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基于集对分析-可变模糊集耦合法的砂岩含水层富水性评价——以宁东矿区金家渠井田侏罗系直罗组含水层为例

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煤炭学报 2020年第7期45卷 2432-2443页

作者：韩承豪魏久传谢道雷徐建国张伟杰赵智超山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 兖州煤业鄂尔多斯能化有限公司内蒙古鄂尔多斯017000

我国西北地区的侏罗系煤炭资源开采过程中面临顶板水害威胁,其危害程度与煤层上覆地层的水文地质结构有关,对煤层顶板含水层富水性进行合理有效的预测评价,有利于对顶板水害防治做出科学的决策,从而实现安全开采。以宁东矿区金家渠煤矿... 详细信息

我国西北地区的侏罗系煤炭资源开采过程中面临顶板水害威胁,其危害程度与煤层上覆地层的水文地质结构有关,对煤层顶板含水层富水性进行合理有效的预测评价,有利于对顶板水害防治做出科学的决策,从而实现安全开采。以宁东矿区金家渠煤矿为例,基于岩性,选取了砂岩等效厚度,砂岩岩性系数,砂泥互层数3个评价因素,建立了岩性影响指数评价指标;基于构造,针对断层、褶皱,选取了断层交端点密度、断层规模密度、煤层倾角变异系数3个指标作为主采煤层上覆直接充水含水层-直罗组砂岩含水层富水性的评价指标。在此基础上,引入集对分析-可变模糊集耦合评价方法,构建了基于集对分析-可变模糊集耦合评价法的直罗组含水层富水评价模型。利用“联系度”实现了富水评价指标与评价等级间的反映联系,利用“相对隶属度函数”实现了富水评价指标值之间的有机融合。在富水性相对分区的基础上,以研究区钻孔抽(放)水试验的单位涌水量为基准,综合确定了研究区富水性分区,结果表明,研究区整体富水性较弱,具有中等、弱2个等级分区,其中富水性中等区域主要位于研究区中北部,富水性弱区主要位于南部、东部及西部。

关键词：富水性直罗组含水层集对分析可变模糊集金家渠井田顶板水害防治

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神府南区直罗组含水层富水性研究

灾害学 2022年第3期37卷 219-226页

作者：方楚婧杨泽元范立民马雄德孙魁郭人泰张奥奇李舒刘胜祖长安大学水利与环境学院陕西西安710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室陕西西安710054 陕西省地下水与生态环境工程研究中心陕西西安710054 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 陕西省地质环境监测总站矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054

针对神府南区直罗组含水层的弱—中等富水性与煤矿开采实践中较大涌水量之间的矛盾,采用普通薄片、铸体薄片、压汞试验等测试技术,基于钻探、抽水试验和水质分析资料,从微观和宏观角度研究了直罗组含水层的富水性。根据孔隙、孔喉的大... 详细信息

针对神府南区直罗组含水层的弱—中等富水性与煤矿开采实践中较大涌水量之间的矛盾,采用普通薄片、铸体薄片、压汞试验等测试技术,基于钻探、抽水试验和水质分析资料,从微观和宏观角度研究了直罗组含水层的富水性。根据孔隙、孔喉的大小分布及连通性,结合毛管压力曲线,将研究区的孔隙结构划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种类型,对比钻孔单位涌水量,从Ⅰ类到Ⅳ类孔隙结构,其富水性从中等富水逐渐变成弱富水;孔隙度和渗透率主要受孔喉大小、孔隙及吼道面积所控制,渗透率还受孔喉连通性和孔喉分布集中程度的影响。直罗组含水层富水性影响因素分析表明沉积相是富水性强弱的主控因素,其次是天窗,第三是构造发育及岩石风化程度和岩层渗透性变异,这些影响因素的特定组合,可能导致局部强富水,威胁煤矿安全生产,需加强煤矿区含隔水层三维空间展布研究。

关键词：微观孔隙结构富水性单位涌水量天窗直罗组含水层神府南区

神府矿区直罗组含水层水质形成的水文地球化学过程研究

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水利水电技术（中英文） 2023年第1期54卷 151-162页

作者：谢臣臣孙魁吴亚坤范靓慧孙亚乔富馨毅马雄德自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054 长安大学水利与环境学院陕西西安710054

