台格庙矿区地下水水化学特征与演变规律研究

台格庙矿区煤炭资源丰富，但水资源匮乏、生态环境脆弱，利用水文地球化学方法，开展矿区全流域地下水化学特征与演变规律研究，能为矿区绿色开采提供科学支撑。利用Piper三线图分析白垩系地下水、侏罗系地下水、河水和湖水类型，其水化学特征满足湖水由河水和不断演变的地下水混合后形成的条件；通过Gibbs图分析得出，白垩系和侏罗系地下水在循环演变过程中受岩石和蒸发作用控制；离子比值端元法进一步表明，白垩系和侏罗系地下水受硅酸岩盐和岩盐控制为主，同时伴随离子交换；最后通过质量平衡模拟得出，白垩系地下水循环演变过程中溶解白云岩、石膏、岩盐矿物质，吸收CO₂，析出方解石，伴随离子交换，可与不同比例河水混合形成湖水，但侏罗系地下水只能混合少量河水或不混合河水。河水占红碱淖湖水补给量83%，侏罗系地下水不能为其主要补给来源，红碱淖湖水主要来源白垩系地下水和河水。结合矿区水文地质条件，将矿区地下水流系统分为南侧白垩系地下水流系统、北侧的白垩系地下水流系统和深部的侏罗系地下水流系统，煤炭开采直接影响侏罗系地下水流系统，在保障两个白垩系地下水流系统不被破坏的前提下，当采煤排水只袭夺侏罗系边界流...     

巨厚红层下厚煤层露头区开采防水煤柱留设

为了探究东滩煤矿规划设计的七采区巨厚侏罗系红层下山西组厚煤层露头区开采防水煤柱留设问题,选择典型的露头区附近6个钻孔围成的区域进行了系统分析,绘制了侏罗系厚度和3上煤层顶板到侏罗系红层底部间距等值线。在此基础上,建立了典型3上煤层开采的工程地质剖面图,采用类比分析和相关规范以典型钻孔为例对巨厚红层下开采厚煤层防水煤岩柱留设进行了探讨。     

深井巨厚覆岩邻空采动强矿震孕育发生机理

矿震是深部矿井开采必然出现的动力现象,针对鄂尔多斯矿区白垩系巨厚覆岩邻空采动强矿震频发的现状,采用地面离层探测、地表岩移监测等技术,结合Reissner厚板理论与相对矩张量反演方法,分析了工作面邻空采动下白垩系巨厚覆岩破断运移特征,研究了工作面实体煤阶段向邻空回采阶段过渡区域频发矿震震源破裂模式的演化规律,揭示了白垩系巨厚覆岩深部煤层邻空采动强矿震孕育发生机理。结果表明：综放工作面实体煤回采阶段,白垩系巨厚覆岩无明显裂隙产生,地表沉降稳定,沉降量最大为0.23 m;邻空回采阶段,裂隙发育高度最大至煤层上方444.8 m处白垩系巨厚覆岩,强矿震震源处地表总是最先达到最大沉降,强矿震发生前地表最大沉降量快速增加,较1个月前监测最大沉降量增大超60%,表明白垩系巨厚覆岩破断运动为强矿震动力源,强矿震扰动作用下,巨厚覆岩失稳引起地表再次快速沉降。白垩系巨厚覆岩初次破断步距为307.7 m,与工作面实际推进度基本吻合,佐证了强矿震由白垩系巨厚覆岩初次破断诱发;巨厚覆岩破断厚度增大,其初次破断步距增幅逐渐变缓;工作面面长增大,巨厚覆岩初次破断步距线性增长,巨厚覆岩初次破断形式由横“O-X”形转变为...     

煤炭开采对农田土壤碳储量的影响研究——以典型煤炭开采沉陷盆地为例

以徐州九里矿区为研究区,选取典型煤炭开采沉陷盆地,通过设计沉陷盆地土壤有机碳库采样方案、实验室土壤有机碳含量测定、构建沉陷盆地土壤有机碳库储量模型以及煤炭开采沉陷前后沉陷盆地内农田土壤有机碳库储量变化的分析,研究了煤炭开采对农田土壤碳储量的影响。研究发现:在煤炭开采沉陷未扰动状况下,沉陷盆地各坡面区土壤有机碳密度均与对照区土壤的有机碳密度相同,煤炭开采沉陷后沉陷盆地各沉陷坡面区土壤有机碳密度随沉陷深度呈现先减小后增大的变化趋势:煤炭开采沉陷前沉陷盆地所在区域内土壤碳库有机碳储量是560.4 t,开采沉陷扰动后沉陷盆地内土壤碳库有机碳储量为530.9 t,比沉陷扰动前减少了5.3%,由此可知,煤炭开采对农田土壤碳储量影响为失碳(碳源)效应。     

