神府南区延安组含水层富水性对矿井涌水量的影响研究 被引量：3

1

作者 李舒 杨泽元 +3 位作者 马雄德 刘胜祖 方楚婧 张奥奇 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期92-102,共11页

针对榆神府矿区不同井田矿井涌水量差异大的问题,基于所收集区内大量的钻探、抽水试验等资料,从风化剥蚀作用、烧变作用、天窗、砂岩微观孔隙结构等入手,分析了延安组含水层富水性的影响因素。结合导水裂隙带发育高度,探讨了延安组含水... 针对榆神府矿区不同井田矿井涌水量差异大的问题,基于所收集区内大量的钻探、抽水试验等资料,从风化剥蚀作用、烧变作用、天窗、砂岩微观孔隙结构等入手,分析了延安组含水层富水性的影响因素。结合导水裂隙带发育高度,探讨了延安组含水层富水性对矿井涌水量的影响。结果表明:风化剥蚀作用使延安组砂岩裂隙发育、破碎严重,增强其渗透性和连通性,随着基岩风化率的增加,富水性增强;烧变作用使延安组砂岩裂隙、孔洞显著增加,随着烧变岩厚度增加,富水性增强;天窗为延安组含水层与其他含水层之间提供了水力联系通道。采煤形成的导水裂隙带导通了延安组风化段和烧变段,使矿井涌水量较大。区域上各影响因素的叠加会导致延安组含水层富水性增强,局部呈现强富水-极强富水性,导水裂隙带导通后矿井涌水量较大,威胁煤矿安全生产。进一步探讨了各涌水量较大井田延安组富水性对矿井涌水量的影响,为榆神府矿区井田安全开采和顶板水害防治提供参考。 展开更多

关键词 基岩风化率 烧变作用 导水裂隙带 单位涌水量 延安组砂岩含水层 矿井涌水量 神府南区

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煤层底板水害区域注浆治理影响因素分析与高效布孔方式 被引量：12

2

作者 虎维岳 赵春虎 吕汉江 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期134-143,共10页

对于导、含水岩层进行超前区域注浆改造与加固是华北型煤田煤层底板岩溶水害防治的主要技术手段。根据超前区域注浆改造技术应用的矿井水文地质基本原理,结合煤层底板水文地质结构、采动影响、定向钻进成孔与浆液扩散能力,以及受注岩层... 对于导、含水岩层进行超前区域注浆改造与加固是华北型煤田煤层底板岩溶水害防治的主要技术手段。根据超前区域注浆改造技术应用的矿井水文地质基本原理,结合煤层底板水文地质结构、采动影响、定向钻进成孔与浆液扩散能力,以及受注岩层边界条件等因素,分析了治理煤层底板薄层灰岩与厚层灰岩水害的超前区域注浆改造与加固的一般应用模式。并从受注岩层地质条件、注浆材料、注浆工艺等方面,分析得出受注层的空隙连通性、开启性、粗糙性、孔隙水承压性,注浆材料的粒度、黏滞性、时变性、结石能力,以及注浆压力、钻孔空间布置、注浆方式等,是影响煤层底板岩溶水害超前区域注浆治理效果的主要因素。另外,依据注浆过程中有效注浆压力计算公式,分析得出浆液在钻孔和裂隙中流动时由于受到钻孔和岩层空隙综合阻力的抑制,水平孔中沿程有效注浆压力逐步衰减,易形成“锥形”浆液扩散范围。最后,针对目前常用的超前区域注浆孔水平段分支孔平行布孔模式,由于间距过大和有效注浆压力衰减可能造成的注浆孔间盲区问题,根据注浆孔水平段有效注浆压力与浆液扩散范围的衰减规律,以消除注浆盲区为目标,提出了长距离错位平行分支孔、长距离逆向互补弧形分支孔、短距离羽状分支孔等3类注浆孔高效布孔模式,可为煤层底板水害超前区域高效治理技术科学应用提供依据。 展开更多

关键词 底板岩溶水害 区域治理 定向钻进 注浆材料 浆液扩散 布孔方式

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侏罗纪浅埋煤层开采典型水害模式及分区 被引量：10

3

作者 苗彦平 蔚波 +3 位作者 姬中奎 陈小绳 路波 薛小渊 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第8期75-82,共8页

