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考虑采动效应的闭坑矿井水硫酸盐污染规律
1
作者 齐跃明 周沛 +3 位作者 周来 蒋丹 杨雨晴 刘延卓 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期89-100,共12页
高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物... 高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物,考虑多煤层采动裂隙对含水层结构的破坏影响,运用数值模拟技术对闭坑矿区酸性矿井水中SO_(4)^(2-)污染迁移特征进行研究,并分析流体扩散系数对含水层污染物运移的影响。结果表明:SO_(4)^(2-)在二叠系童子岩组砂岩含水层中水平迁移面积随时间增大而增大,增大速率逐渐减小,垂向渗透系数扩大10倍,空间变异性增强;闭坑5、10、15a后,最大水平迁移距离分别为215、414、612m,最大垂向迁移距离分别达到50、65、70m;而扩散系数越大,产酸时间越长,SO_(4)^(2-)迁移距离和污染范围将随之增大,相较于水平方向,垂向上SO_(4)^(2-)浓度变化对扩散系数的敏感度更高。基于模拟结果,结合闭坑矿区实际条件,针对性提出了“源头减量-过程阻断-末端治理”的综合防控与治理方案。研究结果将为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础,也为其他同类矿井提供科学借鉴。 展开更多
关键词 闭坑煤矿 酸性矿井水 硫酸盐 导水裂隙带 采动效应 综合防控
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高压水致裂侏罗系巨厚砂岩对工作面顶板水文地质条件的影响研究
2
作者 王红梅 谢华东 冯鲁顺 《榆林学院学报》 2024年第2期10-15,共6页
为查明东滩煤矿63上06工作面高压水致裂顶板关键层工程对顶板水文地质条件的影响,采用导水裂隙带高度探测、连通试验、物探、钻探和水情监测等手段对比分析了水文地质情况的变化。结果表明:压裂裂缝破坏了侏罗系中部泥岩隔水层,改变了... 为查明东滩煤矿63上06工作面高压水致裂顶板关键层工程对顶板水文地质条件的影响,采用导水裂隙带高度探测、连通试验、物探、钻探和水情监测等手段对比分析了水文地质情况的变化。结果表明:压裂裂缝破坏了侏罗系中部泥岩隔水层,改变了工作面顶板充水模式;压裂裂缝成为充水通道,侏罗系上段、下段砂岩水和压裂水成为顶板充水水源,造成工作面涌水量的增大。压裂水对工作面涌水量增大产生短期影响,侏罗系上段砂岩水对工作面涌水量增大产生长期影响。科学配置排水系统,合理设计压裂钻孔位置、压裂层位和压裂强度,能够有效防控高压水致裂工程引发的顶板次生水害风险。研究成果将对类似受工程扰动工作面的顶板水害防治具有一定的借鉴价值。 展开更多
关键词 顶板水害 高压水致裂 水文地质
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宽沟煤矿地下水化学特征及其指标
3
作者 苗道军 杨伟 +4 位作者 尹勇 关立国 阿依别克·莫合塔尔汗 苏林青 党亚堃 《陕西煤炭》 2024年第1期47-51,共5页
地下水水化学特征及其演化规律在煤矿开采和防治水害中占有重要地位,以宽沟煤矿为研究对象,综合使用Piper三线图,Gibbs图和离子比例系数法等方法对宽沟煤矿地表水、地下承压水和矿井水化学特征及来源进行研究,并且以宽沟煤矿各水体的Cl^... 地下水水化学特征及其演化规律在煤矿开采和防治水害中占有重要地位,以宽沟煤矿为研究对象,综合使用Piper三线图,Gibbs图和离子比例系数法等方法对宽沟煤矿地表水、地下承压水和矿井水化学特征及来源进行研究,并且以宽沟煤矿各水体的Cl^(-)浓度为度量,定量计算它们之间的水力联系程度。研究表明,地表水化学类型为HCO_(3)-Ca型和SO_(4)-Ca型,矿井水和地下承压水的水化学类型为HCO_(3)-Na型;3种水体水化学成分的形成作用主要受岩石风化控制,还受阳离子交替吸附作用的影响,其中地表水主要离子来源于碳酸盐矿物的溶解,而承压水和矿井水的主要离子来源为硅酸盐矿物的溶解,并且研究区地层中有一定量的硫酸盐矿物;地表水与地下承压水水力联系、地表水与矿井水水力联系分别为0.283和0.276,联系程度中等,而地下承压水和矿井水水力联系为0.0095,可以确定矿井水来源于地下承压水。 展开更多
