榆神府矿区烧变岩及地下水资源特征_蒋泽泉
陕北榆神府矿区保水采煤工程地质条件研究
第25卷第5期煤 炭 学 报Vol.25 No.5 2000年10月J OURNAL OF CHINA COAL SOCIET Y Oct. 2000 文章编号:0253-9993(2000)05-0449-06陕北榆神府矿区保水采煤工程地质条件研究3李文平1,叶贵钧2,张 莱3,段中会4,翟丽娟3(11中国矿业大学资源与环境科学学院,江苏徐州 221008;21中国煤田地质总局,河北涿州 072752;31中国煤田地质总局水文地质局,河北邯郸 056004;41陕西省一八五煤田地质勘探队,陕西榆林 719000)摘 要:以煤田地质勘探资料为基础,结合野外工程地质测绘、原位测试和室内试验,分析总结了榆神府矿区与保水采煤相关的工程地质条件特点,进行了工程地质条件分区,在此基础上,初步讨论了不同工程地质区保水采煤的可能性.关键词:榆神府矿区;保水采煤;工程地质条件;分区中图分类号:P33315 文献标识码:A 陕北侏罗纪煤田是我国现已探明煤炭储量最大的煤田,约占全国的25%,被誉为世界七大煤田之一.煤田腹部的榆神府矿区,指包括榆林、神木县及府谷县的大部分地区,因可采煤层多、煤层厚、煤质优良、构造简单、开采技术条件优越而为世人瞩目.根据国家规划,这里将成为我国西部优质动力煤的供应和出口煤基地,且其地理位置又具承东启西的作用,是21世纪煤炭工业战略西移的首选基地,对下世纪国民经济的发展具有重大意义.然而,该区地处我国西部的毛乌素沙漠和陕北黄土高原的接壤地带,水资源贫乏,地质及生态环境脆弱.因此如何在煤炭资源开采的同时,最大限度的保护水资源、保护生态环境是一事关该区经济可持续发展的大事,必须在煤炭资源大规模开发之前进行前期深入系统研究,为合理开采规划和设计提供宏观决策依据.1 矿区地形地质概况 榆神府矿区地表呈西北高、东南低的特点.海拔1200～1300m,地势总体平坦.依据卫星TM图像可清楚地将矿区地貌分为两大类型,即西部为风积沙地貌(毛乌素沙漠前滩),东部及北部为黄土梁峁丘陵地貌.矿区内地层,由地表到煤系地层描述如下:(1)风积沙(Q4eol) 分布广泛,是地表沙漠的组成物质,以浅黄色粉细砂为主,厚0～30m.榆神矿区一般厚5m,与萨拉乌苏组构成统一含水层.(2)萨拉乌苏组(Q3S) 分布广泛,是区内最主要的含水层,岩性以中细砂为主,厚0～145m,其厚度受控于基岩顶面古地形,为一套河湖相沉积物,在榆神矿区,厚度0～67130m,平均20m,是矿区主要含水层,具供水意义,并对矿区生态环境起控制作用,是保水采煤的保护目的层.(3)离石组(Q2L) 在神北、榆神矿区均有出露,分布不连续,岩性为灰黄、棕黄色亚砂土、亚粘土,夹多层古土壤,具柱状节理,厚0～109150m,平均20～30m.(4)第三系上新统三趾马红土(N2) 在各大沟系分水岭地带有出露,分布不连续,在神北矿区呈零星分布,榆神矿区分布较广,连续性好,厚0～110m,一般30m,岩性为棕红色粘土及粉质粘土.(5)白垩系洛河组(K1l) 紫红、桔红色中粗粒砂岩,巨厚层状,胶结疏松、大型交错层理,底部为砾岩,厚0～350m,分布于榆神矿区西部、孟家湾普查区及神北矿区西北部,在区内一般厚18～30m.收稿日期:1999-11-19 基金项目:原煤炭工业部“九五”重点项目(96-28) 3参加研究工作的还有赵洪林,范立民,孙占起,孙亚军,周笑缘,夏 菲,等(6)安定组(J 2a ) 岩性以紫杂色泥岩、砂质泥岩为主,与粉砂岩、细砂岩互层,厚0～114m ,平均30～40m.(7)直罗组(J 2Z ) 上部以紫杂、灰绿色泥岩、粉砂岩为主,夹砂岩透镜体;下部以灰白色砂岩为主,夹泥岩条带,底部有砾岩.在神北矿区各沟谷上游出露,风化裂隙较发育,厚0～134m ,平均30～50m.(8)延安组(J 2y ) 为本区的含煤地层,由中、厚层砂岩和中、薄层泥岩组成,厚150～280m ,在榆神府矿区广泛分布,含可采煤层13层,主采煤层一般3～6层,由浅到深依次为1-2,2-2,3-1,4-2,4-3,5-2,5-3煤.开采对砂层水造成影响最大是最上部的一层煤,神北区主要为1-2和2-2,平均厚度分别为2181和4110m ,榆神矿区为2-2煤,平均厚10104m.2 含水层分布特征 榆神府矿区内对保水采煤有意义的主要含水层为砂层水(萨拉乌苏和风积沙)和烧变岩水.与保水有关的含水层的空间分布和富水特征(图1):图1 榆神府矿区保水采煤工程地质条件分区Fig 11 Z onatin of the engineering geological conditions concerned with protectedwater resources during coal mining action in Yu 2Shen 2Fu Mine Area(1)砂层越厚之处,其富水性也越强;(2)神北矿区砂层分布不连续,呈零星状,且厚度较小,一般小于20m ,所以该区的地下水分布很不均匀,只有在局部砂层较厚的地方才有保水意义;(3)榆神矿区秃尾河以西地区砂层分布连续,且厚度大,为20～140m ,一般为40m ,所以该区地下水丰富,为重点保水区;54煤 炭 学 报2000年第25卷(4)榆神矿区秃尾河以东地区,基本无砂层分布,为无水区;(5)烧变岩带规模大、连续性好、富水性强的有两个地带,即秃尾河西岸2-2煤烧变岩带,窟野河、乌兰木伦河西岸1-2,2-2煤烧变岩带(两煤层烧变岩上下已连成一体). 从总体来看,榆神府矿区保水的地方主要为榆神矿区西部的孟家弯区,北部的沟岔一带以及秃尾河及窟野河-乌兰木伦河西岸条带分布的烧变岩带.神北矿区局部较厚砂层地带(北部)含水亦较大,也应最大限度的加以保护.3 隔水粘土层的工程地质特征 隔水粘土层是指由离石黄土和三趾马红土共同组成的粘土层,为砂层含水层的直接隔水底板.粘土层的空间分布(连续性和厚度)、天然及采动后渗透系数变化等性质对实现保水采煤意义重大.从图1可见,隔水粘土层在大保当区及沟岔水源地一带连续分布,厚度一般为20～60m ,在大保当区南部达100m 以上.在神北矿区及秃尾河以东地区,在有萨拉乌苏组含水层的地方,粘土层缺失,或很薄.这一自然分布条件,决定了在大保当区及沟岔一带具有实现保水采煤的可能性.311 天然条件下的工程地质性质 经过现场坑探取样、原位渗透和室内渗透及钻孔取样室内试验,测得粘土层基本物理力学性质指标(表1)、水理性指标(表2).表1 粘土层基本物理力学性质指标T able1 The b asic physical and mechanical character indexes of the clays地层时代岩 性物 理 性 质含水量/%密度/g ・cm -3比重孔隙比孔隙度/%力学性质粘聚力/kPa 内摩擦角/(°)压缩系数/MPa -1压缩模量/MPa 无侧限抗压强度/kPa Q 2l 离石黄土1119～17131163～11862169～21710162～01883813～461938～1012719～33180108～01257～2211119～159N 2三趾马红土1714～18171184～11872171～2172017241～4276～962812～32190106～01111515～2813182～212表2 粘土层的水理性质指标T able2 The hydrophysical character indexes of the clays岩 性液限/%塑限/%塑性指数液性指数渗透系数/m ・d -1饱和度/%湿陷系数自由膨胀率/%离石黄土 2519～31181619～1817719～1311<0010976～1154111～65160～010055-三趾马红土3312～36122111～2617717～12110～01090100596～01665～70-2165～26312 采动影响后的渗透性变化 采用三轴伺服仪测定离石黄土和红土样在三轴加载(按天然埋深值施加围压)全应力-应变过程中的渗透系数,研究粘土层在采后因应力大小变化而产生变形和破坏条件下渗透性能的变化.不同地点用槽探采取7组原状土样进行试验,取得不同应力、应变状态下渗透系数62个.