陕北煤炭基地侏罗纪浅部煤层开采面临多种水害威胁,传统煤矿水害危险性评价工作未充分结合研究区典型水害特点,在生产实际中的适用性不强。以红柳林煤矿3-1煤层为研究对象,系统分析煤层开采面临的典型水害特征,计算煤层开采的导水断裂... 陕北煤炭基地侏罗纪浅部煤层开采面临多种水害威胁,传统煤矿水害危险性评价工作未充分结合研究区典型水害特点,在生产实际中的适用性不强。以红柳林煤矿3-1煤层为研究对象,系统分析煤层开采面临的典型水害特征,计算煤层开采的导水断裂带发育高度,并绘制导水裂隙带发育高度等值线图,利用主要含水层(体)与导水断裂带之间的相对距离关系,提出基于煤矿充水含水层(体)特征的水害模式划分方法,并在研究区内针对不同水害模式进行分区。结果表明:按照区域内充水含水层(体)的不同,研究区水害类型可划分为单一含水层水害模式和复合含水层水害模式和古直罗河水害模式3种主要水害模式;按照充水水源不同,单一含水层水害模式可划分为顶板烧变岩水害型、顶板风化基岩水害型;复合含水层水害模式可分为顶板烧变岩直接-松散层间接水害型、顶板风化基岩直接-松散层直接水害型、顶板烧变岩直接-松散层直接水害型以及顶板风化基岩直接-松散层间接水害型;单一含水层水害模式主要分布于导水断裂带波及顶板风化基岩含水层及开采煤层上方存在隐伏烧变岩含水层区域;复合型含水层水害模式分布于导水断裂带突破风化基岩含水层,直接或间接波及松散层含水层区域;古直罗河水害模式分布于古直罗河及古河流阶地发育之处;对不同水害模式下突水风险性进行分析,烧变岩水害型一般不对煤层开采构成较大威胁,突水风险性较小;顶板风化基岩水害型、顶板复合水害模式及古直罗河水害模式在部分区域为强富水性,且可能通过导水断裂带进入井下,均存在一定突水风险。 展开更多

关键词 侏罗纪煤田 浅埋煤层 导水断裂带 典型水害模式 水害模式分区

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蒙陕接壤区矿井水中氟的污染特征及形成机制 被引量：9

4

作者 王甜甜 薛建坤 +4 位作者 尚宏波 周振方 杨建 刘基 曹煜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期4127-4138,共12页

自然成因高氟地下水诱发的环境及饮用水安全问题受到国内外广泛关注,前人对其分布特征及形成机制开展了大量研究,但高氟矿井水形成与地下水不同,受自然成因与人类活动双重控制。针对目前矿井水中氟的污染特征及成因机制尚不清晰的问题,... 自然成因高氟地下水诱发的环境及饮用水安全问题受到国内外广泛关注,前人对其分布特征及形成机制开展了大量研究,但高氟矿井水形成与地下水不同,受自然成因与人类活动双重控制。针对目前矿井水中氟的污染特征及成因机制尚不清晰的问题,以蒙陕接壤区某矿井为研究对象,采集地表水、地下水、矿井水水样71组,地下含水层岩样34组,通过水岩样检测分析,研究矿井水中氟的主要污染特征,并借助piper三线图、Gibbs图、岩石SEM-EDS,离子关系图等探究高氟矿井水的形成机制。研究结果表明:研究区2-2煤矿井水与3-1煤矿井水氟离子质量浓度相差较大,2-2煤及3-1煤矿井水氟的平均质量浓度分别为0.29,6.36 mg/L,2-2煤顶板及3-1煤顶板地下水中氟的质量浓度分别0.30,4.32 mg/L,3-1煤高氟矿井水的形成与其顶板地下水中氟富集密切相关。3-1煤顶板地下水氟富集的主要原因是岩石中氟质量分数较高,平均值为609 mg/kg,氟磷灰石、角闪石及云母等含氟矿物的溶解是地下水中氟离子的主要来源。此外,3-1煤顶板地下水中氟富集还受绿泥石、伊利石及蒙脱石互层等黏土矿物表面的氟解吸作用及地下水Na^(+)与岩石Ca^(2+)、Mg^(2+)阳离子交换吸附作用的影响。较高质量浓度的OH-及HCO-3竞争吸附黏土表面的电位,促进F-的解吸;且高Na、低Ca的环境抑制了CaF_(2)沉淀的生成,促进了氟的富集。最终3-1煤顶板地下水在采煤扰动作用下经导水裂隙涌入采煤巷道或工作面形成高氟矿井水,随后与采空区岩石发生二次充分水-岩作用,进一步导致矿井水氟质量浓度升高。 展开更多

关键词 矿井水 氟 污染特征 水化学特征 蒙陕接壤区

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旱区不同层状结构土壤的水分运移过程与模拟 被引量：4

5

作者 王强民 赵明 +4 位作者 彭鸿杰 胡贵明 马开峰 郭珂珂 刘璞 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期84-94,共11页

