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煤矿井下不同环境区域水体微生物群落特征及其环境响应 被引量：1
1
作者 张海涛 许光泉 +5 位作者 陈晓晴 李旭 李子璇 张延喜 张刚 贺江辉 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1276-1293,共18页
为探究煤矿井下不同环境区域的微生物群落特征及其对环境因子的响应,以安徽淮南谢桥煤矿为研究对象,在涉及矿井水来源、形成和汇集全过程的8个井下区域(井筒、岩巷、煤巷、采煤工作面、采空区、水仓、砂岩水出水点和灰岩水疏放点)中采集... 为探究煤矿井下不同环境区域的微生物群落特征及其对环境因子的响应,以安徽淮南谢桥煤矿为研究对象,在涉及矿井水来源、形成和汇集全过程的8个井下区域(井筒、岩巷、煤巷、采煤工作面、采空区、水仓、砂岩水出水点和灰岩水疏放点)中采集了24份水样,进行水化学成分和微生物16S rRNA基因高通量测序检测,并利用多元统计等方法进行序列数据处理。结果表明:①井筒水的水化学类型为Cl-Na·Ca型,砂岩水和采空区为HCO_(3)·Cl-Na型,其余区域均为Cl-Na型。在不同环境区域水体中,Na^(+)、Cl^(−)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、NO_(2)^(-)、NO_(3)^(-)和Fe含量存在显著变化。②井下水仓水中微生物的丰富度和多样性最高,而岩巷水中最低。24个样本共检测到55个菌门和621个菌属,其中Pseudomonadota、Bacteroidota和Nitrospinota为优势菌门,Hydrogenophaga和Pseudomonas为优势菌属。Pseudomonadota在岩巷水中丰度最高,在灰岩水中丰度最低;Bacteroidota在水仓水中丰度最高,在岩巷水中丰度最低;Nitrospinota在灰岩水中丰度最高,在岩巷水中丰度最低。Hydrogenophaga在各区域水体中的丰度均较高,Pseudomonas主要分布在岩巷水中。③该煤矿井下微生物群落结构和分布受pH影响最强,其次还与营养元素(如C、N和S)、Temp、DO、ORP、Fe、Mn和Sb等氧化还原敏感物质有关。④FAPROTAX分析显示,该煤矿井下微生物群落普遍具有化学异养和需氧化学异养的功能。不同环境区域水体中的微生物群落表现出多样的生态功能,涵盖了从基本的代谢活动(如物质循环和能量转换)到复杂的环境修复过程(如污染物降解和水质改善)。这些功能不仅维持了煤矿井下水体的生态平衡,还在生态系统的调节和修复中发挥了重要作用。 展开更多
关键词 煤矿井下 微生物群落 水化学成分 环境响应 生物地球化学作用
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帷幕墙影响下侏罗系砾岩含水层地下水化学时空演化规律
2
作者 陈陆望 武明辉 +5 位作者 侯晓伟 胡永胜 张苗 蔡欣悦 殷晓曦 施小平 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期174-183,共10页
【目的】帷幕墙是煤矿水害防治的主要工程之一,不仅改变地下水动力场,帷幕墙溶蚀也会影响地下水化学场,导致水化学组分发生变化。【方法】以安徽淮北煤田朱仙庄煤矿侏罗系砾岩含水层为研究对象,基于常规水化学组分统计、Piper三线图、... 【目的】帷幕墙是煤矿水害防治的主要工程之一,不仅改变地下水动力场,帷幕墙溶蚀也会影响地下水化学场,导致水化学组分发生变化。【方法】以安徽淮北煤田朱仙庄煤矿侏罗系砾岩含水层为研究对象,基于常规水化学组分统计、Piper三线图、离子组合比例及主成分分析,探讨帷幕墙对该含水层水化学作用的影响,阐明帷幕墙影响下水化学作用时空演化规律。【结果和讨论】结果表明:(1)帷幕墙内外水化学特征差异显著,与帷幕墙外相比,帷幕墙内地下水中Ca2+和Mg2+含量增加;(2)修建帷幕墙后,水化学作用主要为基于方解石(CaCO3)与白云石(CaMg(CO3)2)溶滤溶解的帷幕墙溶蚀作用,并伴随不同程度的黄铁矿氧化、阳离子交替吸附以及脱硫酸作用;(3)受采动影响,帷幕墙内地下水受帷幕墙溶蚀作用影响趋于增强,且与东线帷幕墙相比,北线帷幕墙溶蚀作用相对较弱。研究成果可为帷幕墙监测防护和地下水环境保护提供理论支持。 展开更多
关键词 侏罗系砾岩含水层 帷幕墙 溶蚀 水化学演化 朱仙庄煤矿