煤炭开采对农田土壤碳储量的影响研究

以徐州九里矿区为研究区,选取典型煤炭开采沉陷盆地,通过设计沉陷盆地土壤有机碳库采样方案、实验室土壤有机碳含量测定、构建沉陷盆地土壤有机碳库储量模型以及煤炭开采沉陷前后沉陷盆地内农田土壤有机碳库储量变化的分析,研究了煤炭开采对农田土壤碳储量的影响。研究发现：在煤炭开采沉陷未扰动状况下,沉陷盆地各坡面区土壤有机碳密度均与对照区土壤的有机碳密度相同,煤炭开采沉陷后沉陷盆地各沉陷坡面区土壤有机碳密度随沉陷深度呈现先减小后增大的变化趋势：煤炭开采沉陷前沉陷盆地所在区域内土壤碳库有机碳储量是560.4 t,开采沉陷扰动后沉陷盆地内土壤碳库有机碳储量为530.9 t,比沉陷扰动前减少了5.3%,由此可知,煤炭开采对农田土壤碳储量影响为失碳（碳源）效应。     

高位巨厚覆岩运移规律及矿震触发机制研究

矿震是由矿山开采引起的非天然地震活动，鄂尔多斯矿区侏罗纪煤层上方常见白垩系巨厚层状砂岩组，巨厚砂岩组破断、滑移容易诱发巨厚覆岩型矿震，研究揭示高位巨厚覆岩的内部活动演化规律与动力响应特征是巨厚覆岩型矿震灾害防控的基础。笔者基于符拉索夫厚板理论，结合地面探测孔、地表沉降以及微震监测技术，研究了鄂尔多斯某矿综放开采巨厚覆岩结构演化规律及覆岩内部活动特征，揭示了高位覆岩运动诱发矿震机制。结果表明，综放实体煤回采阶段，采空区面积较小，低位顶板垮落较为迅速，顶板破断角64°～72°，高位巨厚覆岩结构无明显裂隙产生，地表下沉量较小；邻空回采阶段，顶板破断高度向巨厚覆岩层扩展，巨厚覆岩层产生裂隙，巨厚覆岩下顶板破裂角有所增加，并且地表沉降量快速增加呈台阶式下沉。白垩系巨厚砂岩层厚较大、强度较高，推导得出邻空回采阶段工作面推进约324.3 m时，巨厚覆岩结构具备发生初次破断的条件，开始出现强矿震事件；并且其周期破断步距为83.7 m。巨厚覆岩结构破断触发矿震机制为：随采空区面积增加，顶板破裂高度逐渐扩展至高位巨厚砂岩层，该巨厚砂岩层发生竖“O-X”型初次破断、滑移以及周期性破断易诱发强矿震事件。研究结...     

新疆伊犁盆地尼勒克凹陷铀成矿潜力

尼勒克断陷是在石炭纪和二叠纪裂谷变形基底上的裂陷盆地,早期的控盆构造活动使得盆地断陷成形并沉积了巨厚的侏罗系砂岩,提供了有利的铀储层。阐述了尼勒克盆地侏罗系地层发育特征,结合大地构造背景分析了早期控盆构造及新构造活动对铀成矿的影响;从水补-径-排特征、地下水水文地球化学特征、构造特征等几个方面分析了尼勒克凹陷铀成矿的有利因素。分析认为尼勒克凹陷内吉林台—乌拉斯台地区,侏罗系地层厚度大、分布范围宽广,地下水补-径-排体系完整,铀源充足,是铀成矿的有利地区。     

鄂尔多斯盆地侏罗系地下水系统及矿井防治水对策

为了掌握侏罗系地下水对侏罗系煤田开采的影响,须全面研究盆地尺度的鄂尔多斯盆地侏罗系地下水系统特征。通过对鄂尔多斯盆地侏罗系地下水的水动力场、水化学场、同位素场的综合分析研究,指出侏罗系地下水主要有重力流和压实流2种流动形式,其中侏罗系顶界埋深大于1 200 m的天环坳陷以压实流为主,其他地段以重力流为主。研究表明,盆地侏罗系地下水系统可划分为裸露区和隐伏区2个含水亚系统、6个子系统。侏罗系地层埋深小于300 m的浅部交替积极带矿井涌水量以动储量为主,埋深300~1 300 m的径流缓慢带矿井涌水量以静储量为主。在断层较发育、砂体发育、补给条件较好的地段,侏罗系含水层富水性相对较强,是侏罗系煤田矿井防治水的重点。     