关键词 宽沟煤矿 化学特征 水化学形成作用 水力联系
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红柳林井田风化基岩及其富水性研究
4
作者 苗彦平 杨磊 +2 位作者 党冰 杨皓洁 郑丽娟 《陕西煤炭》 2024年第1期65-69,78,共6页
西北地区的侏罗系风化基岩具有结构疏松、孔隙度大、渗透性强和裂隙发育等特点,是天然富水层,也是该地区煤矿井田突水灾害的主要来源之一,科学准确地划分风化基岩区域,分析研究风化区赋水情况对于矿井水防治具有重要意义。NEMV技术以其... 西北地区的侏罗系风化基岩具有结构疏松、孔隙度大、渗透性强和裂隙发育等特点,是天然富水层,也是该地区煤矿井田突水灾害的主要来源之一,科学准确地划分风化基岩区域,分析研究风化区赋水情况对于矿井水防治具有重要意义。NEMV技术以其特有的对于地层应力变化属性特征的探测能力,精确刻画红柳林北二盘区南翼风化基岩的分布区域,结合区域含水性分布特点,探索风化基岩与其富水性之间的关系。结果表明,风化基岩主要分布在中部、西南和东北方向,其中东北部最薄,面积最小,且风化严重;西南部最厚,中部面积最大,其分布范围与富水情况密切相关,为北二盘区工程采掘安全提供科学依据。 展开更多
关键词 NEMV技术 风化基岩 富水性 红柳林煤矿
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煤矿采空区水-岩作用模拟试验研究 被引量：3
5
作者 孙亚军 赵先鸣 +7 位作者 徐智敏 郭娟 张莉 陈歌 陈天赐 朱璐璐 高雅婷 陈炜阳 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期237-246,共10页
采空区积水在我国煤矿中广泛存在。明确在采空区封闭-半封闭环境条件下的水-岩相互作用机理,对实现煤矿区水污染减量以及地下水资源保护具有重要意义。以内蒙古某煤矿采空区积水为研究对象,设计高度还原采空区环境的箱式模拟试验,采用X... 采空区积水在我国煤矿中广泛存在。明确在采空区封闭-半封闭环境条件下的水-岩相互作用机理,对实现煤矿区水污染减量以及地下水资源保护具有重要意义。以内蒙古某煤矿采空区积水为研究对象,设计高度还原采空区环境的箱式模拟试验,采用X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光光谱仪(XRF)对模拟采空区填充物(煤、垮落岩体)中矿物成分及元素组成进行分析,借助离子色谱仪(IC)和电感耦合等离子体发射光谱分析仪(ICP-OES)等对水中水化学特征进行表征,探究采空区积水水质形成的水-岩相互作用机制。结果表明:水-岩相互作用主要为煤及垮落岩体中的矿物溶解-沉淀作用、阳离子交换作用、煤中黄铁矿氧化作用以及混合作用。矿物溶解作用占主导地位,采空区积水中的Na+、K+主要来源是钠长石、钾长石等硅酸盐矿物的溶解,而Ca2+和Mg2+主要来自于钙长石、方解石、绿泥石等矿物溶解;离子交换作用主要发生在采空区水-岩作用的初期(0~20 d),而后逐渐减弱;采空区底部残煤中黄铁矿氧化作用是积水SO42-浓度升高、还原性增强、pH和DO(溶解氧)降低的主要原因;混合作用在试验中后期(30~150 d)逐渐凸显,使采空区积水的水化学特征趋向于一致。研究结果为煤矿采空区积水污染预测以及防治提供理论参考。 展开更多
关键词 采空区积水 水-岩相互作用 箱式模拟试验
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区域注浆扰动下渗流场−化学场演化及耦合作用 被引量：1
6
作者 郭艳 桂和荣 +7 位作者 魏久传 胡满聪 郭祥东 聂锋 陈永青 解建 叶爽 李俊 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期152-166,共15页