【目的】为探究神府矿区直罗组含水层地下水化学形成机制和控制因素,【方法】选取侏罗系直罗组风化基岩层和基岩层地下水为研究对象,综合运用Piper图、反距离权重法、Spearman相关性分析、离子比例关系和反向水文地球化学模拟等方法进... 详细信息

【目的】为探究神府矿区直罗组含水层地下水化学形成机制和控制因素,【方法】选取侏罗系直罗组风化基岩层和基岩层地下水为研究对象,综合运用Piper图、反距离权重法、Spearman相关性分析、离子比例关系和反向水文地球化学模拟等方法进行分析。【结果】结果表明:神府矿区直罗组地下水呈弱碱性,风化基岩含水层为低矿化度HCO_(3)型水,基岩含水层为高矿化度HCO_(3)型水。沿西北向东南方向,地下水由补给区流向排泄区,水化学类型复杂,演化规律为HCO_(3)型→HCO_(3)·SO_(4)型,局部出现SO_(4)型和Cl型。直罗组风化基岩层地下水主要水文地球化学作用为方解石、石膏、钾长石沉淀和白云石、岩盐和钠长石溶解,其次是Na-Ca阳离子交替吸附作用和黄铁矿氧化作用;基岩层地下水质形成主要受方解石、石膏、岩盐和钾长石沉淀与白云石和钠长石溶解等岩石风化作用控制,其次是Na-Ca阳离子交换、脱碳酸作用和混合作用。【结论】研究结果能够为区域地下水资源开发利用提供理论支持。

关键词：直罗组含水层水化学特征水文地球化学过程神府矿区

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鄂尔多斯盆地北部直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式

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煤炭学报 2024年第2期49卷 917-928页

作者：范立民孙魁马万超胡俭马雄德王建文吴立群苗彦平荣辉中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 陕西省地质环境监测总站自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054 陕煤集团神木张家峁矿业公司陕西神木719300 长安大学水利与环境学院陕西西安710054 陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司陕西神木719300 中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074 陕煤集团神木红柳林矿业公司陕西神木719300

近十几年来,鄂尔多斯盆地北部煤矿开采频频受到了直罗组地下水的威胁,甚至出现了突水事故。区内以直罗组地下水为充水水源的大水矿井连片分布,且与直罗组古河道砂体关系密切。为阐释神府南区直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式,在直罗... 详细信息

近十几年来,鄂尔多斯盆地北部煤矿开采频频受到了直罗组地下水的威胁,甚至出现了突水事故。区内以直罗组地下水为充水水源的大水矿井连片分布,且与直罗组古河道砂体关系密切。为阐释神府南区直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式,在直罗组古河道砂体空间分布及其对地下水赋存控制作用研究的基础上,从研究区尺度、井田尺度和工作面尺度,分析了直罗组古河道砂体与矿井涌水的关系,提出了直罗组古河道砂体下矿井涌水模式。结果表明:神府南区直罗组古河道冲刷带沿红碱淖—尔林兔—锦界一线发育,冲刷带内延安组第5段几乎被冲刷剥蚀殆尽,在局部地区延安组第4段也遭受了冲刷。根据砂分散体系分析和隔水岩组发育特征,将冲刷带内充填沉积的古河道砂体分为3级。直罗组古河道砂体富水性的强弱主要受控于砂体规模、物性特征和风化作用,一级砂体(主河道)区域富水性强于二级砂体(分支河道)及三级砂体(三角洲间湾、分流间湾)区域,当砂体遭受风化后,其富水性将进一步增强。基于不同尺度下砂体分级、风化砂体厚度与矿井涌水关系的分析,提出了研究区东部现阶段古河道砂体下生产矿井的3种涌水模式。强涌水模式,主要位于一级砂体分布区,风化砂体厚度一般≥30 m。中等涌水模式,主要位于一级砂体的边缘或二级砂体区域,风化砂体厚度一般10~30 m。弱涌水模式,主要位于三级砂体区域,风化砂体厚度一般<10 m。

关键词：直罗组含水层古河道砂体矿井涌水模式水资源保护(保水采煤) 鄂尔多斯盆地北部

鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2004-2020页

作者：孙魁范立民马万超陈建平彭捷张鹏华高帅李成苗彦平王宏科陕西省地质环境监测总站自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 陕煤集团神木红柳林矿业公司陕西榆林719000 陕西陕煤陕北矿业有限公司陕西榆林719000

