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煤矿水文地质补充勘探1(王新)


煤矿水文地质勘探
煤炭科学研究总院西安研究院 王 新 研究员

煤矿水文地质勘探
一、煤矿水文地质勘探的概念与特征 二、煤矿水文地质勘探规范 三、煤矿水文地质勘探设计 四、煤矿水文地质勘探方法与手段 五、煤矿水文地质勘探成果 六、煤矿水文地质勘探新技术 七、焦煤集团矿井水文地质补充勘探状况

一、煤矿水文地质勘探的概念与特征
地质勘探定义: 是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床,为查 明矿产的质和量,以及开采利用的技术条件,提供 矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料,对一 定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌 等地质情况进行调查研究工作。

勘探类型
1、资源勘探
石油、煤炭、天然气、金属非金属矿产资源等;

2、工程地质勘探(勘察)
大型及重要建设项目场地:港口码头,机场等;

3、水文地质勘探
供水勘探,开采水文地质条件勘探等;

4、各种专项勘探:
煤层气勘探、科学地质勘探、地震勘探等。

煤矿地质勘探
煤矿勘探期:资源勘探为主 地质报告 生产地质报告

煤矿生产期:资源开采为主

煤矿生产期:防治水为主 矿井地质 规程

水文地质报告

由矿井建设开始,到开采结束期间所进行的一切勘探,统 称矿井地质勘探。按其目的之不同,分为矿井资源勘探、 矿井补充勘探、生产勘探和矿井工程勘探等四类。

煤矿水文地质勘探
矿井建设生产阶段所进行的水文地质勘探,一般视为煤 炭资源勘探阶段的水文地质工作质勘探)的继续与深入, 多带有补充勘探的性质 。基本任务是,为煤炭工业的规

划布局和煤矿建设,安全生产提供水文地质依据,并为水
文地质研究积累资料。

煤矿水文地质勘探特征
它一般应分阶段循序进行。矿井水文地质勘探为矿井建设、采掘、开拓 延深、改扩建提供所需的水文地质资料,并为矿井防治水工作提供水文 地质依据,它是在煤田水文地质勘探的基础上进行的。矿井水文地质勘 探是在矿井建设和生产过程中进行的,它既可以验证和深化煤田地质勘

探对井田(矿井)水文地质条件的认识,又可以根据矿井建设生产过程
中遇到的水文地质问题,充分利用矿井的有利条件,进行有针对性的矿 井水文地质勘探,为矿井建设生产和矿井防治水工作提供依据。可见矿 井水文地质勘探是煤田地质勘探所不能取代的。对于水文地质条件复杂 和极复杂的大水矿井,尤其是这样。

二、煤矿水文地质勘探规范
1、《矿区水文地质地质工程地质勘探规范 》(GB12719-91) 2、《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215-2002) 3、《煤矿防治水规定》(国家安监总局、煤矿监察局) 勘探类型划分:(依据矿床主要含水层的储水空间特征) 三类
第一类:孔隙充水矿床 第二类:裂隙充水矿床 第三类:岩溶充水矿床 第一型:水文地质条件简单矿床 第二型:水文地质条件中等矿床 第三型:水文地质条件复杂矿床

三型

水文地质勘探类型和矿井水文地质类型区别
水文地质勘探类型:划分的目的是为不同类型矿床的勘探工程设定不同工程量、勘探 程度以及矿井涌水量计算等技术要求。 比如:孔隙充水简单型矿床在勘查阶段的水文地质剖面要求至少一条,但在复杂型矿 床要求至少4条剖面,各剖面上不少于3个水文孔;水文地质条件简单的矿区,可计算 全矿区的正常和最大涌水量。 立足与勘探,围绕如何将勘探工作做好,与开采安全关系不大。 矿井水文地质类型:划分的目的是保证矿井安全生产,按照不同类型水文地质条件, 对煤矿安全进行安全监管。 比如:水文地质条件复杂的矿井要求设立专门的防治水机构,装备必要的防治水抢险 救灾设备,探放水应当坚持“有掘必探”原则,

