采空塌陷区管道成灾机理分析及工程防治措施

由地下采空造成地面突然塌陷而构成对管道工程的危害是最严重的管道地质灾害之一。通过对地下采空产生的地表移动和变形对管道的影响和损害的讨论,分析了采空塌陷对管道的危害特征。在分析矿区地表移动与覆岩的破坏规律和采场采动影响下覆岩破坏规律的基础上,研究了采空塌陷区管道成灾机理及影响因素。然后提出了采空区输气管道安全保护措施,对采空塌陷区的油气管道完整性管理工作具有指导意义。     

确定卸压瓦斯抽采钻孔合理层位的试验

卸压瓦斯抽采技术的关键在于根据采动裂隙场分布规律合理布置瓦斯抽采孔。针对富含水厚煤层大采高工作面快速推进,依据采动裂隙时空演化特征与瓦斯运移规律,在亭南煤矿实施了确定卸压瓦斯抽采钻孔合理层位的工业试验。通过对不同层位钻孔抽采浓度统计分析,卸压抽采钻孔终孔布置在裂隙带离层区抽采效果最好,从而确定卸压瓦斯抽采钻孔的合理层位。      

沁水盆地南部煤层气直井合层排采产气效果数值模拟

随着煤层气勘探开发的深入,多煤层合层排采受到广泛关注。合层排采管控工艺是确保煤层气合采井高产稳产的关键,而多煤层组合条件下复杂的地质条件增加了合层排采管控的难度。数值模拟技术是研究煤层气井合层排采管控工艺的有效手段,科学、可靠的模拟结果可为合采井排采管控提供依据。考虑温度效应、煤基质收缩效应、有效应力作用对煤层流体运移规律以及渗透率等煤层物性参数的影响,建立煤层气直井合层排采生产动态过程多物理场耦合数学模型,并进行有限元法的多物理场耦合求解。通过对沁水盆地南部郑庄区块煤层气合采井组的模拟,探讨不同排采速率下煤层气直井合层排采产气效果及渗透率等煤层物性参数动态演化特征,提出煤层气直井合层排采工程建议。模拟结果显示,郑庄区块3号、15号煤层整体含气量较高,煤层气合采井组具有较大增产潜力,提高排采速率对提高煤层气采收率的效果不显著;排采过程中,煤基质收缩效应对渗透率的影响强于有效应力作用,是提高煤层气井排采速率的保障,在确保排采速率不超过煤层渗流能力上限的基础上,适当提高排采速率可实现煤层气井增产。基于模拟结果,建议排采速率的调整以控制动液面或液柱压力为主;以3号、15号煤层气合采井增产为目标,产水阶段和憋压阶段,郑庄区块煤层气直井合层排采速率以液柱压力降幅0.12~0.20 MPa/d或动液面降幅12~20 m/d为宜,既可实现煤层气增产,又可避免储层伤害。      

江苏泰州市第Ⅳ承压水可采资源量的确定

为合理利用地下水资源、保护地质环境,采用传统的可采模数法对第Ⅳ承压含水层的可采资源量进行计算。结果表明,对研究程度低、资料欠缺的含水层,应用可采模数法确定可采资源量是行之有效的计算方法。     

采煤对含水层破坏模数的计算--以太原西峪煤矿为例

通过 对 采 煤 排 水 量 与 降 水 量 历 时 曲 线 的 分 析 ,以 及 其 相 对 应 的 开 采 面 积 ,求 得 采 煤 对 井 田 含 水 层 的 破 坏 模数 ,并 以此 求 出井 田内 的 含水 层资 源 量,为 正 确评 价采 煤 对含 水层 的 破坏 程度 提 供依 据。     

多层叠置含煤层气系统不同排采制度下的排采效应

在多煤层发育地区,各煤层组之间发育低渗透岩层,使得上下煤组之间形成独立的多层叠置含煤层气系统。根据相对独立含气系统理论对西山煤田南部赤峪地区的多煤层进行了含气系统的划分,并对储层压力、临界解吸压力等参数进行了分析,在此基础上采用COMET3数值模拟软件进行了单层排采、合层排采和递进排采分析。模拟结果显示：单层排采产量低,经济可采时间短,且成本较高;合层排采比单层排采产量高,经济可采时间长,但各含气系统之间由于相互干扰,贡献不一,使资源浪费;递进排采产气量和稳产时间均优于前两者。可根据产气压力来确定多层叠置含煤层气系统排采次序,首先排采产气压力最高的含气系统,当压力降至压力低的系统时再合排。     

