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鄂尔多斯盆地北部直罗组含水层研究进展与水害防治建议 被引量：18
1
作者 范立民 迟宝锁 +7 位作者 王宏科 马雄德 焦养泉 孙魁 苗彦平 王建文 胡俭 马万超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期3535-3546,共12页
鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田原煤产量持续增加,在国家能源安全中具有重要地位。近年来,随着开采深度的增加,以直罗组含水层为突水水源的顶板水害威胁日益凸显。从含煤岩系沉积学、矿井水文地质学的角度,系统阐述了鄂尔多斯盆地北部直罗组空... 鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田原煤产量持续增加,在国家能源安全中具有重要地位。近年来,随着开采深度的增加,以直罗组含水层为突水水源的顶板水害威胁日益凸显。从含煤岩系沉积学、矿井水文地质学的角度,系统阐述了鄂尔多斯盆地北部直罗组空间赋存特征、与煤层的空间关系、直罗组含水层为水源的矿井涌水特点、直罗组地下水赋存特征和运移规律,总结了直罗组含水层水害防治存在的问题及展望。结果表明:直罗组垂向上可分为上、中、下3段,其中下段为一套半干旱气候条件下的河流相沉积,砂体规模较大,与下伏延安组冲刷结构明显。平面上,直罗组广泛分布于鄂尔多斯盆地北部,榆神北区—神府南区直罗组沉积时期,存在1条NW—SE向的古河道,形成了规模巨大的河流-三角洲充填沉积砂体;直罗组古河道砂体对延安组冲刷强烈,使延安组1煤、2煤和3煤在不同地区缺失。整体上,对延安组第5段冲刷作用最为强烈,第4段次之,仅有个别钻孔可见对第3段具有冲刷;以直罗组含水层作为水源的矿井涌水具有涌水量大且持续时间长、水位变幅小、稳定“供水”能力强的特点,且具有很强的隐蔽性;直罗组下段砂岩厚度、砂地比、隔水岩组厚度等从宏观上控制着直罗组地下水的赋存,良好的孔隙度、渗透率为直罗组地下水的赋存提供了良好的地下水微观储存空间;在研究区西部安定组覆盖区,直罗组与上部洛河组以及第四系萨拉乌苏组基本不存在水力联系,主要接受侧向的缓慢补给,补给条件较差,主要以静储量为主。而在研究区东部基岩风化区,直罗组与上部第四系萨拉乌苏组之间具有较为强烈的水力交换,补给条件较好,以侧向补给和上部含水层的垂向补给为主,地下水径流速度快,交替频繁,以动储量为主;针对鄂尔多斯盆地北部直罗组含水层及其水害防控问题,应� 展开更多
关键词 直罗组含水层 煤矿防治水 顶板水害 水资源保护(保水采煤) 鄂尔多斯盆地
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基于集对分析-可变模糊集耦合法的砂岩含水层富水性评价——以宁东矿区金家渠井田侏罗系直罗组含水层为例 被引量：17
2
作者 韩承豪 魏久传 +3 位作者 谢道雷 徐建国 张伟杰 赵智超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2432-2443,共12页