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氯化镁改性煤矸石除氟工艺和机理研究
3
作者 赵丽 周王旭 +5 位作者 张庆 邢明飞 许峰 孔伟芳 刘亦菲 秦光宇 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第9期111-119,共9页
【背景】随着工业的迅速发展,废水排放量逐年增加,水中氟含量也不断上升,使用天然材料和工业废弃物除氟已成为当前热门课题。煤矸石是我国排放量最大的工业废弃物之一,由于其含有较多黏土矿物,通过改性可有效改善孔隙结构,从而显著提升... 【背景】随着工业的迅速发展,废水排放量逐年增加,水中氟含量也不断上升,使用天然材料和工业废弃物除氟已成为当前热门课题。煤矸石是我国排放量最大的工业废弃物之一,由于其含有较多黏土矿物,通过改性可有效改善孔隙结构,从而显著提升其吸附性能以达到高效去除水中氟化物的效果。【方法】以河南能源化工集团有限公司典型矿区的煤矸石和200 mg/L高浓度含氟废水为研究对象,通过单因素实验确定煤矸石改性条件,结合扫描电镜、有机元素分析等表征分析,综合研究改性煤矸石对氟化物的吸附规律和除氟机理。【结果和结论】原矸石与MgCl2按1∶0.25质量比均匀混合,在450℃下焙烧1.5 h制成煤矸石除氟材料,在投料比20∶1、温度25℃、转速120 r/min的条件下进行振荡吸附实验,去除率最高可达94.451%。结合表征分析发现,改性煤矸石对F−的吸附作用主要包括静电作用、氢键作用、离子交换和沉淀络合作用,改性后的煤矸石内部出现水镁石峰,同时,云母类物质和部分高岭石转化为无定形硅铝化合物,部分高岭石转化为伊利石,增强了矸石内部的静电吸附作用和离子交换作用,吸附F−后的煤矸石内部出现的氟化铍说明改性煤矸石对氟化物有吸附作用。煤矸石整体形貌更为疏松,比表面积增加,金属氧化物相对含量稍增大,这有利于金属氧化物通过沉淀络合作用和氢键作用去除水中F−。研究成果可为煤矸石制备水处理剂处理废水提供重要的理论依据。 展开更多
关键词 矿井水 高氟废水 热改性 氯化镁 煤矸石基吸附剂 工艺优化 除氟机理
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顾桥煤矿1313(3)工作面近水体安全开采研究
4
作者 罗江发 杨本水 杨自友 《煤矿现代化》 2025年第6期66-71,共6页
根据水文地质资料,应用经验公式计算等方法,开展了顾桥煤矿近水体的1313(3)工作面的安全开采研究。由抽水资料知该面钻孔单位涌水量范围为0.2953~1.342L/(s·m),富水性中等~强;红层厚1.0~3.1 m,单位涌水量为0.00069 L/(s·m),... 根据水文地质资料,应用经验公式计算等方法,开展了顾桥煤矿近水体的1313(3)工作面的安全开采研究。由抽水资料知该面钻孔单位涌水量范围为0.2953~1.342L/(s·m),富水性中等~强;红层厚1.0~3.1 m,单位涌水量为0.00069 L/(s·m),富水性弱。因此,划分该面水体采动等级为Ⅰ类,应留设防水煤岩柱。由该面顶底板岩性特征,确定其属于中硬类型。依据数值模拟及现场实测对比等方法,确定应留设最大防水煤岩柱高度74.4 m,小于该面实际留设的最小防水煤岩柱高度85.0 m。因此,回采是安全可行的。 展开更多
关键词 近水体 采动等级 水文地质 现场实测
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基于正向—反向高压注水试验的深部矿井断层阻水性特征研究 被引量：2
5
作者 於昌峰 姜春露 吴云 《金属矿山》 北大核心 2025年第2期131-137,共7页
针对深部矿井开采多次扰动下断层阻水性变化问题,选择永城矿区某矿巷道揭露断层,采用双孔注水法,开展了正向多次重复和反向高压注水试验。获取了注水水压、流量和监测孔水压动态曲线,计算了断层阻水强度和渗透系数参数。结果表明,多次... 针对深部矿井开采多次扰动下断层阻水性变化问题,选择永城矿区某矿巷道揭露断层,采用双孔注水法,开展了正向多次重复和反向高压注水试验。获取了注水水压、流量和监测孔水压动态曲线,计算了断层阻水强度和渗透系数参数。结果表明,多次高压注水试验中,测试断层都表现出阻水性强、渗透性差的特点,渗透系数均在1×10^(-6) cm/s量级,属微透水。反映出正向重复注水和反向注水过程中断层测试段没有发生明显的结构性渗透破坏,仅形成微裂隙渗流通道。随着高压注水次数的增加,断层表现出阻水强度降低、渗透性增强的趋势。反向注水时断层渗透系数最大值是正向初次注水时的3.14倍、第4次重复注水时的1.41倍,表明此时微裂隙有一定扩展连通,断层阻水性能下降较大。对比已有断层活化突水条件,本研究中巷道掘进扰动程度较低,断层原生胶结结构破坏较轻,仍具有很高的阻水性能,在试验较高水压作用下也没有发生透水。研究结果对该矿区底板断层突水危险性评价具有重要参考价值,也可为类似条件矿区断层阻水性评估提供参考。 展开更多
