山东巨野龙固煤矿地表水体范围提取设计及演变分析

高潜水位煤矿区开采后极易形成的积水区,对其进行提取设计以及演变分析具有重要科学意义。本研究基于Landsat系列影像数据,利用遥感云计算平台GEE,采用水体指数法提取巨野龙固煤矿2001—2020年的水体面积变化,同时与GSW数据集提取的水面进行辅助验证以及利用Sentinel-2数据监督分类提取水体进行精度验证,然后对其演变进行分析。结果表明：研究区20年来水体范围一直在呈稳定增长的趋势,2001—2014年呈缓慢增长趋势,2015—2020年呈现出迅速增长的趋势,造成矿区水体范围面积在2015年迅速扩大的原因主要为煤矿开采活动。     

江汉平原地下水化学特征及水流系统分析

江汉平原水质性缺水问题日益突出,识别江汉平原地下水流系统分布模式,对地下水资源的合理利用与保护具有重要意义.选取江汉平原典型区域,综合水文地质条件、水动力场及水化学同位素指标深入分析地下水补给过程、水岩作用及滞留时间.得出由于碳酸盐岩的溶解,研究区的地下水化学类型属于HCO3-Ca (Mg)型.地下水中典型离子随深度增加逐渐降低,同位素随深度增加逐渐偏负,表现出地下水流系统呈局部与区域水流系统的特点,系统深度界限在10~20m.独立而复杂的局部水流系统在平枯水期地下水向河渠地表水排泄.根据3H的含量,局部水流为现代水,水循环交替迅速.受地形控制,中深层地下水总体由西和西北向东和东南径流,汇入汉江和长江,为区域水流系统.由于补给源的高程效应,区域水流的18O值存在明显分区,指示不同的补给来源与水流路径.山前丘陵区基本为现代水,向平原腹地纵深至汉江和长江排泄区,地下水年龄在几百年至6000a不等,水循环交替缓慢.研究发现江汉平原低洼排泄区存在区域水流的顶托补给,可为原生劣质水的分布与聚集研究提供依据.     

南梁煤矿多煤层开采地下水系统演化规律

煤层开采对所在矿区地下水系统有着重要影响。以往研究单煤层开采对地下水系统的影响较多,而对多煤层的影响研究甚少,特别对于我国西部缺水矿区。以南梁煤矿为例,运用地下水系统演化理论和岩石力学模拟等,对该矿井水文地质结构、矿井涌水变化规律、矿井地下水流场演变、矿井地下水化学成分变化等方面进行了综合分析研究,重构了多煤层开采条件下南梁矿井地下水系统流动模型,初步揭示了矿井水化学成分的演化机理。研究结果表明,2^-2煤单煤层开采时,顶板导裂带的最大发育高度为42.1 m,而2^-2和3^-1煤层重复开采时则增大为83.1 m,相应地应力、位移、塑性区范围后者也比前者增大许多。这揭示出多煤层重复采动明显增大了顶板导裂带的发育高度,加剧了矿井水文地质结构变异,进一步地,导水裂隙带改变了天然地下水渗流路径,沟通了不同含水层之间的水力联系,增强了地下水流动速度和水文地球化学作用,整体扩大了地下水流动系统的规模,从降雨入渗→导裂带渗流→各煤层涌水→井底水仓排水构成了一个自然-人工复合地下水流动模式。研究成果可以为南梁煤矿的矿井水害防治及水资源高效利...     

山东省黄河北煤炭矿区地表沉陷预测与综合治理研究

黄河北煤炭矿区为鲁西煤炭基地最后一块整装后备资源,阳谷茌平煤田和黄河北煤田其开发建设具有重要的意义。该文采用实际观测资料利用回归分析法获得的岩移参数,对山东省黄河北矿区内上组煤开采后引起的地表沉陷进行了预测,预测结果表明:地表沉陷总面积达到3 724.5 km~2,最大下沉深度为5 455 mm;其中,阳谷茌平煤田最大下沉深度为5 455 mm,地表沉陷面积为1 188.0 km~2;黄河北煤田最大下沉深度为2 976 mm,地表沉陷面积为2 536.5 km~2。地表沉陷预测结果与多年水位观测数据进行对照,煤炭开采会造成1 091.5 km~2季节性积水区和62.3km~2的常年积水区。地表沉陷对地面、地物产生不同的影响和危害,其中对农业的影响最大。地表沉陷形成的塌陷裂缝、不同坡度耕地、大型塌陷坑等可分别采取黄土填堵、大型设备平整、退耕还林、煤矸石充填、修复为鱼塘等治理措施。该文对下一步黄河北矿区开发过程中,相关政府部门采取的规划控制措施提出了建议。     