我国西北地区的侏罗系煤炭资源开采过程中面临顶板水害威胁,其危害程度与煤层上覆地层的水文地质结构有关,对煤层顶板含水层富水性进行合理有效的预测评价,有利于对顶板水害防治做出科学的决策,从而实现安全开采。以宁东矿区金家渠煤矿... 我国西北地区的侏罗系煤炭资源开采过程中面临顶板水害威胁,其危害程度与煤层上覆地层的水文地质结构有关,对煤层顶板含水层富水性进行合理有效的预测评价,有利于对顶板水害防治做出科学的决策,从而实现安全开采。以宁东矿区金家渠煤矿为例,基于岩性,选取了砂岩等效厚度,砂岩岩性系数,砂泥互层数3个评价因素,建立了岩性影响指数评价指标;基于构造,针对断层、褶皱,选取了断层交端点密度、断层规模密度、煤层倾角变异系数3个指标作为主采煤层上覆直接充水含水层-直罗组砂岩含水层富水性的评价指标。在此基础上,引入集对分析-可变模糊集耦合评价方法,构建了基于集对分析-可变模糊集耦合评价法的直罗组含水层富水评价模型。利用“联系度”实现了富水评价指标与评价等级间的反映联系,利用“相对隶属度函数”实现了富水评价指标值之间的有机融合。在富水性相对分区的基础上,以研究区钻孔抽(放)水试验的单位涌水量为基准,综合确定了研究区富水性分区,结果表明,研究区整体富水性较弱,具有中等、弱2个等级分区,其中富水性中等区域主要位于研究区中北部,富水性弱区主要位于南部、东部及西部。 展开更多
关键词 富水性 直罗组含水层 集对分析 可变模糊集 金家渠井田 顶板水害防治
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红柳林煤矿直罗组砂岩含水层特征及防治水对策 被引量：3
3
作者 郭涛 苗彦平 +2 位作者 马万超 杨磊 路波 《陕西煤炭》 2023年第5期149-151,204,共4页
直罗组古河道砂岩含水层成为陕北侏罗纪煤田中西部矿井涌水的主要充水水源,直接威胁着煤矿的安全生产。揭示直罗组砂岩含水层水文地质条件及对煤矿开采的影响,在分析直罗组砂岩含水层分布及厚度的基础上,认为红柳林煤矿西一盘区应以防... 直罗组古河道砂岩含水层成为陕北侏罗纪煤田中西部矿井涌水的主要充水水源,直接威胁着煤矿的安全生产。揭示直罗组砂岩含水层水文地质条件及对煤矿开采的影响,在分析直罗组砂岩含水层分布及厚度的基础上,认为红柳林煤矿西一盘区应以防控直罗组古河道砂岩含水层为主。该含水层具有分布面积大、区域连通性好等特征,虽然在原始应力状态下富水性较弱,但在采动影响下,裂隙发育后渗透性明显增强,应加强西一盘区水文地质补充勘探。进一步查明直罗组古河道砂岩含水层水文地质条件,是红柳林煤矿西一盘区防治水的重点工作。 展开更多
关键词 直罗组 古河道 砂岩含水层 防治水 保水采煤
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鄂尔多斯盆地北部直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式 被引量：1
4
作者 范立民 孙魁 +6 位作者 马万超 胡俭 马雄德 王建文 吴立群 苗彦平 荣辉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期917-928,共12页
近十几年来,鄂尔多斯盆地北部煤矿开采频频受到了直罗组地下水的威胁,甚至出现了突水事故。区内以直罗组地下水为充水水源的大水矿井连片分布,且与直罗组古河道砂体关系密切。为阐释神府南区直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式,在直罗... 近十几年来,鄂尔多斯盆地北部煤矿开采频频受到了直罗组地下水的威胁,甚至出现了突水事故。区内以直罗组地下水为充水水源的大水矿井连片分布,且与直罗组古河道砂体关系密切。为阐释神府南区直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式,在直罗组古河道砂体空间分布及其对地下水赋存控制作用研究的基础上,从研究区尺度、井田尺度和工作面尺度,分析了直罗组古河道砂体与矿井涌水的关系,提出了直罗组古河道砂体下矿井涌水模式。结果表明:神府南区直罗组古河道冲刷带沿红碱淖—尔林兔—锦界一线发育,冲刷带内延安组第5段几乎被冲刷剥蚀殆尽,在局部地区延安组第4段也遭受了冲刷。