针对位于干旱-半干旱气候带的我国西北部矿区生态修复过程中重构层状土壤水分运移规律不清等问题,通过设置不同层状结构土壤进行水分运移入渗试验,监测土壤剖面水分变化,采用Hydrus-1D模拟降雨入渗过程,从土壤水分、水势和水通量3个方... 针对位于干旱-半干旱气候带的我国西北部矿区生态修复过程中重构层状土壤水分运移规律不清等问题,通过设置不同层状结构土壤进行水分运移入渗试验,监测土壤剖面水分变化,采用Hydrus-1D模拟降雨入渗过程,从土壤水分、水势和水通量3个方面揭示层状土壤水分运移特征,并基于优化后的模型进行情景模拟,探究夹层特征对浅层土壤水分运移的影响。研究结果表明,夹层明显改变了土壤水分的分配与运移过程,土壤水势在夹层界面连续分布,而土壤水分在夹层界面发生突变;虽然黄土夹层和风化砂岩夹层都阻滞了土壤水分的下渗,但其阻滞原理不同,前者表现为黏质夹层渗透性能差导致夹层以上土壤水分滞留,后者归因于粗质夹层土壤基质势小造成水分持留在上部黏质土壤中;根据不同夹层属性的情景模拟结果,提出在风积沙40 cm深度处设置20 cm厚的黄土夹层有利于提高夹层以上土壤水分以供植被利用。研究探明了风积沙区充填黄土对土壤水分运动的影响,并为土壤类型以风积沙和黄土为主的我国西北部矿区在生态修复中的土壤重构方式提供了参考依据。 展开更多

关键词 层状结构 降雨入渗 水分运移 Hydrus-1D模拟 干旱-半干旱区

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蒙陕接壤区典型煤层开采地下水系统扰动的定量表征 被引量：3

6

作者 王皓 周振方 +7 位作者 杨建 赵春虎 曹煜 冯龙飞 尚宏波 王甜甜 王昱同 薛建坤 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期83-93,共11页

生态脆弱区煤矿高强度开采扰动地下水系统,造成水资源损失。选取黄河流域中段蒙陕接壤区东南—西北走向剖面典型浅部开采和深部开采矿井为研究对象,利用覆岩破坏理论分析、数值模拟、井下实测3种方法,并通过周边地质和开采条件相似矿井... 生态脆弱区煤矿高强度开采扰动地下水系统,造成水资源损失。选取黄河流域中段蒙陕接壤区东南—西北走向剖面典型浅部开采和深部开采矿井为研究对象,利用覆岩破坏理论分析、数值模拟、井下实测3种方法,并通过周边地质和开采条件相似矿井实测数据对比,综合确定了浅埋复合煤层开采和深埋单一煤层开采导水裂隙带发育高度,根据导水裂隙带与顶板主要含/隔水层空间位置关系,划分出浅埋煤层开采直罗组−志丹群含水层充水模式和深埋煤层开采直罗组含水层充水模式;通过概化不同含水层充水模式地下水流系统,构建了典型煤层开采地下水三维非稳定流数学模型,并利用Visual Modflow软件建立了2种工况地下水流数值模型,对接续期2023—2024年工作面开采地下水流场和水资源损失量进行了定量预测,并利用涌水量实测数据验证了模型可靠性。结果显示:受扰动的浅埋区志丹群、直罗组含水层,以及深埋区直罗组含水层地下水呈现向采空区汇集现象的同时,流场也伴随采后煤层顶板二次稳定结构的形成而逐步恢复,但围绕采空区附近,充水含水层地下水流场表现出局部高水力梯度现象;另外,2种采煤工况接续期水资源损失量年均分别达到200万m^(3)和730万m^(3)以上。研究结果为区域水资源损失超前精细控制和矿井水资源化利用提供了参考。 展开更多

关键词 蒙陕接壤区 扰动模式 导水裂隙带 地下水流场演变 水资源损失

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煤矿井下疏水钻孔涌水时空效应与顶板水害控制疏水模式 被引量：3