得到的结果是:离石黄土渗透系数为01032～21092m/d ,红土为01002～01941m/d ,且最大值主要集中在土样由弹性进入塑性临界点附近,一但进入塑性变形段(都为塑性硬化),渗透系数反而逐渐减小(图2). 上述研究表明,研究区内离石黄土和红土在天然条件下是良好的隔水层,而且只要其位于煤层开采上覆岩土层整体移动带内,采后亦可起到良好的隔水作用.154第5期李文平等:陕北榆神府矿区保水采煤工程地质条件研究图2 隔水粘土层三轴伺服仪试验代表曲线Fig12 Typical test curves of the clay pans by triaxial serve test system 1———应力应变曲线;2———渗透系数变化曲线4 基岩风化带工程地质特征 基岩风化带的岩性、厚度、风化程度、粘土矿物成分、透水性等对煤层开采后覆岩导水裂隙带的发育高度及导水性能有较大影响[1,2],因而也是本区保水采煤的重要工程地质条件之一.根据大量钻孔岩芯鉴定和物探测井曲线分析,研究区内榆神矿区风化带一般厚20m,最厚达58137m;神北矿区一般10～20m,最厚4410m;强风化带一般5～8m.榆神矿区采样测试结果表明,风化带内粘土矿物高岭石与蒙脱石的相对百分含量分别为35%和5%,遇水有一定膨胀性.研究区内风化带强度已明显降低,单轴抗压强度强风化带为4180～6165MPa,弱风化带为8128～24186MPa.现场钻孔抽水实验获得的渗透系数k=01006～01040m/d,具有良好的隔水性能.5 煤层上覆基岩层段(未风化岩)的工程地质特征511 基岩厚度 最上主采煤层上覆基岩厚度(从煤层顶板到松散土层底部,包括基岩风化带)等值线见图1,图中显示,在神北矿区、榆神矿区秃尾河以东地区,基岩较薄,一般为20～40m,一些地方小于20m.如果这些地方基岩上直接为砂层含水层(无粘土隔水层),则煤层开采后含水层中的水会通过上覆基岩导水裂隙渗漏到井下,即这些地方不具备保水采煤的工程地质条件.在榆神矿区秃尾河以西的大部分地区,基岩厚度大,煤层开采导水裂隙带不会沟通砂层含水层,为保水采煤提供了工程地质条件保证.512 煤层顶板组合类型 煤层直接顶和老顶的力学组合关系对煤层开采后覆岩变形破坏程度,即“三带”发育高度有重要的影响[3,4],因此也是影响保水采煤的重要工程地质条件之一.研究区内覆岩顶板力学组合类型见表3.513 岩体结构特征 研究区内覆岩以层状结构、块状结构为主,少数砂岩层为整体结构.岩石质量指标RQD值:泥岩组为30%～70%;砂岩组为50%～90%;煤为0～40%.6 保水采煤工程地质条件分区 根据2-2主采煤层之上松散含水层、隔水层及上覆基岩的空间分布及其组合形态,将榆神府矿区保水采煤工程地质条件分为5类:砂土基型(Ⅰ)、砂基型(Ⅱ)、土基型(Ⅲ)、基岩型(Ⅳ)、烧变岩型(Ⅴ)(图1). Ⅰ型区 指主采煤层之上由砂层、土层和基岩组合起来的覆岩结构类型,全区广泛分布,约占总面积的80%,榆神矿区分布最广,神北矿区仅在大柳塔以北、活鸡兔和柠条塔等地小面积分布.砂层是矿区的主要含水层,在小壕兔附近最厚可达145m,秃尾河两岸及柠条塔一般厚20～40m;粘土隔水层主要分布在分水岭附近,一般厚60～80m,秃尾河沿岸较薄,一般小于20m,在榆神矿区粘土隔水层连续分布,在神北区则不连续;榆神矿区2-2煤层上覆基岩较神北矿区厚,其中孟家湾区最厚可达600m.因此,该区工程地质条件对保水采煤十分有利. Ⅱ型区 即煤层覆岩由砂层和基岩组成的类型区,仅在神北矿区乌兰木伦河以东柳根沟、哈拉沟、母河沟等水源地小面积分布.砂层一般厚20m,上覆基岩一般厚20～50m,富水性强的松散含水层直接覆盖于煤系岩层之上,其间没有连续分布的粘土隔水层,且煤层上覆基岩很薄,其中瓷窑湾矿只有117～254煤 炭 学 报2000年第25卷2010m ,已发生了突水溃沙灾害,所以该类型区直接实现保水采煤几乎不可能,只有采用矿井水净化等间接方法来充分利用水资源.表3 煤层顶板组合分类T able 3 Combination types of the roof rock strata of the coals煤层编号岩 组 特 征直 接 顶老 顶顶板分类分布范围1-212泥岩、粉砂岩组,厚度114～312m ,σc =3313～4010MPa细砂岩,厚度110～114m ,σc =6214～7514MPa半坚硬-坚硬大柳塔中砂岩组,厚度112～315m ,σc =2710～3015MPa半坚硬-半坚硬朱盖塔2-23砂质泥岩组,厚度0175～3130m ,σc =4512～8317MPa中细砂岩组,厚度015～2010m ,σc =5911～9719MPa坚硬-坚硬大柳塔4粉砂岩组,厚度4120～15172m ,σc =5915～8310MPa中细粒长石砂岩组,厚度10147～13125m ,σc =5612～6912MPa 坚硬-坚硬榆神矿区5粉砂岩组,厚度112～819m ,σc =23187～39172MPa中粒砂岩组,厚度113～317m ,σc =2417～4010MPa坚硬-半坚硬前石畔3-16粉砂岩组,厚度017～610m ,σc =4313～10918MPa细砂岩组,厚度018～715m ,σc =4818～7719MPa坚硬-坚硬全区广泛分布4-27粉砂岩组,厚度210～315m ,σc =4413～6916MPa中细砂岩组,厚度111～810,σc =4017～9615MPa坚硬-坚硬神北矿区4-38粉砂岩组,厚度212m ,σc =6612MPa 细砂岩组,厚度718～817m ,σc =4017～8919MPa坚硬-坚硬榆神矿区5-29粉砂岩组,σc =4112～6713MPa 中细砂岩组,σc =4019～6014MPa 坚硬-坚硬神北矿区5-310粉砂岩组,σc =50～62MPa中细砂岩组,σc =5214～7313MPa坚硬-坚硬榆神矿区 注:σc 为基岩的抗压强度. Ⅲ型区 即煤层覆岩由土层和基岩构成的类型,无保水意义,属于无水采煤区,但为了井下采煤工作面安全,要注意留设浅部合理防塌煤柱.该类型主要分布在大保当区秃尾河以东及神北矿区考考乌素沟以北至乌兰木伦河以西地区. Ⅳ型区 为直接出露于地表的基岩区,含水甚微,无保水意义,属于不影响煤层开采区,主要分布在秃尾河、窟野河及其两岸支谷中. Ⅴ型区 烧变岩区沿乌兰木伦河、悖牛川、秃尾河、窟野河及其支沟呈条带状展布,一般溯河谷而上变窄,最后尖灭在沟谷中.火烧区(从5-2煤露头到1-2或2-2煤层的火烧区边界)是南区宽,愈往北愈窄以至消失.秃尾河西2-2煤和3-1煤火烧区叠加,宽度约4km ;在常家沟与麻家塔之间大梁上,2-2煤、3-1煤、4-2煤、5-2煤火烧区叠加,最宽达12km.该区接受萨拉乌苏含水层的补给,也是重点保水区之一.7 结 论(1)榆神府矿区含水层富水性空间分布不均匀,只有在大保当及其以西地区、沟岔一带、秃尾河和乌兰木伦河烧变岩带及神北局部砂层厚的地区,保水才有意义.(2)榆神府矿区粘土层离石黄土和三趾马红土在天然情况下是其上覆砂层含水层(萨拉乌苏和风积沙)的良好隔水层,煤层开采后,其渗透性能也没有明显增加,为保水采煤提供了重要基础.(3)煤层覆岩以层状结构、块状结构为主,少数砂岩层为整体结构;覆岩直接顶-老顶力学组合类型大都为坚硬-坚硬型,少数为半坚硬-坚硬型.(4)根据松散含水层、隔水层及最上主采煤层上覆基岩的空间分布及其组合形态,将榆神府矿区保水354第5期李文平等:陕北榆神府矿区保水采煤工程地质条件研究454煤 炭 学 报2000年第25卷采煤工程地质条件分为5种类型,对保水采煤有意义的是砂土基型(Ⅰ)和烧变岩型(Ⅴ),应根据区内更详细的工程地质条件,研究确定保水煤岩柱合理高度,以便实现直接保水采煤;对砂基型(Ⅱ)区,应在更详细研究区内的水文工程地质条件的基础上,探寻间接保水采煤的途径,如含水层采前疏排、矿井水净化利用、条带开采等方法;其他类型区没有保水意义,可实行直接开采.参考文献:[1] 于双忠.煤矿工程地质研究[M].徐州:中国矿业大学出版社,1991.130～133.[2] 于双忠,彭向峰,李文平,等.煤矿工程地质学[M].