基于水化学和氢氧同位素特征的小屯煤矿充水条件研究

充分辨识小屯煤矿充水条件是矿区防排水工作布置的关键。在梳理矿区水文地质结构的基础上,利用水化学和氢氧同位素方法分析了矿区不同含水层地下水的化学类型与水化学组成特征,辨识了不同含水层地下水与矿井水之间的水力联系,探讨矿井可能的充水来源。结果表明:以三叠系夜郎组玉龙山段岩溶裂隙含水层为代表的地下水主要表现为以HCO~-_3、Ca~(2+)为主要水化学组成,水化学类型为HCO_3-Ca型,且地下水中NO~-_3浓度偏高、较为富集重同位素,而矿井水表现为高浓度SO~2-_4、Na~+、TDS等水化学组成特征,水化学类型为SO_4·HCO_3-Na型,且矿井水中NO~-_3浓度普遍偏低、氢氧同位素组成偏轻,与二叠系长兴-大隆组、龙潭组等裂隙水水化学和氢氧同位素组成近似;小屯煤矿仍主要以二叠系长兴-大隆组、龙潭组等为主要充水含水层,两者之间水力联系密切,而局部通道可能受到上覆三叠系夜郎组玉龙山段岩溶裂隙水的影响。     

采煤影响下峰峰煤炭矿区岩溶地下水水动力环境的演变

采煤影响后的岩溶地下水,强径流区的水动力特征虽未根本改变,但仍发生了明显的变化。采煤后,岩溶水的水流速率明显变慢,水力梯度加大,含水层间水力联系加强,因溶解矿物的差异也造成了水化学场的异同。因处于煤矿开发利用的不同阶段,不同径流区岩溶水水动力特征也存有明显的差异。     

西南喀斯特峰丛-洼地水力联系特征分析

西南喀斯特流域具有独特的峰丛-洼地水流特征及水力联系,本文针对陈旗小流域,根据山坡岩溶泉、洼地观测井水位、水温、水化学以及气象实测数据,利用统计分析方法,分析不同水源动态变化特征;结合电阻率层析成像(ERT)探测结果,解析山坡与洼地之间的水力联系。结果表明:反映山坡表层岩溶带作用的山坡泉对降雨响应迅速,土层覆盖厚的洼地含水层相对较慢。洼地含水层与山坡表层岩溶带水力联系呈现分段规律,反映枯期和雨季山坡侧向流、洼地降水垂向补给对洼地地下水影响程度存在差异,该研究为揭示喀斯特山区峰丛-洼地水文循环过程提供科学依据。     

泥河铁矿充水岩层水文地质特征分析

泥河铁矿主要矿体埋藏深度达700m以上,其围岩次生石英岩构成的含水层为泥河铁矿的间接充水水源,其地下水的补给来源和补给途径对矿区开采有着不可忽视的关键意义。本文从水文地质条件出发,对泥河铁矿深层含水层的补径排条件、形成过程及水化学组分特征进行了研究。结果表明:深部次生石英岩含水层位于泥河铁矿主矿体之上,其水位动态与大气降雨动态不相关,抽水试验揭示其与上部双庙组熔岩裂隙含水层之间水力联系不密切,该含水层只能通过熔岩裂隙接受微弱的侧向补给;推测在庐枞火山岩盆地演化的大环境下次生石英岩含水层的形成环境属半封闭-封闭状态,泥河矿区内该含水层地下水的水化学组分和附近成矿原因相似的罗河铁矿区相同含水层地下水的水化学组分均呈现硫酸根浓度、矿化度含量异常高的特征也证明了这一结论,从而可定性判断该含水层的地下水属于静存储量,有利于矿区的疏干排水,对矿区防治水有一定的指导意义。     

矿井酸性水的综合治理

丰城矿务局尚庄三井是一对开发河西C煤组的试验矿井,现采用中深部顶水采煤法,开采巨厚的长兴灰岩(含水层)下的C_(23)煤层。第一水平大巷布在-120m标高,回风巷位于-15m标高,设计井型为21万吨/年。考虑由于长兴灰岩的浅部岩溶极为发育,水量丰富,水力联系较强、若采用疏干采煤方案将会导致地面大量塌陷,并危及大面积农田和众多村庄的安全,故采用顶水采煤方案。该井充水因素以顶板长兴灰岩岩溶水为主,其水质属PH值7.5的HCO_3-Ca型淡水,但因主采的C_(23)煤层富含黄铁矿易产生强酸性水,加上浅部小井大量酸性水流入井下,致使排水设施腐蚀严重,使矿井面临     

尚庄煤矿矿井水净化处理

1 概况 丰城矿务局尚庄煤矿1968年建成投产,是开采上二迭纪龙潭煤系老山段煤层。设计能力为21万t/年。随着矿井开采的不断发展,矿井涌水量不断增多,日排水量达到1500t,其悬浮物含量在500mg/l以上。因矿井水未经任何处理对外排放,污染了地面水     