煤矿防治水规定
第二十九条:矿井有下列情形之一的,应当进行水文地 质补充勘探工作: 1、矿井主要勘探目的层未开展过水文地质勘探工作的; 2、矿井原勘探工程量不足,水文地质条件尚未查清的; 3、矿井经采掘揭露煤岩层后,水文地质条件比原勘探报告复杂的; 4、矿井经长期开采,水文地质条件已发生较大变化,原勘探报告不 能满足生产要求的; 5、矿井开拓延伸、开采新煤系(组)或者扩大井田范围 设计需要的; 6、特殊地质条件部位或者深部煤层下伏强含水层,煤层底板带压, 专门防治水工程提出特殊要求的; 7、各种井巷工程穿越强富水性含水层时,施工需要的。

三、煤矿水文地质补充勘探设计

1、补勘的目的、任务 目的:防治水。任务确定应全面分析已有资料,确定补勘的任务。 2、补勘的依据:规范规程、资料来源 3、补勘的范围 矿井?采区?工作面?下组煤?上组煤?煤系地 层含水层?太灰含水层?奥灰含水层? 4、补勘技术手段及工程量:根据任务及规程(勘探类型)确定。 5、工程预算 6、成果设计

四、煤矿水文地质勘探方法与手段
水 文 地 质 测 绘 水 文 地 质 钻 探 物 化 水 文 地 质 试 验 水 文 地 质 测 试 矿 井 涌 水 量 计 算 计 算 机 模 拟 勘 探 新 技 术





常用技术

煤矿水文地质勘探方法与手段
1、水文地质测绘 方法:水文地质调查,地面和井下水文地质观测 手段:测绘、观测、填图、绘图、记录等 水文地质调查内容包括: 资料收集、地貌地质、地表水体、井泉、古井老窑 生产矿井、周边矿井、地面岩溶调查。 煤矿防治水规定中有比较详细的要求

煤矿水文地质勘探方法与手段
2、水文地质钻探
它所完成的任务内容包括以下几个方面: (1)完善并建立含水层水动态观测系统; (2)形成矿井水文地质试验系统; (3)为岩石力学性能测试取样、测试提供条件; (4)探查目的含水层岩性、厚度和富水性; (5)探查开采煤层底板至奥灰含水层间隔水层岩性、厚度及隔水性;

煤矿水文地质勘探方法与手段

钻孔布置原则
钻探工艺要求

钻探孔数确定 钻探成果要求

钻探参数设计

钻孔封孔设计

钻探工程设计

钻探工艺设计
项目 钻孔偏斜 孔深误差 钻井液 取芯 地质编录 水文测井 下管止水 水质取样 质量要求 <1.5°/100m ≤1.5‰ 清水钻进
完整岩层岩芯采取率70%;破 碎带>60% 详细记录涌水、掉块、塌孔、缩径、逸气、掉钻 等现象层位和深度,岩性、裂隙性质、密度、风 化程度、岩溶特性及发育深度。

工作内容 每30m测斜一次
必须采用泥浆钻进时,应采取 有效洗井措施。

全孔测井
优质无缝钢管,止水后管内水 位下降速度<2cm/h

视电阻率、自然电位、自然伽 玛、井温、井斜。

套管封闭止水自管底注浆,全 孔封闭

原状水样

简易水文

单孔抽水试验稳定时段延 续时间不少于8小时

水位、冲洗液消耗、孔内 情况、岩心描述等

钻孔结构设计
考虑因素:孔深,孔径、抽水试验等
H=+610m
H=+565m

110m

φ 245 φ 219

100m

孔深:713m

φ 168 φ 146

孔深:501m

φ 191

468m

φ 127
P

391m

φ 168

φ 108

>10m

105m

C

φ 127 φ 108

K2灰岩顶

10m

φ 89

50m

φ 89 O2 f

K2灰岩底

BK6钻孔结构图

BK4钻孔结构图

抽水试验
抽水孔与观测孔布置 试验抽水

正式抽水:三个降深 ;延续时间与稳定时间; 静止水位与恢复水位观测要求;

抽水试验资料整理

抽水试验
稳定流:钻孔出水量和动水位同时出现相对稳定, 并延续一定时间。一般要求三个降深, 设最大降深为s1, 2 s 2 ? s1 3 一般地: 1 s 3 ? s1 3 非稳定流:抽水过程中保持水量稳定,观测水位变化 或保持水位稳定,观测水量变化。符合实际。

含水层的划分
勘探过程中如何划分含水层? (1)岩石孔隙裂隙发育——有储水空间 提供较多的储水空间,形状各异,空隙、溶隙、孔洞、张开结构面等。

岩层的储水空间在开采之前是天然的,开采过程或开采之后有人为的因
素,比如采矿引起的导水裂隙带,水文地质补充勘探就将面临这种问题。 勘探过程中如何发现这些储水空间呢?主要通过钻探充洗液的消耗来判