在淮北煤田普遍采用地面定向钻高压注浆技术治理煤系底板岩溶水害。注浆后渗流场补径排路径发生变化,且注浆实施中注浆高压以及浆液析水会在一定时期内改变受注目标含水层地下水渗流场和化学场的分布特征。以淮北煤田桃园煤矿为研究对象... 在淮北煤田普遍采用地面定向钻高压注浆技术治理煤系底板岩溶水害。注浆后渗流场补径排路径发生变化,且注浆实施中注浆高压以及浆液析水会在一定时期内改变受注目标含水层地下水渗流场和化学场的分布特征。以淮北煤田桃园煤矿为研究对象,利用Feflow软件,构建了区域注浆扰动下目标层渗流场与化学场(简称“双场”)演化模型,探讨了“双场”耦合机制,选择受环境影响较小的Cl−为模拟因子,开展了“双场”耦合作用下溶质运移影响因素分析,在此基础上构建了区域注浆扰动下溶质扩散预测模型。研究结果表明:识别验证后渗流场模型中,模拟水位与实测水位误差小于3 m的点占71.9%,模拟效果较好;识别验证后化学场模型中,Ⅱ4采区溶质运移模拟效果较好,Ⅱ1采区模拟值偏低约14.4 mg/L,误差约为实际值的6.6%,低于10%,总体模拟效果较好。渗透系数相对较大的Ⅱ4采区和Ⅱ2采区Cl−较容易运移扩散;而渗透系数较小的Ⅱ1采区岩石致密,渗透性较差,模型运行50 a期间,其基本以“滞水”状态存在。基于注浆扰动下Ⅱ4采区局部渗流场演化特征,认为溶质运移主要受渗透系数、弥散度、水力梯度、渗透流速、注浆时间、浆液相对密度等参数控制,并发现在注浆结束后18~22 a Cl−质量浓度达到峰值,随后Cl−质量浓度开始降低,约在40 a后达到区域注浆之前的平衡状态。基于多次设参运行获得数据,建立了“双场”耦合作用下溶质扩散的预测模型,误差率小于10%的数据占比达81.4%,说明所建立的溶质扩散预测模型基本可靠。研究可为区域注浆扰动下受注目标含水层水环境演化研究以及煤矿水害预测预警提供科学依据,具有重要的理论和实践意义。 展开更多
关键词 区域注浆扰动 渗流场−化学场耦合模型 溶质运移 数值模拟 底板水害
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表皮效应对井筒内地下水流速影响数值模拟研究
7
作者 汪启航 李旭 +1 位作者 郭强 蒯大伟 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期89-95,共7页
通常井内的地下水流速是由单井示踪试验或Aqua Vision流速流向仪测定得来,用以计算含水层中的地下水流速。由于表皮结构的影响,导致井筒附近的地下水流场发生变化,引起井筒内的流速与含水层中的流速存在偏差。为了探究表皮效应对井筒内... 通常井内的地下水流速是由单井示踪试验或Aqua Vision流速流向仪测定得来,用以计算含水层中的地下水流速。由于表皮结构的影响,导致井筒附近的地下水流场发生变化,引起井筒内的流速与含水层中的流速存在偏差。为了探究表皮效应对井筒内地下水流速的影响,利用COMSOL Multiphysics软件,建立考虑表皮效应的地下水流数值模型,系统分析表皮厚度以及渗透系数对井筒中地下水流速的影响机制,根据模拟结果进一步评估利用井筒内地下水流速换算含水层地下水达西流速已有经验公式的可靠性。结果表明:(1)井筒附近表皮区域渗透系数越大,井筒内的地下水流速越大,且利用经验公式计算的地下水达西流速相对误差均小于0.23%,具有较高可靠性;(2)表皮区域渗透系数小于含水层渗透系数时,随着表皮厚度增大,井筒内地下水流速越小,经验公式计算结果的相对误差呈现增大趋势;(3)表皮区域渗透系数大于含水层渗透系数时,随着表皮厚度增大,井筒内地下水流速增大,计算结果相对误差总体上呈现减小的趋势,但其误差波动性较大,表明在该条件下经验公式计算的稳定性较差。结果显示表皮结构对井筒内地下水流速影响较大,在实际应用中要关注表皮结构的影响。 展开更多
关键词 水文地质参数 表皮效应 数值模拟 经验公式 地下水流速
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高强度采矿活动对地下水影响的数值模拟研究 被引量：1
8
作者 吕情绪 狄军贞 +1 位作者 李果 林鑫 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期193-199,共7页
为探究高强度采矿活动对地下水的影响,选取内蒙古神东煤矿区某井田为研究对象,该煤矿为平面上开采面积占比大、空间上开采尺寸大、时间上开采速度快为特点的高强度开采方式。在收集整理相关水文气象、勘测资料的基础上,利用GMS(Groundwa... 为探究高强度采矿活动对地下水的影响,选取内蒙古神东煤矿区某井田为研究对象,该煤矿为平面上开采面积占比大、空间上开采尺寸大、时间上开采速度快为特点的高强度开采方式。在收集整理相关水文气象、勘测资料的基础上,利用GMS(Groundwater Modeling System)数值模拟软件建立符合研究区水文地质条件的地下水流模型,对研究区未来10年采动影响下的地下水水位及流场进行预测分析,并对地下水水均衡状态进行分析。研究结果表明:高强度采动对直罗组含水层的扰动影响最大,在开采盘区内形成了多个水位降落漏斗,降落漏斗中心水位下降幅度由第1年末的105 m增大到第10年末的351 m,该层地下水整体水位与径流条件均发生改变。