昆仑山隧道渗(漏)水水力联系及水动力参数试验研究

隧道施工过程中经常发生隧道涌(漏)水现象,对施工或运营安全可能造成较大影响。为了从根本上治理隧道渗漏水害,首先必须详细准确了解水害的根源,即渗漏水点与地表水源之间的水力联系。对于岩溶管道水比较有效的研究方法是开展连通试验,而对于渗透性能差、水力联系复杂的基岩裂隙水地区开展连通试验是不多的, 尤其是在高纬度、高海拔、以及多年冻土地区开展隧道渗漏水水力联系试验研究尚属首次,值得进一步深入探讨研究。本文针对青藏铁路昆仑山隧道渗漏水情况,在详细调查研究基础上,采用多种形式的连通试验,对昆仑山隧道渗漏水的径流条件和围岩渗透性能进行分析,并进行渗漏水的主要水动力参数计算,为该隧道渗漏水害的治理提供了科学依据。     

基于水化学和氢氧同位素的东宫河流域不同水体转化关系研究

为明晰秦皇岛东宫河流域水环境特征,以该流域大气降水、地下水及地表水为研究对象,通过对水化学和氢氧稳定同位素样品测试及特征分析,揭示其时空变化特征及大气降水、地下水和地表水的相互转化关系.结果表明:①东宫河流域地下水（第四系孔隙水、岩溶水、裂隙水）和地表水（河水、泉水）的水化学类型,枯水期较丰水期丰富.丰水期水化学类型主要以HCO₃-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主;枯水期水化学类型以HCO₃-Ca型、HCO₃-Ca·Mg型、HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca·Mg型为主.②研究区第四系孔隙水和泉水的离子含量变化受季节影响较大,枯水期离子含量变化较丰水期显著;岩溶水和裂隙水各离子含量变幅较小,基本趋于稳定.岩溶含水层和裂隙含水层中富含石膏,为SO₄2-的主要来源;Na+和Cl-主要来源于易溶解盐NaCl,Ca2+和Mg2+主要来源于方解石的风化溶解.③东宫河流域地下水、地表水及大气降水之间存在密切的水力联系,针对氢氧同位素的组成分析表明,大气降水为地下水和河水的主要来源;不同泉水补给来源存在差异性,泉水主要接受岩溶水补给,同时也受蒸发作用影响;第四系孔隙水接受大气降水和河水的双重补给;裂隙水主要接受山区降水径流补给.研究显示,东宫河流域不同水体中离子含量受降雨量、温度和地质背景等影响,不同水体间联系密切,相互补给排泄.      

龙子祠泉域岩溶地下水水化学特征及成因

龙子祠岩溶水是临汾市工农业生产和城市水源地.查明污染特征及成因,对合理开发利用岩溶地下水资源与泉域生态保护具有重要的意义.本研究以龙子祠泉域岩溶地下水系统为研究对象,通过样品采集与同位素分析,综合运用水化学(Durov图、离子比例、Gibbs图、硫同位素和氢氧同位素)方法分析地下水水化学特征.揭示了龙子祠泉水的水文地球化学特征和环境同位素特征.龙子祠泉域岩溶地下水水化学场从深埋滞留区到补给区到径流、排泄区具有明显的分带性.龙子祠岩溶地下水主要为SO_4·HCO_3-Ca和SO_4·HCO_3-Ca·Mg型水,SO_4~(2-)值为61.6～1 503 mg·L~(-1),均值为481.4 mg·L~(-1),SO_4~(2-)超标比例为70.3%.其SO_4~(2-)主要来源于石膏的溶解和煤系地层FeS_2氧化,其中龙子祠泉水中SO_4~(2-)源于FeS_2氧化的比例为20.2%.依据氢氧、硫同位素得出70%的岩溶地下水不同程度的受到煤矿酸性水的污染.利用Phreeqc软件模拟得出:研究区水化学特征主要受白云石、岩盐和石膏的溶解作用与去白云石化作用.     