关键词 断层阻水性 高压注水试验 深部矿井 渗透系数 阻水强度
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深埋大采长工作面导水裂隙带发育高度研究 被引量：3
6
作者 张胜军 丁亚恒 +1 位作者 姜春露 李江 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期198-205,共8页
为研究深埋大采长工作面顶板导水裂隙带发育高度,以永城矿区城郊煤矿21106工作面为工程背景,采用钻孔注水法和成像法实测了导水裂隙带高度,采用UDEC软件探讨了埋深和采长对导水裂隙带高度的影响。研究结果表明,现场注水漏失量观测和钻... 为研究深埋大采长工作面顶板导水裂隙带发育高度,以永城矿区城郊煤矿21106工作面为工程背景,采用钻孔注水法和成像法实测了导水裂隙带高度,采用UDEC软件探讨了埋深和采长对导水裂隙带高度的影响。研究结果表明,现场注水漏失量观测和钻孔成像结果基本一致,实测得到导水裂隙带高度最大值为49.20 m,裂采比为17.14,比《三下开采规范》公式计算结果大,与《煤矿防治水手册》预计结果接近。采长增加导水裂隙带高度也增加,且埋深越大,增加幅度越大;900 m埋深时,330 m采长比160 m采长工作面的导水裂隙带高度增加10.54%。随着埋深增加,导水裂隙带发育高度也随之增加,采长越大增加幅度越大;工作面330 m采长时,900 m埋深的导水裂隙带高度比500 m埋深增加13.44%。《三下开采规范》和《煤矿防治水手册》公式中误差项范围较大,不易确定工作面煤层顶板导水裂隙带发育具体高度,对于受顶板水害威胁较大的矿井,建议采用现场实测方法准确地确定导水裂隙带高度,为煤矿顶板水害评估及治理提供依据。 展开更多
关键词 深埋矿井 大采长工作面 导水裂隙带 现场实测 数值模拟
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酸性矿山废水被动处理系统设计与效能评估 被引量：1
7
作者 颜瑞雯 朱君 +5 位作者 朱俊豪 林刚 张婉秋 贾增华 王文明 郗富瑞 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期191-202,共12页
【背景】酸性矿山废水(AMD)是矿山开采过程中产生的富含重金属的高酸性溶液,可引发严重的环境污染问题。【方法】以安徽庐江矾矿为例,基于Phreeqc模型和AMDTreat软件建立一套用于设计和评估AMD一体化被动处理系统的系统性框架。在对场... 【背景】酸性矿山废水(AMD)是矿山开采过程中产生的富含重金属的高酸性溶液,可引发严重的环境污染问题。【方法】以安徽庐江矾矿为例,基于Phreeqc模型和AMDTreat软件建立一套用于设计和评估AMD一体化被动处理系统的系统性框架。在对场地水文地球化学特征(pH2.93~3.06、Fe5.98~42.52mg/L、Al18.87~32.14mg/L)及物理条件(流量50~96m^(3)/h、可用面积约5万m^(2))进行综合分析的基础上,选定一套由垂直流湿地与好氧人工湿地串联构成的复合式AMD被动处理系统,并利用水文地球化学模型Phreeqc对该系统性能进行预测。【结果和结论】提出的AMD一体化被动处理系统能够有效将出水pH提升至约7.6,并对Fe、Al去除率均>99.0%,Cu等其他重金属去除率>97.0%,出水水质全面满足中国GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准。此外,借助AMDTreat软件进行的全生命周期成本分析显示,该系统的建设投资约为368万元,年运行维护费用46万元,相较于传统主动处理技术具有显著的长期成本优势。本研究提出的“技术筛选-效能模拟-经济评估”一体化设计方法,不仅适用于庐江矾矿AMD治理,也可为类似矿区的生态修复提供科学依据和技术参考。 展开更多
关键词 酸性矿山废水 被动处理技术 水文地球化学模拟 PHREEQC AMDTreat 安徽庐江矾矿