豫北平原浅层地下水化学特征与成因机制

地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素,采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品,分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明:①地下水中总溶解性固体物质（total dissolved solids,简称TDS）质量浓度范围为316~6 948 mg/L,微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部,在三阳镇-修武县一带,水化学类型复杂,以HCO₃·SO₄-Na·Mg·Ca型和SO₄-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水,为HCO₃-Ca·Mg型水。②δ2H-δ18O关系说明地下水起源于大气降水,水化学组分受水岩相互作用控制,在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主,径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用,排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。③地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因,且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。      

滇中高原岩溶关键带典型含水系统水化学特征及成因分析

岩溶关键带水文地球化学过程的研究对于科学认识其内部的演化环境与结构特征具有重要意义。岩溶水是水-岩作用后主要的信息载体, 定量分析其水化学特征及成因是揭示岩溶关键带含水系统介质环境与水动力条件的有效手段。以滇中高原岩溶关键带3个典型岩溶含水系统为研究对象, 通过对不同含水系统出露的岩溶泉进行野外采样与室内测试, 综合采用数理统计分析、水化学图解、离子比例系数与水文地球化学模拟等方法, 深入剖析了各含水系统岩溶水水化学组分特征、成因作用和含水层介质特性, 并对关键带中水循环与水化学的内在联系及规律进行了探讨。结果表明: ①HCO₃-、Ca2+是各含水系统岩溶水中含量最高且来源稳定的离子组分, Mg2+是控制各含水系统水化学类型异化的关键因素; ②碳酸盐岩类的岩石风化、矿物溶解是各含水系统内岩溶水化学组分特征的主要成因作用, 岩溶水对华宁水系统含水层的溶蚀作用仍在发生, 阳离子吸附交替与硅酸盐岩类的风化溶解是区域岩溶水中Na+、K+的重要来源; ③区域岩溶的发育强度、岩溶含水层的出露条件及含水介质岩性与连通性共同塑造了滇中高原岩溶关键带不同含水系统地下水化学特性。研究成果丰富了对滇中高原岩溶关键带水文地球化学过程的认识, 为区域岩溶水资源的开发、利用与保护提供基于水化学的证据支撑。      

高分辨率时序InSAR在矿区开采沉陷监测中的应用--以霄云矿区为例

煤炭资源的高强度开采在促进社会经济发展的同时,也造成了一系列地质环境问题。采煤沉陷区的综合治理及生态修复亟需矿区现状调查数据作为基础支撑,而现状数据的快速更新在监测效率、经济代价及可延续性方面对当前测量方法及工作手段提出了更高的要求。该文以济宁市霄云矿区为例,采用时序InSAR技术对2016—2018年间的15期高分辨率RADARSAT-2XF模式影像开展解译处理,获取霄云矿区的时空形变特征,并结合不同时段开采工作面位置进行了监测结果分析。结果表明,高分辨率时序InSAR技术能够有效识别矿区开采引起的形变迹象,满足采煤沉陷区下沉信息精确获取的监测要求,为大范围开采沉陷信息的获取及影响程度的划定提供了可靠技术方法。     

山东省黄河北煤田煤层分布规律及防治水建议

黄河北煤田是山东省仅存的没有全面开采的煤田。该煤田主要可采煤层位于太原组,主采13煤层位于太原组底部,距离徐灰和奥灰较近,开采时受底鼓水威胁。该文通过收集大量的各勘查区不同勘查阶段的地质资料,并进行了充分的分析、归纳和总结,找出了黄河北煤田具有"东多西少"、"上薄下厚"的赋煤规律和徐灰、奥灰含水层厚度大、富水性强、具有较高的静水压力等特点。通过充水因素分析结合其他煤田的开采经验,对开采11、13煤层,提出了注浆改造奥灰顶部30 m的工作思路和建议。     