煤矿水害是陕北侏罗纪煤田的主要灾害,直罗组地下水是主要突水水源之一。为研究鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义,借助Durov图、Piper三线图、Gibbs图、Stiff图以及主成分分析等手段,深入研究直罗组地下水地球化... 详细信息

煤矿水害是陕北侏罗纪煤田的主要灾害,直罗组地下水是主要突水水源之一。为研究鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义,借助Durov图、Piper三线图、Gibbs图、Stiff图以及主成分分析等手段,深入研究直罗组地下水地球化学特征,阐释其对直罗组与上覆含水层之间水力联系及地下水径流条件的指示意义。结果表明:自西部正常基岩区至东部风化基岩区,直罗组地下水pH以及TDS、K^(+)+Na^(+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)质量浓度均呈现出逐渐减小的趋势。直罗组地下水水化学类型存在一定差异,西部直罗组埋藏较深区域,地下水水化学类型以SO_(4)-Na型、SO_(4)·Cl^(-)Na型和HCO_(3)·SO_(4)-Na型为主,向东至直罗组基岩风化区,地下水类型过渡为HCO_(3)-Ca型和HCO_(3)-Ca·Mg型等。直罗组地下水水化学形成受岩石风化作用、交替吸附作用、脱硫酸作用以及溶滤作用的控制。氢氧同位素和水化学特征对含水层之间水力联系具有明显的指示作用,氢氧同位素、典型钻孔地下水水化学离子浓度和区域地下水水化学特征分析表明,研究区西部直罗组正常基岩地下水与洛河组、萨拉乌苏组地下水基本不存在水力联系;东部直罗组风化基岩与萨拉乌苏组地下水水力联系紧密。卤族元素Cl^(-)对直罗组地下水径流条件指示作用明显,研究区西部直罗组正常基岩地下水径流滞缓,地下水以静储量为主;而在基岩风化区,由于直罗组风化基岩孔隙、裂隙发育,储水性和渗透性明显增强,并与第四系地下水发生了强烈的混合作用,地下水径流强度大,地下水以动储量为主。

关键词：直罗组含水层水化学特征水力联系地下水径流条件鄂尔多斯盆地

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呼吉尔特矿区深埋工作面顶板水文地质特征

煤矿安全 2019年第9期50卷 179-182页

作者：徐圣集陕西延长石油巴拉素煤业有限公司陕西榆林719000

鄂尔多斯盆地侏罗纪深埋煤田区作为我国未来煤炭资源开发的重点区域,防治水工作是矿井安全生产面临的最重要任务。为了查清主采煤层顶板水文地质特征,以呼吉尔特矿区深埋工作面为研究对象,从地质沉积、含水层空间分布、富水规律和工作... 详细信息

鄂尔多斯盆地侏罗纪深埋煤田区作为我国未来煤炭资源开发的重点区域,防治水工作是矿井安全生产面临的最重要任务。为了查清主采煤层顶板水文地质特征,以呼吉尔特矿区深埋工作面为研究对象,从地质沉积、含水层空间分布、富水规律和工作面涌水量等方面开展研究。结果表明:受河流相沉积控制,呼吉尔特矿区主采煤层顶板发育了砂泥岩互层结构地层,受毛乌素沙漠强富水松散层水下渗作用,作为直接充水含水层的真武洞砂岩和七里镇砂岩具有'高水压、强富水、非均一'特征,特别是七里镇砂岩含水层,未扰动条件下水压为6 MPa,井下单孔涌水量为150~160 m^3/h;工作面放水试验和采前预疏放结果表明,直接充水含水层具有良好的可疏降性,先期开采段(0~600 m)采前大部分顶板钻孔水量降至5 m^3/h以下,水压降至1 MPa以下,具备安全回采的水文地质条件;整个工作面回采过程中,总的排水量高达787.0×10~4m^3,富水系数为1.48,远大于神府、新街等矿区,表明呼吉尔特矿区煤层顶板直接充水含水层富水性较强,必须加强防治水工作,以保证本地区煤炭资源的安全开发。

关键词：水文地质特征深埋工作面直罗组含水层涌水量呼吉尔特矿区