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采动含水层生态功能修复:概念内涵、理论与技术框架 被引量：2
1
作者 鞠金峰 李全生 +1 位作者 许家林 王晨煜 《绿色矿山》 2024年第1期21-30,共10页
针对我国保水采煤研究现状及煤矿区采损生态修复的技术需求,提出应开展采动含水层生态功能修复研究,并将其纳入绿色开采技术体系中。在充分阐述采动含水层生态功能修复概念与内涵的基础上,构建了以采动含水层失水流动规律及水径流阻隔... 针对我国保水采煤研究现状及煤矿区采损生态修复的技术需求,提出应开展采动含水层生态功能修复研究,并将其纳入绿色开采技术体系中。在充分阐述采动含水层生态功能修复概念与内涵的基础上,构建了以采动含水层失水流动规律及水径流阻隔关键技术为主的理论与技术框架,分析了当前相关研究进展与未来攻关方向。含水层的损伤失水与生态功能退化本质源于采煤引起的岩层运动与裂隙发育,应在充分掌握含水层失水机制与规律的基础上对其开展生态功能修复理论与技术研究。深入揭示含水层失水路径分布与水流动力耗散规律,将失水流量集中分布的采动影响区作为重点修复的靶区,合理运用“边采边修”、“采后再修”等方式实施水流通道封堵与修复。同时,应充分利用采动岩体裂隙自修复机制及其引起的含水层自恢复效应,开展采动含水层生态功能引导修复研究与实践;基于水-气-岩相互作用产生化学沉淀促进导水裂隙自修复的降渗机理,提出了向含水层下方裂隙岩体中灌注可与地下水产生化学沉淀的修复试剂,以诱导沉淀物在裂隙中吸附-固结并封堵通道的含水层生态功能修复技术路径。在此基础上,阐述了利用铁/钙质化学沉淀进行导水裂隙修复降渗的研究现状,提出未来应重点研究形成利于不同类型导水通道高效封堵的化学沉淀诱导生成对策。研究可望为西北部生态脆弱矿区煤炭开采地下水保护与生态修复提供参考。 展开更多
关键词 含水层生态功能修复 失水路径 修复靶区 导水裂隙自修复 绿色开采
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不同类型含水层中的抗生素污染特征及成因研究
2
作者 王佳林 潘金伟 刘菲 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期13-22,共10页
抗生素在含水层中构成的风险已经引起广泛关注。为探明抗生素在不同类型含水层中的污染特征及主控因素,识别含水层中抗生素污染的指示因子,本研究在松嫩平原、华北平原和西南岩溶区共采集309组样品,利用超高效液相色谱串联质谱联用仪(UP... 抗生素在含水层中构成的风险已经引起广泛关注。为探明抗生素在不同类型含水层中的污染特征及主控因素,识别含水层中抗生素污染的指示因子,本研究在松嫩平原、华北平原和西南岩溶区共采集309组样品,利用超高效液相色谱串联质谱联用仪(UPLC-MS/MS)分析了35种抗生素含量。结果表明:(1)35种抗生素均有检出,岩溶含水层(34种)和华北孔隙含水层(32种)主要检出喹诺酮类和大环内酯类抗生素,东北孔隙含水层仅检出以红霉素为主的6种抗生素。在孔隙含水层中,松嫩平原整体呈低浓度污染(中位数为2.07ng/L,检出率为100%),华北平原污染偏重(11.76ng/L)但空间占比仅为49%,而岩溶含水层中的抗生素污染整体表现为浓度高,面积广(37.5ng/L,87%);(2)岩溶与孔隙含水层抗生素污染特征差异归因于水文地质条件的差异(开放程度和渗透性),而抗生素的排放强度是导致不同地区孔隙含水层差异的主要原因;(3)基于相关系数的聚类分析识别了不同类型含水层中抗生素的指示因子,TOC能有效指示孔隙含水层的抗生素污染,同时NH^(+)_(4)和SO^(2-)_(4)揭示了人类活动与抗生素的正相关关系,地下水性质参数是岩溶含水层中可靠的抗生素污染指示因子,表现为在偏碱性和呈氧化环境的岩溶水中抗生素浓度偏低。研究结果可为地下水新污染的区域防治提供科学依据。 展开更多
关键词 抗生素 孔隙含水层 岩溶含水层 污染特征 水化学特征
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砂箱模型中底板倾斜角度对承压含水层海水入侵的影响研究
3