7

作者 赵春虎 王世东 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期313-321,共9页

针对粗放式疏水治理煤矿顶板水害科学依据不足等问题,一是通过分析井下疏水钻孔的涌水组成及时变效应,提出以钻孔涌水似稳定周期为依据的优化“时间”控制疏水原理。二是根据工作面回采过程中煤层顶板充水含水层为静储水量与动态补给量... 针对粗放式疏水治理煤矿顶板水害科学依据不足等问题,一是通过分析井下疏水钻孔的涌水组成及时变效应,提出以钻孔涌水似稳定周期为依据的优化“时间”控制疏水原理。二是根据工作面回采过程中煤层顶板充水含水层为静储水量与动态补给量的叠加涌水特征,提出最大程度地预先疏降(干)导水裂隙影响区内地下水静储量,是降低回采过程中顶板集中涌水的合理手段。三是以采动导水裂隙空间发育规律为依据,以采动导水裂隙带上限为疏水钻孔的终孔层位,以预测的采动裂隙带形成的裂缝角为疏水钻孔仰角,合理施工疏水钻孔。四是综合钻探工程经济性和疏水效率,分析得出单钻场内布置≤3个钻孔、夹角为60°的为优化的布孔施工模式,并根据不同接续回采工作面煤层顶板涌水特征,确定首采型两巷疏水、邻采型单巷疏水的钻孔施工模式。最后,根据煤矿井下疏水钻孔涌水时空效应,从疏水钻孔空间布置和疏水周期识别两个角度提出了采煤工作面顶板水害控制疏水模式,研究成果对我国西部矿区顶板水害科学钻探疏放治理具有指导意义。 展开更多

关键词 顶板水害 涌水量 水害防治 群孔 控制疏水

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采煤对浅层地下水环境的影响及矿井水生态利用分析 被引量：6

8

作者 柴建禄 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期138-144,共7页

黄河流域中上游矿区煤−水矛盾突出,煤炭开采对地下水环境造成一定的破坏。基于此,以鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田榆神府矿区为研究区,在野外调查、数据分析、室内测试的基础上,分析研究区矿井水的量质特征,揭示煤炭高强度开采对地下水环... 黄河流域中上游矿区煤−水矛盾突出,煤炭开采对地下水环境造成一定的破坏。基于此,以鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田榆神府矿区为研究区,在野外调查、数据分析、室内测试的基础上,分析研究区矿井水的量质特征,揭示煤炭高强度开采对地下水环境的影响,并开展矿井水生态利用研究。结果表明:研究区矿井富水系数在0.23~2.28,平均为0.91,评估2020年区内矿井排水量高达4.70亿m^(3),受采掘活动影响,浅埋煤层开采区地下水位下降趋势明显;区内矿井水出现不同程度的污染组分超标现象,主要超标指标为化学需氧量(COD)、Na^(+)、SO_(4)^(2−)、溶解性总固体(TDS),未处理的矿井水外排将会污染区内地下水环境;研究区浅层地下水超限的水质指标主要为NO3-N,与矿井水超限水质指标差别较大,反映出浅层地下水水质受采矿活动影响较小;提出矿井水浅层回灌和矿井水生态灌溉2种模式开展研究区矿井水的生态利用,矿井水回灌对矿井水中的溶解性有机碳、色度具有较好的去除效果,回灌后出水满足Ⅲ类地下水限值;浅埋煤矿矿井水具有作为矿区生态修复灌溉用水的较好潜力,中深埋煤矿和深埋煤矿矿井水不适宜作为灌溉用水。研究结果为我国西部煤矿区水资源保护和生态修复提供重要依据。 展开更多

关键词 矿井水 浅层地下水环境 生态利用 水位下降 水质恶化

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蒙陕接壤区典型煤层开采顶板周期性变形破坏及涌水响应特征

9

作者 周振方 董书宁 +8 位作者 董阳 罗生虎 薛建坤 王治宙 王淑璇 尚宏波 王甜甜 王昱同 王同 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期101-110,共10页

【目的】煤矿开采扰动破坏覆岩含/隔水层结构,造成集中涌水,影响矿井安全生产。【方法】以面临典型顶板砂岩水影响的蒙陕接壤区主采煤层3-1煤开采涌水过程为研究对象,采用物理相似材料模拟、数值仿真模拟、现场原位监测3种方法,并通过... 【目的】煤矿开采扰动破坏覆岩含/隔水层结构,造成集中涌水,影响矿井安全生产。【方法】以面临典型顶板砂岩水影响的蒙陕接壤区主采煤层3-1煤开采涌水过程为研究对象,采用物理相似材料模拟、数值仿真模拟、现场原位监测3种方法,并通过周边地质和开采条件相似矿井实测数据对比,分析3-1煤典型工作面开采煤体支承压力周期性演变规律、采空区覆岩垂直位移演变规律,定量获取实验室尺度顶板周期来压瞬间微震能量事件变化特征,综合确定顶板导水裂隙带随采发育特征,以及顶板涌水随覆岩周期来压变化趋势。【结果和结论】结果表明:工作面开采覆岩初次来压步距约40 m,周期性来压步距12~28 m,覆岩破断瞬间围岩周期性来压呈现“先增后稳定”的趋势,在推进至第5次周期来压(推进距离约140 m)时,超前支承压力达到最大,覆岩周期性来压、破断瞬间垂直位移峰值随采呈现“之”字型变化特征,同样,位移监测数据、微震事件总能量、事件频次等综合指标指示,在第5次周期来压瞬间,覆岩垂直位移变幅达到最大值,塑性区发育高度基本稳定;导水裂隙带发育最大高度在120 m左右,将直接沟通顶板直罗组砂岩含水层,地下水随采涌入过程呈现两种波动变化趋势,工作面全局尺度上呈现长周期“阶梯式”增长趋势,“阶梯式”增长周期约800 m,局部尺度呈现短周期“振荡”变化趋势,振荡周期16~48 m,并表现出与覆岩来压周期之间的较强关联性。研究结果为工作面涌水量预测以及防排水系统布设提供参考。 展开更多