浅谈湛江地下水资源开发利用存在问题及对策

湛江地区大部分位于雷琼自流盆地,该盆地内的组成物为巨厚的松散岩类和覆于其上的火山岩,地下水存在于松散岩类及火山岩孔洞裂隙中,地下水资源十分丰富.地下水资源对于湛江地区经济可持续发展起着重要作用,但由于地下水资源开采不合理,开采过程中出现了种种问题.分析了湛江地区地下水资源开发利用过程中出现的若干问题,提出了若干观点对策.     

祁东煤矿松散层含水层下7_130工作面安全开采浅析

祁东煤矿煤层为巨厚松散层所覆盖,松散层"四含"直接覆盖于煤层之上,为浅部开采的威胁水源。根据7130开采工作面第Ⅰ、Ⅱ块段回采情况,提出第III块段安全性评价。     

水压作用下防砂安全煤岩柱失稳机理及留设方法

针对厚松散含水层、薄基岩等特殊地质条件下楔形区工作面防砂安全煤岩柱失稳溃砂的问题,以赵固一矿11071工作面突水溃砂灾害为例,结合地质钻孔资料,建立了楔形保水压采动溃砂地质模型。通过黏土液塑限试验,风化带岩石干燥饱和吸水率和崩解试验,得出了底黏及风化带泥类岩具有良好的隔水性能,可形成楔形保水压结构。并在此基础上,通过水压作用下风化带泥类岩采动裂隙扩展试验研究了受采动损伤的煤岩柱保护层在水压作用下失稳的内在致灾机理。结果表明：在高水压的作用下,风化带泥类岩采动裂隙扩展为管道,防砂煤岩柱保护层的阻砂性能失效;考虑煤岩柱保护层的损伤厚度,提出了水压作用下防砂安全煤岩柱的留设方法,并在11191工作面进行了工程应用,取得了预期效果。研究成果补充完善了我国防砂安全煤岩柱的留设方法,可减少煤矿溃砂事故。     

采动覆岩高位离层演化特征及涌( 突) 水前兆信息研究

采用理论分析、物理模拟和数值模拟相结合的方法,重点研究了招贤煤矿工作面的高位离层的时空演化,并将开采期间水位变化、微震监测数据作为高位离层涌(突)水前兆信息,揭示了特厚煤层综放开采覆岩主控裂隙(纵向主导水裂隙和横向离层裂隙)演化特征及离层水害机理。以永陇矿区招贤煤矿为研究对象,黄陇侏罗系煤田永陇矿区煤层覆岩具有弱胶结、泥质含量高和单层厚度大等特点,侏罗系覆岩之上为巨厚高水压白垩系含水层,厚及特厚煤层开采时易在侏罗-白垩系交界上下形成高位离层积水;当导水裂隙与高位离层积水沟通时,形成离层水害。离层水害具有瞬时性、大流量并伴随强烈矿山压力显现等特点。研究结果表明:当工作面达到充分开采时,采空区两帮离层裂隙较为发育,中部处于压实区,最大横向高位离层位于梯形破坏区顶部;工作面上覆亚关键层的周期性破断造成工作面周期性来压、高位离层空间周期性扩张、闭合,导致宜君组水位周期性异常下降;工作面经长时间停采,恢复开采后,重复扰动覆岩诱发覆岩岩体结构失稳,导水裂缝带沟通离层空间,造成离层涌(突)水;水位突降、水位下降速率突增、微震大能量事件可作为1304工作面突水前兆信息;关键层的破断会引起微震能量事件,伴随关键层的快速回转、下沉扩大离层空间,造成宜君组水位异常下降;工作面多次复采造成覆岩自稳能力逐渐劣化严重,加快离层涌(突)水通道形成,离层涌(突)水通道逐步增大;随着出水次数增加,水位提前下降时间减少,微震能量事件能量降低,涌水量增大;采动过程中离层涌(突)水的前兆信息-白垩系含水层的水位变化以及矿井微震监测数据验证了模拟结果是可信的。     