晋城岳城矿地面采动区井井位优选与抽采寿命研究

为了降低晋城岳城矿工作面U型通风造成的上隅角瓦斯聚集,提高采动与采空区煤层气地面井抽采井产量及抽采寿命,在借鉴成庄矿、寺河矿和赵庄矿等地面采动试验井研究及工程示范的基础上,以晋城岳城矿煤层气地质条件为工程设计依据,提出并优化地面采动区井位尽量靠近巷道位置处、大井眼地面钻井工艺、优化井身结构等设计方案。现场试验证明:部分采动区井通过避开采动应力卸载区及原位煤层高应力区优化布井,开采中包含3个阶段即卸压区抽采、新采空区抽采、老采空区抽采,达到了延长抽采井寿命的目的;但仍有部分采动区井在回采工作面推过井口后,煤气层抽采量迅速衰减至不产气,抽采寿命只包含两个阶段即卸压区抽采、新采空区抽采甚至仅卸压区抽采一个阶段。研究表明,优化后的大井眼钻井工艺及三开割缝套管井身结构设计对保持采动区井井身稳定,延长抽采寿命,保证采动区井产气运移通道畅通,提高抽采率起到了一定效果;采动区井煤气层抽采量和该井井筒位置至回风巷距离存在明显的负相关关系。岳城矿采动、采空区井基本不存在速敏效应,在井筒与裂隙带沟通良好的前提下,应选用大功率抽采设备抽采,可以有效扩展压降漏斗区域,其抽采影响半径水平方向可延伸至500 m以上。岳城矿地面采动区抽采取得了较好的效果,可在相似条件的煤矿区推广应用。      

煤层气排采动态参数及其相互关系

排采制度是保证煤层气井生产排采成功的关键要素。以煤层气开发潘河试验区生产资料为依托,利用统计、对比的方法,对试验区排采过程中的产气量、产水量、套压和动液面等参数进行综合研究。结果表明,区内煤层气排采过程及其动态参数具有明显的阶段性特征;排采过程中,动液面深度和套压为正相关关系,二者可通过相互调整控制井底压力。根据各阶段排采动态参数的特征,提出了与各排采阶段相适应的排采制度。      

孔—巷联合随采地震相关时差层析成像

煤矿井下回采工作面随采地震技术将采煤机作为震源,实现了动态精准、绿色智能探测的技术构想,可用于工作面内部静态地质异常体与开采动力地质灾害的超前探测。针对常规随采地震观测系统存在的成像盲区问题,提出孔–巷联合的随采地震观测系统设计方案,有效提高成像范围;基于地震干涉原理,采用频率域相关算法,对随采地震信号进行脉冲化处理,获得随采地震等效炮集;为解决随采地震CT层析成像中绝对走时难以获取的问题,提出直接利用相关时差进行CT层析成像的方法,求解过程中无需计算发震时刻,降低对初始速度的依赖。理论模型和实际资料测试结果表明:孔–巷联合观测系统有效扩大了成像范围;基于相关时差的随采地震层析成像方法可以对工作面内部进行速度成像,实现对静态地质异常体的探测;利用随采地震连续监测、动态成像的特点,还可实现对工作面内由于采动引起的应力集中区的实时动态监测,对工作面安全监测更有意义。      

煤矿采动条件下煤层气储层模型及应用

煤矿区煤层气开发受煤矿采动影响,为实现煤矿采动条件下煤层气井产能数值模拟,抽象概化了采动条件下煤层气开发的地质模型,构建了采动条件下煤层气储层的数学模型,并通过对CBM-SIM软件二次开发,实现了采动条件下煤层气储层的数值模拟。在建模和数值解算软件开发中,基于采动离层量变化曲线公式构建了采动条件下储层渗透率变化曲线公式,利用采动井水位变化规律构建了储层漏失水量变化公式,利用时间卡机制解决了煤储层渗透率及漏失水量的动态求解和循环迭代过程中作为系数和边界条件的调用赋值,实现了渗透率随采动影响的动态变化、储层水漏失降压和储层产气的耦合解算。应用开发的软件对淮南矿区某矿采动条件下煤层气抽采井生产数据进行历史拟合和产量模拟应用,预测煤层气产量曲线与实际生产曲线基本一致,判定系数达到0.92。      