关键词 蒙陕接壤区 水害防治 涌水量变化 顶板破坏 周期来压 数值模拟 微震

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寒旱露天矿区土壤水分运移规律及其生态效应 被引量：1

10

作者 王强民 赵春虎 +3 位作者 王皓 孙洁 杨建 王文科 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期103-110,共8页

为了探究寒旱露天煤矿区土壤水分运移规律及其生态效应,以位于蒙东草原的露天煤矿为研究区,开展了长时间段土壤水分观测原位试验。研究结果表明:非冻结期浅层土壤含水率主要受降水影响,冻结期土壤含水率受土壤温度影响明显;50 cm以上土... 为了探究寒旱露天煤矿区土壤水分运移规律及其生态效应,以位于蒙东草原的露天煤矿为研究区,开展了长时间段土壤水分观测原位试验。研究结果表明:非冻结期浅层土壤含水率主要受降水影响,冻结期土壤含水率受土壤温度影响明显;50 cm以上土壤饱和渗透系数大于150 cm/d,50 cm以下土壤饱和渗透系数仅为20 cm/d左右,表现为土壤饱和渗透系数随土壤深度的增加呈减小趋势,降水入渗形成的土壤水主要滞留在50 cm以上的植被根系作用层;区内地下水位埋深(>10 m)远超地下水补给植被的临界埋深(3.52 m),植被指数与年降水量呈正相关关系,表明土壤水是维持区内植被需水的最关键水源;冻融期土壤含水率可恢复甚至超过非冻结期的含水率水平,同时特殊的土层结构造成植被根系区的土壤持水性较好,以上2个因素对植被生长具有积极意义。研究结果可为寒旱露天煤矿区的生态环境保护与修复提供借鉴。 展开更多

关键词 寒旱区 露天煤矿区 土壤水 地下水临界埋深 生态效应

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宝日希勒矿区水文地质条件及地下储水可行性研究 被引量：5

11

作者 孙江 李雁飞 +2 位作者 杨建 张溪彧 刘基 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第11期38-43,共6页

为了解决宝日希勒露天矿季节性矿坑水富余和用水短缺问题,实现矿区水资源的合理调蓄利用,在对矿区地质、水文地质、构造等条件进行研究的基础上,开展了矿坑水量质特征、典型污染组分处理等方面的研究。结果表明:宝日希勒矿区位于完整的... 为了解决宝日希勒露天矿季节性矿坑水富余和用水短缺问题,实现矿区水资源的合理调蓄利用,在对矿区地质、水文地质、构造等条件进行研究的基础上,开展了矿坑水量质特征、典型污染组分处理等方面的研究。结果表明:宝日希勒矿区位于完整的陈旗煤田水文地质单元内,为波状高平原地貌,第四系底板高于区域地下水位,属于透水不含水地层;白垩系大磨拐河组各含水层之间水力联系不明显,煤层是其主要含水介质;受地质构造及古地理环境控制,宝日希勒矿区的东、南、北三面为隔水边界、西部为补给边界,形成了相对封闭的向斜蓄水构造;首采区东侧为一背斜轴部,且发育1条北北西向正断层(F15),由于含隔水层交错,与二采区之间形成了隔水性能较好天然坝体(坝体宽度>200 m),在首采区西侧建设地下储水库,既能保证二采区内排土场和采坑安全,又可以实现首采区西侧有效储水,储水库容可达119.0×10^(4) m^(3);矿区用水季节性差异较大,冬春季矿坑水富余量为72×10^(4)~81×10^(4) m^(3),矿坑水经混凝沉淀预处理和土壤表层强化处理,将宝日希勒矿坑水中浊度降至水质标准限值,可以实现矿坑水地下储存的量质安全。通过确定安全的地下储水地址,研发科学合理的预处理工艺,实现了宝日希勒矿区矿坑水的有效保护和可持续利用。 展开更多