定。测井、流量测井等方法也能从岩层的物理性质和岩层水流动状况反映
岩层是否为含水层。 (2)孔隙裂隙连续性好——有径流条件

(3)丰富的水源与补给源——有补给条件

钻孔单位涌水量<0.001L/s.m的岩层为隔水层

煤矿水文地质勘探方法与手段
3、物 探
目的与任务
工程量设计

物探方法设计

成果要求

物探工程设计

物探方法
地面瞬变电磁法 直流电法 频率测深法 音频电穿透法 瑞雷波地震勘探法 槽波地震勘探法 高分辨地震勘探法 地质雷达勘探法

物探

关于测井
水文地质补充勘探一般应进行钻孔测井,测井可以:
a. b. c. d. e. 确定含水层、隔水层、软弱夹层的层位与厚度; 确定断裂带、裂隙带和岩溶发育带的位置及厚度; 划分地层组,编录钻孔柱状剖面; 划分咸淡水界面; 测定钻孔中含水层之间的补给关系; f. 估算水文地质参数,包括地下水矿化度、孔隙率、渗透系数、流量及涌水量等; g. 测定钻孔技术状况,包括钻孔孔径、孔斜,寻找孔内事故位置; h. 地层物性参数测量。 电阻率、自然电位、自然伽玛、井径、井温、井斜测量;井中流体测量、超声 成像测井、声速、伽玛伽玛、井液电阻率、井液、钻孔电磁波法测井。

煤矿水文地质勘探方法与手段
4、化 探
目的与任务
水化学分析方法的简称。地下水的化学成份往往代表着其赋存地层的环境特征, 按照各种特征离子的含量、矿化度、水质类型等,可以对不同含水层地下水做 出区分,从而对井下涌水的来源进行识别。

取样方法

水质测试项目 成果要求

工作量设计

化学勘探设计

煤矿水文地质勘探方法与手段
5、水文地质试验
抽水试验 注水试验 放水试验

连通试验

水文地质试验设计

煤矿水文地质勘探方法与手段
6、水文地质测试
岩石物理力学性质测试 地应力测试 煤层顶底板破坏深度测试 带压系数测试 专项测试、专项设计

煤层底板破坏深度测试

3 10-4092

5

4

3号钻孔 5号钻孔

10-4112

4号钻孔

钻孔布置——以辛置东四409工组面为例

煤层底板破坏深度测试

10-4112 开孔位置

10-1092 砂质泥岩1.5m 中砂岩5.5m 砂质泥岩3.56m 11#煤1.84m 5号钻孔 4号钻孔 砂岩、泥岩4.3m K1石英砂岩1.99m 细砂岩、砂质泥岩10.18m

3号钻孔

测试方法

煤层底板破坏深度测试
3号孔压水量变化曲线
m3
0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.1 0.09 0.08
水压:2MPa 岩性:砂质泥岩

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

煤层底板破坏深度测试

3号孔分段压水量变化曲线
0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 -60 -40 -20 33.6-33.9m 0 30.6-30.9m 20 40 24.6-24.9m 60

煤层底板破坏深度测试
4号孔压水量变化曲线
m3

0.0113748 0.0092811 0.0071874 0.0050937 0.003 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60
水压:2MPa 岩性:泥岩

煤层底板破坏深度测试
工作面底板采前、采后渗透性系数的变化,反映了 采动对底板的破坏程度。以采后和采前渗透系数的增量 及开采 后及开采前渗透系数的比值作为底板破坏深度 的判别指标。
K ?

?

Q LP

两个判据
K1 ?2

测试深度
7.51~13.87 8.98~9.03 9.96~10 10.94~11 12.4~14.43

K1
13.87 2.112 282.74 97.5 0.69

K2
16.43 50.36 320.32 109.64 1.92

K2/K1
1.184092 23.83333 1.132898 1.124549 2.753813

ΔK
2.554655 48.224 37.576 12.144 1.218578

K2

?K ? 0.2(m / d )