作者 林国庆 徐亚茹 +3 位作者 刘中业 纪汶龙 黄卓雄 莫位明 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期44-52,共9页
滨海地区普遍存在向海倾斜的承压含水层,但含水层底板的倾斜角度对海水入侵的影响程度仍不清楚。本研究利用室内砂箱试验,并应用显色示踪技术,综合分析不同底板倾斜角度承压含水层海水入侵的动态过程,探究海平面高度、地下淡水流量和含... 滨海地区普遍存在向海倾斜的承压含水层,但含水层底板的倾斜角度对海水入侵的影响程度仍不清楚。本研究利用室内砂箱试验,并应用显色示踪技术,综合分析不同底板倾斜角度承压含水层海水入侵的动态过程,探究海平面高度、地下淡水流量和含水层岩性对向海倾斜的承压含水层海水入侵的影响。研究发现,底板倾斜角度对承压含水层的海水入侵有显著影响。在咸淡水界面稳定时,底板倾斜角度与咸水楔长度之间存在指数函数关系,咸水楔长度随倾斜角度的增加而减少。在定水头条件下,底板倾斜角度的增加导致地下淡水排泄量减少。在定流量边界条件下,尽管底板倾斜角度的变化不影响地下淡水排泄量,但咸水楔面积却随倾斜角度的增加而减小。当含水层岩性从粗砂变为细砂时,由于其渗透系数降低,咸水楔长度减少,尤其是在定流量条件下,其缩短更为显著。研究表明,对于向海倾斜的承压含水层,底板倾斜角度较小时,海平面升高和地下淡水流量减少对海水入侵的影响更加显著。 展开更多
关键词 海水入侵 底板倾斜 室内试验 承压含水层
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银西高铁黄土含水层隧道群井降水模拟研究
4
作者 张晓宇 赵晓彦 宋浩 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期24-29,34,共7页
研究目的:银西高铁上阁村隧道穿越董志塬黄土含水层施工中出现的渗涌水,受地下水渗流影响,引起了洞身黄土含水率增加、围岩自稳性变差等问题。为解决上阁村富水黄土隧道施工难题,论文首先分析了上阁村隧道黄土含水层分布特征,其次介绍... 研究目的:银西高铁上阁村隧道穿越董志塬黄土含水层施工中出现的渗涌水,受地下水渗流影响,引起了洞身黄土含水率增加、围岩自稳性变差等问题。为解决上阁村富水黄土隧道施工难题,论文首先分析了上阁村隧道黄土含水层分布特征,其次介绍了地表降水施工辅助措施及其效果,最后应用MIDAS/GTS建立隧道工程群井降水模型,实现了不同流量以及渗透系数工况下的隧道开挖渗流模拟计算。研究结论:(1)上阁村隧道长大段落通过软塑黄土含水层,通过地表降水梳干隧道洞身范围内地下水,提高了隧道洞身黄土围岩稳定性,确保了隧道施工的安全和进度;(2)不同单井流量(80 m^(3)/d、90 m^(3)/d、100 m^(3)/d)的群井数值模拟结果表明,地下水位降深在短时间内达到了设计要求,验证了降水设计参数及效果;(3)本研究可为黄土等低渗透岩体富水隧道工程施工处置及设计提供依据。 展开更多
关键词 银西高铁 黄土隧道 含水层 群井降水 渗流模拟
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盐城坳陷带典型区域新近系盐城组第Ⅴ承压含水层特征方法研究
5
作者 李朗 何伟 黄晓燕 《西部探矿工程》 CAS 2024年第5期111-114,共4页
盐城市区地处苏北盐城坳陷带,境内的新近系盐城组孔隙含水层深达1000~1300m。前人对400m以下的第Ⅴ承压含水层划分、研究较为粗略。通过岩芯分析、物探、野外调查、水化学分析、数值模拟等多种方法的综合运用,重新划定了第Ⅴ承压含水层... 盐城市区地处苏北盐城坳陷带,境内的新近系盐城组孔隙含水层深达1000~1300m。前人对400m以下的第Ⅴ承压含水层划分、研究较为粗略。通过岩芯分析、物探、野外调查、水化学分析、数值模拟等多种方法的综合运用,重新划定了第Ⅴ承压含水层的赋存边界,深入研究了区域该含水层的赋存特征,同时计算了其可持续利用资源量。研究成果可为盐城坳陷带其他区域该含水层的研究提供科学的借鉴。 展开更多
关键词 盐城坳陷带 新近系盐城组 第Ⅴ承压含水层 技术方法 水文地质特征
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承压含水层水压传递速率变化规律