基于稳定同位素和水化学成分的西南喀斯特流域径流划分

针对喀斯特流域下垫面空间异质性强,地表、地下径流转化复杂的特点,本文选择贵州陈旗实验小流域,根据实地调查流域内水源位置以及同位素、水化学样品的采集,将流域内水源划分为地表水(仅当强降雨时发生)、表层岩溶带水和深层地下水,采用稳定同位素和水化学成分组合方法划分了流域出口径流的水源成分。结果表明:降雨期间,坡面地表径流所占比例较少,小于10%,表层岩溶带所占比例在28%～45%之间,地下径流所占比例在49%～62%之间;降雨过程中表层岩溶带径流比例增大,地下径流比例减少。降雨过后,表层岩溶带径流比例迅速减少、地下径流比例呈现增加趋势;地下径流是无雨期流域出口断面径流的主要组成部分,无雨期地下径流占地下暗河出口径流量68%～88%。     

采煤驱动下复杂井田含水层化学特征与水力联系辨识

通过分析复杂井田不同含水层的常规元素、微量元素、氘氧同位素与氚同位素的水化学特征来判断各含水层的水力联系,并分别建立了Piper识别图版、Durov识别图版、氘氧同位素识别图版,借此可以快速甄别矿井突水的来源.结果表明:研究区地下水主要为大气降水补给,第四系含水层与直罗组含水层存在显著联系,直罗组含水层与延安组存在有限的联系.利用各含水层不同岩性导致的水化学离子特征差异和氘氧同位素、氚同位素的示踪特性建立识别图版,可有助于快速识别补连塔矿区突水水源,并对不同含水层的突水事故提出针对性的解决措施.     

青木关岩溶槽谷地下水含水层固有脆弱性评价

摘要：岩溶地下水脆弱性评价是基于保护岩溶含水层从而有效地管理和利用地下水提出的有效方法和手段。我国西南岩溶区大多数地区缺少应有的地下水保护带,地下水比较容易受到污染。基于“起源一路径一目标”模型,考虑三个因子：覆盖层（0）、径流特征（c）、降雨条件（P）,对重庆市青木关岩溶槽谷地下水含水层固有脆弱性进行了定量评价。结果...     

复杂岩溶矿床延深水平涌水量的预测

随着岩溶矿床的延深开采,矿坑涌水量的计算成为防治水害首先要解决的难题。文章创造性地采用国外广泛采用的岩溶水衰减动态分析法,选择了我国南方复杂岩溶含水层中有代表性的重庆市红岩煤矿,将丛林采区茅口组岩溶水动力单元和该单元南大巷(标高+370 m)的茅口灰岩岩溶含水层的主要排水点-1号突水点作为研究对象,建立了该单元岩溶含水层的计算模型-衰减动态(流量和水位)方程,求出了岩溶水动力单元水均衡、地下水储量计算和矿坑涌水量预测的水文地质参数:a、T、K、S、μ、Ie,建立了该单元岩溶裂隙-管道水的水均衡方程, 根据连续观察一个水文年以上的丰富地下水动态资料,预测了红岩煤矿370 m标高以下的延伸开采水平(295- 370 m)矿坑涌水量。     

盘龙铅锌矿区充水条件分析与基于GM(1,1)-Markov模型的涌水量预测

岩溶水害是威胁矿山开采安全的主要灾害之一。以广西武宣盘龙铅锌矿区为研究对象，在分析水文地质条件和岩溶发育的基础上，对矿区的充水条件进行了分析，并结合灰色理论与马尔科夫理论等方法对矿区涌水量进行了预测。结果表明：碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶含水层为矿区的主要含水层，其富水性中等；岩溶含水层是矿区涌突水的主要充水水源，其他充水水源还包括黔江、大气降雨和地表积水等，主要是通过裂隙、溶洞、采空区冒落带和导水裂隙带等充水通道直接或间接充水；采用GM(1,1)模型、GM(1,1)残差模型和GM(1,1)-Markov模型对2010—2020年矿区涌水量进行预测，并对模型预测精度进行了检验，其中GM(1,1)-Markov模型的预测精度最优，平均相对残差仅为1.96%,并预测得出2021年上半年和下半年该矿区涌水量分别为825.08 m³/h、867.40 m³/h。该研究结果可为矿区安全生产和涌突水防治提供理论依据。     

淮南潘谢矿区岩溶水化学特征及其形成机制研究

淮南煤田深部煤层开采受其下部岩溶水害的干扰,分析其化学组分分布规律、探讨其形成过程,可为水害防治提供一定的理论指导。本文以淮南潘谢矿区太原组岩溶含水层为研究对象,通过分析其水文地质背景,采用多元统计、水化学组分、水文地球化学反向模拟等方法,对该区两个次一级水文地质单元的水化学组分进行分析。结果表明：受挤压-拉张作用下的古地貌是影响古地下水补、径、排的重要因素;Ⅰ区、Ⅱ区阴、阳离子均以Cl^-、Na⁺+K⁺为主,但Ⅱ区中HCO₃^-占比较大,且Ⅰ区SO₄^2-含量大于Ⅱ区;受局部开放的氧化环境影响,Ⅰ区主要以阳离子交换作用为主,存在黄铁矿氧化,而Ⅱ区以阳离子交换作用与黄铁矿的氧化为主,为还原环境,但逐步向部分氧化环境转变;长期的矿山开采活动使得区内岩溶地下水流系统发生持续改变,也是影响单元间岩溶水质产生差异性的重要因素。     