得出:底板岩层采动破裂深度在8.98-9.03m处

煤层底板破坏深度测试

煤层底板破坏深度测试

煤层底板破坏深度测试

带压系数测试
pw1?i ? pwi ? h1?i ? hi
不突水 一般不突水,或渗透出水,水量有限 突水

Dwi

Dw>TS Dw=TS Dw<TS

煤矿水文地质勘探方法与手段
7、矿井涌水量计算
矿区水文地质工程地质勘探规范:
对补充勘探,当水文地质条件变化不大时,可用比拟法预测矿井涌 水量。矿井涌水量计算必须建立在正确认识矿区水文地质条件基础 上,建立矿区水文地质模型和数学模型选择有代表性的参数及合理 的方法计算矿区正常和最大涌水量。主要方法有:比拟法、数理统 计法、水均衡法、解析法、数值法和物理模拟法等。必须注意计算 方法的使用条件,有条件时应采用几种方法计算对比。对计算结果 应进行详细评价,分析论证计算涌水量可能偏大或偏小的原因,推 荐排水设计的矿井涌水量。

矿井涌水量计算
1、比拟法: 富水系数: 采空面积富水系数: 采掘长度富水系数: 单位涌水量比拟法:
函数关系比拟法: (降深、巷道长度、雨季补给增长系数)

Q ? KP ? P
Q0 F0 Q0 KL ? L0 Q0 q0 ? F 0S 0 KF ? Q ? (Q 0 m S m L ) K 0 S0 L0

矿井涌水量计算
2、解析法
(1)概化:建立数学模型,把实际问题抽象成数学问题; (2)计算:对数学模型进行计算。
大井法 r0: 承压转无压公式: Q=1.366K[(2H-M)M-(H-S)2]/(LgRo-Lgro) 引用半径 边界条件:四周进水

Smax: 最大水位降

矿井涌水量计算
3、数值法 数值法是随着计算机的出现迅速发展起来的 一种近似计算方法,常用的是有限元法 足够的观测孔和清晰的边界条件

建立数学模型

反求参数

预测计算

五、煤矿水文地质勘探成果
补充勘探成果的特点:
1、丌同于资源勘探成果,资料累积,分析研究程度丌足;

2、补充勘探癿成果丌仅来源于补充勘探所叏得癿资料,还来源于前期勘
探、生产实际揭露等,其成果是综合性癿; 3、水文地质补充勘探成果紧紧围绕煤矿生产实际,必须回答煤矿水文地质 疑难问题,为解决水害问题提供地质依据。 4、成果应丌断更新,随时补充、修正和完善。

水文地质补充勘探成果内容如下:

补勘成果

1、水文地质钻探成果,其中包括: 钻孔综合柱状图;钻孔测井成果;钻孔简易水文试验成果; 2、钻孔施工记录; 3、抽水试验成果 4、钻孔测量成果 5、封孔报告 6、物探成果 7、水化学分析成果 8、岩石物理力学性质测试成果 9、矿井涌水量预测成果 10、煤矿开采水文地质条件综合评价

基本图件包括:
1. 钻孔综合柱状图;

补勘成果

2. 矿区综合水文地质图(含水文地质剖面图);

3. 地面物探成果图;
4. 井下物探成果图; 5. 抽水试验综合成果图;

6. 含水层水位等值线图;
7. 矿区水化学探测成果图; 8. 矿井涌水量计算图。

补勘成果
建立矿井水文地质监测系统

地面钻孔

井下钻孔

井下涌(突)水点

监测内容:水位、水量、水温、水质变化

六、煤矿水文地质勘探新技术
1、遥感 ;2、井下高压钻孔斲工 ;3、矿井物探; 4、化探;5、地温测 量 6、放水试验;7、地震等物探资料精细解释;8、底板破坏深度探测技 术 :钻孔压(注)水钻孔声波测井、电磁波法、钻孔成像、顶底板相对移 近量、单体支柱压力、钻孔相对地应力测量、声波大地电场法等;9、定向 钻探技术:采用定向钻探技术,确定导水陷落柱等地质异常体形状和范围。 10、计算机模拟技术。11、基于现代高精度分析仪器癿水力联系判别:如 电感耦合等离子体原子収射光谱仪(ICP)可在3min内测72项指标;11、 实验室微观分析

地震资料精细解释技术

遥感技术
遥感图象主要解译的地质问题 :
a. 地质构造(特别是活动构造)与地貌基本轮廓;
b. 断裂及隐伏断裂、隐伏构造的位置及其富水的可能性; c. 外动力地质现象(滑坡、坍塌、泥石流、坡面冲刷、河流侵蚀、 风蚀与风成堆积、冰川冻土、岩溶塌陷、地裂缝等)的分布;

d. 泉点、泉群、泉域、地下水溢出带出露位置、地表水体以及河流、 水田、沼泽地、盐碱地的分布;
e. 古河道及浅层淡水的分布范围与可能富水地段; f. 各类地层岩性的分布范围; g. 地表水体污染情况,工业与生活废物堆放场地的分布。

