陕北地区地下水源与矿井开采影响关系研究
发布时间：2021-10-02 07:45
在我国陕北地区煤炭资源丰富、水资源匮乏,民生与采矿矛盾日益严重。为了研究地下水源是否受煤矿井下开采影响,采用现场调查、水质化验、沉陷预测、影响因素分析等方法,对魏墙煤矿工作面开采与马家梁地区居民用水之间相互影响情况进行研究。结果表明:矿井采掘3号煤层时,其顶板侏罗系延安组第四段砂岩含水层为主要充水水源,覆岩导水裂隙带为主要充水通道。居民用水水源多为浅部的第四系潜水及基岩裂隙水,少量的依靠深机井取白垩系砂岩裂隙水,与魏墙煤矿井下取水及排水水源不同。矿井2014—2016年采掘影响地下水位变化不明显,通过大气降雨统计、地下水入渗等计算,认为马家梁地区居民取水点水量减少源于居民用水量增加、自然气象的季节性影响以及区域降水量减少。
【文章来源】：能源与环保. 2020,42(08)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
马家梁地区集水井水源现场照片
根据野外调查资料,魏墙煤矿周边居民饮用水源主要为第四系潜水、白垩系砂岩含水层水。部分深机井取水层位达到安定组含水层。取水水源矿化度水质较好,矿化度一般在400～1 200 mg/L,平均矿化度920.9 mg/L,一般为HCO3-Na(Mg)型水。只有砖梁村麻墩组村民用水水质较差,矿化度达到2 739.5 mg/L,水质类型为SO4-Na。据了解,该村居民用水为村集体深机井,井深超过200 m,判断该机井施工层位已进入侏罗系安定组。而矿井主要充水水源的侏罗系直罗组和延安组含水层水,根据以往井上下钻孔采集水样,其pH值为7.71～8.55,为偏碱性水;矿化度9 622.7～10 316.4 mg/L,均在9 600 mg/L以上,属于咸水,部分水样已达到盐水浓度。阳离子以Na+为主,含量为2 510.0～2 780.0 mg/L;其次为Ca2+,含量为366.0～455.9 mg/L。阴离子以SO 4 2- 为主,含量6 289.0～6 734.0 mg/L;其次为Cl-,含量为172.1～327.9 mg/L。由于受区内向西微倾的单斜构造的影响,形成了较为封闭的储水空间,水量较小,与介质相互作用的程度强烈,均为SO4-Na型水[5]。两者区别明显(图2),且基本无水力联系。根据水质化验结果分析,认为此次研究调查的2类水体之间无水力联系,即为居民用水水源属于第四系潜水与浅层地下水混合水,而魏墙煤矿井下涌水水源为深层地下水,水流环境相对封闭。
根据地表起伏情况可知(图3),马家梁地区地势较高,矿井1301和1303工作面位于马家梁村东部,地表地势相对较低,且附近有沟谷,属于汇流区域。根据魏墙煤矿的地表岩移变形实际观测结果，并结合相关的地质资料可以初步确定其基岩角值和土层角值[11-12]。基岩边界角δ0为66.02°、土层边界角φ0为45°;基岩移动角δ为76.07°、土层移动角φ为50°，并由此预测魏墙煤矿开采造成地面沉陷情况(表2)。由表2可知，魏墙煤矿1301首采工作面回采造成的地面塌陷变形的影响半径为157 m，远小于马家梁村与1301工作面的直线距离。因此，目前魏墙煤矿的开采对马家梁村地面变形影响较小。但未来回采1305、1307及后续工作面时，马家梁村与回采工作面之间的直线距离较小，可能会造成地面塌陷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于巴拉素井田多孔抽水试验的含水层特征及水力联系研究[J]. 方刚,刘柏根. 水文. 2019(03)
[2]解决矿山环境问题的“九节鞭”[J]. 武强,刘宏磊,赵海卿,张萌,刘守强,曾一凡. 煤炭学报. 2019(01)
[3]榆横南区煤层顶板富水性探查研究及治理评价[J]. 方刚. 矿业安全与环保. 2017(05)
[4]煤炭开采与水资源利用保护的耦合关系研究——基于中国10个煤炭资源丰裕省份的分析[J]. 杨军,吴蔚,丛建辉,张波. 生态经济. 2016(02)
[5]双层抽水试验中观测井井筒效应的数值模拟研究[J]. 徐亚,胡立堂,刘玉强,王健媛,董路,王琪. 水文地质工程地质. 2015(06)
