同位素与水文地球化学方法在矿井突水水源判别中的应用

通过对抚顺老虎台矿区各类水体的同位素及水化学特征研究,阐述了地表水与矿井各开采水平及73003#突水点的同位素和水化学特征及其相互关系,论证了矿井上覆白垩系砾岩含水层与73003#突水点的联系。研究表明：73003#突水点的同位素及水化学特征与地表水及其他开采水平差异较大,而与白垩系砾岩水的同位素及水化学特征相似。根据同位素、水化学特征及混合计算发现,突水点的水是白垩系地下水与第四系地下水的混合,且白垩系砾岩水占67%,占主导作用;矿井突水通道为活化的F1断层。     

环境同位素研究在煤矿突水中的应用

在煤矿开采中,几乎总是会遇到突水问题。特别是华北地区,很多矿井普遍受岩溶水害的威胁。因此.研究和查清井下涌水来源,采取防治措施,是煤矿生产中迫切需要解决的问题。笔者根据近几年来应用同位素研究地下水所取得的资料,进一步应用环境同位素研究煤矿突水。实践证明,这是一种在矿井下查清突水来源的一种有效的化探法,可以提前确定井下涌水来源,制定有效的治理措     

有关矿井突水水源判别方法的探讨

判别矿井突水来源是矿井防治水工作中的关键环节,选择合适的判别方法是快速高效判别突水水源的关键。本文对近些年来判别矿井突水水源的各种方法进行深入探讨,指出在水源判别时注意的问题,为矿井防治水提供决策依据。     

模糊数学方法在矿井突水水源识别中的应用

快速准确的识别突水水源是治理矿井突水的关键因素和前提条件,而地下水化学成分具有的差异性是矿井水源判别的基础和前提条件。以地下水水化学组分的差异为基础,利用模糊数学方法,选取33个煤炭矿井突水含水层水样,以地下水化学组分Na⁺、+K⁺、Ca²⁺、Mg⁺、HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-为特性指标,构造判别水样的隶属函数,并计算各水样的隶属度,从而建立水源判别模型,对突水水源的判别效果进行探讨。模拟结果可知:该模型判别准确率较高33个水样总体的正确识别率为90.9%,识别效果较好。其中17个松散层砂层水样,正确识别16个,正确识别率为94.1%;8个砂岩裂隙水样,正确识别6个,正确识别率为75%;8个灰岩岩溶水样全部正确识别,正确识别率为100%。从总体识别效果来看,灰岩岩溶水>松散层砂层水>砂岩裂隙水。     

用水化学方法计算渗透系数

应用化学热力学、化学动力学与地下水动力学、地质学理论相结合的方法,采用水质分析资料,计算了山西延河泉域隐伏岩溶区地下水的渗透系数,并进行了分区。通过钻探和抽水试验证明,本方法是可行的。     

阜阳地区地热水化学特征及同位素分析

为研究阜阳地区地热形成机制的控制作用,在分析研究区地热地质条件的基础上,利用已有的勘探井水质资料,对研究区地热水的化学特征进行了分析,得出地热流体在垂向、横向上的分布特征,揭示了太古宇五河群风化壳可以构成热储,其较低的总溶解固体(total dissoloved solids,TDS)不同于区域常见的新近系馆陶组、古近系界首组热储。同时,利用大气降水和地热水的稳定同位素资料,研究得出区内地热水的来源主要为大气降水,大气降水经侧向径流补给和蒸发/浓缩作用形成了高TDS地热流体; 利用地热水放射性同位素资料估算了研究区地热水年龄。通过地热水化学、同位素及控热构造等研究,建立了研究区地热资源形成的概念模型,为该地区地热开发利用提供了指导。     

山西河东煤田沙坪煤矿延深水平回风大巷突水水源判断

2018年5月21日,延深水平回风大巷掘进至373m时,巷道顶板锚索孔淋水,水量4 m^3/h; 2018年6月22日掘进至700m时,超前探水钻孔突水,水压0. 14MPa,涌水量76m^3/h,2h后涌水量稳定至56m^3/h。在论述矿井地质及水文地质条件的基础上,分析了井田内地表水、采(古、老)空水、奥陶系岩溶水与突水点的关系,充分利用水化学和突水点流量动态特征等资料,采用排除法,判断出突水水源为煤系砂岩裂隙水,做出了"水量有限,继续掘进"的结论。经掘进验证,判断结论正确,既保证了安全掘进,又未耽误生产,取得较好的经济效益。     