6
作者 王文学 王柏森 +2 位作者 高艳卫 吴冰 聂天宇 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期79-88,共10页
含水层内水压以能量的形式传递,其传递速率远大于水质点的迁移速率,水压传递速率对高压水体下工程安全施工及灾害预测预报具有重要意义。以无黏性土承压含水层为研究对象,通过理论分析、数值模拟、现场试验及室内物理模型试验等方法对... 含水层内水压以能量的形式传递,其传递速率远大于水质点的迁移速率,水压传递速率对高压水体下工程安全施工及灾害预测预报具有重要意义。以无黏性土承压含水层为研究对象,通过理论分析、数值模拟、现场试验及室内物理模型试验等方法对水压传递速率变化规律进行探讨。结果表明:含水层中水压变化传递具有明显的滞后性,传递速率并不是无限大或接近声速,且存在随传递距离增加逐渐衰减的现象,水压径向传递的滞后时间t与水压传递距离r呈二次幂函数关系;稳定边界压力水头越大,在承压含水层中同等水压变量的传递速率越快,渗透系数越大水压传递速率越快;当渗透系数一定时,水压传递滞后时间与传播距离的拟合系数C随边界稳定压力水头的增加呈一阶指数函数减小;现场试验表明,边界稳定压力水头差异性不大时,在传输距离较远的条件下,其水压传递平均速率基本相当;室内试验表明,瞬态脉冲水压力随传递距离增加,波形发生明显变异,峰值压力逐渐减小、脉冲压力波波长变大、峰值压力传递速率减小,随传输距离的增加其传递速率呈指数函数衰减,说明瞬态脉冲水压力能量随传输距离增加快速衰减;瞬态脉冲压力值越大其初始阶段的传递速率越快,但随传输距离的增加其传递速率衰减幅度更大。研究成果对水压传递速率变化规律的影响机制及其应用于地下工程突水灾害预测及防治具有重要的理论及实践指导意义。 展开更多
关键词 无黏性土 承压含水层 水压力传递速率 滞后效应 压力传导系数 衰减规律
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基于序关系分析—独立性权系数法的含水层富水性研究
7
作者 代革联 刘凯 +5 位作者 牛超 李林 王超 许鑫 赵瑞平 刘路路 《能源与环保》 2024年第10期1-6,20,共7页
为评价冯家塔煤矿4煤顶板山西组砂岩含水层富水性,选取了山西组富水砂岩厚度、岩心采取率、砂泥岩互层层数、脆塑性岩厚度比、砂岩岩性系数5个影响因素,利用序关系分析法求出影响山西组砂岩含水层富水性的主观权重,利用独立性权系数法... 为评价冯家塔煤矿4煤顶板山西组砂岩含水层富水性,选取了山西组富水砂岩厚度、岩心采取率、砂泥岩互层层数、脆塑性岩厚度比、砂岩岩性系数5个影响因素,利用序关系分析法求出影响山西组砂岩含水层富水性的主观权重,利用独立性权系数法求出客观权重,采用乘法合成法得出综合权重,构建了富水性评价模型。结果表明,冯家塔4煤顶板山西组砂岩含水层富水性较强和强富水区域主要分布在井田南部和西部,弱富水区域主要在井田北部及中部小部分区域。通过对比矿井物探、井下积水区及抽水试验的结果,预测模型准确率较高,与实际情况相符。 展开更多
关键词 冯家塔煤矿 砂岩含水层 富水性 序关系分析 独立性权系数法
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近千米大直径穿强厚含水层降温管井钻孔设计
8
作者 杨彦宏 郑利国 《煤炭工程》 北大核心 2024年第10期145-152,共8页
制冷降温是深部矿井热害防治的有效技术手段。以核桃峪矿井制冷降温系统建设工程为背景,针对降温管井钻孔深度大,穿过洛河组巨厚强含水层,长距离输送冷媒保冷等技术难题,在分析工程及水文地质条件基础上,确定管井钻孔两次开孔分段设计参... 制冷降温是深部矿井热害防治的有效技术手段。以核桃峪矿井制冷降温系统建设工程为背景,针对降温管井钻孔深度大,穿过洛河组巨厚强含水层,长距离输送冷媒保冷等技术难题,在分析工程及水文地质条件基础上,确定管井钻孔两次开孔分段设计参数;通过调研管路保冷材料性能,提出复合钢管、静态空气、玻璃微珠增强水泥、钢基复合保温套管四种保冷方法条件下基岩段护壁管设计方案;综合考虑保冷效果、固井可靠性、施工难度等因素,优选工作管采用钢基复合保温套管;并根据套管受力计算,校验护壁管规格参数。工程实施效果表明,井上下降温管始末端温度损失约1℃,可以满足冷媒长距离输送冷量损失要求,对于类似工程具有借鉴价值。 展开更多