北京:煤炭工业出版社,1994.279～282.[3] 何国清,杨 伦,凌赓娣,等.矿山开采沉陷学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1991.310～320.[4] 煤炭科学研究总院西安分院.煤矿安全手册(第五篇)[M].北京:煤炭工业出版社,1992.109～124.作者简介: 李文平(1965-),男,湖南澧县人,副教授.1995年于中国矿业大学获博士学位,主要从事工程地质、岩土工程和环境地质方面的科研和教学工作.参加完成国家“七五”攻关、部重点等项目10余项;负责主持国家自然基金、部重点、部基金及工程应用项目10项.获省部级科技进步二等奖3项.合编《煤矿工程地质学》,获煤炭部普通高校优秀教材二等奖.发表论文34篇.Study on the engineering geological conditions of protectedw ater resources during coal mining action in Yu2Shen2FuMine Area in the North Shanxi ProvinceL I Wen2ping1,YE Gui2jun2,ZHAN G Lai3,DUAN Zhong2hui4,ZHAI Li2juan3(11Chi na U niversity of Mi ni ng and Technology,X uz hou 221008,Chi na;21Chi na N ational A dmi nist ration of Coal Geology,Zhuoz hou 072752,Chi na;31Hydrogeological B ureau of Chi na N ational A dmi nist ration of Coal Geology,Handan 056004,Chi na;41No1185Coalf iel d Geology Team of S hanxi Provi nce,Y uli n 719000,Chi na)Abstract:Based on the information of coal resource geological exploration,combining field engineering geological investigation,in situ and laboratory testing results,the characteristics of the engineering geological conditions concerned with protected water resources during coal mining action in Yu2Shen2Fu Mine Area are analyzed and summarized.The studied area have been zoned according to the engineering geological condition differences. The possibility of protected water resources during coal mining action in the different engineering geological con2 dition areas in the studied area is discussed preliminarily.K ey w ords:Yu2Shen2Fu Mine Area;protected water resources during coal mining action;engineering geologi2 cal condition;zonation。
榆神府矿区烧变岩及地下水资源特征_蒋泽泉
收稿日期 :2004 -10 -22 作者简介 :蒋泽泉 (1967 -), 男 , 陕西 临潼人 , 1988 年毕 业于陕 西省 水利学校 , 工程师 , 2004年获陕西省科学技术 奖三等奖 , 水文 地质工 程地质专业 。
表 2 烧变岩地下水化学特 征
水化学成份
总硬度 矿化度
取样点 Cl- SO42 - HCO3 -K+ +Na+Ca2 + Mg2 + mg/l g/l
清水沟 6.64 8.64 158.02 15.89 40.54 6.09 126.29 0.251
彩兔沟 13.63 12.14 161.46 22.49 40.74 6.45 128.30 0.272
导入样品的速度一定要控制好 , 如果导入速度 过慢 , 原子的粒子数则会太少 ;如果导入速度过快 , 则在蒸发过程中引起火焰能量的过度消耗 , 只留下 很少能量供原子化 。
3 结语
通过对煤灰中钾 、钠含量测定的分析 , 认为要提 高测定质量 , 除应严格按技术规程操作外 , 还应在分 析所测定元素的特性以及影响测定结果的因素上下 功夫 , 并尽可能避免这些因素可能造成的影响 , 才能 保证分析结果的准确无误 。 参考文献 :
烧变岩主要分布在各河流及其支沟两侧呈条带 状展布 , 其长度蜿蜒十到几十公里 , 甚至更长 , 宽度 一般 1 ～ 2 km, 总分布面积 687 km2, 其中神北矿区 485 km2 , 榆神矿区 202 km2 。
榆神府矿区开采沉陷损害影响因素的灰色关联分析
ｆｃｏ ｓｉ ：ｐ ｒ ｒ ａｉｎ ｃ ｆ ｄｅ ｔ ｑ ｔ ａｔｒ ｓ ｅｔ ｂ ｔ ｅｉ ｕ ｏ ｎ ＞ｗ ． ｈ—ｄ ｐ ｈ ｒｔ ｄ ｅ ｔ ａｉ ｓ ｎｈ ｔ ａ ｒｔｄ ａ ｏ ｏ ｏ ｆ ｃｅ ｔｏ ‘ ｄｕ ｎ ｒ ｃ ｓ ｓ ｂ ｉｅ ｃ ａ ｔｒ ｔ ｅ ｏ＞ ｙ ｔ ｅ ｃ ｌＰ ｏｏ ｙ ｋ ｎ ｖ ｃ ｅ ｉｉ ｎ ｗｅ Ｊ ｅ ｏ ｋ ＞ ｕ ｓｄ ｎ ｅ ｆ ｃｏ ＞ ｈ ｉ ｆ
２１ ００年第 ３ ６卷第 ３期
Ｍａｃ Ｏ Ｏ ｒｈ２ １
工业 安 全 与环 保 Ｉ ｕｔａ ＳｆｙａｄＥ ｖｏｍ ｎａ Ｐｏ ｃｏ ｎ ｓｉ ａ ｔ ｎ ｎｉｎ ｅｔ ｒｔ ｔ ｎ ｄ ｒｌ ｅ ｒ ｌ ｅｉ
・９ ・
榆 神 府 矿 区 开 采 沉 陷损 害 影 响 因 素 的 灰 色 关 联 分 析
宋世 杰 赵 晓 光
西 安 ７０５ ） １０ ４ （ 安科技 大学地质与环境学 院 西
摘 要
运用灰色关联分析 法分析了榆神府矿区煤炭赋存条件 和开采 没ｔ 方 面 ７个重要 因素对矿 区开采沉 陷损害程 ｆ
度的影 响。灭联度分析结果表 明 ， ７ 这 因素 －３ 采沉 陷损 害程度 的关联序是 ： ￣３ ３ －： 扰动系数 ＞宽深 化 ＞覆岩综 合普 氏硬度 ＞下
Ａｂｔ ａ ｔ ＿ ｅ ｇ ｅ ｏ ＇ ｔ ｅ ａ ， ｙ ｉ ｔ ｏ ｓ ｕ ｅ ｌ ｕ ａｖ ｙ／ ｔ ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｓ ｏ ｍｐ ｒ ｎ ａ ｔｒ ｆｃ ａ ｘ ｓｅ ｔ ｏ ｄ ｔ ｎ ａ ｄ ｍｉｉ ｇ ｓ ｃ ｘ ｒ ｒ ｙ ｔ ｎｄａｉ ． ｓｓ ｍｅｈ ｄ ｉ ｓ ｒｄ ｚ ｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ７ ｉ ｏ ｔ ｔｆｃ ｏｓ ｏ ｏ ｌ ｉｔｎ ｎ ｉ ｏ ｎ ｎ ｎ ｈ ｖ ｎ ｄ ｘｔ ， ｅ ｌ ｆ ａ ｅ ｃ ｉ ｄ ｓｂ ｏ ｎｎ ｕ ｓｄ ｎ ｅ ｄ ｍａ ｅ ｅｉ ｍ ｎ ｍ ｉｇ ｓ ｂ ｉ ｅ ｃ ａ ｇ ｉ ｅ．Ｔ ｅ ｒｓ ｌ ｈ ｗ ａ ：ｔ ｅ ｏｄ ｒｏ ｏｒ ｌｔ ｅｄ ｇ ｅ ｆｎ ｎｎ ｕ ｓ ｅ ｃ ａ ｇ ｒｄ ｎ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ｔ ｈ ｒ ｅ ｆｃ ｒｅａｉ ｅ ｒ ｅ ｏ ｆ ｉ ｇ ｓ ｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｍａ ｅｇ ａ ｅ ａ ｄ ７ ｓ ｈ ｖ ｉ ｄ