青海可可西里盐湖水化学及硼同位素地球化学特征

本文主要依据2009—2010年间的考察对可可西里地区盐湖进行了水化学及硼同位素分布特征研究。结果表明,除前人发现的5个盐湖外,可可西里东部新发现的多秀湖、茶错、布查湖和果木错玛德日4个湖泊也属于盐湖;勒斜武担湖为氯化物型盐湖,其余8个盐湖均为硫酸盐型盐湖;盐湖及周围水体皆富集B、Li元素,形成以盐湖为中心的含量高值区,且B-Li元素对显示出协同消长关系,表明在该地区这两种元素的物质来源、搬运条件及富集环境具有相似性;正热电离质谱法测量结果显示,本区盐湖δ11B值的变化范围在+4.77‰~+12.52‰之间,远低于海水δ11B值,证明这些盐湖均属陆相成因,与前人对青藏高原地区盐湖成因的研究结果相一致;勒斜武担湖和布查盐湖北部均出露有大量泉水,水化学分析和硼同位素分析数据表明,勒斜武担湖和布查盐湖分别与各自周围的泉水具有同源性,认为这些泉水是这两个盐湖的主要物质来源;根据区域地质构造特征和硼同位素地球化学数据,可判断出新青峰喷泉中的硼主要来自于深部火山岩溶滤。     

高黎贡山南段主要热泉水化学同位素特征研究

笔者应用水化学同位素技术,对高黎山南段主要热泉成因及循环特征进行了研究,取得了一些重要认识。研究区热泉水为低矿化、碱性、Na-HCO3型水;热泉水主要为大气降水起源,循环速率较快,水岩作用不充分,径流环境多处于相对开放的氧化环境之中。以黄草坝泉、三官泉特征比较明显;地下水补给区主要位于泉点附近高程在1800 m的区域范围之内,为附近区域大气降水补给形成;存在浅层、深层两种混合作用形式,黄草坝泉、三官泉现代大气降水混合比在90%以上;热泉热储温度为100～200℃,循环深度在2000～4000 m。     

Bayes方法在矿井突水水源判别中的应用

快速有效地判别突水水源是矿井安全生产的重要保障。选取各含水层多项水质指标,应用Bayes方法建立适用于不同水质类型的矿井突水水源快速判别模型。结合SPSS软件,以淮南顾桥矿为例,并与模糊综合评判模型、神经网络模型进行分析比较。结果表明：贝叶斯多类线性判别模型能够有效地判别突水水源,比模糊综合评判有更高的准确性,与神经网络模型的判别准确率相同。Bayes多类线性判别模型又以其计算过程简单、模型结构稳定而优于神经网络模型。既提高判别准确率又提高判别速度,实现对突水水源快速有效判别。     

基于氢氧同位素和水化学的废弃煤矿充水水源识别

峰峰矿区地处太行山东麓边缘,属华北地层区,矿区含水层可分为四大含水岩系,其中第四系孔隙含水层地下水和二叠系砂岩含水层地下水主要接受降水补给,石炭系薄层灰岩含水层地下水除接受沟谷河段渗漏补给外,在局部接受下伏奥陶系灰岩地下水的补给,奥陶系灰岩含水层地下水主要接受鼓山、九山及西北部灰岩裸露区降水补给。峰峰矿区有生产矿井13对,废弃矿井4对,本次研究对象为废弃的一矿和二矿。本文运用水化学成分和氢氧稳定同位素作为水循环过程的示踪剂,研究了峰峰矿区不同含水层地下水的水文地球化学特征,并在此基础上识别了废弃矿井主要充水来源。通过现场调查,系统采集了该区废弃矿井水、奥灰水、薄层灰岩水、砂岩水和松散岩类孔隙水水样,并采用离子色谱法、滴定法和高分辨率激光光谱法在实验室完成了水化学成分（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和Sr2+）和氢氧稳定同位素组分（D和 18O）测定。水化学分析结果显示,废弃矿井水、奥灰水的水化学类型主要为HCO3-SO4-Ca-Mg,属于低矿化度水;不同水体Sr2+含量存在一定的差异,废弃矿井水和奥灰水Sr2+平均值分别为0.67mg/L 和0.69mg/L,且二者Sr2+/Ca2+和Sr2+/Mg2+比值比较接近,可能说明二者存在密切的水力联系;不同水体水化学成分主要受到溶滤作用的影响。氢氧稳定同位素研究表明,砂岩水和孔隙水δD和 δ18O相对富集,废弃矿井水和奥灰水δD和 δ18O值比较接近。结合矿区奥灰含水层富水性强并与煤系地层存在密切水力联系的水文地质条件,说明奥灰水为废弃矿井水的主要充水水源。     