根据砂分散体系分析和隔水岩组发育特征,将冲刷带内充填沉积的古河道砂体分为3级。直罗组古河道砂体富水性的强弱主要受控于砂体规模、物性特征和风化作用,一级砂体(主河道)区域富水性强于二级砂体(分支河道)及三级砂体(三角洲间湾、分流间湾)区域,当砂体遭受风化后,其富水性将进一步增强。基于不同尺度下砂体分级、风化砂体厚度与矿井涌水关系的分析,提出了研究区东部现阶段古河道砂体下生产矿井的3种涌水模式。强涌水模式,主要位于一级砂体分布区,风化砂体厚度一般≥30 m。中等涌水模式,主要位于一级砂体的边缘或二级砂体区域,风化砂体厚度一般10~30 m。弱涌水模式,主要位于三级砂体区域,风化砂体厚度一般<10 m。 展开更多
关键词 直罗组含水层 古河道砂体 矿井涌水模式 水资源保护(保水采煤) 鄂尔多斯盆地北部
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古河道砂岩含水层水资源保护与水害防治方法
5
作者 华照来 范立民 +5 位作者 李增林 孙魁 王路 吕扬 马万超 李强 《绿色矿山》 2024年第1期64-74,共11页
鄂尔多斯盆地开采侏罗纪煤层的矿区有24个,原煤产量占全国的45%左右,随着开采深度的增加,煤层顶板直罗组古河道砂岩含水层成为煤矿突水的主要水源。直罗组砂岩含水层富水性相对较弱,但采动条件下释水效应显著,成为长期、持续提供煤矿矿... 鄂尔多斯盆地开采侏罗纪煤层的矿区有24个,原煤产量占全国的45%左右,随着开采深度的增加,煤层顶板直罗组古河道砂岩含水层成为煤矿突水的主要水源。直罗组砂岩含水层富水性相对较弱,但采动条件下释水效应显著,成为长期、持续提供煤矿矿井水的主要突水水源。同时,该区属于生态脆弱区,水资源相对短缺,如何有效利用有限的水资源,无疑是矿区地下水系统保护和生态环境保护的重要基础。以榆神矿区及曹家滩煤矿为例,提出了古河道砂岩含水层研究技术路线、主要研究内容和研究方法。应综合运用沉积学、水文地质学和矿井防治水理论,辅助必要的野外地质调查、典型剖面实测、水文地质及环境地质典型要素专项调查、钻探、物探测井和采样测试、数值模拟等方法,重点开展古河道砂岩含水层沉积演化及物性特征、古河道砂岩含水层地下水系统特征、古河道砂岩含水层与煤层开采互馈机制等3个方面的研究。神府南区研究实践表明,直罗组下段古河道砂体规模巨大且具有良好的孔隙、裂隙结构特征,具有良好的地下水储存和运移性能,总体上以红碱淖—尔林兔—锦界一线为轴线,呈NW-SE向带状展布。延安组第四段、第五段遭受了直罗组古河道冲刷。主河道区域富水性强于分支河道和分流间湾区域,是矿井涌(突)水危险性较大区域,应做好水害防控。 展开更多
关键词 古河道砂岩 直罗组 含水层 水资源保护(保水采煤) 防治水 鄂尔多斯盆地
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鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义
6
作者 孙魁 范立民 +7 位作者 马万超 陈建平 彭捷 张鹏华 高帅 李成 苗彦平 王宏科 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2004-2020,共17页