Hydrogeochemical characteristics of mine water in the Harz Mountains,Germany

Water samples (springs, creeks, mine adits) from different former mining districts of the Harz Mountains and the nearby Kupferschiefer (copper shale) basin of Sangerhausen were analysed for major ions and trace metals. Due to more intensive water rock interactions including the ore minerals, the mine water concentrations of main components and trace metals are generally higher compared to non mining affected surface waters of the mountain range. Furthermore, the content of major ions in mine water is enriched by mixing processes with saline waters from Permian layers in the Kupferschiefer district and at the deeper levels of the mines in the Upper Harz Mountains. The waters of the different mining districts can be distinguished by trace metal occurrences and concentrations derived from the different ore bodies. Water from the Kupferschiefer mines shows the highest Na, Cl, Cu, Mo and U concentrations, whereas a combination of elevated As and Se concentrations is typical for most of the samples from the mines around St. Andreasberg. However, there are exceptions, and some water samples of all the investigated mining districts do not follow these general trends. Despite the influence of mining activities and ore mineralisation, hydrochemical effects due to rain water dilution can be seen in most of the waters. According to the elevation of the mountain range, higher precipitation rates decrease the ion concentrations in the waters of springs, creeks and mine adits.     

The Middle Jurassic Siderite Iron Ore Deposits in Southern Poland

The beginning of iron ore mining in southern Poland dates back to very ancient times. The largest underground iron ore mine from Roman times was discovered in the northern margin of the Holy Cross Mountains, near Nowa S upia. In the seventeenth century the intensive development of iron mining occurred in this area. The iron ore mines from the Cz stochowa-Wieluń area started in the fourteenth century. Several iron ore mines in both areas worked in the 20-ies and 30-ies of the twentieth century. Since the beginning of the 70's the ore mining has been under reduction in connection with the decision of liquidation of the iron ore mining industry in Poland. The stage of the mine closure finished in 1982, when last mines closed down in the Cz stochowa-Wieluń area.     

攸县矿山地质灾害及其防治对策

攸县有各类煤矿320多家，废石乱堆乱放，引起泥石流；不规落开采，造成植被破坏，地下水位下降，引起地面沉隆，塌陷和矿井冒顶，突水、瓦斯爆炸等矿山地质灾害；这就是煤矿布局不合理，未对采矿活动全程监管所致，为使矿山地质灾害降到最低程度，必须加强领导，加大地质调查力度，多方筹集资金，编制全县矿山地质灾害防治规则，实行谁破坏，谁治理，以保护国家和人民生命财产安全。     

MAPGIS在广西大厂锡矿成矿预测中的应用

近年来许多老矿山的保有资源量日趋减少,随着开采的不断深入,保有储量已难维持矿山日常生产,而针对这些矿山的勘探资料充分和数据量大的特点,可以借助GIS的强大的空间分析技术,以计算机为辅助工具,对老矿山的周围和深部进行成矿预测研究.MAPGIS在空间分析方面提供了强大的空间分析模块--DTM分析.笔者以广西大厂锡矿为例,采用MAPGIS软件,利用其DTM功能,从建立矿体的矿化强度模型入手,对矿山的周围进行了成矿预测研究.文章认为：运用GIS的空间分析技术进行成矿预测是今后几年内进行成矿预测研究的一个重要发展方向.     

浅析宜昌磷矿开发中存在的问题及对策

宜昌磷矿资源量大、品位高。经过 30余年的发展 ,已成为该地区经济收入的重要来源之一。但在开发中仍存在矿山规模过小过滥 ,设备利用率低 ,建设资金浪费 ,采富弃贫 ,资源严重浪费 ;产品附加值低 ,可持续发展后劲泛力 ;矿业秩序混乱 ,安全陷患多 ;生态环境严重被破坏等问题。针对存在问题应采取的对策为缩小开采规模 ,提高产品附加值 ;减少矿山生活服务设施投入 ,增加矿山企业的生产规模 ;减少村办、个体小矿山 ,坚持国有矿山的主导地位以及加强区域间合作 ,走矿肥集合与矿化集合的道路等。     

矿山的环境地质研究初探

矿山采选冶事业发展,废水、废渣、废气排放量增加,对矿山环境造成污染,为科学地进行矿山环境治理,需开展矿山的环境地质研究,其任务是:(1)开展矿山初始时的环境地质调查,以利于查明环境污染程度,(2)编制矿山有关的环境地质图件,(3)研究矿山采选冶过程对矿山环境地质条件造成的影响,(4)研究矿山向城市化发展将出现的环境地质问题。湘西金矿在环境治理上取得一些成效,但环境地质问题仍不可忽视。     

