双柳煤矿充水含水层水化学特征及涌水水源识别技术

运用灰色关联度理论,对双柳煤矿主采煤层主要充水水源水化学一般特征进行分析,确定各含水层的特征离子。采用piper三线图、离子含量柱状图,分析研究煤系地层砂岩水、太灰水、奥灰峰峰组、奥灰上马家沟组含水层的水化学特征,并利用piper三线图对本区各含水层水质类型进行初步分区,为矿井技术人员快速准确判别涌水水源类型提供了有效方法和依据。     

焦作矿区地下水水化学特征及涌水水源判别的FDA模型

运用统计学Fisher判别分析(FDA)理论,根据含水层涌水水样的水化学分析结果,建立焦作矿区涌水水源的数学识别模型,分析了矿区地下水水化学特征及形成机制,确定了含水层涌水的补给来源,并对它们进行判别分析及结果验证。结果表明:FDA模型预测涌水水源与常规水化学方法分析结果基本一致;矿区奥灰水补给太灰水特征明显,煤层顶板砂岩水与深部岩溶水联系较弱。FDA模型利用回代估计法所得到的误判率小,适用性强,简易方便,具有较强的涌水水源判别能力。      

基于系统聚类分析的煤矿突水水源识别技术——以潞安矿区王庄煤矿为例

煤矿防治水的根本是突水水源识别,而华北煤田含水层的叠置的关系及上下导水通道使传统的矿井突水水源判别方法存在准确率较低的问题。以潞安矿区王庄煤矿为例,该区域主要的含水层为奥陶系岩溶裂隙含水层、上石炭统太原组灰岩含水层、二叠系砂岩孔隙裂隙含水层与第四系孔隙含水层,各含水层的化学特征、富水性与渗透性具有明显差异。采集矿井各含水层水样共34件,分析其化学特征,首先运用系统聚类分析法对各水源样本进行筛选及异常值剔除,然后利用Piper三线图对水样进行分类。根据分类结果,推测该矿井突水水源为砂岩裂隙水,另外依据Piper三线图可判别砂岩水和峰峰组奥灰水,准确率右达67. 7%。     

利用天然环境同位素示踪法分析华丰煤矿四煤顶板出水水源

通过对华丰煤矿各含水层水样以及四煤顶板出水样的18O、D、3H同位素值分析,指出该矿三采区上下部砾岩含水层连通性差,分别由不同水源补给;井下四煤顶板出水仍为砂岩水,并非注浆水下漏所致。      

因子分析法在矿井涌水来源判别中的应用

结合恒源煤矿六八采区实例,采用因子分析方法研究矿井涌水水源。取各充水含水层样品与采区涌水样品的主要离子含量指标为分析对象,经过系列处理得到正交因子载荷矩阵。用因子1和因子2分别代表太灰水和煤系砂岩水,在因子载荷坐标系中,六八采区涌水水样则分布在因子1和因子2之间,并同时具有很高的共同度,充分证明了六八采区涌水属于太灰水与煤系砂岩裂隙水之间的过渡类型。      

基于水化学成分与聚类分析的矿井水补给关系判别

井下放水试验是确定矿井各含水层间水力联系的常用方法之一。为了判别目标含水层与矿井其他含水系统间的联系,基于矿井不同含水系统水化学成分的差异,选取7种常规水化学成分指标对放水过程中目标含水层水源进行分析。以淮北矿区桃园煤矿Ⅱ4采区太原组灰岩含水层放水试验为例,采用水化学特征分析与系统聚类分析的方法,对放水试验过程中太灰水化学成分的变化进行对比分析。研究结果表明:随着放水试验的进行,太灰水质不断向奥灰水质接近,且采区太灰水与奥灰水欧氏距离最小,为185.01,通过系统聚类分析得出,太灰水与奥灰水可优先聚为一类,说明放水试验过程中太灰水受到奥灰水的补给,研究结果为矿井下一步防治水措施的选择提供依据。     

黄土梁峁地貌矿井水水质时空变异评估与关键控制因子水源识别

针对黄土梁峁地区砂岩-泥岩互层覆岩突水水源难以准确判别以及不同水源所占比例无法定量化问题,在系统采集了陕北朱家峁煤矿地表水、地下水水样基础上,采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、常规水化学特征比值法,揭示了不同含水系统水化学演化规律和水源补给关系。通过分析水体稳定同位素组成演变特征,明确了不同环境背景下各类水源水质时空变异性。在此基础上,以常规、同位素特征比因子作为判别指标,构建了基于T-球型模糊聚集算子TOPSIS法(T-TOPSIS)、粗糙集理论(RST)、D-S证据理论(DSET)与单指标未知测度函数(SIUMF)的突水水源混合比例计算模型。结果表明,研究区地表水、地下水水化学类型虽均以Na-SO4·Cl为主,但两者受控因素有着明显差别,即地表水水化学成分受硅酸盐岩风化和蒸发结晶共同控制;地下水成分则主要受控于蒸发结晶作用。此外,经历了强烈蒸发作用的地表水对地下水存在一定程度的补给作用。T-TOPSISRST-DSET-SIUMF突水水源混合比例判别模型表明,陕北朱家峁煤矿50%以上的突水水源为顶板砂岩水和地表沙空沟水。三维高密度电法探测结果验证了该模型的准确性。     