关键词 管井钻孔 近千米钻孔 强厚含水层 钢基复合保温套管
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3-1煤层顶板含水层地下水动态特征及影响因素分析
9
作者 王凤祥 慕智岗 +4 位作者 杨科 李兵 邹海 李浩 刘翔 《矿山工程》 2024年第3期549-561,共13页
我国西部地区侏罗系煤炭开采深受顶板砂岩水害威胁,分析采掘过程中水位动态特征及影响因素是防治顶板砂岩水害的重要前提。以泊江海子矿为例,在分析水文地质条件、含、隔水层特征及地下水补径排条件基础上,研究了采掘过程中水位动态变... 我国西部地区侏罗系煤炭开采深受顶板砂岩水害威胁,分析采掘过程中水位动态特征及影响因素是防治顶板砂岩水害的重要前提。以泊江海子矿为例,在分析水文地质条件、含、隔水层特征及地下水补径排条件基础上,研究了采掘过程中水位动态变化特征,结果表明:侏罗系含水层水位呈现快速下降趋势,而白垩系含水层水位下降较缓慢;沉积环境和地质构造是影响侏罗系含水层的渗透性和富水性的客观因素;而井下疏放水和工作面回采是影响地下水位变化的后期因素。构造裂隙与导水裂隙带为上覆含水层导水通道,并使白垩系和侏罗系含水层之间发生水力联系。研究结果为工作面安全回采防治水设计提供科学依据。 展开更多
关键词 侏罗系含水层 白垩系含水层 地下水动态 泊江海子矿 3-1煤层
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电动力耦合循环井技术修复低渗透含水层污染 被引量：2
10
作者 杜中海 董艳红 +4 位作者 刘方圆 董书君 陈韶音 董倩 周睿 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期841-850,共10页
提出一种电动力耦合循环井修复技术,以铬酸盐为典型目标污染物,研究该技术对低渗透含水层中地下水污染的修复效果及去除规律.结果表明:电动力耦合循环井技术相比循环井技术,修复半径扩大为原来的1.25倍,修复盲区面积占比从35.56%降为0,... 提出一种电动力耦合循环井修复技术,以铬酸盐为典型目标污染物,研究该技术对低渗透含水层中地下水污染的修复效果及去除规律.结果表明:电动力耦合循环井技术相比循环井技术,修复半径扩大为原来的1.25倍,修复盲区面积占比从35.56%降为0,污染物的去除率从76.01%提高到了90.56%,相较于电动力修复技术电动力能耗降低了3个数量级,污染物去除率更高,可提升2~3倍.该技术耦合电动力方法实现了低渗透含水层中带电离子组分的强化定向迁移,解决了循环井在低渗透含水层中传质效率低、修复范围小、存在水力循环盲区等问题,修复效果显著提升. 展开更多
关键词 低渗透含水层 电动力修复 循环井技术 地下水污染修复 铬酸盐
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深部巨厚承压含水层采动疏水诱冲机理 被引量：1
11
作者 窦林名 周坤友 +4 位作者 曹安业 侯涛 巩思园 阚吉亮 马小涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期351-366,共16页
陕蒙地区覆岩普遍赋存较厚承压含水砂岩层,工作面涌水量大、承压含水层水位显著下降,巨厚覆岩承压含水层下冲击地压和高能矿震监测表明覆岩承压水的采动疏放具有一定的诱冲效应。为揭示覆岩承压含水层采动疏水诱冲机理,开展了流固耦合... 陕蒙地区覆岩普遍赋存较厚承压含水砂岩层,工作面涌水量大、承压含水层水位显著下降,巨厚覆岩承压含水层下冲击地压和高能矿震监测表明覆岩承压水的采动疏放具有一定的诱冲效应。为揭示覆岩承压含水层采动疏水诱冲机理,开展了流固耦合数值模拟,分析了不同孔隙水压岩体力学行为及巨厚覆岩承压含水层采动疏水条件下围岩应力-能量场演化特征,揭示了覆岩承压含水砂岩层采动疏水对围岩应力场作用机制;并考虑巨厚覆岩对围岩动静载应力作用效应,提出了覆岩承压含水层采动疏水诱冲机理。