陕北榆神矿区煤层开采顶板涌水规律分析

榆神矿区是我国陕北煤炭基地的重要组成部分,针对榆神矿区煤层开采顶板覆岩含水层涌水规律研究不足等问题,通过系统分析地质与水文地质结构特征,将矿区开采煤层覆岩划分为松散孔隙、基岩与风化裂隙、烧变岩孔洞裂隙4个含水层组,以及主、亚2个隔水保护层组;根据煤层采动导水裂隙与覆岩含(隔)水层组不同组合关系下的含水层涌水特征,提出了浅埋煤层侧向直接涌水、中深煤层侧向与垂向复合涌水,以及深埋煤层侧向涌水与垂向弱涌水3种含水层涌水模式;并采用数值分析方法,以榆神矿区典型矿井为研究对象,构建了采煤工作面尺度上煤层开采3种模式涌水分析模型,模拟结果显示,浅埋煤层侧向直接涌水型(凉水井井田),主采煤层为4^-2煤层,采动导水裂隙直接发育至松散含水层,工作面顶部含水层被疏干,总涌水量为47 m³/h,地下水流场受采动影响大;深埋煤层侧向涌水与垂向微涌水型(小壕兔1号井田),主采煤层为1^-2煤层,采动导水裂隙发育至基岩含水层,总涌水量为21.87 m³/h,以侧向涌水为主,由于主、亚隔水层复合保护,垂向涌水微弱;中深煤层侧向与垂向复合涌水型(曹家滩井田),主采煤层为2^-2煤层(均厚约为11 m),在分层开采条件下导水裂隙发育至基岩含水层内部,其侧向涌水量为23.17 m³/h,垂向涌水量为12.67 m³/h,地表松散含水层地下水流场变化较小,在一次采全高条件下导水裂隙突破亚隔水层,发育至风化基岩含水层底部,总涌水量增至131 m³/h,对松散含水层影响较大。此外,当导水裂隙带高度小于180 m、不能沟通风化基岩含水层时,随导水裂隙带高度增加涌水量增加幅度不大,当导水裂隙带高度大于180 m、导水裂隙揭露富水性较好的风化基岩含水层时,涌水量增加幅度较大,由此可见,抑制导水裂隙发育高度与覆岩强含水层的接触关系,是控制煤层覆岩涌水的一项重要措施。     

高瓦斯矿底板岩巷快速掘进岩层层位选择

寺河矿西井区3号煤层由于瓦斯含量高、涌出量大,为加快岩巷进尺速度,通过底板岩巷岩层性质分析,开展高瓦斯矿井大采高工作面底板岩巷层位选择技术研究,结果表明:将原底板岩巷沿5号煤掘进变更为沿K₆灰岩掘进。原底板岩巷沿5号煤掘进平均进尺为2 m/d,巷道月进尺为60 m,底板岩巷K₆灰岩掘进平均进尺为5 m/d以上,巷道月进尺为150 m左右。按照底板岩巷对掘贯通,提前6.4个月完成底板岩巷的掘进,打破寺河矿采掘衔接紧张局面。变更层位之后按照提前6.4个月底板岩巷掘进到位,省去人工费用合计640万元。由于5号煤顶板为K₆灰岩,属坚硬岩石,变更后底板岩巷打钻将不穿过K₆灰岩岩层,加快了打钻速度,降低施工强度。通过对岩巷层位选择技术研究,对寺河矿岩巷掘进以及岩巷层位选择提供了依据。     

矿井瞬变电磁法在回采工作面富水异常区探查中的应用

通过矿井瞬变电磁法探测获得物探解释基础数据，借助Voxler软件绘制工作面顶板切片，对照地面瞬变电磁结果，初步确定5302工作面顶板方向K₈砂岩含水层及K₁₀砂岩含水层分布情况。借助三维成像技术直观显示视电阻率15 Ω·m以下低阻等值体的几何分布形态，为钻探施工提供依据。经钻探验证:3号煤顶板40~45 m低阻异常为K₈砂岩含水层反映，上方60~80 m低阻异常为K₁₀砂岩含水层反映。经钻探验证，该区域分布有导水构造，水源为K₁₀砂岩含水层水。     

盈盛煤业9号煤层顶板岩石力学性能实验研究

以盈盛煤业91303工作面实际地质条件为工程背景,使用RMT-150B电液伺服试验机对盈盛煤业91303工作面两巷进行了顶板单轴压缩试验,基于实验结果,探讨了单轴压缩下盈盛煤业坚硬顶板的岩石力学性能。结果表明:砂岩平均单轴抗压强度为97.8 MPa,但是离散性较大;K₂灰岩强度特别大,平均单轴抗压强度达到195 MPa,7号、8号煤的单轴矿压强度相差不大;砂岩和砂质泥岩多为微裂纹,整体破坏程度比煤和石灰岩更低。其中,煤的破碎程度最高,砂岩的破碎程度最低。试验结果不仅为该岩石材料本构的参数确定提供了参考数据,同时也为该矿91303工作面顶板放顶技术提供参考依据,为矿山的开采支护提供了借鉴。     

