分析

从鄂尔多斯盆地东部地下水类型、含水岩组等区域水文地质条件入手,对陕北石炭二叠纪煤田吴堡矿区首期开采地段水文地质条件进行了分析。分析表明,区内第四系松散层含水层在首采区虽然分别较广,但水量相对较小,正常情况下与其下含水层贯通的可能性较小,对于煤矿开采影响较小;基岩风化裂隙潜水、太原组灰岩溶隙裂隙及砂岩裂隙承压水及奥陶系灰岩岩溶承压水是煤矿开采中最为主要的突水类型。从矿坑充水水源、充水通道和充水强度角度对首期开采地段进行了矿床充水因素的研究。研究认为,矿井充水水源为煤层顶底板砂岩裂隙水、灰岩裂隙溶隙承压水及奥陶系岩溶承压水;充水通道主要是煤层开采后顶板形成的冒落带和导水裂隙带以及底板受其承压水的影响而产生的破坏带。建议在矿井设计前对首采地段进行三维地震勘探,进一步查明区内断层性质、规模和易发生矿井涌水的部位,为建井设计、矿坑底板的突水和防治提供依据。     

鄂尔多斯盆地煤炭基地含水层及其保护研究

鄂尔多斯盆地周边分布着神东、陕北、黄陇和宁东四个大型煤炭基地,煤炭资源丰富,但开采利用程度低,是我国＂十二五＂期间重点开发的矿区。在系统分析盆地内侏罗系煤层顶板白垩系裂隙含水层和第四系萨拉乌苏组孔隙含水层富水性的基础上,揭示了含水层与煤层的叠置关系;以煤炭开采破坏含水层、煤层与含水层距离、煤层与地表距离、含水层富水性为依据,将含水层破坏模式划分为：破坏顶板萨拉乌苏组含水层亚区、煤层埋藏浅破坏顶板含水层及生态环境亚区、破坏顶板含水层富水性较好亚区、破坏顶板含水层富水性较弱亚区,并对含水层破坏程度进行了分区评价;最后提出了含水层保护措施,为煤炭开采后的防治水工作提供了依据。     

矿区深部含水层水-岩作用的同位素与水化学示踪分析

为了有效揭示华北隐伏型煤矿区煤炭开采进程中深部含水层水-岩作用机制,本文以淮北煤田宿县-临涣矿区为研究示范,收集与采集1985～2011年期间矿区松散层第四含水层、煤系砂岩裂隙含水层、石炭系太原组岩溶含水层与奥陶系岩溶含水层深部地下水样166个,分析与测试87Sr/86Sr、34S、13C同位素以及Na++K+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、Cl-、SO2-4、CO2-3等常规组分,并开展基于同位素与水化学的水-岩作用示踪与分析。研究成果表明:在矿区主要充水含水层中,煤系砂岩裂隙含水层脱硫酸与阳离子交替吸附作用最为显著,而松散层第四含水层、石炭系太原组岩溶含水层与奥陶系岩溶含水层黄铁矿氧化或地下水硬化最为显著;受煤炭开采影响,煤系砂岩裂隙含水层、奥陶系岩溶含水层主要水-岩作用逐渐减弱,松散层第四含水层、石炭系太原组岩溶含水层主要水-岩作用或增强、或减弱,增强或减弱的程度取决于井田基岩面标高、主要断层的展布形态与隔水性能以及煤层开采扰动范围等。     

浅析人类活动对运城市地下水资源的影响

运城市位于中国北方干旱半、半湿润地区,水资源较为贫乏.地下水资源的开发利用在运城水资源开发利用中居于主要地位,全市 2002 年供水量中地下水供水量占 77 %.各种人为因素对运城市水资源的影响主要包括:采煤、采矿对水资源的影响、废污水排放对水资源的影响、超采对地下水资源的影响.其主要表现为地下采矿活动破坏了浅、中、深层地下水原来的补给、迳流与排泄条件,造成地下含水层疏干、地表水系断流、水质污染;未经处理的污水直接排放,在污染河流的同时入渗污染了地下水;过量开采,形成地下水下降漏斗,引起盐、硝池咸水倒灌,造成含水层污染.