煤矿开采环境影响评价中地下水问题探析

煤矿的开采与地下水资源紧密相连,煤层往往与地下含水层相邻,采煤时会疏干地下水,这不仅影响了地下水资源的数量和质量,而且破坏了水的动态平衡和生态环境,造成一系列不良后果.根据煤炭开采工程的环境影响特点及环境保护的最新发展趋势,概略提出了煤矿区地下水环境影响评价的相关问题、煤矿开采引起的地下水环境问题、以及由煤矿地下水疏干引发的地面沉陷及其植被景观的影响.     

保安煤矿西翼3煤层开采安全性研究

通过对矿区水文地质条件的分析,认为开采3煤层时的主要充水含水层为顶板砂岩裂隙水和底板奥灰水,以奥灰水最为突出。采用突水系数法及阻水系数法计算煤矿西翼3煤层开采的有效隔水层厚度为37.6m,运用大井法计算工作面开采过程中最大涌水量为98.3m3/h。研究认为：工作面可以进行带压开采,在巷道和工作面开拓中必须在井下施工探放水孔,在富水区进行疏水降压,达到安全开采的目的;开采F20、F35断层附近时应留足防水煤柱,并对奥灰进行疏水降压,以免发生突水事故。     

南梁-古堆泉域岩溶地下水系统研究分析

南梁-古堆泉域岩溶水开发利用程度较高,由于不合理的开采,泉域内多处泉水已相继出现干枯断流现象,本文通过计算分析,确定了泉域岩溶地下水的天然资源量和可开采资源量,为区域水资源的优化配置提供了科学依据.     

太原西峪煤矿9号煤层带压开采危安区的划分

西峪煤矿位于太原西山岩水系统的晋祠岩溶水亚系统内的非主径流带上，由于本矿区9号煤层除最南端有小部分9号煤层底板高于水头外，其余全部处于水头之下，因此，奥陶系灰岩水已严重地威胁着9号煤层的安全开采，特别是在底板隔水岩柱薄弱地带或断裂陷落柱构造破碎带，已存在着岩溶水突破隔水岩柱溃入矿坑的危险性，本文着重研究并划分了矿区9号煤层带压开采的安全区与危险区，目的是为煤矿带压开采提矿坑的危险性，本文着重研究并划分了矿区的9号煤层带压开采的安全区与危险区，目的是为煤矿带压开采提供宝贵的资料。     

煤矿开采对地下水的影响及其脆弱性评价

在我国由于煤矿的大量开采,地下水资源的数量和质量受到严重影响,并且破坏了水的动态平衡和生态环境。一方面分析了采矿对地下水的破坏,另一方面通过对地下水的脆弱性评价警示人们在开发利用煤炭资源的同时对地下水资源采取有效的防治保护措施。     

曲堤煤矿开采对地下水环境影响评价研究

为了保护曲堤煤矿地下水环境,进行煤矿开采对地下水环境影响评价研究是十分必要的。依据地下水环境评价导则,在分析煤矿区地下水水质、水文地质条件等资料的基础上,进行了地下水环境现状评价,预测评价了煤矿开采对地下水环境的影响,提出了地下水环境保护措施。研究成果有关部门进行地下水环境管理提供科学依据。     

新疆煤矿开采对周围地下水的影响机理分析

国内外关于煤矿开采对地下水扰动研究表明,煤矿开采施工扰动及形成的地下采空区对原地下水赋存环境和运移通道产生影响。新疆为干旱-半干旱地区,水资源缺乏,生态脆弱,为确保新疆宝贵的地下水资源可持续利用,有必要从水资源动态平衡角度对本区煤矿开采活动对地下水的影响和破坏机理进行研究。据地下水扰动变化特点,提出新的保护及利用思路,为科学保护和利用矿区地下水资源提供技术支撑和科学依据。     