高强度采动对志丹群含水层的扰动影响较小,仅在矿井上方局部位置水流场发生改变,10年间,采掘中心处水位由20 m下降至116 m。通过水均衡分析可知,地下水总补给量为357589.74 m^(3)/d,总排泄量为357563.62 m^(3)/d,误差为0.0073%,其中降雨入渗是研究区的主要补给来源,占比51.90%,其次为河流补给,占比45.21%;河流排泄为主要排泄方式,占比达78.24%,其次为潜水蒸发,占比9.82%,矿井排水占比4.52%。志丹群和直罗组含水层补给排泄分别占区域总均衡量的12.0%和5.7%,其中矿井排水量为直罗组含水层的主要排泄方式,占比71.3%。研究结果为保护矿区生产安全与可持续发展提供一定依据。 展开更多
关键词 煤炭开采 地下水数值模拟 地下水流场 地下水模拟系统
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高承压水与深部应力耦合作用下顶板运移及应力显现规律 被引量：1
9
作者 宋士康 REN Ting +4 位作者 冯海龙 窦林名 孙炳清 张涛 任康江 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第4期169-174,共6页
基于彬长矿区高家堡矿4^(#)煤深部工作面上方存在洛河组砂岩含水层的地质条件,探讨了含水层与动力灾害孕育的关系,介绍了彬长矿区4^(#)煤上方顶板含水层的形成原因和赋存状况;基于工作面涌水量数据,考证了工作面支架阻力与涌水量变化之... 基于彬长矿区高家堡矿4^(#)煤深部工作面上方存在洛河组砂岩含水层的地质条件,探讨了含水层与动力灾害孕育的关系,介绍了彬长矿区4^(#)煤上方顶板含水层的形成原因和赋存状况;基于工作面涌水量数据,考证了工作面支架阻力与涌水量变化之间关系,阐述了涌水量变化与微震频次之间的时空关联特征,解释了微震与涌水之间时空关联及其产生机理。强调了工作面微震-涌水日报对防冲和防治水的重要意义;阐述了涌水增加后承压水运动在工作面产生的动静载,提出应重点关注水量突增后工作面的动力灾害危险。 展开更多
关键词 动力灾害 承压含水层 顶板运移 应力显现 微震
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凹陷式开采石灰岩矿区地下水渗流数值模拟 被引量：1
10
作者 刘豪 龚星 +2 位作者 李昱成 田凌宁 吕建兵 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第17期7271-7281,共11页
露天凹陷式开采石灰岩矿区的疏干降水过程将形成降水漏斗,并改变区域地下水流场;定量刻画开采条件下的地下水渗流对矿区涌水量预测及相关环境地质问题防治有重要的实际意义。以广东某石灰岩矿区为例,采用地下水渗流数值模型模拟了矿坑... 露天凹陷式开采石灰岩矿区的疏干降水过程将形成降水漏斗,并改变区域地下水流场;定量刻画开采条件下的地下水渗流对矿区涌水量预测及相关环境地质问题防治有重要的实际意义。以广东某石灰岩矿区为例,采用地下水渗流数值模型模拟了矿坑开采速度分别为4、5、8 m/a条件下的地下水流场变化过程。模拟结果表明:在开采条件下,研究区地下水位不断降低,水位下降速率与开采速度之间呈正相关关系;开采形成的降落漏斗将延伸至矿区所在水文地质单元边缘,形成时间与速度成反比;区域范围内的地下水位年内动态与降雨季节变化一致,波动幅度随与矿坑距离增加而减小、随渗透系数降低而增加,但受开采速度影响不明显。开采初期,矿坑涌水量随开采深度和开采速度增加而增大;但当矿坑开采深度达40 m时,研究区浅层第四系孔隙水和溶洞裂隙水基本疏干,涌水量基本不再随开采深度增加,以4、5、8 m/a速度开采的矿区稳定涌水量分别为7970、8240、9030 m^(3)/d。该研究结果可为类似石灰岩矿区开采方案设计及周边地下水位动态监测提供参考。 展开更多
关键词 石灰岩矿区 地下水渗流 涌水量 数值模拟
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淮南阜东矿区二叠系砂岩高盐地下水低硫酸盐特征及成因机制
11
作者 姜春露 黄文迪 +3 位作者 傅先杰 郑刘根 程世贵 单崇磊 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期74-82,共9页