研究结果表明:覆岩巨厚承压含水砂岩层下动力显现均发生在覆岩承压水位快速下降期间,覆岩承压水的采动疏放对围岩产生应力扰动;采动疏水条件下覆岩承压含水岩层孔隙水压降低,岩层强度和承载能力增大,覆岩载荷向采场两侧转移,导致围岩应力升高、能量进一步积聚,其对围岩应力场-能量场作用程度与采场尺度和疏放程度正相关,与煤层-承压含水层距离、承压含水层岩层厚度及强度负相关;巨厚覆岩承压含水层下顶板大尺度悬臂-铰接结构导致采场围岩高静载及强动载,在覆岩承压含水层采动疏水对围岩应力场作用下,煤岩体中叠加应力超过其临界载荷且释放的总能量超过其破坏所消耗能量,诱发冲击地压,其中高静载是冲击地压发生的应力基础,矿震动载和覆岩承压含水层采动疏水导致的应力扰动是重要诱因。针对覆岩承压含水层采动疏水及巨厚承压含水层覆岩结构对冲击风险的影响特征,提出了巨厚承压水含水层注浆堵水和优化盘区尺寸的防冲措施,通过地面注浆和降低采场尺寸能够降低覆岩承压含水层采动疏水对围岩应力场的作用效应、避免巨厚覆岩形成大尺度悬臂-铰接结构,从而降低巨厚承压含水层下冲击地压风险。 展开更多
关键词 深部开采 巨厚承压含水层 采动疏水 采动应力场 诱冲机理
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煤系灰岩含水层水文地球化学特征研究
12
作者 孙林 肖观红 《绿色科技》 2024年第10期246-250,255,共6页
华北型煤田水文地质条件复杂,随着开采深度增加,水害事故时有发生。为进行矿井水害防治,以淮南煤田顾北煤矿为例,通过系统分析其水文地质特征,确定太原组灰岩水为1煤开采的直接威胁水源。基于水化学类型和常规离子分析,结果表明:研究区... 华北型煤田水文地质条件复杂,随着开采深度增加,水害事故时有发生。为进行矿井水害防治,以淮南煤田顾北煤矿为例,通过系统分析其水文地质特征,确定太原组灰岩水为1煤开采的直接威胁水源。基于水化学类型和常规离子分析,结果表明:研究区内太灰水阳离子主要是K^(+)+Na^(+),主要阴离子为Cl^(-),且各采区及受陷落柱影响区域的水化学类型具有明显差别;另外,受地下水的补给、径流和排泄条件以及循环快慢、阳离子交换作用等因素的影响,太灰水K^(+)+Na^(+)、Cl^(-)和HCO_(3)^(-)含量随深度的增加呈现明显增大趋势,Ca^(2+)、Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)呈减小趋势。 展开更多
关键词 淮南煤田 煤系灰岩含水层 水文地球化学特征
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智能放顶煤技术在特厚煤层上覆含水层保护中的应用 被引量：1
13
作者 程伟轩 陈敬川 +3 位作者 张立辉 刘生优 贺鑫 潘卫东 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期249-258,共10页
我国内蒙古东部和新疆北部草原地区煤炭及地下水资源丰富,煤矿高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,极易引起上覆岩层的地下水系统破坏,更容易发生突水溃砂事故,尤其含水层下综合机械化放顶煤开采的放煤高度难以控制。以特厚煤... 我国内蒙古东部和新疆北部草原地区煤炭及地下水资源丰富,煤矿高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,极易引起上覆岩层的地下水系统破坏,更容易发生突水溃砂事故,尤其含水层下综合机械化放顶煤开采的放煤高度难以控制。以特厚煤层上覆含水层系统保护为研究对象,以含水层保护和水砂灾害安全防控为研究目标,研发特厚煤层上覆含水层保护的智能放顶煤关键技术,应用井工煤矿动力突水溃砂防控技术,得出特厚煤层上覆地下水系统保护的根本途径。研发应用一种智能放顶煤技术,包括顶煤运移跟踪系统、多轮记忆放煤方法及系统。基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测、顶煤采放高度确定,应用多轮记忆放煤智能放顶煤技术,控制采动裂隙带高度。以应用工作面为例,应用水文地质精细探查与钻探验证、覆岩破坏高度获取、智能放顶煤技术后,在工作面回采过程中实现了上覆含水层水砂灾害的安全精准控制,有效保护了煤层上覆强富水含水层。 展开更多