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煤矿地下水库煤柱坝体渗流路径与留设宽度
8
作者 周志伟 李旭 +3 位作者 许光泉 贺江辉 张海涛 郭强 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第5期80-87,共8页
精准预测煤矿地下水库中高盐水优势渗流路径以及合理选取煤柱坝体留设宽度,对于确保煤矿地下水库的安全稳定运行以及提高煤矿开采效益具有重要的理论与实践意义。以灵新煤矿地下水库煤柱坝体为对象,根据灵新煤矿煤岩层结构及其力学参数... 精准预测煤矿地下水库中高盐水优势渗流路径以及合理选取煤柱坝体留设宽度,对于确保煤矿地下水库的安全稳定运行以及提高煤矿开采效益具有重要的理论与实践意义。以灵新煤矿地下水库煤柱坝体为对象,根据灵新煤矿煤岩层结构及其力学参数,运用FLAC3D数值模拟方法分析灵新煤矿地下水库与六采区L0614工作面之间煤柱坝体合理留设宽度。同时,根据数值模拟得出的煤柱坝体及围岩应力变化特征,结合渗流-应力耦合模型,研究煤柱坝体渗透性在不同方向上的变化规律。结果表明:在L0614工作面开采过程中,煤柱坝体上部优先发生破坏,因此煤柱坝体上部易形成高盐水渗流的优势通道;当L0614工作面长度设计为915 m,煤柱坝体宽度为68 m时,距离切眼前方约110 m煤柱坝体上部破坏程度最剧烈,且上部的塑性破坏区将连通地下水库与工作面,因此确定了煤柱坝体留设宽度应大于68 m;根据渗流-应力耦合模型得到了煤柱坝体附近渗透系数分布,发现煤柱坝体上部和下部垂向渗透性明显增加。研究结果可为构建地下水库安全高效存储高盐水及合理选取煤矿地下水库煤柱坝体留设宽度提供理论基础。 展开更多
关键词 地下水库 煤柱坝体 渗流路径 留设宽度 渗流-应力耦合
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准东煤田烧变岩水瞬变电磁探测频率探讨
9
作者 王强 凌飞 +8 位作者 李思维 樊利强 刘源 王鹏 何波 王超 郑曦 依力哈木江·吐尼亚孜 范旭东 《煤矿安全》 北大核心 2025年第4期174-182,共9页
为了确定利用瞬变电磁法探测准东煤田烧变岩水时的最优工作频率,以准东煤田红沙泉一号露天煤矿烧变岩地层为典型模型进行数值模拟,采用理论分析、正反演计算与现场试验的手段分别对感应信号强度上升沿时长、地层电阻率、工作频率的影响... 为了确定利用瞬变电磁法探测准东煤田烧变岩水时的最优工作频率,以准东煤田红沙泉一号露天煤矿烧变岩地层为典型模型进行数值模拟,采用理论分析、正反演计算与现场试验的手段分别对感应信号强度上升沿时长、地层电阻率、工作频率的影响展开对比分析。结果表明:准东煤田地层为低电阻率(约10~40Ω·m),烧变岩水为超低电阻率(约4.0Ω·m);工作频率决定建场时间,工作频率过高时容易因建场时间过短而影响瞬变电磁二次场信号,具体表现为感应信号强度随着上升沿时间的增加而减弱,且这种影响在地层电阻率降低时更加明显;正、反演计算结果显示,25.0、8.3 Hz工作频率对烧变岩水的感应信号均有反映,但25.0 Hz结果相比8.3 Hz反映变弱;采用25.0 Hz工作频率时的关断时刻,大地仍残留感应场,不符合瞬变电磁技术要求,对应反演的地电断面与实际不符且未反映出烧变岩富水区;采用8.3 Hz工作频率则不存在此类问题;瞬变电磁法在准东煤田工作频率过高时不能取得准确探测结果,8.3 Hz工作频率匹配400 m×400 m发射回线、11 A发射电流的组合参数时,可准确反映烧变岩水的分布;决定最优工作频率的因素为建场时间、探测深度和工作效率,应在建场时间和观测时间足够的基础上,选择尽量高的工作频率。 展开更多
关键词 准东煤田 煤田地质勘探 瞬变电磁法 低电阻率 烧变岩水 工作频率
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基于微震监测的底板隔水层采动破坏规律研究
10
作者 张艳利 杨明 +2 位作者 戚灵灵 郝殿 王春霞 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期110-117,共8页