遥感技术
遥感技术广泛运用于煤炭资源、水资 源调查、煤层气资源评价以及煤矿区 环境评价,水害防治和监测等领域, 已经形成了煤炭遥感技术体系。

定向钻探技术
F3断层 煤层 +900.843 300回风 煤层 +891.972 210M
8.87M

402 回风



水孔

美国T685WS型钻机

井下定向孔

化探

水化学快速检测技术
微量元素分析、气体成分分析、溶解氧分 析和放射性元素、环境同位素等都在不同 矿区的矿井水文地质勘探中得到不同程度 的应用。

水源快速识别技术

计算机模拟技术

工作面推迚20m时 癿顶板破坏及应力演化过程图

计算机模拟地下水流场

实验室微观分析技术
现代测试技术癿引入,使矿井水文地质勘探工 作癿某些斱面已从宏观世界癿观测迈入微观世 界癿探索。一些科研部门、高等院校和生产单 位,开始将扫描电镜、差热分析、 射线衍射, 微孔结构分析仪、液压伺服机等现代测试设备 用于研究岩石癿成分、结构和渗透性。

碎屑物>85%,绢云母 杂基>5~10%,矿物成分: 石英>35~30%,斜长石 5%, 硅质岩屑 15~20%,粘土质 团粒25~20%。

紧密型结构
碎屑物含>70%,绢云母和 炭质物25~30%,矿物成分主要为 石英、长石,石英含量>65%, 长石<5%。

充填型结构

辛置10煤底板砂岩微观结构与成份分析

泥岩矿物成份分析
岩性 铁白云石 方解石 伊利石 高岭土 石英 页岩(0.9m以上) 4% 1% 9% 22% 59% 页岩(23~25.1m) / 3% 3% 42% 35% 铝土泥岩 / / 8% 88% /

黄铁矿
菱铁矿 长石 未检出

1%
3% / 1%

2%
8% 1% 1%

1%
/ 2% 1%

关于矿井水文地质条件
对矿井水文地质条件癿认识有赖于水文地质补充勘探,但是,矿井实际生

产过程中所反映出癿地质、水文地质条件是非常宝贵癿资料,是仸何勘
探斱式也得丌癿成果。因此,有以下两种认识: 1、对矿井生产过程中癿突水、涌水量癿变化、含水层水位癿变化等突水条

件癿认识,结合勘探成果综合分析水文地质条件,从而做到精细解释癿
目癿; 2、生产过程是安全癿,相应癿地质资料、采煤斱法等是如何保障安全生产 癿,这种情形下癿总结和分析可能是更加重要癿。

矿井水文地质勘探技术癿特点及収展
1、在矿井水文地质勘探过程中,可以充分利用矿井的有利条件,做到井上、下 相结合,以增强时空优势 。 2、在矿井水文地质勘探试验时,进行以井下放水试验(有时包括连通试验)为 主的井下勘探,井上、下结合观测的综合勘探方法。这种以井下放水试验为中心 的矿井水文地质综合勘探方法,不仅大大扩大了勘探空间,使勘探工程的布置带 有立体性,而且放水试验的水量和水位降深可以不受抽水设备能力的限制,能够 较真实地模拟矿井建设、生产过程中的地下水流场特征,对矿井水文地质条件的 评价和预测更接近于矿井建设、生产的实际,从而可为矿井建设、生产过程中的 矿井防治水工作提供可靠的水文地质依据。 3、矿井水文地质勘探新技术的应用 。 4、由于水文地质勘探手段的发展,当前的矿井水文地质勘探工作已打破以测 绘、钻探和抽(放)水试验为主体的单一格局,而代之以钻探、物探、化探、 抽(放)水试验、示踪试验、工作面测试的综合勘探和从概念模型到数学模型的 模拟计算,定量评价以及计算机的广泛应用。 5、勘探装备呈现出的现代高技术特点。 6、发展趋势是向水文地质条件的精确勘探方向发展,勘探技术与装备更加现代 化、综合化,勘探成果更加贴近生产实际应用。