关键词 顶煤运移跟踪系统 多轮记忆放煤方法及系统 覆岩精细地质探查 覆岩破坏高度实测 采放高度智能控制 上覆含水层保护 水砂灾害防控
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地下水年龄及其在含水层封闭性评价中的应用
14
作者 赵雅静 黄天明 +5 位作者 昝朝耀 龙吟 李义曼 张艳 祁生文 庞忠和 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期489-501,I0001,共14页
针对目前地下水年龄和地下水滞留时间概念混用、地下水年龄分类缺乏依据及地下水定年方法复杂多样的问题,本文给出了地下水年龄和地下水滞留时间的严格定义,考虑不同定年方法的测年范围以及人类活动影响程度等因素,进行了地下水年龄的... 针对目前地下水年龄和地下水滞留时间概念混用、地下水年龄分类缺乏依据及地下水定年方法复杂多样的问题,本文给出了地下水年龄和地下水滞留时间的严格定义,考虑不同定年方法的测年范围以及人类活动影响程度等因素,进行了地下水年龄的合理分类。本文还总结了已有地下水的定年方法,主要包括物理上的水动力模拟计算方法和化学上的示踪剂方法,提出了不同定年示踪剂存在的主要问题以及定年方法选择的原则。最后以鄂尔多斯高原为例,利用地下水年龄判断含水层封闭性,提出了CO_(2)地质封存工程选址的地下水年龄标准(大于3万年),评价结果表明,除补给区和排泄区外,中部的白垩系地层以下满足CO_(2)相态要求、有连续盖层的绝大多数区域满足CO_(2)地质封存的安全要求。 展开更多
关键词 地下水年龄 地下水定年 同位素 含水层封闭性 CO_(2)地质封存
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落底式止水帷幕条件下承压含水层水文地质参数计算方法研究
15
作者 万昊 冯庆高 +2 位作者 蔡兵华 冯晓腊 肖明钊 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期57-66,74,共11页
落底式止水帷幕在具有典型二元结构地层的武汉地区深基坑工程中被广泛应用,而落底式止水帷幕的存在改变了二元结构含水层中地下水的渗流环境,为此提出了落底式止水帷幕条件下承压含水层水文地质参数的解析和数值计算方法,并结合武汉园... 落底式止水帷幕在具有典型二元结构地层的武汉地区深基坑工程中被广泛应用,而落底式止水帷幕的存在改变了二元结构含水层中地下水的渗流环境,为此提出了落底式止水帷幕条件下承压含水层水文地质参数的解析和数值计算方法,并结合武汉园林路地铁站深基坑现场抽水连通试验数据验证方法的正确性和可靠性。结果表明:根据新建立的考虑落底式止水帷幕条件下的解析法公式计算得出承压含水层的渗透系数为17.47~25.55 m/d,平均值为20.722m/d,而通过三维数值模拟反演得到承压含水层的水平向渗透系数(粉细砂层为21.6m/d,细砂层为25.92m/d)和垂向渗透系数(粉细砂层为2.592m/d,细砂层为3.456m/d)具有明显的各向异性,新提出的解析法和数值法均能得到可靠的承压含水层水文地质参数,可为落底式止水帷幕条件下基坑降水设计提供更直接的科学依据,具有一定的推广和应用价值。 展开更多
关键词 承压含水层 落底式止水帷幕 水文地质参数 抽水试验 解析法 数值模拟
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含水层储层多能互补系统的采热效果数值模拟分析
16
作者 杨金鹏 郑永香 +2 位作者 王伟 牛庆合 袁维 《河北工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第5期85-94,共10页