豫北平原地下水开发利用与水质演化规律

本文通过对豫北平原多年的地下水开发利用及浅层地下水水化学资料分析,发现原为咸水-微咸水的大部分地区浅层地下水已淡化,咸水-微咸水分布区已由大面积分布演变为孤岛状,淡水资源量大幅增加。浅层地下水水化学现状、地下水14C同位素、地下水动力场也提供了浅层地下水淡化的证据。     

华丰煤矿第三系砾岩水与开采四层煤关系

分析了华丰煤矿第三系砾岩的水文地质特征,认为传统的观点,即认为砾岩出水是因为砾岩与四层煤的间距小,四层煤采后的冒裂带高度达到砾岩,具有片面性。该矿的砾岩出水除与砾岩的富水性有关外,还与矿井的冲击地压有密切关系。第三系底部的红层强度非常低,不具隔水性能或隔水性能不好,也是砾岩出水的原因之一。     

彬长矿区复合煤层联合开采区涌水特征

针对陕西彬长矿区复合煤层联合开采工作面的涌水异常,通过总结涌水特征,找出了涌水与地层、地质构造、地层压力等之间的联系,并从涌水水源、导水通道、涌水机理3个方面分析了涌水异常的原因。分析认为,受开采强度和安定组地层因素影响,洛河组已成为煤层开采的直接或间接充水含水层;褶曲构造产生的大倾角地层利于导水裂隙带发育,是形成密集出水区段条带特征的直接原因;区域地层具备产生离层水的条件,而特殊的煤层组合关系及开采顺序是造成工作面涌水峰值巨大的主要原因。     

高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律

为了研究高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律,以安徽淮北五沟煤矿1031工作面为研究区域,基于Landsat-8遥感数据解译结果,总结了2013-2017年1031工作面上方地表积水范围演化规律,分析净降水量、地下水埋深、工作面推进距离等因素对积水范围演化的影响,并提出积水边界角的概念,建立了积水边界角随采动时间变化的函数关系式。研究发现：高潜水位采煤沉陷区地表积水演化分为4个阶段：未形成期、同步增长期、残余增长期、相对稳定期;在同步增长期和残余增长期,工作面推进距离、净降水量与积水面积日增长量呈正相关,地下水埋深与积水面积日增长量呈负相关;工作面推进距离是积水范围演化的关键影响因素,在工作面推进距离为476 m左右时,地表产生积水,工作面停采后5个月左右,积水面积趋于稳定;积水边界角先呈减小趋势,再趋于稳定,在同步增长期和残余增长期,积水边界角总体呈减小趋势,但受气象、地下水埋深等因素影响而波动;相对稳定期,积水边界角整体趋于90°。本研究为高潜水位采煤沉陷积水区土地利用规划、土地复垦、水陆复合生态系统建立等提供理论依据。     

钱营孜煤矿深部地下水水化学特征及来源解析

我国浅部煤炭资源已逐渐枯竭,在煤炭进入深部开采的条件下,来自煤层底板高承压灰岩水的威胁也越来越大,深入理解矿区含水层中水化学组成控制机制是针对性地开展水害防治工作的重要科学前提。为了查明安徽钱营孜煤矿深部地下水中常规离子的定性与定量来源,通过多种数理统计方法(包括相关性分析和R型聚类分析)、离子比值法和Unmix模型对22个灰岩水中常规离子浓度进行了分析。结果表明,地下水呈中至弱碱性,溶解性总固体(TDS)变化范围为1 945~5 292 mg/L,阳离子平均质量浓度由大到小排序为:Na+ (718 mg/L)、Ca2+ (270 mg/L)、Mg2+ (153 mg/L),阴离子平均质量浓度由大到小排序为:SO₄ 2? (2 305 mg/L)、HCO₃ ? (239 mg/L)、Cl? (186 mg/L),95%样品的水化学类型为SO₄-Na型。相关性分析、聚类分析和离子比值分析表明,含水层中水化学组成控制因素主要为硫酸盐和碳酸盐矿物的溶解(源1)以及盐岩的溶解和硅酸盐矿物的风化(源2)。Unmix模型显示源1和源2对地下水中常规离子浓度的平均贡献率分别为56%和44%,其中,源1对Ca2+、Mg2+、Na+和SO₄ 2?浓度贡献率依次为73%、68%、63%和73%,源2对Cl?和HCO₃ ?浓度的贡献率分别为75%和66%。研究成果可为相似条件煤矿突水水源的精准识别提供理论支持。      