关键词 煤田水文地质 地下储水 矿坑水强化处理工艺 蓄水构造 宝日希勒矿区

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蒙陕接壤区煤矿采空区水−岩系统中氟来源及释放规律 被引量：1

12

作者 王甜甜 靳德武 +5 位作者 薛建坤 姬红英 尚宏波 周振方 杨建 曹煜 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期252-262,共11页

采空区是高氟矿井水形成的关键区域,其水−岩系统中氟的来源与溶解释放决定了矿井水中氟的富集或贫化。针对蒙陕接壤区3-1煤采空区矿井水氟来源及释放规律不清晰问题,采用水化学测试、岩石矿物成分分析、矿物扫描电镜与能谱检测,以及室内... 采空区是高氟矿井水形成的关键区域,其水−岩系统中氟的来源与溶解释放决定了矿井水中氟的富集或贫化。针对蒙陕接壤区3-1煤采空区矿井水氟来源及释放规律不清晰问题,采用水化学测试、岩石矿物成分分析、矿物扫描电镜与能谱检测,以及室内水−岩作用仿真模拟试验,查明矿井水氟物质来源与赋存载体,揭示岩石中氟释放规律。结果表明:研究区3-1煤矿井水水化学类型主要为HCO_(3)-Na与SO_(4)-Na型,3-1煤采空区矿井水氟浓度高于3-1煤生产工作面的矿井水浓度,且采空区矿井水pH、Na^(+)/Ca^(2+)浓度比均大于工作面矿井水。3-1煤采空区矿井水F−的物质来源为泥岩与粉砂岩,2种岩石中氟平均含量分别为741、610 mg/kg,氟在固相中的主要赋存载体为蒙脱石、高岭石、伊利石及绿泥石。采空区水−岩系统中氟的释放受岩性、粒径、pH、温度及Na^(+)/Ca^(2+)浓度比5个因素影响。其中,泥岩及粉砂岩中的氟比细砂岩中的更容易释放进入水中;无论何种岩性,随着粒径的减小,氟释放F−的浓度增大;此外,碱性、高温及高钠低钙的水化学环境均可促进岩石中氟的溶解释放。 展开更多

关键词 煤矿采空区 3-1煤矿井水 氟来源 溶解释放 蒙陕接壤区

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露天煤矿开采侧向帷幕控水原理与截水效果数值分析——以元宝山露天煤矿为例 被引量：3

13

作者 赵春虎 王明星 +3 位作者 曹海东 曲国文 王勇 郭英杰 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期10-17,共8页

露天煤矿开采过程中的矿坑疏排水是引起地下水资源流失的重要原因,寻求新的控水方法势在必行。以内蒙古赤峰市元宝山露天煤矿为研究对象,根据研究区水文地质与露天煤矿开发特征,分析了露天开采驱动下帷幕墙体建设对地下水系统控制的基... 露天煤矿开采过程中的矿坑疏排水是引起地下水资源流失的重要原因,寻求新的控水方法势在必行。以内蒙古赤峰市元宝山露天煤矿为研究对象,根据研究区水文地质与露天煤矿开发特征,分析了露天开采驱动下帷幕墙体建设对地下水系统控制的基本原理,得出帷幕墙体渗透能力越弱、厚度越大、与补给水体距离越近是帷幕墙减少露天采坑涌水的基本思路。将露天采矿疏排水与地下水系统数值仿真研究结合,对露天煤矿开采与帷幕墙建设对矿坑疏排水强度影响程度进行预测分析,模拟结果显示,采用针对主要涌水段的局部帷幕工程方案,地下水仍然以露天矿采坑为降落漏斗中心,区域流场形态基本未发生重大变化,在未帷幕区段地下水发生了强烈的侧向绕流现象,初期(300 d)矿坑残余涌水量较之现有矿坑排水量最大减幅37.16%,而残余涌水量随时间增大趋势明显。按准全封闭型帷幕方案建墙后,地下水基本未发生绕流现象,矿井残余涌水量为先减小后增大的趋势,最大减幅达85.79%,且后期涌水量增加幅度不大,可见准封闭型帷幕建设方案较之局部帷幕方案对矿坑整体涌水量的减排作用显著。通过分析露天煤矿开采侧向帷幕控水规律,构建帷幕阻水条件下地下水系统仿真模型,评价帷幕截水减排效果,以期为露天矿区煤–水资源协调开发提供科学依据。 展开更多

关键词 露天煤矿 帷幕 控水原理 截水效果 数值模拟 地下水系统 内蒙古元宝山煤矿

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煤系铁赋存形态及水–煤/岩作用过程中的溶解释放机制——以东部草原某矿为例