矿区地下水水文地球化学研究对矿井水防治和水资源综合利用具有重要意义。针对安徽淮南煤田阜东矿区二叠系砂岩水低硫酸盐问题,通过水样采集测试,采用多元统计方法,结合水文地质条件分析和硫氧同位素技术,研究砂岩水水化学特征、水-岩... 矿区地下水水文地球化学研究对矿井水防治和水资源综合利用具有重要意义。针对安徽淮南煤田阜东矿区二叠系砂岩水低硫酸盐问题,通过水样采集测试,采用多元统计方法,结合水文地质条件分析和硫氧同位素技术,研究砂岩水水化学特征、水-岩作用以及低硫酸盐成因。结果表明:研究区二叠系砂岩水呈弱碱性,TDS平均值为1842.35 mg/L,属于微咸水,水化学类型主要为Cl-Na型、HCO_(3)-Na型和Cl·HCO_(3)-Na型。SO_(4)^(2-)平均质量浓度为37.48 mg/L,明显低于淮南煤田东部潘谢矿区和淮北煤田二叠系砂岩水。主要水-岩作用为蒸发岩(氯盐岩和硫酸盐岩)和硅酸盐岩矿物溶解,存在阳离子交替吸附作用。由于边界阻水断层切割,二叠系砂岩含水层四周均为相对隔水边界,且埋藏较深,富水性弱,水动力条件较差,形成了一个封闭–半封闭的水文地质单元,具有较强的硫酸盐还原环境,有利于硫酸盐细菌还原,脱硫酸作用明显,导致δ^(34)S升高,砂岩水硫酸盐含量偏低。研究成果可为类似条件矿区涌突水水源识别提供依据。 展开更多
关键词 淮南阜东矿区 煤系砂岩水 低硫酸盐特征 硫氧同位素 硫酸盐还原作用
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华北型煤田水文地球化学勘探关键技术研究进展
12
作者 陈陆望 胡永胜 +6 位作者 张杰 张苗 郑剑 郑忻 张媛媛 蔡欣悦 武明辉 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期207-219,共13页
华北型煤田是我国重要的煤炭基地,水文地球化学勘探是解决煤田开采过程中一系列水文地质问题的重要手段。在概化华北型煤田典型水文地质结构的基础上,分析采动影响下典型水文地质问题,揭示了华北型煤田地下水多场耦合关系与水文地球化... 华北型煤田是我国重要的煤炭基地,水文地球化学勘探是解决煤田开采过程中一系列水文地质问题的重要手段。在概化华北型煤田典型水文地质结构的基础上,分析采动影响下典型水文地质问题,揭示了华北型煤田地下水多场耦合关系与水文地球化学勘探作用机制及其测试分析处理技术;通过回顾水文地球化学理论发展历史,明确华北型煤田水文地球化学勘探技术的可靠性;汇总地下水常用的水文地球化学组分及其测试仪器,并从图解法、数理统计法、物理模拟和数值模拟等方面阐述水文地球化学勘探的技术手段;在此基础上,从地下水资源评价、突水水源动态识别、水文地球化学时空演化、地下水动力异常反演、地质结构异常反演、地下水混合模式构建及水热资源勘察等角度综述了多场耦合下华北型煤田水文地球化学勘探关键技术的应用研究进展,明确了水文地球化学勘探的优越性与可操作性。结合华北型煤田水文地质条件,提出华北型煤田水文地球化学勘探典型技术核心及其存在的问题,指明了水文地球化学勘探技术研究的努力方向。 展开更多
关键词 华北型煤田 水文地球化学勘探 水化学 研究进展
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宁东煤田枯竭油层回注存储高矿化度矿井水技术思路
13
作者 马莲净 王颂 +3 位作者 杜松 赵宝峰 张阳 卢才武 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期149-158,共10页
宁东煤田地处我国西北干旱-半干旱区,是我国批准建设的14个亿吨级大型煤炭基地之一,目前存在高矿化度矿井水量大、处理技术成熟但成本高、综合利用率低等问题。为实现宁东煤田高矿化度矿井水的低成本资源化回注存储和水文生态环境保护,... 宁东煤田地处我国西北干旱-半干旱区,是我国批准建设的14个亿吨级大型煤炭基地之一,目前存在高矿化度矿井水量大、处理技术成熟但成本高、综合利用率低等问题。为实现宁东煤田高矿化度矿井水的低成本资源化回注存储和水文生态环境保护,结合宁东煤田13座煤矿矿井水矿化度高的典型特征,因地制宜地提出在煤油资源重叠区,利用枯竭油层回注存储高矿化度矿井水这种宝贵的非常规水资源的技术思路,即利用枯竭油层孔-裂隙双重结构中储水空间、油田关停初期地层压力亏空和废弃油井/注水井低成本处置高矿化度矿井水经资源化利用后的余量水;系统阐述枯竭油层选择、回注工艺、储水潜力、预处理水质要求和环境的可行性;凝练出基础理论、法律法规政策和实时监测监管的研究展望。结果表明,提出的枯竭油层回注存储技术具有可行性,可实现宁东煤田高矿化度矿井水的低成本资源化处置,“如何精细刻画注水渗流过程”是回注处置技术瓶颈问题,科学实质是高矿化度矿井水-砂岩耦合化学作用下孔裂隙介尺度的枯竭油层注水渗流演化机理。同时,相关法律法规政策和实时监测监管方面亟需完善,以保障枯竭油层回注存储技术的顺利实施。研究旨在为高矿化度矿井水资源化回注存储提供新思路,为煤油气资源开发中二次水资源保护提供参考。 展开更多