构建了一种基于含水层储层的多能互补系统,分析了含水层多能互补系统的地层温度响应特征和产水井温度变化规律,探讨了回灌温度、井底压差和井间距对产水井温度的影响规律,最后通过响应面法分析了各因素的显著性。结果表明,该系统可有效... 构建了一种基于含水层储层的多能互补系统,分析了含水层多能互补系统的地层温度响应特征和产水井温度变化规律,探讨了回灌温度、井底压差和井间距对产水井温度的影响规律,最后通过响应面法分析了各因素的显著性。结果表明,该系统可有效延长地热井使用年限,并实现将波动性能量通过地层内的热量交换和平衡最终输出稳定能量的功能。提高回灌温度可减缓产水井温度的下降幅度,增大井底压差会缩短平衡产热时间并加速产水井温度下降,增大井间距导致产水井稳定时间延长并减缓产水井温度下降幅度。采用响应面分析方法,分析出4个因素对产水井水温影响的主次顺序为井间距>井底压差>回灌温度>使用年限,交互作用中影响最大的为回灌温度与井间距。 展开更多
关键词 含水层储层 岩土储能 多能互补系统 温度-渗流耦合 采热效果
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覆岩承压含水层疏水应力场演化规律电荷监测研究
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作者 王岗 于晓杰 +6 位作者 王爱文 肖晓春 王永 丁鑫 王维斌 徐赠俊 杜璐璐 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期106-118,共13页
【目的】针对我国内蒙古、陕西、山东和甘肃等深部煤炭开采矿区面临水文地质条件复杂,导致顶板疏水量大,覆岩承压含水层疏水诱发的冲击地压灾害日益凸显的问题,开展了覆岩承压含水层疏水过程中煤层应力场演化规律研究。【方法】通过实... 【目的】针对我国内蒙古、陕西、山东和甘肃等深部煤炭开采矿区面临水文地质条件复杂,导致顶板疏水量大,覆岩承压含水层疏水诱发的冲击地压灾害日益凸显的问题,开展了覆岩承压含水层疏水过程中煤层应力场演化规律研究。【方法】通过实验室分级加载条件下的煤体电荷感应试验与煤矿现场顶板疏水前后的电荷参数监测相结合的方法,系统研究了不同应力水平下煤体感应电荷的变化特征,以及顶板疏水过程中应力场的动态转移规律。【结果和结论】实验室研究表明,随着加载应力的逐级增大,煤样感应电荷量呈现非线性增长趋势,有效反映了煤体所受的应力水平。现场监测则揭示了顶板疏水过程中,富水区内电荷量均值和变异系数减小,而富水区外一定范围内电荷量先增后减,出现峰值点,表明应力从富水区边缘向外动态转移,并存在转移范围阈值;此外,基于富水区外各测点电荷量峰值的出现时间,得出了不同疏水量下的应力转移特征,即缓慢转移–快速转移–缓慢转移三个阶段。最后,通过大直径钻孔卸压试验,验证了该技术在降低顶板疏水条件下应力集中、防治冲击地压方面的有效性。研究成果可为顶板富水矿井冲击地压的预测与防治提供了理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 承压含水层 疏水 应力转移 冲击地压 电荷监测 钻孔卸压
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含水层地下储氢圈闭盖层密封性评价——以Y含水圈闭为例
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作者 贾善坡 张玥 +2 位作者 温曹轩 李健 张宗峰 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期729-740,共12页
结合国内外含水层储气库建设中影响盖层密封性的关键指标,构建含水层地下储氢圈闭盖层密封性评价体系,分析得出适合中国含水层盖层密封性评价方法——层次分析法,并运用层次分析法和多因子综合评价法相结合的方法定性分析了华东某油气... 结合国内外含水层储气库建设中影响盖层密封性的关键指标,构建含水层地下储氢圈闭盖层密封性评价体系,分析得出适合中国含水层盖层密封性评价方法——层次分析法,并运用层次分析法和多因子综合评价法相结合的方法定性分析了华东某油气区内的Y含水圈闭盖层静态密封能力。结果表明:(1)盖层静态密封性评价体系中直接盖层厚度、岩石脆性等传统评价因素占比较高,其次为地层水的酸碱性、矿物类型等特殊因素。(2)基于层次分析法和多因子综合评价法分析可知,Y含水圈闭的盖层在静态条件下具备一定的封气能力,能够在一定程度上封隔储集层中的氢气,避免氢气逸散。研究表明,该评价体系可为初步评价含水层地下储氢盖层密封性提供一定的指导与理论依据。 展开更多