煤矿水害是陕北侏罗纪煤田的主要灾害,直罗组地下水是主要突水水源之一。为研究鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义,借助Durov图、Piper三线图、Gibbs图、Stiff图以及主成分分析等手段,深入研究直罗组地下水地球化... 煤矿水害是陕北侏罗纪煤田的主要灾害,直罗组地下水是主要突水水源之一。为研究鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义,借助Durov图、Piper三线图、Gibbs图、Stiff图以及主成分分析等手段,深入研究直罗组地下水地球化学特征,阐释其对直罗组与上覆含水层之间水力联系及地下水径流条件的指示意义。结果表明:自西部正常基岩区至东部风化基岩区,直罗组地下水pH以及TDS、K^(+)+Na^(+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)质量浓度均呈现出逐渐减小的趋势。直罗组地下水水化学类型存在一定差异,西部直罗组埋藏较深区域,地下水水化学类型以SO_(4)-Na型、SO_(4)·Cl^(-)Na型和HCO_(3)·SO_(4)-Na型为主,向东至直罗组基岩风化区,地下水类型过渡为HCO_(3)-Ca型和HCO_(3)-Ca·Mg型等。直罗组地下水水化学形成受岩石风化作用、交替吸附作用、脱硫酸作用以及溶滤作用的控制。氢氧同位素和水化学特征对含水层之间水力联系具有明显的指示作用,氢氧同位素、典型钻孔地下水水化学离子浓度和区域地下水水化学特征分析表明,研究区西部直罗组正常基岩地下水与洛河组、萨拉乌苏组地下水基本不存在水力联系;东部直罗组风化基岩与萨拉乌苏组地下水水力联系紧密。卤族元素Cl^(-)对直罗组地下水径流条件指示作用明显,研究区西部直罗组正常基岩地下水径流滞缓,地下水以静储量为主;而在基岩风化区,由于直罗组风化基岩孔隙、裂隙发育,储水性和渗透性明显增强,并与第四系地下水发生了强烈的混合作用,地下水径流强度大,地下水以动储量为主。 展开更多
关键词 直罗组含水层 水化学特征 水力联系 地下水径流条件 鄂尔多斯盆地
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神府南区直罗组含水层富水性研究 被引量：3
7
作者 方楚婧 杨泽元 +6 位作者 范立民 马雄德 孙魁 郭人泰 张奥奇 李舒 刘胜祖 《灾害学》 CSCD 北大核心 2022年第3期219-226,共8页
针对神府南区直罗组含水层的弱—中等富水性与煤矿开采实践中较大涌水量之间的矛盾,采用普通薄片、铸体薄片、压汞试验等测试技术,基于钻探、抽水试验和水质分析资料,从微观和宏观角度研究了直罗组含水层的富水性。根据孔隙、孔喉的大... 针对神府南区直罗组含水层的弱—中等富水性与煤矿开采实践中较大涌水量之间的矛盾,采用普通薄片、铸体薄片、压汞试验等测试技术,基于钻探、抽水试验和水质分析资料,从微观和宏观角度研究了直罗组含水层的富水性。根据孔隙、孔喉的大小分布及连通性,结合毛管压力曲线,将研究区的孔隙结构划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种类型,对比钻孔单位涌水量,从Ⅰ类到Ⅳ类孔隙结构,其富水性从中等富水逐渐变成弱富水;孔隙度和渗透率主要受孔喉大小、孔隙及吼道面积所控制,渗透率还受孔喉连通性和孔喉分布集中程度的影响。直罗组含水层富水性影响因素分析表明沉积相是富水性强弱的主控因素,其次是天窗,第三是构造发育及岩石风化程度和岩层渗透性变异,这些影响因素的特定组合,可能导致局部强富水,威胁煤矿安全生产,需加强煤矿区含隔水层三维空间展布研究。 展开更多
关键词 微观孔隙结构 富水性 单位涌水量 天窗 直罗组含水层 神府南区
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呼吉尔特矿区深埋工作面顶板水文地质特征 被引量：4
8
作者 徐圣集 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第9期179-182,共4页