西宁盆地地下热水的TDS分布特征及富集机理

西宁盆地大部分地下热水中TDS含量较高,极大限制了地热水的可利用性,研究盆地地下水TDS的成因机理,可为后期指导地热资源开发利用提供参考价值。通过对西宁盆地药水滩至盆地中心沿线地下水的常、微量组分的分析,探讨了区内TDS的分布特征及富集机理。结果表明：从盆地边缘到盆地中心,地下水由HCO₃-Ca·Mg型淡水逐渐向SO₄·Cl-Na、SO₄-Na型盐、卤水变化,地下水具有陆相沉积水特征,且变质程度逐渐增强;盆地内不同区域TDS的富集机理也有显著差异,盆地边缘以降水入渗、溶解混合作用为主,湟水中心区域以蒸发浓缩作用和混合、水-岩相互作用为主,而盆地中心区域则以深部沉积物质随热液上涌的混合作用和封闭环境下的水-岩相互作用为主。     

基于D—InSAR的济宁市采煤沉陷监测与分析

对地下采煤造成的地表沉陷进行及时、精确的监测监管是一个亟待解决的课题。该文以济宁市为例,介绍了D-InSAR技术在大范围采煤沉陷区监测及其时序变化特征分析中的应用。介绍了使用D-InSAR技术对采煤沉陷进行监测的基本原理;以5cm下沉线作为采煤沉陷区边界线,选取15期RADARSAT-2 Wide模式数据,采用多基线累积叠加方法分别提取各期采煤沉陷区边界并使用岩移观测数据对监测结果进行了检核。以花园煤矿为例,分析D-InSAR监测采煤沉陷范围及程度的时序变化特征,随着开采的持续进行,沉陷范围及沉陷量逐步增加,受临近工作面开采影响,沉陷中心的沉陷量呈周期性增加。结果表明,D-InSAR可以精确有效地对采煤沉陷区范围及其时序变形过程进行监测,可以应用于大尺度采煤沉陷区的动态监测。     

Decomposition analysis on direct material input and dematerialization of mining cities in Northeast China

Material dematerialization is a basic approach to reduce the pressure on the resources and environment and to realize the sustainable development. The material flow analysis and decomposition method are used to calculate the direct material input (DMI) of 14 typical mining cities in Northeast China in 1995-2004 and to analyze the demateri-alization and its driving factors in the different types of mining cities oriented by coal, petroleum, metallurgy and multi-resources. The results are as follows: 1) from 1995 to 2006, the increase rates of the DMI and the material input intensity of mining cities declined following the order of multi-resources, metallurgy, coal, and petroleum cities, and the material utilizing efficiency did following the order of petroleum, coal, metallurgy, and multi-resources cities; 2) during the research period, all the kinds of mining cities were in the situation of weak sustainable development in most years; 3) the pressure on resources and environment in the multi-resources cities was the most serious; 4) the petro-leum cities showed the strong trend of sustainable development; and 5) in recent years, the driving function of eco-nomic development for material consuming has continuously strengthened and the controlling function of material utilizing efficiency for it has weakened. The key approaches to promote the development of circular economy of min-ing cities in Northeast China are put forward in the following aspects: 1) to strengthen the research and development of the technique of resources' cycling utilization, 2) to improve the utilizing efficiency of resources, and 3) to carry out the auditing system of resources utilization.     

南四湖地区煤炭开采对环境的影响

南四湖区煤炭资源丰富，开采强度较大；主要环境影响因素为采矿引起的地面沉陷，它改变了南四湖的自然演化进程。采矿活动对湖泊深度、湖盆面积、水体体积都有较大的影响，而且对湖区生态、湖水水质、纳污能力、水利工程、地下水等产生环境影响；但是采矿地面沉陷对于航运，南水北调东线工程和南四湖存在年限的延长有利。     

Preliminary results on hydrological and hydrochemical features of Kartamak Glacier area in Mt. Muztag Ata

The variations of the meltwater runoff draining from Kartamak Glacier in Mt. Muztag Ata in China were studied by using the measured hydrological data from 1 June to 25 August 2003. The meltwater runoff is mainly affected by ambient temperature and precipitation. Meltwater and precipitation samples were collected from 10 to 23 August 2003. Their pH, EC (electric conductivity) and the major ions (Na~ , K~ , Ca~(2 ), Mg~(2 ), Cl~-, NO_3~-, SO_~4~(2-)) were determined. pH values showed a positive correlation with EC values for all samples. Meltwater samples were slightly alkaline. Sulfate and calcium were the dominant anion and cation in the measured ions, respectively. All the ion concentrations had inverse relationships with runoff or water level. In order to discuss the origins of dissolved chemical substances in the glacial meltwater, a principal component analysis was carried out. The results showed that water-rock interaction determined the ion components of the meltwater.     