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作者 王甜甜 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期92-102,共11页

矿井水铁超标将腐蚀配水管道、工业设备,损害人体肝脏,威胁人类健康。煤系铁的含量、赋存形态及其在水–煤/岩作用过程中的溶解释放决定了矿井水中铁的富集或贫化。通过采集东部草原某矿区煤及岩石样品18组,利用等离子电感耦合质谱仪、... 矿井水铁超标将腐蚀配水管道、工业设备,损害人体肝脏,威胁人类健康。煤系铁的含量、赋存形态及其在水–煤/岩作用过程中的溶解释放决定了矿井水中铁的富集或贫化。通过采集东部草原某矿区煤及岩石样品18组,利用等离子电感耦合质谱仪、X射线衍射、带能谱的扫描电镜、逐级化学提取,分析煤系铁的含量、赋存形态、赋存载体,开展室内水-煤/岩模拟试验,研究煤/岩中铁的释放机制。结果表明:煤与顶板砂岩中的铁含量均较高,18组煤/岩样中铁的富集因子均大于1;煤与砂岩中铁的赋存形态主要以残渣态为主,有机结合态次之,碳酸盐结合态与可交换态最少。煤中残渣态、碳酸盐结合态、可交换态铁的赋存载体分别为高岭石、菱铁矿、伊利石;砂岩中残渣态、碳酸盐结合态、可交换态铁的赋存载体分别为绿泥石、菱铁矿、伊利石。水-煤/岩相互作用过程中,煤与砂岩中铁的最大释放量分别为1.26、2.75 mg/L,显然砂岩中铁的释放量大于煤中。对比水-煤/岩作用前后煤/岩中铁的赋存形态变化可知,残渣态、有机结合态及铁锰氧化物结合态的铁含量基本不变,可交换态及碳酸盐结合态的铁含量均减小,这2种形态的铁稳定性差,迁移性强,易于释放进入水中,是导致矿井水中铁富集的主要原因,将为高铁矿井水的处理与利用提供基础。 展开更多

关键词 矿井水 煤系 铁赋存形态 水-岩作用 释放机制

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纳林河深埋矿区水文地球化学垂向综合特征 被引量：3

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作者 刘洋 杨建 梁向阳 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第30期12872-12878,共7页

为了区分蒙陕深埋矿区各含水层之间的水文地球化学特征,利用无机组分、环境同位素和有机组分开展了水质综合研究,结果表明:研究区地表水和第四系水中矿化度(total dissolved solid,TDS)<500 mg/L,为HCO_(3)-Ca·Mg型水;白垩系与... 为了区分蒙陕深埋矿区各含水层之间的水文地球化学特征,利用无机组分、环境同位素和有机组分开展了水质综合研究,结果表明:研究区地表水和第四系水中矿化度(total dissolved solid,TDS)<500 mg/L,为HCO_(3)-Ca·Mg型水;白垩系与第四系构成一个统一的含水综合体,水中无机水质特征与第四系水接近;深部含水层受到安定组相对隔水层影响,矿化度TDS>3500 mg/L,属于SO_(4)-Na型水,表明洛河组与直罗组不存在直接的水力联系。环境同位素特征表明研究区雨水、地表水和第四系水属于现代地下水,白垩系水介于现代地下水和古水之间;深部侏罗系地下水中δD、δ^(18)O值均较低,为封闭条件较好的滞流地下水。地下水中溶解性有机质含量[总有机碳(total organic carbon,TOC)和UV254]随着含水层深度增加而逐渐降低;地表水和第四系水中主要出现了Ⅰ区和Ⅲ区的荧光峰;白垩系志丹群→侏罗系直罗组,Ⅴ区荧光峰强度有增大趋势,表明深部侏罗系直罗组含水层存在其他来源的腐殖质类溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)。 展开更多

关键词 深埋煤田区 多层含水层 水文地球化学 综合特征 纳林河矿区

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基于平行因子法的黄河流域中段矿井水中 DOM特征及来源 被引量：2

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作者 张溪彧 杨建 +3 位作者 王皓 刘基 董兴玲 王甜甜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期936-947,共12页