榆神矿区烧变岩水害防治技术
榆神矿区烧变岩水害防治技术宋业杰;甘志超【摘要】烧变岩含水层是榆神矿区东部浅埋煤层开采的主要水害威胁.通过分析地质勘探和井巷工程揭露资料,揭示了烧变岩含水层富水性受裂隙孔隙发育情况和补径排条件控制、顺层富水性不均一的典型特征,提出基于含水层空间结构和积水情况的\"综合探查、以防为主、分区防治\"的烧变岩水害防治技术.应用物探、钻探等综合探查手段查明烧变岩微裂隙孔隙弱含水区和孔洞裂隙积水区的范围,对烧变岩微裂隙孔隙弱含水区,仅需留设维持巷道稳定的窄小护帮煤柱;对烧变岩孔洞裂隙积水区,提出砌筑防水闸墙和留设防隔水煤柱方案.在留设10 m切眼护帮煤柱和43 m防隔水煤柱后,榆神一期规划区某矿2301大采高工作面实现了烧变岩含水层水资源保护基础上的安全开采.%The burnt rock aquifer is the main water hazard for shallow coal seam mining in eastern Yushen Mining Area. The typical characteristic of burnt rock aquifer was revealed by analyzing geological exploration data and roadway engineering disclosure information, with the conclusion that water abundance was decided by pore and fracture features, groundwater recharge, runoff and discharge conditions, and horizontal heterogeneity. The water hazard control technology that summarized as\"comprehensive exploration, prevention first, partition treatment\" was proposed based on the spatial structure and hydrops conditions of burnt rock aquifer. With the comprehensive exploration methods like geophysical prospecting, drilling, the weakly aquiferous areas with micro-fissures and pores, also the richly aquiferous areas with cavity and fissures can be detected in burnt rock aquifer. Aiming at the weaklyaquiferous areas, only a small pillar is needed to protect working slopes; considering the richly aquiferous areas, the scheme that building water proof sluice-wall and setting coal and rock waterproof pillar is suggested.The 2301 thick seam workface in a mine in Yushen Mining Area phaseⅠ, which was subjected to the water hazar ds of burnt rock aquifer, achieved its safe mining and water-preserved mining by setting a 10 m cut-off coal pillar and a 43 m water-proof pillar to protect working slopes.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)008【总页数】6页(P92-96,99)【关键词】烧变岩;水害防治;榆神矿区;综合探查;分区防治【作者】宋业杰;甘志超【作者单位】煤炭科学研究总院开采研究分院,北京 100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013;煤炭科学研究总院开采研究分院,北京 100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013【正文语种】中文【中图分类】TD745+.2榆神矿区位于陕北侏罗纪煤田中部，是国家重点建设的14 个大型煤炭基地之一陕北基地的重要组成部分。
榆神府地区煤炭开采对地下水资源的影响
榆神府地区煤炭开采对地下水资源的影响柳宁;赵晓光;解海军;李瑜【摘要】通过对覆岩含水性和地下水流场的研究,探讨了榆神府地区煤炭开采对地下水资源造成的影响.通过公式估算法、瞬变电磁法和GMS地下水数值模拟法,探讨了榆神府地区煤炭开采对地下水资源量、上覆岩层含水性和地下水流场的影响.研究发现煤炭开采会引起地下水水位下降,覆岩含水性降低,引起含水渗漏现象,最终改变原始地下水流畅,形成地下水降落漏斗.榆神府地区在产煤矿矿井水排水量(2014年)约为50×106 m3/a,其中有46.6％的矿井水会作为生产用水回用,随着在建和规划煤矿逐步建成,地下水外排量会增加140×106 m3/a,其中生产回用水量占矿井总排水量的50％以上;上覆岩层含水性在煤炭开采的不同开采阶段表现出不一样的特征,开采前覆岩含水性良好,开采中覆岩含水性逐渐降低,开采结束后,覆岩含水性会逐渐恢复;GMS模拟结果显示,煤炭开采初期地下水水位会以20 m/a的速度快速下降,到2018年已经形成地下水降落漏斗,2028年漏斗范围持续发展,到2048年,降落漏斗范围基本稳定,并形成以井田北部为中心的新地下水流动场.【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】8页(P71-78)【关键词】地质资源与地质工程;地下水;瞬变电磁;地下水数值模拟;覆岩含水性;地下水流场【作者】柳宁;赵晓光;解海军;李瑜【作者单位】西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】P6410 引言煤炭开采产生较大范围的岩体结构改变，将会对地下水流场以及覆岩含水性造成影响［1］。
位于陕西北部的榆神府矿区是西北地区的主要产煤地，煤矿开采时当地的主要产业，是重要的经济地位。
浅析榆神矿区矿井水及其利用
强度的开采 ，在 采煤完成 后 ，再造一个 含水盆 地 ，恢复 青
草界沟域 的 自然景观 和生态环 境 ，也未尝不 可。本 文对 锦 界煤矿 的水文地质 条件进行 了论述 ，提 出了提 前疏 １矿 井 二
８０ ． ｍ时 ，涌 水量 为 ０４ ３ ／ ，单 位 涌 水量 ０ ￣０ ８ ／ ．８ Ｌ ｓ ． ３ Ｌ ｓ－
的核心建设 区为榆 神矿 区 ，该区第一 座现代化煤 矿锦界 煤
矿一期 工程 （０ ３ ０万 ａ 于 ２ ０ ） ０６年 ９月投产 。对锦界煤矿矿
ｍ，渗透系数 ０ ８ ３ ／ ，富水性 弱。水 质为 ＨＣ 一Ｃ ．３ ｍ ｄ Ｏ ａ型 ，
层顶 面形 态 的制 约，其 厚 度 变 化 较 大 ，为 ０～６ ．０ ４ １ｍ。 Ｊ０ 、Ｊ０ ６ ７ ９５、儿１７以及 ＪＯ ｏ ４７孔 地带 含 水层 厚度 一 般大 于
３ ｍ，先期地段南部 、井田东部边界 以及分水岭附近一般不 ０
水 ，供 给附近企业使用 或补给 附近萨拉 乌苏组 地下水 的建
议
含 水。先期地段 以北 ，因无资料含水层厚度不详（ １ 。 图 ）
在 富水性划分 和范 围圈定上 ，因泉 流量与钻 孔单位 涌
１ 水 文地质 条件
本 区为 典 型 的风 成 沙 丘 及 风 沙 滩 地 地 貌 ， 以半 固定 沙