关键词 含水层 氢气储存 盖层密封性 层次分析法 评价体系
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巨厚非均质含水层中超深孔涌水量预测
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作者 陈迪 闫海涛 +1 位作者 乔翔宇 王全荣 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期302-310,共9页
解析解模型计算效率高,被广泛应用于估计含水层涌水量。然而,这类模型包含许多假设条件,例如:含水层是均质的、抽水量是常数、忽略井内水头损失等,因此被称为均质模型。事实上,这些假设条件往往得不到满足,导致结果产生不可忽略的误差,... 解析解模型计算效率高,被广泛应用于估计含水层涌水量。然而,这类模型包含许多假设条件,例如:含水层是均质的、抽水量是常数、忽略井内水头损失等,因此被称为均质模型。事实上,这些假设条件往往得不到满足,导致结果产生不可忽略的误差,尤其是非均质巨厚含水层。同时,均质模型无法估计破碎带的渗透系数与涌水量,不利于解决隧道施工过程中的水患问题。依托新疆天山胜利隧道项目,开展了2次抽水试验。基于综合测井数据和钻孔数据建立地质模型;采用非均质数值模拟方法定量研究超深孔的地下水涌水量。采用第一次抽水试验的观测数据率定模型中的参数,采用第二次抽水试验的观测数据验证模型与率定后参数的合理性。模型反演了破碎带、完整花岗岩和较完整花岗岩的渗透系数,分别为0.00093,0.0005,0.0003 m/d;预测了总涌水量与破碎带的涌水量,分别为14.80,10.46 m^(3)/h,其中破碎带的涌水量占总涌水量的70.676%。野外的观测数据表明超深孔抽水试验过程中井筒内存在水头损失。非均质数值模拟模型比均质模型更能解释超深孔抽水试验数据,均质模型计算的总涌水量结果为18.67 m3/h,高估了涌水量。在隧道施工过程中,非均质模型获取的水动力学参数和涌水量更加可靠。 展开更多
关键词 含水层 非均质性 抽水试验 地下水 超深孔 涌水量
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亭南煤矿巨厚砂岩含水层顶板灾害协同防控技术及应用
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作者 王海宾 王云搏 +3 位作者 刘思旭 戚盛名 谢方鹏 李百宜 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期747-758,共12页
针对彬长矿区亭南煤矿主采煤层顶板为典型巨厚砂岩含水层结构,冲击地压、水害、瓦斯为主的多元动力灾害突出问题,基于此现场实测数据分析得到了亭南煤矿“冲击地压-水害、冲击地压-瓦斯”两类典型灾害链,通过室内试验研究了灾害链的致... 针对彬长矿区亭南煤矿主采煤层顶板为典型巨厚砂岩含水层结构,冲击地压、水害、瓦斯为主的多元动力灾害突出问题,基于此现场实测数据分析得到了亭南煤矿“冲击地压-水害、冲击地压-瓦斯”两类典型灾害链,通过室内试验研究了灾害链的致灾机理并制定了灾害协同防控原则,设计了包含采前、采中两阶段以及源头断链整体防控、系统防控隔离断链两种思路的巨厚砂岩含水层顶板灾害协同防控方法,并在亭南煤矿进行了现场应用。结果表明,随冲击幅值增加,动态损伤煤岩体的极限承载能力减小,冲击导致顶板损伤和弱化,沟通巨厚砂岩含水层;强冲击后砂岩试样孔隙率达8.23%,较未冲击增长了34.48%,冲击地压的发生使得岩体裂隙增加,为瓦斯逸散提供了通道;通过巨厚砂岩含水层顶板灾害协同防控技术,实测得到支架平均阻力为35.03 MPa,无明显应力激增现象,工作面涌水稳定于250~280 m^(3)/h,甲烷涌出量在0.2%水平波动。研究结果可为彬长矿区煤矿多元动力灾害防治提供支持,助力实现煤矿灾害风险高效防范,推动多元灾害协同防控技术进步。 展开更多
关键词 巨厚砂岩含水层 顶板灾害 灾害链 协同防控
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