黄河流域中段是我国煤炭资源禀赋最为优异区域,也是重要的煤炭产区,煤炭高强度开采过程中产生了大量矿井水。由于井下采掘设备用油泄漏等导致矿井水普遍出现有机污染物超标,且污染物种类和特征不清楚,大大限制了矿井水的安全回用。为了... 黄河流域中段是我国煤炭资源禀赋最为优异区域,也是重要的煤炭产区,煤炭高强度开采过程中产生了大量矿井水。由于井下采掘设备用油泄漏等导致矿井水普遍出现有机污染物超标,且污染物种类和特征不清楚,大大限制了矿井水的安全回用。为了查清矿井水中有机污染物特征和来源,本研究以黄河流域中段蒙陕接壤矿区15座煤矿为研究对象,在检测分析井下中央水仓矿井水常规理化指标基础上,利用TOC-VCPH分析仪、紫外分光光度计、三维荧光光谱仪等设备开展矿井水中溶解性有机质(DOM)检测,并采用平行因子法确定矿井水中DOM的组分特征,再结合主成分分析及相关性分析方法分析矿井水中DOM来源及影响因素。结果表明:悬浮物是研究区矿井水中的常规污染物,高浊度矿井水占比100%,超标倍数达到3.0~85.0倍;溶解性总固体(TDS)、氟化物和硝酸盐为研究区矿井水的特征污染物,其中水文地球化学垂向分带性导致深埋含水层中TDS浓度较高,氟化物以榆神矿区煤层埋深300 m左右的矿井最为显著,部分矿井水硝酸盐超标率达到20.0%~55.8%;平行因子分析法计算得到的15座煤矿矿井水研究区矿井水中主要出现了4类荧光组分,其中以类酪氨酸为代表的类蛋白物质是矿井水中DOM主要组分,对DOM整体贡献率达到63.0%~89.0%,其主要来源于井下乳化油泄漏产生的酚类、二氯苯、苯等芳香烃。三维荧光分析发现这15座煤矿矿井水具有相同的荧光指数特征:自生源指数(BIX)小于2.0(0.8~1.4)。腐殖化指数(HIX)小于4.0(0.6~2.5)、荧光强度(FI)大于1.0(1.5~2.2),表明研究区DOM普遍来源于类蛋白物质;通过主成分分析与相关性分析,进一步验证了井下油类污染物是该研究区矿井水DOM主要来源。基于平行因子分析法得到的矿井水中DOM标准三维荧光指纹图和荧光特征的研究,为黄河流域中段矿井水的安全可持续利用� 展开更多

关键词 黄河流域中段 矿井水 溶解性有机质 平行因子 主成分分析

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蒙陕深埋矿区工作面涌水量全生命周期演化规律 被引量：1

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作者 刘洋 杨建 周建军 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期152-158,共7页

蒙陕深埋矿区属于新开发矿区,煤炭开采扰动下水文地质特征仍不清楚,基建和生产过程中发生了多种类型的水害问题,其中工作面回采过程中和回采结束后的涌水变化特征研究处于空白,给井下排水系统设置和防治水工作开展增加了难度。为查清工... 蒙陕深埋矿区属于新开发矿区,煤炭开采扰动下水文地质特征仍不清楚,基建和生产过程中发生了多种类型的水害问题,其中工作面回采过程中和回采结束后的涌水变化特征研究处于空白,给井下排水系统设置和防治水工作开展增加了难度。为查清工作面回采前后的全生命周期涌水量演化规律,开展顶板含水层分布、导水裂隙带发育、涌水量变化等方面的实测研究。结果表明:煤层顶板地层均属于河流/河湖相沉积,空间上呈含隔水层互层状展布,隔水层的主要岩性为泥岩、砂质泥岩;受控于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的单斜构造,含煤地层高程在蒙陕接壤区最低,其顶板侏罗纪煤系含水层属于区域性地下水滞流区。煤层顶板地层在中生代沉积旋回作用下,发育了3层直接充水含水层,其中直罗组七里镇砂岩(Ⅰ号含水层)距离3-1煤层顶板77.4~109.4 m,呈富水强、水压高的特点;导水裂隙带实测高度为103.4 m,裂采比18.8,工作面回采过程中导水裂隙带将发育至Ⅰ号含水层。工作面回采前期,随着导水裂隙带向上发育沟通不同含水层,采空区涌水量呈阶段性增加,工作面回采至300 m左右,采空区涌水出现第一个峰值;工作面回采中后期,导水裂隙带持续周期性发育,导致顶板含水层破坏范围不断扩大,采空区涌水量仍呈台阶式增加;工作面回采结束前后,采空区范围内顶板导水裂隙带发育最强烈、范围最大,出现采空区涌水量最高值;工作面回采结束后,在其顶板隔水层中泥质组分的自弥合作用下,隔水层逐渐再造,导水裂隙宽度变窄、数量变少,采空区涌水量“缓坡式”衰减(每小时几十立方米以内)。对工作面涌水量实现全生命周期演化规律掌握,可以为蒙陕深埋矿区井下工作面防治水工作提供科学依据。 展开更多

关键词 蒙陕接壤区 工作面涌水量 全生命周期 关键含水层 隔水层再造

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