目的为了探讨煤层底板隔水层采动破坏规律,保证工作面安全开采,开展基于微震监测的底板隔水层采动破坏规律研究。方法以赵固一矿16001工作面为研究背景,采用微震监测、数值模拟等方法分析工作面回采过程中底板隔水层的破坏特征。结果结... 目的为了探讨煤层底板隔水层采动破坏规律,保证工作面安全开采,开展基于微震监测的底板隔水层采动破坏规律研究。方法以赵固一矿16001工作面为研究背景,采用微震监测、数值模拟等方法分析工作面回采过程中底板隔水层的破坏特征。结果结果表明:底板隔水层垂向上具有明显的分层破坏特征,其中底板下≥0~10 m为“全面采动破坏层位”,具有超前性,即超前破坏占主导;底板下≥10~15 m为“局部采动破坏层位”,具有滞后性,即滞后破坏占主导;底板下≥15 m为“点状采动破坏层位”,主要表现为受地质构造影响下的采动破坏;采用微震能量核密度分析法计算得到16001工作面底板破坏深度,为15~20 m,最大破坏位置位于回采区域内工作面的中部,底板隔水关键岩层为L9灰岩下伏的粉砂岩层,数值模拟计算出的底板破坏深度结果与微震监测结果基本吻合。结论研究结果揭示了承压水上大采高工作面底板采动破坏规律,可为矿井底板突水治理提供参考依据。 展开更多
关键词 承压水 隔水层 破坏特征 微震监测 滞后破坏 数值模拟
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杨柳煤矿不同含水层地下水化学特征及形成机制研究
11
作者 胡双双 翟晓荣 +1 位作者 陈超 郭艳 《煤矿安全》 北大核心 2025年第10期171-180,共10页
矿井开采深度的增加以及煤层的大规模采空正在影响着矿区地下水系统结构,地下水化学特征及其演化规律的研究对煤矿的安全开采具有重要意义。以安徽淮北矿区杨柳煤矿不同含水层地下水为研究对象,结合数理统计分析、Piper三线图等多种方法... 矿井开采深度的增加以及煤层的大规模采空正在影响着矿区地下水系统结构,地下水化学特征及其演化规律的研究对煤矿的安全开采具有重要意义。以安徽淮北矿区杨柳煤矿不同含水层地下水为研究对象,结合数理统计分析、Piper三线图等多种方法,对杨柳煤矿地下水化学特征及其演化机制进行了系统分析。研究结果表明:研究区各含水层整体呈弱碱性,新生界第四含水层中以Na^(+)+K^(+)和SO_(4)^(2-)为主,二叠系砂岩裂隙含水层主要受到Na^(+)+K^(+)和HCO_(3)^(-)控制,石炭系太原组及奥陶系灰岩含水层中主要影响离子则为Ca^(2+)及SO_(4)^(2-);各含水层水化学类型有差异,新生界第四含水层以SO_(4)·HCO_(3)-Na·Ca型和HCO_(3)-Na·Ca型为主,砂岩裂隙含水层以HCO_(3)·Cl-Na型为主,太原组1~4灰含水层以SO_(4)-Mg·Ca·Na型为主,奥陶系灰岩含水层以SO_(4)-Ca·Mg型和SO_(4)·HCO_(3)-Ca·Mg型为主;矿区各含水层主要受岩石风化和蒸发浓缩作用的共同影响,水中盐岩及硅酸盐岩溶解构成了Na^(+)+K^(+)的主要来源,硫酸盐及碳酸盐岩溶解是Ca^(2+)、Mg^(2+)的主要来源,HCO_(3)^(-)除了碳酸盐溶解外,还受控于脱硫酸作用,SO_(4)^(2-)则主要源于硫酸盐溶解和黄铁矿氧化作用;在影响地下水化学组分的指标中,溶滤作用及人类活动的贡献较大。 展开更多
关键词 水化学特征 水资源保护 含水层 水质类型 矿井水害防治
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贵州清镇市猫场铝土矿矿坑涌水量预测分析
12
作者 罗爽 赵鹏 刘国斌 《云南冶金》 2025年第5期16-20,共5页
矿坑涌水量是制约矿山资源安全开采关键因素,其精确预测具有重要意义。以猫场铝土矿为研究对象,在充分研究矿区水文地质资料和基础上,选择比拟法和大井法对猫场铝土矿矿坑涌水量进行双重预测对比分析。结果表明,涌水量预测误差分别为2.... 矿坑涌水量是制约矿山资源安全开采关键因素,其精确预测具有重要意义。以猫场铝土矿为研究对象,在充分研究矿区水文地质资料和基础上,选择比拟法和大井法对猫场铝土矿矿坑涌水量进行双重预测对比分析。结果表明,涌水量预测误差分别为2.99%和3.13%,推荐比拟法作为矿区深部涌水量预测方法。研究成果可为地下矿山矿坑涌水量的精确预测提供一定借鉴。 展开更多
关键词 铝土矿 大井法 比拟法 涌水量 预测分析
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彝良毛坪铅锌矿430 m中段配电硐室突水治理 被引量：1
13
作者 黄光洪 周高明 孙帮涛 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期237-245,共9页