Prediction of groundwater inrush into coal mines from aquifers underlying the coal seams in China: application of vulnerability index method to Zhangcun Coal Mine,China

Groundwater inrush is a geohazard that can significantly impact safe operations of the coal mines in China. Its occurrence is controlled by many factors and processes are often not amenable to mathematical expressions. To evaluate the water inrush risk, Professor Wu and his colleagues have proposed the vulnerability index approach by coupling the artificial neural network (ANN) and geographic information system (GIS). The detailed procedures of using this innovative approach are shown in a case study. Firstly, the powerful spatial data analysis functions of GIS was used to establish the thematic layer of each of the main factors that control the water inrush, and then to choose the training sample on the thematic layer with the ANN-BP Arithmetic. Secondly, the ANN evaluation model of the water inrush was established to determine the threshold value for each risk level with a histogram of the water inrush vulnerability index. As a result, the mine area was divided into four regions with different vulnerability levels and they served as the general guidelines for the mine operations.     

重庆鱼田堡煤矿采动条件下顶板岩溶地下水运移规律探讨

重庆市位于我国西南地区,五大国有煤矿多位于岩溶发育的丘陵山区,地质条件复杂,为深入探讨重庆丘陵山区采煤条件下地下水的运移规律,在鱼田堡煤矿煤层顶板长兴段灰岩地表投放示踪剂,井下不同巷道水平以及不同采区布置多个接收点实施连通试验。实验结果表明:接收点水样在雨后呈现出Cl-含量升高、Cl-含量降低和Cl-含量不变3种变化趋势,综合连通试验结果及水化学分析得出顶板长兴段灰岩地下水在侵蚀基准面以下向开采工作面排泄,而开采结束覆岩相对稳定的采区基本无长兴段灰岩地下水排泄。研究不同采区的接收点示踪剂变化特征对深入了解地下水的运移规律,以及类似条件矿区布置防治水工作具有参考价值。      

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。      

基于数据挖掘的土−水特征曲线演化规律研究

土−水特征曲线是非饱和土持水性能和水气运移规律的重要表征,由于其测试过程繁杂、影响因素众多,很难通过系列试验和数学模型全面表达。为探索土的类型和物理状态对土−水特征曲线的影响,以国内外大量试验数据为基础,以反映其形态的3个特征值（进气值、减湿率、残余含水率）为对象,采用数据分析统计方法揭示不同赋存条件对特征值的作用规律,采用机器学习方法探究影响因素的敏感性。研究结果表明：土体的物质组成（颗粒级配、粒径尺度、塑性指数）及赋存状态（密实程度、饱和含水率、干湿循环作用、环境温度）是影响其持水性能的常见分析指标,各影响因素对3个特征值的影响特征既有巨大差异也有相互联系,敏感性成果表明代表黏粒含量的塑性指数和反映密实程度的干密度是影响土体持水性能的最主导因素,给出的特征值分布范围考虑了两个主导因素的影响,具有较强的代表性和借鉴意义。     

铁法矿区煤层冲刷带研究

论述了铁法矿区冲刷带发育的地质背景;指出比较常见和对煤层破坏程度较严重的冲刷带成因类型是同沉积河道冲刷带、沉积后河道冲刷带和继承性河道冲刷带,并阐明了它们的识别特征。在对铁法矿区煤系沉积相分析的基础上,利用煤层顶板砂体等厚图对大隆井田4#煤层中的冲刷带进行了预测;揭示了铁法矿区煤层冲刷带的总体分布规律。