古汉山井田地下水同位素组成特征研究

根据古汉山井田地下水中~3H、D、~(18)O和~(13)C等资料,建立了该井田鉴别主要含水层地下水的同位素标志,并对冲积层水、奥陶纪石灰岩水和煤系薄层石灰岩水之间的关系,以及矿井充水条件,做出了判断,为今后矿井基建、采矿中判别突水来源,提供了依据。     

煤矿水害多源信息预测方法研究

基于MAPGIS平台,用Visual C++对其进行二次开发,研制了煤矿水害多源信息预测系统.通过对地震、电法、水文地质等多源数据进行处理后,在MAPGIS系统下进行成图、配准和空间定量分析,建立了预测模型.用该系统对煤矿实际资料进行了处理,结果表明其预测结果较传统方法更为准确.     

峰局五矿下组煤带压开采的可行性与建议

峰局五矿是多年开采的老矿。近些年，随着开采深度的不断增加和开采层次的逐渐下移，来自底部岩溶高承压水的威胁日趋严重，实际生产能力逐年下降。下组煤能否开采是关系到矿井生存与发展的大问题。作者根据多年的研究成果和工作实践，就下组煤带压开采的可行性，谈一些看法和建议。     

我国煤的稳定同位素组成特征

总结了煤及其煤化作用产物稳定同位素地球化学研究成果。煤的δ＾１３Ｃ值主要在－２２．５‰～－２５．５‰之间，中值为－２４．４‰。煤化作用及地质年代影响极微，但煤岩显微组分对δ＾１３Ｃ值有明显影响，壳质组含量增加，煤的δ＾１３Ｃ值变轻。煤的热模拟演化产物δ＾１３Ｃ值；甲烷在液态烃产出峰值处有最烃的碳同位素组成，液态烃与煤有相似的δ＾１３Ｃ值，其族组分中烷烃部分随温度增高，δ＾１３Ｃ值有变重的趋势。煤的     

高庄矿己组煤层厚度变化规律及成因分析

高庄煤矿己组煤层厚度变化较大，已发现的十几个薄煤区组成三个薄煤带，呈北西向延伸；薄煤带与厚煤带有规律的相间排列。煤层厚度的这种变化，是由于新第三纪末期发生的由西南向东北方向的挤压为主的应力，使煤系地层沿倾向向北东方向滑动造成的。     

吴堡矿区横沟井田矿井充水因素评价

吴堡矿区赋存着丰富的煤炭资源,但开采技术条件较复杂,其中水文地质条件复杂是影响煤炭开采的主要不利开采技术条件。本文依据横沟井田勘探资料,较全面地分析了井田水文地质条件,并着重评价了井田矿井充水因素。认为黄河水对横沟井田煤炭开采无影响;奥灰承压水对山西组煤层开采在正常地段不会造成危害,对太原组煤层开采有很大的威胁。并提出太原组煤层能否开采利用,还需进一步作详细地质勘查研究工作。     

豫西熊耳山青岗坪金矿床特征及其稳定同位素研究

青岗坪金矿为缓倾式构造蚀变岩型金矿床,具产状干缓、矿体薄、品位高、延伸长的特点。成矿物质主要来源于花山花岗岩,是燕山期花岗岩浆活动的产物,具有大中型矿床成矿条件。     

陕北榆横矿区小纪汗井田水文地质特征及矿床充水条件分析

从用顶板充水、底板突水两个角度对矿坑充水强度进行了分析,为小纪汗井田及周边开采提供了参考。     

姚楼井田B煤防水煤岩柱留设研究

根据姚楼井田地质勘探所取得的资料,分析了Ｂ煤开采上覆岩土层的水文地质结构及工程地质特征,对该井田厚松散层含水层下近露头带开采的防水煤岩柱尺寸作出了评价,为开采设计提供了初步依据。