突水淹井是水文地质条件复杂的岩溶裂隙含水层充水矿山常见灾害,具有造成损失大、治理恢复困难等特点。在我国西南地区有大量受上古生界石炭系、二叠系岩溶裂隙含水层充水影响的铅锌矿山、铝土矿山,存在潜在突水淹井的危害,但以往鲜有... 突水淹井是水文地质条件复杂的岩溶裂隙含水层充水矿山常见灾害,具有造成损失大、治理恢复困难等特点。在我国西南地区有大量受上古生界石炭系、二叠系岩溶裂隙含水层充水影响的铅锌矿山、铝土矿山,存在潜在突水淹井的危害,但以往鲜有文献论述。以彝良毛坪铅锌矿突水淹井治理为例,通过对突水后观测孔水位,原有巷道涌水点水量变化及淹井后地下水渗流场、导水构造的研究,进一步验证了突水水源及导水通道,总结了突水致灾机理。针对性地采取了“控、阻、封”相结合的治理方案,先在上部巷道施工定向透巷钻孔构建巷道堵水段,再进行突水水源区导水断层注浆封堵。该治理方案既治标又局部治本,安全、高效地治理了突水,恢复了生产。避免了传统井下“先排后堵”及地表“先堵后排”治理方案可能进一步恶化水文地质条件、注浆效果不佳、井下近距离封堵安全风险大的缺点。分析总结的突水水源及通道研究方法、突水致灾机理及采取的“控、阻、封”相结合的治理方案,对我国西南地区类似大水矿山的突水淹井治理有较强的借鉴意义。 展开更多
关键词 突水 水文地质信息 水源 通道 致灾机理 治理方案
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矿井水水化学特征及生态复用研究——以山西省西山矿区为例
14
作者 杜珍妮 张家贵 +4 位作者 马彦彪 王益 李洋 袁可 袁进 《现代地质》 北大核心 2025年第5期1363-1372,共10页
山西省缺水地区煤炭开采引发的生态破坏与水资源枯竭已形成恶性循环,矿井水生态复用是破解该困境和实现矿区可持续发展的关键。本研究以山西省西山矿区8个煤矿为对象,通过主采区矿井原水采样检测,综合运用Piper三线图、Gibbs图及多元统... 山西省缺水地区煤炭开采引发的生态破坏与水资源枯竭已形成恶性循环,矿井水生态复用是破解该困境和实现矿区可持续发展的关键。本研究以山西省西山矿区8个煤矿为对象,通过主采区矿井原水采样检测,综合运用Piper三线图、Gibbs图及多元统计等方法,揭示了矿井水水化学特征及控制机制,并采用模糊综合评价与灌溉水质图解法评估其生态复用适宜性。结果表明,研究区矿井水均为高矿化度矿井水,TDS含量范围为1100~3330 mg·L^(-1),平均值为2060 mg·L^(-1);阳离子以Na^(+)和Ca^(2+)为主,阴离子以SO_(4)^(2-)为主,水样均呈现出低K^(+)和Cl^(-)的水质特征。研究区矿井水水化学演化主要受岩石风化作用控制,并受到离子交换作用与其他外界因素干扰的影响。研究区矿井水仅达到地下水Ⅴ类水质标准;USSL图和Wilcox图显示水样落于S1-S2和C3-C4区域,表明矿井水钠离子毒害风险较低、盐害风险较高,且仅镇城底矿矿井水具有生态灌溉潜能。西山矿区矿井水生态复用潜力有限,盐害是主要制约因素,需高度重视其对土壤环境和植物生长的盐害威胁。该研究成果可为矿区水资源高效安全利用提供科学依据。 展开更多
关键词 高矿化度矿井水 水化学特征 模糊综合评价 生态复用 西山矿区
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贵州某磷矿矿床充水因素分析及涌水量预测
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作者 漆增璠 王中美 +3 位作者 褚学伟 李贵冬 袁欢 苏成波 《水利规划与设计》 2025年第9期67-73,共7页
贵州岩溶区矿井突水事故频发,复杂的水文地质条件为矿山的安全开采带来隐患。文章以贵州某磷矿为研究对象,旨在分析其充水因素并预测涌水量,为矿山安全开采提供水文地质依据。基于矿区水文地质特征与矿床充水因素分析,采用大井法和水文... 贵州岩溶区矿井突水事故频发,复杂的水文地质条件为矿山的安全开采带来隐患。文章以贵州某磷矿为研究对象,旨在分析其充水因素并预测涌水量,为矿山安全开采提供水文地质依据。基于矿区水文地质特征与矿床充水因素分析,采用大井法和水文地质比拟法预测首采区涌水量。结果表明,该磷矿属岩溶充水矿床,灯影组岩溶含水层内的溶蚀裂隙水为主要充水水源,充水通道以构造断裂带、冒裂带为主;首采区正常涌水量为13528m^(3)/d,最大涌水量23545m^(3)/d。研究成果可为该磷矿的安全开采提供理论依据,并为岩溶山区矿产资源开发提供参考。 展开更多