关键词 高矿化度矿井水 枯竭油层 回注存储 煤油资源重叠区 宁东煤田
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新近系保德组沉积薄弱区红土阻水性能及其资源开发意义
14
作者 曾一凡 包函 +5 位作者 武强 孟世豪 华照来 苗彦平 张晔 卜文扬 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期62-71,共10页
关键隔水层沉积薄弱区阻水性能的深入研究对于矿井生产安全和生态水资源保护均具有重要意义。基于区域沉积特征重新优化钻孔数据,研究榆神矿区红土沉积厚度的分布规律,并探讨与红土阻水性能相关的微观工程特性和控制因素。结果表明,红... 关键隔水层沉积薄弱区阻水性能的深入研究对于矿井生产安全和生态水资源保护均具有重要意义。基于区域沉积特征重新优化钻孔数据,研究榆神矿区红土沉积厚度的分布规律,并探讨与红土阻水性能相关的微观工程特性和控制因素。结果表明,红土沉积厚度从西北向东南逐渐增大,并且随着河流的演化,红土分布变得极不均匀,红土缺失区面积达到48.80%。在垂直方向上通过粒径分析和渗透试验表明,红土的阻水性能随着红土沉积深度的增加而增强;在水平方向上通过微观结构和物质组成分析表明,红土的隔水性能与其沉积厚度并非简单的线性关系,随着红土沉积厚度的减小,薄弱区红土的隔水性能急剧下降。基于稳定达西流速概念计算了非完全阻水的红土薄弱区临界厚度,通过多源数据融合,得到榆神矿区红土阻水性能的分区。榆神矿区红土工程特性及阻水性能的系统研究可为红土薄弱区内矿井查清隐蔽致灾地质因素、实现关键隔水层保护及再建以及指导煤水双资源协同共采工程实践等方面提供重要的理论依据。 展开更多
关键词 红土厚度 沉积规律 阻水性能 阻水临界厚度 红土薄弱区
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蒙陕接壤区浅埋煤层矿井水水化学特征及来源分析 被引量：3
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作者 王昱同 王皓 +3 位作者 王甜甜 薛建坤 尚宏波 周振方 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期85-94,共10页
为研究蒙陕接壤区浅埋煤层开采下矿井水水化学特征与来源,通过采集研究区内的矿井水、不同含水层地下水及地表水样,综合利用水化学特征研究、数理统计、离子比例系数法以及氢氧同位素,探究该区矿井水水化学特征及其形成作用。基于此,对... 为研究蒙陕接壤区浅埋煤层开采下矿井水水化学特征与来源,通过采集研究区内的矿井水、不同含水层地下水及地表水样,综合利用水化学特征研究、数理统计、离子比例系数法以及氢氧同位素,探究该区矿井水水化学特征及其形成作用。基于此,对研究区矿井水的主要来源进行了识别。结果表明,矿井水与第四系萨拉乌苏组、侏罗系直罗组和延安组地下水水力联系紧密。矿井水主要离子形成受水−岩作用影响,主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物与方解石的溶滤作用;受到反向阳离子交换作用影响,使矿井水中Na+含量高于浅部地下水;混合作用对矿井水水化学成分形成影响较小。矿井水受延安组、直罗组地下水与萨拉乌苏组地下水共同补给,三者在矿井水补给水源中所占比例分别为86.39%、1.59%与12.02%。研究成果可为该区的矿井水害防治与水资源处理利用提供依据。 展开更多
关键词 蒙陕接壤区 浅埋煤层 水化学特征 氢氧同位素 形成作用 来源分析
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多重混凝沉淀处理高悬浮物矿井水试验及应用 被引量：4
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作者 李福勤 豆硕超 +3 位作者 高珊珊 薛甜丽 代其彬 田莉 《煤炭工程》 北大核心 2023年第4期102-106,共5页