水量所 确定 的富水性 相差较 大 ，又钻孔控 制范 围有限 ，故
摘
一
要 ：锦界煤矿是榆神矿 区投产的第一座现代化煤矿，矿井水文地质条件在榆神矿 区具有
定的典 型性 ，煤矿 开采 的矿 井涌水 量较 大 ，主要 来源 于第 四 系萨拉 乌 苏组 和侏 罗 系直 罗组 。在
榆神矿区区域水文地质特征及单元划分研究
榆神矿区区域水文地质特征及单元划分研究桂忠强【期刊名称】《《地下水》》【年(卷),期】2019(041)006【总页数】4页(P96-99)【关键词】榆神矿区; 水文地质; 含水层; 萨拉乌苏组; 洛河组【作者】桂忠强【作者单位】陕西省水工环地质调查中心陕西西安 710068【正文语种】中文【中图分类】P641.7中国的能耗结构未来仍以煤炭等化石燃料为主，榆神矿区煤炭资源丰富，煤质优良，但生态环境脆弱[1-3]，水文地质条件复杂。
学者已针对榆神矿区的水文地质条件进行了大量的研究工作，包括煤层及覆岩工程地质特征[4-5]，保水采煤方法[6]，导水裂隙带发育规律的研究[7]等。
榆神矿区水文地质条件的研究资料仍旧存在零散、不系统的情况，针对这种情况，本文总结了前人成果，结合本次工作，概述了榆神矿区的地质条件概况，划分了矿区含水层类型，详细论述了每类含水层的水文地质条件特征。
将榆神矿区划分为四大水文地质单元，详细论述了每类水文地质单元的特征。
本文研究旨在深入了解榆神矿区水文地质特征，为指导矿区规划与煤炭安全生产提供理论依据与实际价值。
1 榆神矿区概述1.1 矿区划分榆神矿区边界为：西北部是陕蒙边界，西南部和东北部分别是榆横矿区和神府矿区的边界。
矿区总面积约5 160 km2，可分为4期规划区(图1)。
1.2 自然地理榆神矿区位于陕西北部，地处中纬度地区，气候为温带干旱半干旱大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季降水集中。
年均降水量由南东向北西递减，蒸发量由东南向西北增大。
区内地表水系自东向西分属黄河一级支流的窟野河、秃尾河和黄河二级支流的榆溪河流域。
1.3 地形地貌矿区位于鄂尔多斯高原东南部，毛乌素沙漠的东南缘与陕北黄土高原北部的接壤地带，总地势西北高、东南低。
按形态成因将榆神矿区的地貌单元划分为风沙滩地区、黄土梁峁区、沙漠滩地区和河谷阶地区三类[7]。
黄土丘陵梁峁区分布于矿区东部，占总面积的1/6；沙漠滩地区分布于矿区中、西部，占总面积的5/6；河谷区主要指秃尾河、榆溪河及其支流。
榆神矿区煤炭开采对地下水资源的影响
榆神矿区煤炭开采对地下水资源的影响郭欣【摘要】榆神矿区地处陕北黄土高原与毛乌素沙地接壤地带,生态环境脆弱,煤炭资源大规模开发将加速区域生态环境的恶化.在矿区大规模开采前,科学认识煤炭开采与水资源变化的关系,具有重要的理论价值和现实意义.本文对榆神矿区主要可采的2-2煤层开采后可能形成的导水裂隙带发育高度分别采用理论计算法、导水裂隙带发育高度的力学模型和基于岩层力学性质的煤炭开采数值模拟法3种方法进行了计算.对不同方法计算出的结果间的差异进行分析,得出结论.认为基于岩层力学性质的煤层开采数值模拟计算出的导水裂隙带发育高度相比其它几种方法更合理、更科学.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2013(019)004【总页数】3页(P88-90)【关键词】矿区;煤炭开采;导水裂隙带;水资源保护【作者】郭欣【作者单位】中煤科工集团西安研究院环境保护研究所,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】X370 引言榆神矿区位于陕北侏罗纪煤田的中部,地跨陕西省榆林市榆阳区和神木县,是陕北榆林地区能源重化工基地建设的组成部分。
该区地处陕北黄土高原与毛乌素沙地接壤地带,水资源贫乏,植被稀疏,生态环境脆弱[1],煤炭资源大规模的开发势必加速区域生态环境的恶化。
生态环境恶化可能会对地下水产生一定影响。
在矿区大规模开采前,科学认识煤炭开采与水资源变化的关系,评价煤炭开采对水资源的影响,为政府部门制定矿区规划提供科学依据,对实现煤炭高效生产、合理利用与保护水资源、促进化工基地的建设发展有重要的理论价值和现实意义[2]。
1 研究区地质及水文地质特征1.1 地质特征研究区总体趋势是一个缓倾的单斜构造,走向为NNE向,倾向NWW,倾角1°左右,仅在东南部边缘地带倾角较大。
区内有几处极其宽缓的波状起伏,但规模有限,最大幅度约10 m,区域构造简单。
矿区内地表大部分被风积沙、第四系黄土及第三系红土覆盖,个别冲沟内有零星基岩出露。
榆神府矿区萨拉乌苏组的水文地质条件分析
地质 单元 ， 沟槽 或 泉 域 之 间 的 分 界 ， 现 在 地 表 分 水 岭一 各 与 致 。萨拉 乌苏 组在 榆 神府 区 广泛 分 布 ， 各矿 区 （ 田） 但 井 厚度
差异 较 大 。
左右 。总观 全区 ， 拉 乌 苏 组 沉 积 厚 度 受 古 地 形 的制 约 ， 萨 各
沟槽 之 间有相 对 的分 水 岭 。各 沟槽 或 泉 域 均 具 独 立 的水 文
力联 系密 切 。值得 提 及 的是 ， 保 水采 煤 ” “ 的思想 最 早就 源 于
此地 ，９ ０年 ４月 ２ 日和 １ １９ ０ ２月 ２ ８日， 在此 处 建设 的 瓷窑 湾
主要供 水水 源 ， 水 文地 质 、 其 生态 环 境 意 义 重 大 ， 是 保 水 采 也
煤 的保 护对 象 。开展 萨 拉 乌苏 组 水 文 地 质 学综 合 研 究 ， 学 科 开 发利 用 萨拉乌 苏组 地 下水 ， 于 该 区煤 炭 工 业 健康 发 展 ， 对 具 有重 要意 义 。本文 以陕北 地 区为 例 ， 究 了 萨拉 乌 苏 组 的 研 分 布 、 文地 质特 征 ， 出 了保 护 萨 拉 乌 苏 组 地 下 水 资 源 的 水 提
［ 中图分 类号 ］ Ｔ ２ １ １ Ｖ ｌ ． ２
［ 文献标 识码 ］ Ｂ
［ 文章 编号 ］ １ ０ ０ ４一ｌ ８ ２ １ ） ４— ０ ３—０ １ ４（０ １ ０ ０ ９ ３ 貌 及地 下水 流 向的控 制 ， 在井 田北 部 形 成一 个 较 大 的第 四系
及 基岩 风化 带集 水盆 地 。
矿 区北 部 的 大 柳 塔 、 拉 沟 、 圪 台井 田 ， 布 厚 度 较 哈 石 分 大 ， 成 了多 个小型 萨 拉 乌苏组 含水 盆地 。 形
神府矿区活鸡兔矿井烧变岩水文地质特征_牛建国
文章编号:1001-1986(2001)01-0037-02神府矿区活鸡兔矿井烧变岩水文地质特征牛建国 (陕西煤田地质局185队 陕西榆林 719000)摘要:烧变岩是活鸡兔矿井的顶板充水含水层,直接威胁着矿井的生产安全。
烧变岩分布广泛,裂隙发育程度在垂向上规律明显:下剧—中强—上弱。
其富水性除受构造、地形和地貌的控制外,还决定于是否接受其他含水层的补给。
烧变岩水水质良好,符合国家饮用水标准,供排结合是矿井水综合利用的有效方法。
关 键 词:烧变岩;水文地质条件;活鸡兔矿井中图分类号:P641.4 文献标识码:A1 烧变岩的成因神府矿区位于陕西省北部,赋存侏罗纪延安组含煤地层,含可采煤层5组,其中1-2、2-2、5-1煤层为厚或特厚煤层,单层厚度一般4～12m,属长焰煤或不粘煤,发热量中高,着火点较低。
含煤地层总体呈北西倾的单斜构造,倾角1～3°。
各煤层埋藏浅的部位及出露地带大多发生过自燃,因此自燃煤层的顶板岩层受到不同程度的烧变作用。
煤自燃过程中,上覆岩层随着煤层的空腔扩大而发生垮塌或坐塌变形,形成了红色、灰白色的破坏岩体,称其为烧变岩。
岩石的烧变程度与破坏程度取决于顶板岩层距自燃煤层的远近和煤层厚度。
神府矿区及邻近矿区(榆神矿区)烧变岩分布较为广泛,范围小的一般几平方公里,大的200多平方公里,多呈条带状展布,沿沟谷两侧发育,宽度 1.5～11km。
烧变岩稞露地段有泉水出露。
2 烧变岩水文地质特征活鸡兔矿井是神东公司的一个特大型矿井。
该矿井首采工作面205面的走向长度2400m,宽度230m,采2-2煤,采厚4～5m。