关键词 水文地质特征 充水因素 矿井涌水量 大井法 水文地质比拟法
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煤层底板灰岩区域注浆浆液屈服强度性能实验 被引量：1
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作者 邹军 郭艳 +9 位作者 桂和荣 汪伟民 陈振林 刘发明 戴亚男 胡洋 陈增宝 李俊 高川 李恒 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期182-190,共9页
【目的和方法】近年来,地面定向钻区域注浆是煤矿区底板灰岩水害的首选技术。在其注浆工程实施中,浆液扩散半径一直备受关注,而浆液扩散半径受浆液剪切屈服强度(简称“屈服强度”)、浆液相对密度、注浆压力等多种因素制约,影响现场注浆... 【目的和方法】近年来,地面定向钻区域注浆是煤矿区底板灰岩水害的首选技术。在其注浆工程实施中,浆液扩散半径一直备受关注,而浆液扩散半径受浆液剪切屈服强度(简称“屈服强度”)、浆液相对密度、注浆压力等多种因素制约,影响现场注浆工程实施效果,其中屈服强度无法现场测试。以淮北煤田恒源煤矿实际注浆工况为例,通过配制不同水灰比浆液,开展浆液剪切实验,分析初始黏度、凝结时间等因素影响,获得屈服强度参数,探讨屈服强度对浆液扩散半径、注浆压力等因素的影响。【结果和结论】结果显示:(1)恒源煤矿P.O42.5级水泥制成的相对密度1.2~1.6的水泥浆,随着初凝时间的增加,浆液的初始黏度总体上随浆液相对密度的增大而增大,浆液相对密度越大,黏度增长越快。(2)区域注浆水泥在初凝之前的剪切应力在0~17 Pa,屈服强度在0~13 Pa;浆液相对密度1.2、1.3的浆液易于流淌,适用于底板太原组第三层灰岩窄而深的细微裂缝的灌注。(3)相同注浆条件下,随浆液屈服强度增加浆液扩散范围减小,当屈服强度为0.5 Pa时,浆液扩散范围大于35 m;当屈服强度大于1.5 Pa时,浆液扩散范围开始小于10 m。(4)示踪试验验证,实际浆液扩散较远处水泥主要来自屈服强度较低的相对密度为1.2的浆液,与室内实验结果相一致。该研究对注浆治理工程实施具有一定的参考作用。 展开更多
关键词 底板区域治理 浆液流型 浆液剪切实验 浆液屈服强度 淮北煤田恒源煤矿
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软硬互层岩体力学特征及破坏机制研究
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作者 周思怡 杨晓东 +2 位作者 王彦彪 杨晨静 宋晨鹏 《中国煤炭地质》 2025年第7期49-58,共10页
软硬互层岩体是由地质作用长期演化形成的特殊沉积地层,具有显著各向异性。随着基础设施不断延伸至复杂地质区域,研究其力学特征与破坏机制具有重要现实意义。采用理论分析与RFPA2D数值模拟相结合的方法,探究了岩层倾角、硬/软层厚比和... 软硬互层岩体是由地质作用长期演化形成的特殊沉积地层,具有显著各向异性。随着基础设施不断延伸至复杂地质区域,研究其力学特征与破坏机制具有重要现实意义。采用理论分析与RFPA2D数值模拟相结合的方法,探究了岩层倾角、硬/软层厚比和软硬岩强度比对岩体强度的影响。结果表明:岩层倾角越大,破坏所需位移先减后增,强度亦呈先降后升趋势,75°以上强度显著提高;硬岩厚度一定时,软岩越薄,强度越高但增幅减缓;在硬岩强度不变时,软岩强度越大,破坏位移和强度均随之增加。本研究为复杂地质条件下岩体稳定性评估提供了理论依据。 展开更多
关键词 软硬互层岩体 岩层倾角 层厚比 强度比 数值模拟
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单向压缩条件下裂隙岩体破裂特征研究
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作者 刘睿琛 杨晓东 +1 位作者 王彦彪 宋晨鹏 《中国煤炭地质》 2025年第5期65-71,共7页
裂隙岩体的破裂模式和力学强度研究一直是岩石力学与工程的研究热点。在外力作用下,岩体裂隙的扩展和贯通常导致工程事故,给工程建设领域带来了挑战。采用理论分析与数值模拟的研究方法,探究了单向压缩条件下含裂缝岩体的力学强度与破... 裂隙岩体的破裂模式和力学强度研究一直是岩石力学与工程的研究热点。在外力作用下,岩体裂隙的扩展和贯通常导致工程事故,给工程建设领域带来了挑战。采用理论分析与数值模拟的研究方法,探究了单向压缩条件下含裂缝岩体的力学强度与破裂特征,重点分析了裂缝长度和裂缝角度对岩体强度的影响规律。研究结果表明:在单向压缩条件下,裂缝岩体的峰值强度随着裂缝长度增大而减小,且呈明显的负相关;在单向压缩条件下,随着裂缝角度的增大,裂缝岩体的峰值强度先减小后增大,其强度变化呈现“U”形变化。 展开更多