针对冀中能源峰峰集团大淑村矿高悬浮物矿井水处理混凝剂投加量大,混凝沉淀效果差等问题,研究了混凝剂种类、絮凝剂种类、混凝次数、混(絮)凝剂投加方式及投加量、反应转速等因素对矿井水悬浮物去除效果的影响。结果表明:最佳混凝剂为P... 针对冀中能源峰峰集团大淑村矿高悬浮物矿井水处理混凝剂投加量大,混凝沉淀效果差等问题,研究了混凝剂种类、絮凝剂种类、混凝次数、混(絮)凝剂投加方式及投加量、反应转速等因素对矿井水悬浮物去除效果的影响。结果表明:最佳混凝剂为PAC,最佳絮凝剂为CPAM,混凝次数为两次,最佳投加方式及投加量为一次投加70 mg/L PAC和0.3 mg/L PAM,二次投加20 mg/L PAC和0.3 mg/L PAM,PAC投加量较常规混凝减少了25%,最佳转速为快搅210 r/min,慢搅60 r/min,最佳条件下出水浊度降到1.39 NTU,浊度去除率可达99%以上。工程应用表明:采用二重混凝沉淀工艺处理高悬浮物矿井水,对悬浮物和浊度的去除效果显著,出水水质稳定达标,节省了部分水资源费和投药成本,具有良好的经济效益和环境效益。 展开更多
关键词 多重混凝沉淀 高悬浮物 矿井水 浊度
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基于多变量LSTM网络的K_(2)灰岩富水区预测——以阳泉泊里矿区为例
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作者 师素珍 石贵飞 +4 位作者 刘最亮 李礼 姚学君 裴锦博 何亚洲 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期155-163,共9页
在山西阳泉泊里矿区,太原组K_(2)灰岩是15号煤层上部主要的含水层,查明其富水分布特征对上下组煤层安全开采至关重要。为了准确得到K_(2)灰岩的富水分布区域,首先,利用常规的波阻抗反演获取精确的K_(2)灰岩空间展布特征。然后,结合皮尔... 在山西阳泉泊里矿区,太原组K_(2)灰岩是15号煤层上部主要的含水层,查明其富水分布特征对上下组煤层安全开采至关重要。为了准确得到K_(2)灰岩的富水分布区域,首先,利用常规的波阻抗反演获取精确的K_(2)灰岩空间展布特征。然后,结合皮尔逊相关系数法与交叉验证−逐步回归法优选出9种地震属性,构成网络的训练数据。此外,引入适合于时序数据处理且能够捕捉测井曲线前后相关性的长短期记忆神经网络(LSTM),构建智能化、多变量LSTM视电阻率预测模型,以精确地预测研究区视电阻率进而得到地层富水性分布特征。同时,分别利用常规多属性回归算法与多变量LSTM模型在井点位置建立电阻率测井曲线与地震属性井旁道之间的映射关系。最后,将井点处训练好的网络模型推广至无井区得到全区视电阻率体,根据视电阻率值的高低、矿区地质构造与陷落柱发育情况圈定灰岩富水区。实际数据的测试结果表明:与常规多属性回归算法相比,多变量LSTM模型预测误差小,与测井相关系数高,说明多变量LSTM模型可以更加精确地预测出工区视电阻率,在含煤地层的富水性预测中有较好的应用价值。 展开更多
关键词 富水性 视电阻率 属性优选 含煤地层 长短期记忆神经网络
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煤矿深部巷道群穿灰岩推覆体水害超前治理技术 被引量：2
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作者 邢茂林 《煤炭工程》 北大核心 2023年第2期81-85,共5页
煤矿深部巷道高水压和高地应力下掘进,水害和破碎围岩是面临的主要水文和工程地质问题,以淮北邹庄煤矿87采区系统大巷群穿推覆体高压灰岩含水层和F25断层为研究对象,提出利用地面定向多分支孔顺巷探查和分段高压注浆技术,对巷道群穿含... 煤矿深部巷道高水压和高地应力下掘进,水害和破碎围岩是面临的主要水文和工程地质问题,以淮北邹庄煤矿87采区系统大巷群穿推覆体高压灰岩含水层和F25断层为研究对象,提出利用地面定向多分支孔顺巷探查和分段高压注浆技术,对巷道群穿含水层和断层破碎带进行超前区域治理。查明了太原组灰岩和断层破碎带的空间位置和形态。通过分段高压注浆在巷道周边形成了隔水圈带,含水层有效改造范围大于30m,改造后验证钻孔出水率降低约50%,单孔最大涌水量小于2m^(3)/h。高压劈裂注浆固结了断层破碎岩体,巷道在断层带掘进未发生片帮、掉顶,采用锚喷支护即顺利穿过。地面定向多分支孔注浆技术是解决深埋巷道掘进面临的破碎围岩和水害问题的有效手段,实现了由井下治理到地面治理,边掘边治到掘前治理,逐段治理到区域治理的治灾理念转变,可广泛应用在巷道穿深大断裂或高承压含水层的超前治理。 展开更多