上覆1-2煤(厚9～11 m),距主采煤层21～30m,自燃后形成了10余平方公里的烧变岩区,本井首采面几乎全部位于烧变岩之下。
这一烧变岩层具有赋水条件,为区内主要含水岩层,其富水性规律及补给、径流、排泄条件复杂,煤层开采后冒裂带发育,必将勾通烧变岩水而形成水害,为此对烧变岩水文地质条件进行研究,有利于防治水技术的选择,有利于对该类型水资源的开采利用。
蒋泽泉(浅埋藏煤层开采的矿井突水与治理
有大面积的风积沙及萨拉乌苏组冲湖积层, 为大气 降 水 渗 入 补 给 提 供 了 良 好 的 条 件。据 附 近
SHK1950、Y23孔抽水资料 (表 1) , 降深 13. 93~ 21. 60 m, 涌水量 46. 40 ~ 107. 40 m3 / d, 单位涌水量 0. 039~ 0. 058 L / s m, 渗透系数 0. 112~ 0. 174 m / d。
3 矿井突水的治理与建议
矿井突水事故发生后, 及时采取排水及突水点 封堵, 取得了较好的效果。在距一盘区巷口 60 m 处 的运输巷与回风巷各打防水闸门 1道, 闸门距出水 点约 340 m, 墙为砖混结构即红砖与水泥沙浆筑成, 闸门用 1 cm 钢板, 门框用 12 b槽钢制做, 如有出水 可关闭防水闸门减少向矿井井底车场的流水, 及时 撤离人员。突水治理后, 矿井出水量稳定, 采空区大 面积冒顶的可能性很小, 经过挡水墙的设置即使煤 层涌水量增大, 在短时间内对矿井的威胁也不大。
1 矿井概况及突水事故
1. 1 矿井概况 常乐堡煤矿 1987年建矿, 1992年投入生产, 煤
矿面积 4 km2, 年产 15万 t。开采 3号煤层, 煤层厚 度平均 6. 12 m, 埋藏深度 100 m, 斜立混合式开拓, 主斜井进风, 立井出风, 采用房柱式 加刀柱式采煤 法, 运输巷与回风巷均沿煤层底板布置。井田分为 六个盘区, 一、三、五盘区在矿井南部, 二、四、六盘区 在北部, 一盘区在掘进支护中因出水而停止开采, 三 盘区已采完, 目前正在五盘区生产。矿井最大涌水 量 150 m3 /h, 其中一盘区最大涌水量 120 m3 /h。
榆神府矿区含水层富水特征及保水采煤途径
榆神府矿区含水层富水特征及保水采煤途径侯恩科;车晓阳;冯洁;段中会;高利军;李军【摘要】榆神府矿区地处毛乌素沙漠与黄土高原的接壤地带,生态环境脆弱,水资源匮乏,区内各主要含水层分布与富水性不均,含水层富水性及矿井涌水对煤矿生产影响差异较大,因此矿井水资源的综合利用与含水层的有效保护对煤矿生产与地区生态建设意义重大.通过分析萨拉乌苏组、烧变岩、风化基岩层等各主要含水层的形成、分布及富水特征,结合矿井首采煤层上覆基岩厚度与矿井目前涌水量情况,将区内生产矿井及待规划区域从“水资源保护与矿井水利用”角度划分为水量贫乏型、水量较丰富型、水量丰富型及地表水体型4种类型,并根据不同类型的分布特征进行了分区.在此基础上,针对不同的水资源保护与矿井水利用类型,分别提出了采空区存储净化、工业利用、农业灌溉、湿地建设和人工湖泊等具体的水资源保护与矿井水利用途径和措施.讨论了“保水采煤”的科学内涵,认为“保水采煤”的基本措施应当包括保护浅部主要含水层和矿井水资源利用两部分,即将“保水”与“用水”相结合,拓展了“保水采煤”的科学含义;建议在矿井规划时,应综合考虑开采损害影响与环境自身修复能力,在满足能源开采经济利益的同时,保证生态环境不发生质的破坏;提出了利用经济效益“反哺”当地生态和“绿色经济”建设的一点猜想,为矿区未来的规划建设提供了一定的参考意义.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2019(044)003【总页数】8页(P812-819)【关键词】榆神府矿区;含水层;保水采煤;水资源保护;矿井水利用【作者】侯恩科;车晓阳;冯洁;段中会;高利军;李军【作者单位】西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;陕西煤业化上技术研究院有限责任公司现代煤炭开采技术研究所,陕西西安710065;国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室,陕西西安710021;陕煤集团神术柠条塔矿业有限公司,陕西榆林719300;陕煤集团神木张家峁矿业有限公司,陕西榆林719316【正文语种】中文【中图分类】TD823.8榆神府矿区生态环境脆弱，水资源匮乏，近年来由于煤炭资源的大规模开采，区域内的水资源环境问题愈发突出。
榆神矿区小壕兔区采煤对地下水环境影响分析
榆神矿区小壕兔区采煤对地下水环境影响分析王桢;高雪;高伯贤【摘要】通过野外调查、原位试验、测试分析和综合分析等手段，进行地下水环境现状分析，预测和分析井田开采过程中对地下水环境可能造成的影响及由此引发的地质灾害，提出根据井田的实际情况，从控制可能产生污染的全过程、地下水监测和地下水污染应急措施等方面的防治措施。
%The article is based on study the coal-exploitation issue in Yushen Mine area, through field investigation, the original place experiment and comprehensive analysis, analyzes the groundwater environment present situation, forecast the im-possible influences on groundwater environment caused by mine will exploited, and which caused to the geology hazard. Ac-cording to the actual situation in Jingtian, it puts forward the whole process how to control the impossible pollution and some protection measures for monitoring the groundwater and emergency happened.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3页(P114-116)【关键词】地下水环境;保水采煤;环境保护;保护地下水资源;防治对策【作者】王桢;高雪;高伯贤【作者单位】陕西省煤田地质局一三一队，陕西韩城 715400;陕西省煤田地质局一三一队，陕西韩城 715400;陕西省煤田地质局一三一队，陕西韩城 715400【正文语种】中文【中图分类】X5231991年范立民提出了保水采煤问题并进行了长期的系统研究，取得了一系列成果，提出了合理选择开采区域(科学规划)和选择合适的采煤方法(科学开采)实现保水采煤的两个有效途径(范立民，2005，2011)，近年来，在榆神矿区一期开采区、神北矿区开展了工程实践，取得重要进展，促进了陕北乃至我国西部地区丰富煤炭资源的科学开采。
蒋泽泉(陕西榆神府矿区采空区储水机理研究
1． 2 采空区储水水源地形成条件 综合上述分析，神南矿区采空区储水水源地形
成的条件可以概括为以下几点： ①位于风沙滩地区 的采空区一旦形成导通含水层的裂隙，且补给源水 量充足，是形成采空区储水的最好的条件。其主要 分布在红柳林大部及柠条塔矿区中南部； ②位于风 沙滩地区基岩出露的河沟陡坡处的采空区往往为排 泄边界，不利于采空区储水； ③采空区位于黄土梁峁 地区，因补给源水量及采空区储水有限，需要十分漫 长的时间才能形成水源地，如图 3 中的 B 工作面。 其主要分布在张家峁地区以及柠条塔北翼； ④位于 黄土梁峁地区基岩出露的河沟下的采空区其补给源 较充足，且基岩裂隙弥合较差即有较好的入渗通道， 因此存在形成采空区储水的较有利的条件，如图 3 中的工作面 A 和 C。
榆神矿区地下水资源勘查与开发
水资源的需求与 日俱增 ， 供需矛盾 以及 由此引发的 各 种 生态环 境 问题 也 日趋 严 重 ， 资 源 已成 为 制 约 水