矿井充水水源识别的EW-UCA模型及应用

迅速准确地识别矿井充水水源是防治矿井水害事故的重要保证。对未确知聚类方法进行优化,综合考虑水化学指标对水源识别的重要性,选取Na++K+、Mg2+、Ca2+、HCO-3、Cl-、SO2-4、TH等7项水化学指标作为水源识别的判别指标,以新庄孜煤矿22组水样数据作为训练样本,建立了矿井充水水源识别的EW-UCA模型。随后利用该模型对5组测试样本水样进行识别检验并与实际情况作了对比分析。为进一步检验识别模型的可靠度,利用该模型对谢一矿充水水源进行了识别研究。结果表明,EW-UCA水源识别模型具有较高的精确度和较强的适用性,可以在工程实际中推广应用。     

水源热泵系统的水问题研究

水源热泵系统是一种利用地下水与地表温度差的能源利用系统,它即可供热又可制冷,在水源热泵系统的建设和运行过程中,可能存在回灌堵塞、热污染、地面沉降等一系列水问题.为解决水源热泵系统运行过程中可能会出现的问题,通过对水源热泵系统的调查研究,对水源热泵系统运行过程中的有关水问题进行了分析,指出了水源热泵系统运行过程中可能存在...     

淮南张集矿水文地球化学特征及水源识别

为了研究淮南张集矿的地下水水化学特征及其水源,共收集45个样品的常规水化学资料(其中,第四系水12个、煤系水27个、灰岩水6个)。借助Piper图和Durov图划分了三个含水层的水质类型,并对主要组分的特征进行了分析。通过对比分析各含水层不同组分的箱线图,研究发现当[K++Na+]500mg/L、[Cl-]450mg/L、[TDS]1500mg/L时,能区分出煤系水;当[K++Na+]200mg/L、[HCO-3]250mg/L、[SO2-4]35mg/L、p H9时能区分出灰岩水,剩下的可能是第四系水。在此基础上建立的水源识别模型对第四系水、煤系水、灰岩水进行判别,正确率分别为:96.3%、100%、93.7%,有较好的水源识别效果。     

地下水化学特征在岱河矿涌水水源判别中的应用

岱河矿区地下水系统包含三个主要子系统:第四系全新统孔隙含水层、煤系砂岩裂隙含水层组及煤系下伏灰岩岩溶裂隙含水层组。通过对矿区三个子系统地下水化学特征分析,确定各子系统涌出水来源判别依据的水溶组分并建立各子系统所特有的水质模型,进而提出矿井涌水水源判别模式。实际应用表明,该判别模式具有快速准确的特点,可以为了解矿井涌水来源,预测矿井涌水量,防治矿井突水提供理论依据。     

徐州三河尖煤矿充水因素分析及防治水对策

在介绍矿区地质及水文地质条件的基础上,对矿井的充水因素进行了较为全面的分析,指出矿井的主要充水水源是山西组砂岩裂隙水、太原组灰岩岩溶裂隙水和奥陶系灰岩岩溶水;充水通道主要是断层破碎带和隐伏陷落构造,其次是采矿形成的冒落带和导水裂隙带。结合历年的突水资料,分析了三河尖煤矿历次发生水害事故的原因。针对煤矿充水特征,提出了在预防煤层顶板砂岩裂隙水和太原组灰岩岩溶水时,要以超前疏放为主,对奥陶系灰岩岩溶水,则应以＂防＂为主。     

梁北二井水文地质特征及充水因素探讨

通过对井田边界条件、主要含水层的富水特征、断层的水文地质特征以及地下水的补给、径流及排泄条件的分析研究,认为二1煤层顶板的直接充水水源为顶板砂岩裂隙水,底板的直接充水水源为石炭系太原组上段石灰岩岩溶裂隙水,底板的间接充水水源为石炭系下段太原组灰岩岩溶裂隙水和寒武系白云质灰岩岩溶裂隙水;矿井充水通道为顶板砂岩、底板灰岩的裂隙和断层带。采用大井法对先期开采地段二1煤层-700m水平的矿井涌水量进行了预算：正常涌水量为947m^3/d,最大涌水量为1140m^3/d。结合邻近矿井的调查,认为计算的涌水量是可靠的,可作为煤矿建井设计和水害防治的依据。     

最大效果测度值法研究矿井突水水源

为了快速准确地查清矿井突水水源，排除水患对生产的影响，利用最大效果测度值燕子山矿14-2＃煤层顶板砂岩裂隙水，其导水通道为工作面所在盘区发育的F23和F38正断层。最大效果测度值为矿井防治水工作提供了一个新的思路。     