关键词 深部巷道 地面定向孔 超前治理 高承压灰岩水 断层破碎带 推覆体
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水-力耦合作用下砂岩力学特性与能量演化及强度准则适用性分析
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作者 赵延林 谭涛 +3 位作者 张春阳 刘强 张英杰 吴连华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3323-3335,共13页
为探索岩石的水−力耦合特性。采用MTS815岩石力学试验系统对饱水砂岩进行水−力耦合下的三轴压缩试验,试验围压为10、20和30 MPa共3个系列,每个系列围压下,孔隙水压设置为7个级别,其大小分别为围压的0、10%、20%、40%、60%、80%和90%。... 为探索岩石的水−力耦合特性。采用MTS815岩石力学试验系统对饱水砂岩进行水−力耦合下的三轴压缩试验,试验围压为10、20和30 MPa共3个系列,每个系列围压下,孔隙水压设置为7个级别,其大小分别为围压的0、10%、20%、40%、60%、80%和90%。然后分析了围压和孔隙水压对砂岩弹性模量和泊松比等力学参数影响;同时,从能量曲线,特征能量参数以及能量变化率3个方面探讨了水−力耦合作用下砂岩能量演化特性。最后分析了岩石峰值强度和残余强度的变化规律,并基于有效应力,讨论了水−力耦合下Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则的适用性。研究结果表明:①砂岩的峰值强度、残余强度和弹性模量均随着围压的增大而增大,随着孔隙水压的增大而减小;泊松比随着围压的增大而减小,随着孔隙水压的增加而增大。②水−力耦合作用下,试件以剪切破坏为主,且随着孔隙水压的增大,水力致裂显著,其破坏程度愈发剧烈。③结合试验所用砂岩和已公开发表文献的试验数据,以孔围比为特征参数,获得了水−力耦合作用下岩石峰值强度和残余强度的归一化强度衰减方程,且岩石残余强度的强度衰减系数大于峰值强度的衰减系数。④砂岩的能量演化曲线趋势一致,其储能极限、峰值耗散能密度、残余弹性能密度与围压呈正相关,与孔隙水压呈负相关。⑤水−力耦合作用下岩石峰值强度和残余强度演变规律均符合Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则,岩石峰值强度和残余强度对应的有效内摩擦角差别较小,而峰值强度时对应的有效黏聚力和Hoek-Brown准则参数远大于残余强度对应的有效黏聚力和Hoek-Brown准则参数。 展开更多
关键词 水-力耦合 砂岩 力学特性 能量 强度准则
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煤层底板区域治理后断层突水原因及探讨 被引量：1
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作者 邢茂林 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第3期204-211,共8页
以桃园煤矿底板区域改造后Ⅱ1028工作面F28断层突水为背景,阐述了突水过程;根据水位、水质和水温分析了突水水源和通道,通过理论公式计算了断层带的底板破坏深度和承压水导升带高度,阐明了突水的原因;利用地面定向孔灌注骨料和水泥封堵... 以桃园煤矿底板区域改造后Ⅱ1028工作面F28断层突水为背景,阐述了突水过程;根据水位、水质和水温分析了突水水源和通道,通过理论公式计算了断层带的底板破坏深度和承压水导升带高度,阐明了突水的原因;利用地面定向孔灌注骨料和水泥封堵了突水通道,探讨了区域治理钻孔布置、注浆方式和材料配比。结果表明:区域治理虽有效封堵了奥灰导水通道,避免了灾害性突水,但粉煤灰-水泥浆在断层带不凝固、钻孔穿陷落柱且在末端对断层的注浆有效压力低,治理效果差,采动断层活化导致突水;对于将受采掘扰动的断层、破碎带等应注入高强度的水泥单液浆提高强度;注浆沿程压力损失量随孔深先大后小,损失速率随孔深递减,注浆钻孔不宜太长;中途分流“短路”压力会整体降低,孔内无压段长度随分流量增大,注浆钻孔经异常构造、巷道底板应进行试压,避免注浆“短路”现象。 展开更多
关键词 底板水害 断层突水 地面定向孔 注浆堵水 骨料灌注
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