能 源 化工基 地 建设 的重 要 因素 。规 划 的神木 煤液 化 基 地需 水量 ２ １ ０ ０年将 达 到 １３ ．７亿 ｒ （ １ 。 ｌ 表 ） ｌ
地 带 。大致 以长城 为 界 ， 北 部 为 以风 蚀 为 主 的 风 西 沙 高 原草滩 地 区 ， 东南部 为片沙 覆 盖 的黄 土 丘陵 区 。
根据地貌形态和成 因划分 出风沙地貌 、 黄土地貌和 河谷地貌三大类 ４ 个地貌类型 ， 即沙丘沙地 、 沙丘草 滩、 片沙黄土梁峁和河谷地貌。其 中沙丘草滩和河 谷区的冲积层有利于地下水 的富集。 本 区多年平均降水量为 ４ ２ ３— ５ ． ｍ， ３ ． ３７ ９ｍ 降 水量年际变化较大 。年 内降水 主要集 中在 ７— ９月 份， 占总降水量的 ７ ％左右。地表水 流包括 内陆河 ０ 与外流河。内陆河流至红碱淖 ， 外流河属黄河水系，
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第 ３期
傅 宏科
榆 神矿 区地下水资源勘查与开发
５
榆神矿 区地下水 资源勘查 与开发
傅 宏科
（ 陕西省煤 田 质局水文 队， 地 陕西 富平 ７ １１） １ １ ７
摘
要 ： 西省榆 神矿 区属 陕 西省 陕北 能 源重化 工基 地的 一部 分 ， 陕 基地 开发 对 水 资源提 出 了更 高的
面积 ６ ｍ ， ７ｋ 平均水深 ６— 最深 ２ 储水量 ７ ７ｍ， ０ｍ， ×１ ０。ｍ 水 质 微咸 ， 化 度 ２— ｇＬ 矿 ３／ 。天 然植 被 大
榆神矿区浅埋煤层多重水体下大采高综采水害影响评价
榆神矿区浅埋煤层多重水体下大采高综采水害影响评价郭守泉;宋业杰【摘要】榆神矿区3煤顶板多重水体并存,对区内浅埋深厚煤层开采构成了水害威胁.以榆神矿区某矿为例,煤层顶板赋存有3类共6重水体,通过分析覆岩水体的赋存条件,确定了不同水体的富水性特征.基于3煤覆岩结构和类似条件矿井开采实践,预计了薄基岩厚土层条件下3煤7m大采高综采的覆岩破坏高度,计算了不同类型安全煤岩柱的尺寸.根据覆岩水体的富水性特征和空间分布,分析了不同水体对3煤大采高综采的水害影响程度,得出基岩风化带含水层、顶板基岩含水层和烧变岩含水层对3煤开采构成直接充水影响;黄土孔隙裂隙含水层对3煤开采构成溃砂影响;萨拉乌苏组含水层、地表十八墩河对3煤开采不构成直接充水影响.为确保安全,在3煤开采前须对基岩风化带含水层局部富水性较好的区域提前疏放,对烧变岩含水层留设20m的侧向防隔水煤岩柱.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2018(023)006【总页数】5页(P117-121)【关键词】浅埋煤层;多重水体;大采高综采;薄基岩;水害评价【作者】郭守泉;宋业杰【作者单位】天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013;煤炭科学研究总院开采研究分院,北京100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013;煤炭科学研究总院开采研究分院,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD745.21榆神矿区地处神府矿区南部，是国家14个大型煤炭基地之一的陕北煤炭基地重要组成部分，矿区面积为5500km2，探明储量30.1Gt，矿区主采煤层厚度平均为10m，最厚可达12m。
区内煤炭资源埋藏浅、厚度大、基岩薄，地表大部为萨拉乌苏组富水砂层覆盖，矿区东部边界烧变岩含水层发育，烧变岩积水区静储量丰富，上述水体是影响浅埋深厚煤层开采的主要水体[1-2]。
榆神一期规划区自1998年开始建设，国内学者针对该矿区浅埋深厚煤层开采的安全性进行了诸多研究。
王宏科(神南矿区地下水资源及采煤影响分析
第四系上更新统萨拉乌苏组（ Q3s） 孔隙潜水含 水层［5］： 该 组 地 层 主 要 分 布 于 考 考 乌 素 沟 以 南 地 区、常 家 沟 西 南 地 区，在 芦 草 沟、五 磅 石 沟、庙 沟 山 坡、黄花界及毛驴滩沟脑处，有零星出露，厚度仅几 米，上部为灰褐、灰黑色粉细砂夹亚砂土及砂质亚粘
0 前言
神南矿区总面积约 373． 4 km2 ，煤炭总资源量 巨大，正在建设柠条塔、红柳林、张家峁三处特大型 现代化煤矿，并于近期投产。矿区生产、生活用水多 取自矿区地下水及地表水等，随着煤炭大规模回采， 矿区各类水资源受到不同程度的影响［1 － 2］，神南矿 区煤炭资源开采与水资源保护的矛盾日益突出。20 世纪 90 年代初期，范立民就提出了通过开采区域的 科学选择和采煤方法的合理调整，控制煤层顶板冒 裂带发育［3］，保 护 萨 拉 乌 苏 组 含 水 层 结 构 不 受 破 坏，达到陕北地区采煤与保水、保护生态的协调统一 的意见［4］。红柳林煤矿、张家峁煤矿首采工作面均 临近火烧区，在煤炭回采过程中工作面涌水量初始 较大，后逐渐衰减并趋于稳定，工作面底板标高以上 的泉水、河沟均出现干涸现象，严重影响了矿区的生 产和生活； 柠条塔煤矿为矿区水资源较丰富的煤矿 之一，其西南部砂层水源地是芦草沟、肯铁令河、小 侯家母河沟（ 后两条河汇入考考乌素沟） 的源头，近 年来由于煤炭的开采使得水源地水量大幅减少，而 下游的张家峁煤矿原设计从考考乌素沟取水用于生
神府矿区地下水环境质量评价
神府矿区地下水环境质量评价
蒋泽泉
【期刊名称】《陕西煤炭技术》
【年(卷),期】2000(000)001
【摘要】通过大量的资料分析了主要污染物和超标指标，对神府矿区地下水环境质量进行了简要评价，提出防止地下水污染的途径。
【总页数】3页(P10-12)
【作者】蒋泽泉
【作者单位】陕西煤田地质局185队，榆林719000
【正文语种】中文
【中图分类】P641.7
【相关文献】
1.神府榆矿区采煤排水对地下水资源量的影响 [J], 刘基;杨建;王强民
2.神府矿区采煤对地下水循环的影响——以窟野河中下游流域为例 [J], 冀瑞君;彭苏萍;范立民;赵雅楠;李成
3.陕北神府矿区地下水污染评价 [J], 南亚林;杨惠;甄平福
4.神府矿区地下水有机污染现状及其分布规律研究 [J], 唐欢;马莉;冯加远;郭康;刘博榕
5.基于因子分析的神府矿区地下水污染成因分析 [J], 马莉[1]
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3 结语
通过对煤灰中钾 、钠含量测定的分析 , 认为要提 高测定质量 , 除应严格按技术规程操作外 , 还应在分 析所测定元素的特性以及影响测定结果的因素上下 功夫 , 并尽可能避免这些因素可能造成的影响 , 才能 保证分析结果的准确无误 。 参考文献 :
17
在测定过程中都应喷测标准溶液 , 不时地对标准曲 线进行必要的校正 。 2.2 试样溶液的制备
在试样溶液的制备过程中 , 要保证分析结果的 精密度和准确度 , 既要防止污染 , 又要防止样品中被 测元素钾 、钠的损失 。
玻璃器皿污染对测定结果的影响 :钠在实验室 属 “无处不在 ”的元素 , 为了防止钠离子污染 , 需注 意 :①在试验中使用的容量瓶需经 3:97热盐酸溶液 清洗后 , 检验无钠离子溶出才能使用 ;②蒸馏水 , 试 样只允许短时间与玻璃接触 ;③要仔细检查瓶口 、瓶 塞 , 如有磨损 、破口则不能使用 , 以防玻璃碎末掉入 溶液 , 溶出钠离子 。
榆神矿区东部的秃尾 河西侧 , 由 2-2 、3-1 煤层
第 4期 蒋泽泉 榆神府矿区烧变岩及地下水资源特征
21
自燃形成的烧变岩区分布面积广 , 南起大河塔 , 北到 袁家沟 , 长 26 km, 宽 4 ～ 11 km, 面积 202 km2。 其中 两层煤烧变岩重迭区占有一定范围 。 红柳沟 、清水 沟 、彩兔沟 、黑龙沟 、袁家沟各支沟水量均发源于烧 变岩区 。烧变岩厚度一般为 20 ～ 30 m, 局部厚达 50 ～ 60 m, 其岩性在垂向上有明显的规律性 , 依据其距 自燃煤层的远近和烧变程度 , 自下而上类熔岩 、烧变 岩和烘烤岩三带均有发育 , 裂隙孔洞非常发育 , 裂隙 一般宽 3 ～ 50 mm, 个别孔洞直径可达 400 mm, 裂隙 率可达 30%, 渗透系数 (K)一般大于 100 m/d。