鄂尔多斯盆地侏罗纪深埋煤田区作为我国未来煤炭资源开发的重点区域,防治水工作是矿井安全生产面临的最重要任务。为了查清主采煤层顶板水文地质特征,以呼吉尔特矿区深埋工作面为研究对象,从地质沉积、含水层空间分布、富水规律和工作... 鄂尔多斯盆地侏罗纪深埋煤田区作为我国未来煤炭资源开发的重点区域,防治水工作是矿井安全生产面临的最重要任务。为了查清主采煤层顶板水文地质特征,以呼吉尔特矿区深埋工作面为研究对象,从地质沉积、含水层空间分布、富水规律和工作面涌水量等方面开展研究。结果表明:受河流相沉积控制,呼吉尔特矿区主采煤层顶板发育了砂泥岩互层结构地层,受毛乌素沙漠强富水松散层水下渗作用,作为直接充水含水层的真武洞砂岩和七里镇砂岩具有'高水压、强富水、非均一'特征,特别是七里镇砂岩含水层,未扰动条件下水压为6 MPa,井下单孔涌水量为150~160 m^3/h;工作面放水试验和采前预疏放结果表明,直接充水含水层具有良好的可疏降性,先期开采段(0~600 m)采前大部分顶板钻孔水量降至5 m^3/h以下,水压降至1 MPa以下,具备安全回采的水文地质条件;整个工作面回采过程中,总的排水量高达787.0×10~4m^3,富水系数为1.48,远大于神府、新街等矿区,表明呼吉尔特矿区煤层顶板直接充水含水层富水性较强,必须加强防治水工作,以保证本地区煤炭资源的安全开发。 展开更多
关键词 水文地质特征 深埋工作面 直罗组含水层 涌水量 呼吉尔特矿区
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梅花井煤矿直罗组砂岩含水层开采扰动后的渗透性分析及充水试验研究 被引量：3
9
作者 翟文 马昆 任予鑫 《中国煤炭》 北大核心 2017年第4期69-74,共6页
结合梅花井煤矿煤炭开采顸板水害防治难题,对孔隙性富水弱渗砂岩含水层进行试验研究,基于渗流力学理论建立孔隙性含水介质采动渗透试验模型和钻孔集渗效果试验模型,试验揭示了孔隙性含水层钻孔集渗效应及采动后的裂隙汇水效应的水动力... 结合梅花井煤矿煤炭开采顸板水害防治难题,对孔隙性富水弱渗砂岩含水层进行试验研究,基于渗流力学理论建立孔隙性含水介质采动渗透试验模型和钻孔集渗效果试验模型,试验揭示了孔隙性含水层钻孔集渗效应及采动后的裂隙汇水效应的水动力学机制,研究成果对于区内乃至西部侏罗系聚煤区矿井顶板水害防治具有重要的技术借鉴意义。 展开更多
关键词 梅花井煤矿 直罗组砂岩 含水层 开采扰动 渗透性 充水试验
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门克庆煤矿顶板疏放水设计优化研究 被引量：2
10
作者 覃意新 《建井技术》 2019年第5期11-15,18,共6页
门克庆煤矿位于呼吉尔特矿区东南部,主采煤层为鄂尔多斯盆地侏罗系延安组煤层,埋深超过700 m,水文地质条件复杂。在特殊的陆相沉积环境下,形成了侏罗系直罗组底部强富水的“七里镇砂岩”。该含水层具有渗透性强、易于疏放等特点,为矿井... 门克庆煤矿位于呼吉尔特矿区东南部,主采煤层为鄂尔多斯盆地侏罗系延安组煤层,埋深超过700 m,水文地质条件复杂。在特殊的陆相沉积环境下,形成了侏罗系直罗组底部强富水的“七里镇砂岩”。该含水层具有渗透性强、易于疏放等特点,为矿井主要充水含水层。根据矿井水害类型,确立了“超前分段疏放,削峰平谷”的顶板疏放水技术路线。首采工作面开采后,受采空区疏放的影响,矿井主要充水含水层水压大幅度下降;越靠近疏放区域,降幅越大。在含水层水压大幅度下降的情况下,通过对首采工作面疏放水试验数据及回采过程中的顶板疏放水数据的分析研究,对顶板疏放水设计进行优化,增大钻孔间距,缩短疏放时间,使得疏放效果达到最优化,实现水害治理安全高效。 展开更多
关键词 煤矿 顶板疏放水 直罗组地层 砂岩含水层
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