关键词 裂隙岩体 数值模拟 单向压缩 岩体强度 破裂特征
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杭来湾煤矿水化学特征分析及其指示意义研究 被引量：1
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作者 张燚 王涛 +1 位作者 刘昊 刘泽杨 《陕西煤炭》 2025年第6期109-114,共6页
为了查明杭来湾煤矿煤层上覆地下水的补给来源以及与含水系统的连通状况,本研究采集了矿区地表水、地下水和矿井水样品,利用水化学组成、氢氧同位素组成(δD和δ^(18)O)和放射性锶同位素组成(^(87)Sr/^(86)Sr),探讨了矿区不同水体之间... 为了查明杭来湾煤矿煤层上覆地下水的补给来源以及与含水系统的连通状况,本研究采集了矿区地表水、地下水和矿井水样品,利用水化学组成、氢氧同位素组成(δD和δ^(18)O)和放射性锶同位素组成(^(87)Sr/^(86)Sr),探讨了矿区不同水体之间的水力联系。结果表明,目前直罗组承压水是矿井水主要的补给源;矿区地表的田间洼地和池塘与萨拉乌苏组潜水对矿井水的贡献不显著;萨拉乌苏组潜水目前不是矿井水的直接充水水源。这些结果对煤矿探放水措施提供了重要科学支撑。 展开更多
关键词 杭来湾煤矿 地下水 水化学 同位素
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彬长矿区高家堡煤矿洛河组沉积环境及微观控水规律
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作者 李晓龙 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第9期120-134,共15页
【目的和方法】针对黄陇侏罗纪煤田顶板洛河组砂岩含水层沉积环境认识不统一、富水岩性不明的难题,以陕西高家堡煤矿洛河组砂岩为研究对象,选取洛河组不同岩性岩心试样,在综合分析颜色、岩性及其组合、石英颗粒表面形貌特征、矿物成分... 【目的和方法】针对黄陇侏罗纪煤田顶板洛河组砂岩含水层沉积环境认识不统一、富水岩性不明的难题,以陕西高家堡煤矿洛河组砂岩为研究对象,选取洛河组不同岩性岩心试样,在综合分析颜色、岩性及其组合、石英颗粒表面形貌特征、矿物成分、沉积构造、沉积结构等基础上,结合粒度参数综合分析沉积环境;采用气测法、饱和水称重法测试洛河组全段不同岩性、不同沉积环境砂岩的渗透率、孔隙率和饱和含水率;基于NMR和CT技术研究洛河组含砾砂岩、粗砂岩等6类砂岩的微观孔隙结构;结合洛河组沉积环境与孔渗特征成果,综合分析洛河组垂向各层段微观控水规律。【结果和结论】洛河组地层上段为紫红色或棕红色,夹杂灰白色含砾砂岩,中段为紫红色或棕红色,也夹杂白色含砾砂岩,下段为棕红色,下段底部局部夹杂薄层灰白色含砾砂岩;砂岩碎屑颗粒发育碟形撞击坑,大型板状交错层理发育,体现出风成沉积环境;砂岩矿物以石英、长石、方解石和黏土矿物为主;在研究区洛河组底部发现棕红色泥岩含大量方沸石矿物,厘定洛河组下段为典型的湖泊相沉积,全段为风水交替叠置沉积体;砂岩饱和含水率为2.87%~11.84%,孔隙率为6.87%~23.91%,有效孔隙率为2.32%~12.79%;砂岩孔径总体大孔占比较高,中孔次之,细粒及其以上粒度砂岩含微裂隙,孔径主要分布区间为34.57~180.00μm;主要富水岩性为巨粒−细砂岩,粉砂岩富水性弱,水成含砾砂岩富水性最弱;上段含砾砂岩占比小于中段,主要岩性为巨粒−细砂岩,基本不含粉砂岩和泥岩,上段富水性较强;上段和中段标志层为厚层冲积相,孔隙率、有效孔隙率和饱和含水率最低,且中段以中、细砂岩沉积为主,水成中砂岩孔隙率和有效孔隙率较低,泥岩和粉砂岩占比显著增加,中段富水性较上段弱;下段岩性以厚层泥岩为主,夹粉砂岩,其富水性弱。研究成果为判识洛河组砂岩富水性提供理论依据,也可指导矿井防治水工作。 展开更多
关键词 洛河组 粒度参数 沉积环境 孔隙率 渗透率 含水率 控水规律 彬长矿区
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