矿山开采对鹏山水源地影响分析

鹏山水源地开采松散岩类孔隙水和裂隙岩溶水,是莱芜市重要的饮用水水源地,潘西煤矿扩界开采可能对其造成影响。该文从水源地地下水的补径排条件、水文地质边界等多方面考虑,根据地下水动态观测结果,得出水源地和扩采区处于不同的水文地质单元、地貌单元,认为潘西煤矿扩界开采对水源地影响较小。     

瞬变电磁法在煤矿断层导水性勘查中的应用

煤矿断层导水是引起煤矿水害问题的主要因素之一,对煤矿断层的导水性勘查与评价是煤田水文地质研究中的重要课题,也是煤矿采区布置与安全开采必须解决的问题。在煤矿开采初期查明矿区内断层构造的空间分布及其含导水性,对指导煤矿安全生产具有重要的意义。在充分收集新安煤矿矿区地质、水文及物探资料的基础上,利用瞬变电磁技术,对区内断层等构造的含导水性进行了勘查,取得了良好的效果,为煤矿的开采设计和施工提供了参考依据,有效地预防了煤矿开采过程中安全事故的发生。     

山东省采煤塌陷地综合治理实践与思考

山东省煤炭资源丰富,长期的煤炭开采形成了大量采煤塌陷地,引发耕地破坏、基础设施受损、城市发展受限等一系列问题.截至2020年底,山东省累计形成采煤塌陷地9.20万hm2,经过30多年的治理实践,共治理采煤塌陷地7.60万hm2.本文通过梳理山东省采煤塌陷地综合治理相关文件和案例,总结了山东省采煤塌陷地综合治理政策实践和...     

新汶矿区深部冲击地压防治技术研究

冲击地压是世界范围内煤矿生产中最严重的自然灾害之一。新汶矿区的开采深度较深,冲击地压是矿井安全生产的一个严重威胁。该文针对孙村矿二、四层煤层及其围岩,建模分析了在不同采动条件下地应力分布规律和发生冲击地压的危险程度,并根据分析结论,提出了在实际采矿作业中应采取的解危方案和综合防治措施。     

济宁-兖州煤田采煤沉陷区建(构)筑物损毁特征分析及防治建议

济宁-兖州煤田煤炭资源开采历史较久,采煤造成的地表弯曲和沉降变形导致诸多房屋破坏、道路损毁.本文通过详细分析采煤沉陷区不同结构形式的建(构)筑物损毁特征机理及与煤炭资源开采方式、煤层埋深、开采厚度、建(构)筑物结构形式之间的关系,总结了相关规律,提出了采煤沉陷区建(构)筑物损毁防治的方法与建议.     

湖南锡矿山锑矿区水环境中DOM三维荧光特征及其对锑污染的指示意义

溶解性有机质(dissolved organic matter, 简称DOM)是影响锑迁移转化的重要因素之一。湖南锡矿山锑矿是世界最大的锑矿, 水环境中锑污染情况严重。为查明锡矿山矿区水环境中DOM特征及其影响, 对锡矿山水环境样品进行三维荧光分析, 利用平行因子法提取水环境中天然有机组分, 分析荧光特征, 探究各组分之间与锑的相关关系。分析表明, 矿区水体环境中DOM以低腐殖化、陆源与微生物源混合来源为特点, 多数水样以陆源有机物为主。锡矿山锑矿区水体中包括了3种不同的组分: C1组分为陆源类腐殖质, C2组分为醌类腐殖质, C3组分为类蛋白质(酪氨酸); 水环境中C1组分相对含量最高, 地表水中C3组分相对含量高于地下水。研究认为, 存在以下途径影响地下水环境中锑的释放: ①类蛋白质组分与锑的络合促进锑的溶解释放; ②腐殖质组分与锑的直接络合。低锑地表水中天然有机组分相对含量受稀释作用的影响, 高锑地表水中天然有机组分相对含量对锑的来源有一定的指示作用。      

南屯煤矿17煤底板奥灰突水危险性综合评价

针对南屯煤矿17煤开采中可能出现的底板奥灰突水问题,应用模糊突水系数法和无量纲信息融合法进行综合预测评价。评价结果确定了17煤奥灰含水层突水危险性分区和各影响因素的影响程度。突水危险区主要在矿区的东北部,安全区在矿区的西部边界位置,其余地区为突水较危险区;采深和含水层水压为17煤开采底板突水危险性的主要影响因素。