0.008 5.18 2555.54 11.50
710.41
0.20
采煤而 破坏
J175 5.82 3196.28 36.94
122.85
采煤而 0.233
破坏
烧变岩地下水以泉的形式排泄 , 在地形切割到
地下水位线时 , 形成下降泉自然排泄 , 陕北许多大泉
都出自烧变岩 , 如秃尾河流域的彩兔沟泉 , 流量 1. 59万 m3 /d, 清水沟泉流量 3.45 万 m3 /d, 红柳沟泉 流量 1.74万 m3 /d, 青草界泉流量 4.51万 m3 /d。这
烧变岩含水层渗透性好 , 地下水径流排泄迅速 。 因此 , 大部分范围内可视为透水而不含水或弱含水 层 , 但当烧变岩上有大面积萨拉乌苏组覆盖的稳定 补给条件 , 且产状与地层产状相反 , 就可形成良好储 水构造 , 其富水性为强及极强 。 多年来 , 我们在烧变 岩中施工了数十个抽水试验钻孔 , 出水量均较大 , 是 良好的供水水源 , 但也有部分钻孔的水量微弱 , 这也 符合实际情况 (表 1)。
0.19 0.0145 1.739 4.50 16.36 0.388 88.67
5.258 0.0448 5.81 281.05 36.91 4.56 1631.30
0.28
0.24 0.234 0.20
0.189
抽水 2
959.04 35.80
0.416
采煤而 破坏
H水 5 12.40 0.22 0.0005
类熔岩之上 , 烘烤强烈 , 呈紫红色 、砖红色 , 局部呈白 色 , 结构构造略有改变 。 其硬度大 , 裂隙发育且张开 度好 , 厚度 5 ～ 30 m。 烘烤岩带 , 位于烧结岩之上 , 距自燃煤层较远 , 岩石呈浅红色 , 层理清晰 , 结构基 本上未受到破坏 , 硬度略有增大 , 岩石中的有机物已 经全部烧失 , 裂隙以闭合为主 , 厚度 20 m左右 。
些泉水既是陕北能源重化工基地建设的宝贵供水水
源 , 也是维系陕北生态环境的重要基础 , 应该认真保
护。
烧变岩地下水水质优良 , 经与萨拉乌苏组水化
学成份对比 , 二者具一致性 , 说明烧变岩地下水主要 接受萨拉乌苏组地下水的越流补给 。其矿化度一般 小于 0.3 g/l, 水化学类型以 HCO3 -Ga和 HCO3 Ga· Mg为主 , 除个别地方因人为污染细菌指标超 标外 , 各项指标均符合生活饮用水卫生标准 (表 2)。
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蒋泽泉 榆神府矿区烧变岩及地下水资源特征 2005年
榆神府矿区烧变岩及地下水资源特征
蒋泽泉
(陕西省煤田地质局一八五队 , 陕西 榆林 719000)
摘 要 :榆神府矿区具供水意义的含水层为萨拉乌苏组和烧变岩 , 均位于煤系地层上部及浅部 , 在 分析烧变岩水文地质条件基础上 , 主张在烧变岩带建立供水水源地 , 是解决近期矿区供水既经济可 行又可靠的技术途径 。 关键词 :烧变岩 ;地下水 ;水源地 ;榆神府矿区 中图分类号 :P641.8 文献标识码 :B 文章编号 :1671 -749X(2005)04 -0020 -02
混合酸分解灰时 , 开始加热温度对测定结果的 影响 :煤灰分析与硅酸盐相似 , 硅酸盐的分解可分为 酸溶和碱溶两大类 , 原子吸收法通常都采用酸分解 样品 。 本实验室采用的是用氧化性强的高氯酸 、氢 氟酸联用分解样品 , 意在保证待测元素全部进行溶 液又除掉样品中固有的大量硅 (氢氟酸可以使硅化 合生成 SiF4 逸出 ), 从而降低了待测溶液的基体浓 度 , 避免了给原子吸收测定带来的干扰 , 而氢氟酸沸 点很低 , 所以为了使它能充分与硅反应 , 开始加热温 度一定要低 , 整个过程最高温度不能高于 250℃。
表 2 烧变岩地下水化学特 征
水化学成份
总硬度 矿化度
取样点 Cl- SO42 - HCO3 -K+ +Na+Ca2 + Mg2 + mg/l g/l
清水沟 6.64 8.64 158.02 15.89 40.54 6.09 126.29 0.251
彩兔沟 13.63 12.14 161.46 22.49 40.74 6.45 128.30 0.272
烧变岩主要分布在各河流及其支沟两侧呈条带 状展布 , 其长度蜿蜒十到几十公里 , 甚至更长 , 宽度 一般 1 ～ 2 km, 总分布面积 687 km2, 其中神北矿区 485 km2 , 榆神矿区 202 km2 。
1 烧变岩及其特征
烧变岩是地表附近的厚煤层在地质历史时期自 燃使围岩受到火烧而形成的特殊类型的岩体 。 不同 岩性受热后形成的烧变岩 , 结构有所差异 。 细粒砂 岩 、中粒砂岩烧变后 , 呈块状结构体 , 单位面积裂隙 率小 ;粉砂岩 、泥岩 、烧变变形破坏后 , 呈片状 、棱片 状等碎块 , 裂隙杂乱无绪 , 孔洞发育 。
0 前言
陕北降水稀少 , 气候干旱 , 地下水资源贫乏 , 煤 炭开发及能源基地建设的需水量大 , 地下水资源主 要赋存于第四系萨拉乌苏组和烧变岩中 。 烧变岩呈 砖红色 , 岩体支离破碎 , 孔洞 、裂隙发育 , 有利于地下 水的径流与储存 , 在有利的构造条件下 , 可形成强富 水区 , 是陕北地区主要含水层之一 。
表 1 烧变岩地下水钻孔抽水试验成果表
孔号
含水层 涌水量 单位涌水量 厚度 /m /m3 /d /l/s· m
渗透系数 /m· d
矿化度 g/l
备 注
T8 4.45 318 32.21 26 26.90 Q79 1.67 18 6.55 C34 N478 4.23
61.95 14.77
330.05 660.10 98.50 766.12
2 烧变岩的分布及富水性
神木北部矿区烧变岩主要分布于窟野河及各支 沟沿岸 , 沿煤层露头向深部 , 最大燃烧宽度 12 km, 总分布面积 485 km2 。在考考乌素沟南岸柠条塔区 烧变岩由 2-2煤自燃形成 , 以 0.5 ～ 2.5 km的宽度 绵延于沟谷中 , 地下水补给面积 20.4 km2 , 烧变岩 底板地形低洼 , 有 利于地下水的 富集 , 出露 有流水 壕 、水头泉 , 泉水稳定流量大于 6 500 m3 /d。乌兰木 伦河中上游地段活鸡兔 、大柳塔井田的烧变岩区 , 单 块分布面积 2 ～ 10 km2。 常家沟一带 , 分布最宽 , 达 12 km。另外在孙家岔 、朱盖塔 、大海则等井田 , 也有 分布 。
根据烧变岩地区施工钻孔资料和露头观测 , 烧 变岩三带发育往往不全 , 当自燃煤层越厚 , 上覆基岩 较厚形成的三带明显 。 一般类熔岩带的厚度和分布 范围比较复杂 , 而大部分区段以烧变岩 、烘烤岩带居 多 , 钻进到烧变岩段经常发生掉钻 、漏水 , 使钻孔冲 洗液消耗量明显增大 , 甚至全部漏失 。烧变岩裂隙 发育强度在垂向上有一定的规律 , 一般是下部裂隙 发育强 , 上部弱 , 横向上裂隙发育程度不一 。
3 烧变岩地下水的开发利用
烧变岩泉主要出露在沟谷中 , 泉流量大 , 而且稳 定 , 水温也基本恒定 , 如拧条塔的水头泉 , 常年水温 为 11.5℃, 在烧变岩中施工的水井 , 出水量稳定 , 如 大柳塔井田内的 J118 号钻孔 , 在矿区开发初期 , 一 直是非常理想的水井 , 稳定流量大于 1 000 m3 /d, 使 用近 10年 , 后来由于采煤导致水位下降 , 最终干涸 。 J175号钻孔也是如此 。在神东矿区活鸡兔煤矿 , 采 前对烧变岩地下水进行了提前疏排利用 , 利用地下 水资源近 400多万 m3 , 经济 、环境效益均比较显著 。 因此 , 煤炭开采前 , 充分利用烧变岩地下水作为供水 来源 , 不仅可以为矿区开发提供优质的水资源 , 还可 减少烧变岩地下水对矿井安全生产的隐患 。
溶矿时间对结果的影响 :溶矿时一定要加热到 白烟冒尽 。 除把坩埚溶液蒸干还要把坩埚上淋水再 蒸干 , 以免坩埚口上有剩余的氢氟酸 , 溶矿全过程不 能少于 5 h。