露天与地下联合开采引起岩层移动规律的模型试验研究

非法开采对矿山开采稳定性具有重要影响,以某铁矿为例,进行了二维物理相似模型试验研究,分析得出了在考虑和不考虑非法开采两种情况下的地表变形规律和矿体围岩移动规律。试验结果表明,从-270 m采至-550 m水平期间,地表沉降和围岩变形呈缓慢增加趋势,但当从-550 m水平继续向下开采时,由于矿体倾角变得平缓,地表沉降、深部围岩变形都急剧增加,非法开采会造成矿体上部岩体的应力重分布,虽没有明显增大地表的沉降范围,但增加了开采点附近的地表沉降量,而且大大增大了地表岩层的水平移动。     

西北地区矿山环境图件的编图特点

矿业开发诱发了种种环境地质问题,部分矿山严重的环境地质问题已制约了地区社会经济的可持续发展。为了查明西北地区矿山环境地质问题的现状,中国地质调查局自2001年起先后在西北地区部署了大区、五省区、重点矿区等不同比例尺的矿山地质环境调查和研究工作,完成了大量基础性和综合性图件的编制。初步总结了西北地区目前已完成的不同比例尺的矿山地质环境调查与研究图件的类型、内容、表达方式和特点,旨在促进矿山环境编图技术水平的不断提高和发展,为矿山地质环境保护和防治提供科学信息。     

矿山水土污染与防治对策研究

矿山水土环境污染是采矿活动引发的主要环境地质问题之一。我国矿山数量众多,水土污染比较普遍,尤以金属矿山最为严重,矿山水土污染防治是今后开展国土空间生态保护修复的重要内容。基于全国矿山地质环境摸底调查成果资料,对矿业活动不同阶段的水土污染风险以及不同矿山的水土污染类型、特征和污染物迁移演化规律等进行了研究。分析指出:矿业活动过程包括勘探、建矿、开采、洗选、冶炼等多个阶段,而水土污染风险贯穿于矿业活动全过程,不同阶段的污染风险不同;矿产资源开发造成的水土污染物类型、特征因开采的矿产类型不同而不同,呈现出特征污染物与矿体母岩的高度相关性;矿山及其周边污染物的迁移作用受污染物自身的物理化学性质和外界环境条件的影响,在矿山长期持续开采条件下矿山水土污染物存在累积效应,而矿产资源集中开采区的污染物扩散表现出叠加效应。通过对某典型水土环境污染案例的分析研究,初步证实了上述推断。根据我国矿山水土环境污染多发性和复杂性的特点,建议今后开展矿山水土污染防治工作应区分不同类型矿山、不同地质环境条件、不同污染物特征、不同污染程度,采取分类施策、系统修复、标本兼治的对策,以实现矿山环境明显改善。     

矿井地质动力环境评价方法与冲击地压矿井类型划分研究

冲击地压等矿井动力灾害的发生受多因素影响,是自然地质动力环境条件和开采工程扰动条件耦合作用的结果。冲击地压发生的时间、空间、强度等特征与矿井所处区域地质动力环境有关,由于不同煤田、不同矿区、不同矿井所处的区域地质动力环境存在差异性,致使有些煤矿不具备发生冲击地压的地质动力环境条件,而有些煤矿发生冲击地压的类型也不同。提出矿井地质动力环境评价方法,并构建评价指标体系。在地质动力环境研究中,主要考虑自然地质条件下外部地质体的动力作用对冲击地压的影响效应,确定构造凹地反差强度、矿井区域断块构造运动、断裂构造、构造应力、开采深度、上覆岩层结构特征、本区及邻区判据条件等影响因素为评价指标,根据各因素对矿井的影响程度情况,给出每个因素的不同量化评价值。综合量化评价结果,判定矿井是否具有发生冲击地压的地质动力环境：(1)当综合评价指标值n为0～0.25,表明矿井不具备冲击地压发生的地质动力环境;(2)当综合评价指标值n为>0.25～0.50,矿井具有弱冲击地压发生的地质动力环境;(3)当综合评价指标值n为>0.50～0.75,矿井具有中等冲击地压发生的地质动力环境;(4)当综合评价指标值...