焦作地区岩溶地下水铬(Ⅵ)污染过程研究

岩溶地下水是焦作市主要饮用水水源,受人类活动影响,局部地下水中铬(Ⅵ)浓度逐渐升高。利用氢氧稳定同位素在辨析不同水体水力联系方面的原理,结合不同水体的水化学组成,判定岩溶地下水中铬(Ⅵ)污染来源。结果表明,研究区岩溶地下水铬(Ⅵ)含量升高与粉煤灰有关,主要污染过程为含铬粉煤灰的灰水渗滤液借助凤凰山断层破碎带进入岩溶地下水G6,同时进入下游岩溶地下水G1,泉水、大气降水、河水以及土壤等不会引起岩溶地下水铬(Ⅵ)含量升高。     

古堆泉域岩溶地下水水化学特征及成因

古堆泉为山西省著名岩溶大泉之一,是唯一的中低温温泉,具有悠久的开发观赏历史,凝聚着丰厚的人文积淀.以古堆泉域岩溶地下水为研究对象,通过系统地样品采集与同位素分析,综合运用水化学（Durov图、离子比例、Gibbs图和氢氧同位素）同位素方法分析地下水水化学特征和地下水系统径流特征.古堆泉域岩溶地下水的⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr值在0.709~0.717之间,Mg/（Mg+Ca）值在0.27~0.74之间.通过分析Sr同位素组成和Mg/（Mg+Ca）、1/Sr变化特征,得出古堆泉域岩溶地下水为深部热水与浅部冷水的混合水,中条山南梁泉岩溶水子系统呈现碳酸盐岩地层径流特征,佛岭山-高显海头泉岩溶水子系统和侯马盆地深循环子系统呈现碳酸盐岩地层与火成岩地层径流特征,塔儿山-九原山古堆泉岩溶水子系统呈现碳酸盐岩地层与古老硅铝质岩地层径流特征.通过2014年样品与2021年相同位置取样点的氢氧同位素比对分析,得出古堆泉口水样变化原因是其受三泉水库补给随时间的积累的结果,三泉水库的变化原因是受引黄水的影响.研究区岩溶地下水水化学类型可分为SO₄-Na、SO₄-Ca、HCO₃-Na、HCO₃-Mg、HCO₃-Ca和Cl-Na型.岩溶地下水水化学类型从HCO₃-Ca·Mg→HCO₃·SO₄-Ca·Mg→SO₄·HCO₃-Na·Ca→SO₄·Cl-Na·Ca呈现明显的水化学成分分带.     

盐城市地下水资源预测评价

盐城市是江苏省苏北沿海的新兴城市，区内从上至下分布有供水意义的含水层分别为中更新统第Ⅱ承压含水层，下更新统第Ⅲ承压含水层和中、上新统第Ⅳ承压含水层，其间以弱含水的粘性土层相分隔，并发生强烈的水力联系。本文将采用三维数值模型，在模型识别、验证的基础上，结合对地面沉降、咸水入侵等地质环境控制的要求，以2003年的地下水开采布局为基础。规划、预测了到2020年12月底，第Ⅱ承压含水层、第Ⅲ承压含水层和第Ⅳ承压含水层中的最低地下水位分别恢复到-20m、-30m和-40m时，各含水层中地下水的开采量及地下水的最优开采布局，并预测了未来各含水层地下水位降落漏斗趋于稳定的地下水开采量。     

西龙河峄山断层带水源地开采井位确定中水质因素分析

水质因素是地下水水源地开采井位确定中必须考虑的重要因素之一。该文根据西龙河峄山断层带水源地具体水文地质概况及备选开采井水质监测数据,进行了详细的备选开采井水质因素分析:不但利用模糊综合评判法,建立了地下岩溶水环境质量评价数学模型,对水源地投产前各备选开采井水环境状况进行了评价,而且利用模糊聚类分析法进行了各井水化学分类;并根据所得评价和分类结果,研究了地下水各种属性、含水层间的水力联系以及地下水的补排关系,从而进一步论述了开采井选定投产后水质可能产生的变化及应采取的防护措施,进而达到了水质污染预警的目的。水质因素分析为该水源地开采井位的最终选定提供了有力依据。     

贵州省遵义锰矿铜锣井矿段大型群孔抽水试验及其实用意义

贵州省遵义锰矿铜锣井矿段属于大型沉积碳酸盐锰矿床,现行矿床水文地质工程地质普查勘探规范中规定[1],对中等和复杂类型的岩溶充水矿床,必须进行群孔抽水试验,因此,在详查阶段对矿床充水主要含水层进行了一次以大口径单主孔配以强有力的深井泵的大型群孔抽水试验.本文对该次大型群孔抽水试验进行了分析研究.