济源郭沟煤矿区滑动构造特征及其对煤和瓦斯的影响

煤炭资源作为我国传统能源,在我国的经济建设中一直发挥着重要作用。随着煤炭资源开采技术的日趋成熟,及科学技术水平的不断提高,煤层的开采深度不断的向深部发展。煤系地层中的构造,尤其是滑动构造的发育对煤层的赋存及煤田地质构造有较大的影响。济源郭沟煤矿区HF₁滑动构造是在本次勘查期间首次发现的。该滑动构造的存在,破坏了该区原有的沉积格局,使部分煤岩地层缺失或重复,导致煤层变浅或变深。另外受滑动构造的影响,该矿区二₁煤层厚度变化较大,煤体结构破碎松软;滑体前后缘瓦斯成分和含量变化大,应该注意煤矿开采时滑体后缘瓦斯的危害。在济源郭沟煤矿区的施工过程中,通过建立煤岩标志层,综合研究对比发现了勘查区内HF₁滑动构造的存在,分析了该滑动构造的形成原因及滑动面特征,以及滑动体的运动方向和滑移距离、形成原因。研究成果对本勘查区地质勘查工作的开展和取得后期成果起到了重要作用,也对后期煤田开采安全生产具有指导作用。     

采动煤层顶板碎屑岩类含水层富水性评价方法及应用

砂(砾)岩等碎屑岩类含水层广泛发育于含煤地层中，矿井建设及煤炭资源开采过程中引发的突水事故严重威胁了煤矿安全生产，碎屑岩类含水层富水性评价成为矿井水害防治工作的重要工作。本文选取岩层结构与地质构造2个指标作为碎屑岩类含水层富水性的控制因素，提出岩性结构系数量化含煤地层岩性及其组合关系，引入分形理论定量评价地质构造复杂程度，基于此构建含水层富水性评价模型，依据矿井已有工作面突水资料，确定含水层富水性分区阈值及其等级划分标准，形成了碎屑岩类含水层富水性预测方法。研究成果成功应用于高庄煤矿湖下3上1煤层顶板砂岩含水层富水性评价工作中，取得良好效果。     

平煤十二矿岩层下保护层开采技术及工程实践

针对深部高突矿井存在高地应力、高瓦斯、低透气性、高地温、高岩溶水压以及高强扰动等致灾因素,以致瓦斯突出事故频繁发生的问题。在不具备常规保护层（煤层厚度≥0.8 m）开采的工程背景下,及实现上部被保护煤层增透卸压的难题,提出岩层下保护层工作面开采技术的解决思路。基于十二矿三采区主采煤层工程地条件,分析了岩层下保护层工作面采高与合理宽度的确定方法。结合矿井现有开采设备水平与技术经济因素,确定岩层下保护层开采厚度1.8 m,工作面宽度158 m;基于31040岩层下保护层工作面煤岩层揭露情况,优选出了岩层工作面破岩的关键开采设备,并设计了工作面三花眼辅助预裂爆破配合采煤机截割的破岩方式;根据己_16-17煤层瓦斯地质条件,设计了岩层下保护层瓦斯卸压效果监测方法。     

深部开采底板突水灾变模式及试验应用

深部采场高地应力、高岩溶水压和强开采扰动条件使得底板突水相比浅部采场形成特定构造、水-岩-应力及采掘工程相互作用影响下的复杂岩体水力学问题。基于不同地质构造受采动影响特征及其诱发煤层底板突水机理,将深部开采底板突水灾变模式划分为完整底板裂隙扩展型、原生通道导通型和隐伏构造滑剪型3种类型,并分析了对应的突水判据。研究认为完整底板裂隙扩展型归结于承压水影响下裂隙扩张造成彼此贯通引发承压水导升高度大于有效隔水层厚度,原生通道导通型归结于构造活化引发局部位移扩展与保护煤柱底板压缩区连通裂隙发生沟通,隐伏构造滑剪型归结于构造上方断面岩层失稳发生剪切破坏造成承压水以最短距离涌入采空区。利用深部采动高水压底板突水相似模拟试验系统探寻了3种突水灾变模式下突水通道的时空演变过程,验证了突水判据的准确性。