[6]我国煤炭资源“井”字形分布特征与可持续发展战略[J]. 彭苏萍,张博,王佟. 中国工程科学. 2015(09)
[7]西部干旱区煤炭开采环境影响研究[J]. 雷少刚,卞正富. 生态学报. 2014(11)
本文编号：3418264
【文章来源】：能源与环保. 2020,42(08)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
马家梁地区集水井水源现场照片
根据野外调查资料,魏墙煤矿周边居民饮用水源主要为第四系潜水、白垩系砂岩含水层水。部分深机井取水层位达到安定组含水层。取水水源矿化度水质较好,矿化度一般在400～1 200 mg/L,平均矿化度920.9 mg/L,一般为HCO3-Na(Mg)型水。只有砖梁村麻墩组村民用水水质较差,矿化度达到2 739.5 mg/L,水质类型为SO4-Na。据了解,该村居民用水为村集体深机井,井深超过200 m,判断该机井施工层位已进入侏罗系安定组。而矿井主要充水水源的侏罗系直罗组和延安组含水层水,根据以往井上下钻孔采集水样,其pH值为7.71～8.55,为偏碱性水;矿化度9 622.7～10 316.4 mg/L,均在9 600 mg/L以上,属于咸水,部分水样已达到盐水浓度。阳离子以Na+为主,含量为2 510.0～2 780.0 mg/L;其次为Ca2+,含量为366.0～455.9 mg/L。阴离子以SO 4 2- 为主,含量6 289.0～6 734.0 mg/L;其次为Cl-,含量为172.1～327.9 mg/L。由于受区内向西微倾的单斜构造的影响,形成了较为封闭的储水空间,水量较小,与介质相互作用的程度强烈,均为SO4-Na型水[5]。两者区别明显(图2),且基本无水力联系。根据水质化验结果分析,认为此次研究调查的2类水体之间无水力联系,即为居民用水水源属于第四系潜水与浅层地下水混合水,而魏墙煤矿井下涌水水源为深层地下水,水流环境相对封闭。
根据地表起伏情况可知(图3),马家梁地区地势较高,矿井1301和1303工作面位于马家梁村东部,地表地势相对较低,且附近有沟谷,属于汇流区域。根据魏墙煤矿的地表岩移变形实际观测结果，并结合相关的地质资料可以初步确定其基岩角值和土层角值[11-12]。基岩边界角δ0为66.02°、土层边界角φ0为45°;基岩移动角δ为76.07°、土层移动角φ为50°，并由此预测魏墙煤矿开采造成地面沉陷情况(表2)。由表2可知，魏墙煤矿1301首采工作面回采造成的地面塌陷变形的影响半径为157 m，远小于马家梁村与1301工作面的直线距离。因此，目前魏墙煤矿的开采对马家梁村地面变形影响较小。但未来回采1305、1307及后续工作面时，马家梁村与回采工作面之间的直线距离较小，可能会造成地面塌陷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于巴拉素井田多孔抽水试验的含水层特征及水力联系研究[J]. 方刚,刘柏根. 水文. 2019(03)
[2]解决矿山环境问题的“九节鞭”[J]. 武强,刘宏磊,赵海卿,张萌,刘守强,曾一凡. 煤炭学报. 2019(01)
[3]榆横南区煤层顶板富水性探查研究及治理评价[J]. 方刚. 矿业安全与环保. 2017(05)
[4]煤炭开采与水资源利用保护的耦合关系研究——基于中国10个煤炭资源丰裕省份的分析[J]. 杨军,吴蔚,丛建辉,张波. 生态经济. 2016(02)
[5]双层抽水试验中观测井井筒效应的数值模拟研究[J]. 徐亚,胡立堂,刘玉强,王健媛,董路,王琪. 水文地质工程地质. 2015(06)
[6]我国煤炭资源“井”字形分布特征与可持续发展战略[J]. 彭苏萍,张博,王佟. 中国工程科学. 2015(09)
[7]西部干旱区煤炭开采环境影响研究[J]. 雷少刚,卞正富. 生态学报. 2014(11)
本文编号：3418264
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