浅埋煤层开采的矿井水来源判别

以陕北侏罗纪煤田凉水井煤矿为例,研究了浅埋煤层开采涌水量规律,根据煤矿井下水样的氢氧同位素构成,计算了矿井水的来源。该区矿井水接受风化基岩裂隙承压水和萨拉乌苏组潜水的补给,矿井水δD为-70‰,裂隙水δD为-80‰,萨拉乌苏组潜水δD为-67.46‰,由此可以计算出矿井水的补给来源主要是萨拉乌苏组地下水,萨拉乌苏组潜水补给占79.74%,基岩裂隙水补给占20.26%,据此提出该区保水采煤重点是保护萨拉乌苏组地下水含水结构的稳定性。     

甘肃省城市应急供水水源地规划研究

依据近年来从事项目所收集的资料,结合前人的研究成果,为甘肃省62个城市规划了66处城市供水应急水源地。其中：地下水水源地51处,占规划应急水源地的77.27%;地表水水源地15处,占规划应急水源地的22.73%;同时指出应进一步开展城市供水应急水源地勘查工作,评价应急开采量或可供水量,提高城市应对突发事件的保障水平。     

Hydrogeochemical Characteristics and Groundwater Inrush Source Identification for a Multi‐aquifer System in a Coal Mine

Correct identification of water inrush sources is particularly important to prevent and control mine water disasters. Hydrochemical analysis, Fisher discriminant analysis, and geothermal verification analysis were used to identify and verify the water sources of the multi‐aquifer groundwater system in Gubei coal mine, Anhui Province, North China. Results show that hydrochemical water types of the Cenozoic top aquifer included HCO₃–Na+K–Ca, HCO₃–Na+K–Mg and HCO₃–Na+K, and this aquifer was easily distinguishable from other aquifers because of its low concentration of Na⁺+K⁺ and Cl^–. The Cenozoic middle and bottom aquifers, the Permian fissure aquifer, and the Taiyuan and Ordovician limestone aquifers were mainly characterized by the Cl–Na+K and SO₄–Cl‐Na+K or HCO₃–Cl–Na+K water types, and their hydrogeochemistries were similar. Therefore, water sources could not be identified via hydrochemical analysis. Fisher model was established based on the hydrogeochemical characteristics, and its discrimination rate was 89.19%. Fisher discrimination results were improved by combining them with the geothermal analysis results, and this combination increased the identification rate to 97.3 % and reasonably explained the reasons behind two water samples misjudgments. The methods described herein are also applicable to other mines with similar geological and hydrogeological conditions in North China.     

顶空进样-固相微萃取测定饮用水源水中吡啶

用75μm CarboxenTM-Polydimethylsiloxane(CAR-PDMS)固相微萃取头顶空萃取15 mL水样中的吡啶,萃取物用气相色谱-质谱法进行分离和检测,采用内标法和质谱的选择离子监测模式进行定量分析。优化了顶空进样-固相微萃取条件,获得较佳的萃取温度(58.0℃)和萃取时间(40 min)。在优化的条件下,方法检出限为1.5μg/L,标准曲线的线性相关系数为0.9994,线性范围为2.5～50.0μg/L;饮用水源水和纯水加标平均回收率为75.6%～81.3%,相对标准偏差(RSD,n=6)为9.60%～12.21%。使用顶空萃取方式可避免样品基体的复杂性,有利于保护萃取头涂层,同时无需使用有机萃取溶剂;使用质谱检测器可减小假阳性带来的影响。顶空进样-固相微萃取操作简单、环保、灵敏度高,适合用于饮用水源水中吡啶的监测分析。     

衡阳市东阳铺地段水源地评价的物探应用效果

利用物探方法解决水文地质问题是重要的地质手段之一。本文就东阳铺地段水源地评价过程中的物探应用效果进行了讨论。在该地段，选择联合剖面法扫面，不仅将灰岩的边界快速，准确地圈定出来，而且探明了工作区内的隐伏断裂构造，岩溶裂隙发育情况，取得了较好的地质效果。     

干旱区植物水分来源的D、18O同位素示踪研究进展

在干旱、半干旱地区,水是生态系统的主要限制因子,对植物水源的研究有助于指导干旱、半干旱地区的生态建设.在水分被根系吸收和从根系向叶片输送的过程中,其δ(D)、δ(18O)值一般不会发生变化.因此,水中天然δ(D)、δ(18O)值的分析为确定植物的水分来源提供了一种有效的途径:只要各潜在水源的稳定同位素组成具有显著差异,就可通过植物体内水的δ(D)、δ(18O)值和各潜在水源δ(D)、δ(18O)值的对比,定量确定植物对这些水源的吸收情况.但是,由于各潜在水源的不确定性和蒸发富集等因素的影响,该技术还存在一些不足.另外,隐性降水是干旱环境下植物的重要水源,但目前尚未开展隐性降水对植物补给作用的定量评价.利用稳定同位素技术定量评价干旱区植物隐性水源将是今后重要的研究方向.