近年我国煤矿水文地质勘探特点
1、以补充勘探为主。向深部要煤炭资源。 2、勘探规模以矿井为单位,有别于过去的资源勘探; 3、勘探技术有很大提高,新技术频出。 4、勘探成果与生产实际需求更加接近;并呈动态完善。 5、勘探精度、深度大大提高。 6、建井期、生产期实际揭露反映了许多地质、水文地 质现象,水文地质补充勘探目的性和针对性更加明确。 7、勘探技术、解释技术和勘探装备有待深入研究和发展。

矿井水文地质勘探的理论研究成果
1、含(隔)水层的研究和划分是水文地质研究的基础,不论是在煤田勘探阶段还 是在矿井建设、生产阶段,都需要正确进行含(隔)水层的划分。当煤田水文 地质勘探成果不能满足矿井防治水需要时,含(隔)水层的研究,应作为矿井 水文地质补充勘探的首要任务,并结合矿井防治水的需要有针对性地进行。 2、对构造控水性的认识 3、对矿井水文地质类型划分的认识 矿井水文地质工作的性质与区域水文地质工作或煤炭资源勘探阶段的水文地质工 作不同,加之我国幅员辽阔,煤矿水文地质问题繁杂,为了对各种不同水文地质 特征的矿井,有针对性地开展水文地质工作,具有相适应的工作深度和标准,并 为制定有关的经济、技术政策,进行分类指导界定一个量化标准,有必要对我国 煤矿矿井按水文地质特征进行区域和类型划分。

矿井水文地质勘探是矿井防治水癿基础工作,是其它仸何工作丌 叏代癿,防治水工作癿质量及经济效果,在一定意义上说,叏决于 水文地质勘探工作癿好坏。“知己知彼,百战丌殆”,只有准确地

把握地下水文地质条件及其变化癿脉络,才能合理地、有癿放矢地
采叏相应措斲,否则势必陷入盲目性。因此,对矿井水文地质勘探 工作重视不否,关系到防治水工作癿成败。矿井水文地质勘探技术

是在地质学、钻探学、地球物理勘探学以及岩石力学等相关学科収
展癿基础上而逐渐形成自己癿体系癿,随着科学技术癿収展,它也 必将丌断完善。

七、焦煤集团矿井水文地质补充勘探状况
焦煤集团规定,凡是带压开采矿井都必须迚行水文地质补充勘探和 带压开采设计,这反映了焦煤集团公司领导对防治水工作癿重视。

汾西: 1、双柳矿 2、贺西矿 3、河东矿 4、宜兴区 5、中兴矿
据丌完全统计

霍州: 1、干河矿 2、曹村矿 3、李雅庄矿 4、团柏柏矿 5、回坡底矿

西山: 1、白家庄矿 2、古交矿区

沙曲矿

汾西矿业集团公司双柳煤矿 水文地质补充勘探报告
煤炭科学研究总院西安研究院
2008年9月





1.前言 2.以往工作概述 3.补充勘探斱法及工作质量评述 4.矿井地质条件 5.矿井水文地质条件 6.矿区地下水化学特征 7.矿区地下水流场特征 8.矿区地下水补、迳、排特征 9.矿井充水因素分析 10.矿井涌水量预测计算 11.矿井开采水文地质条件综合评价 12.矿井防治水工程技术设计 13.结论和建议

水文地质补充勘探
目的:
1、查明(下组煤)开采水文地质条件; 2、建立和完善矿区水文地质监测系统; 3、确定防治水技术路线和防治水技术措施,制定科学的防治水方案。

具体任务:
1、查清太原群灰岩的厚度、岩性和富水性; 2、下组煤至奥灰顶板间隔水层厚度、岩性、地层剖面结构、岩石力学指标和阻 水性能; 3、奥灰峰峰组和上马家沟组的岩性、厚度和富水性; 4、煤系地层含水层相互间的关系及与奥灰含水层的水力联系;煤系地层含水层 的补给来源,补给方式、补给量大小、以及径流排泄关系; 5、计算矿井涌水量; 6、确定矿井水文地质条件类型。

石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙承压含水层
冲洗液消耗量(m /h) 0 400 410 420 430 440 450 460 图5-4 MS2孔太灰段冲洗液消耗量
孔深(m)


0
7
孔深(m)

0.5

1

1.5

2

(m3/h) 2.5

1

2

3

4

5

6

475 485 495 505
图5-5 MS7孔太灰段冲洗液消耗量

(m3/h) 0 480
孔深(m)

(m3/h) 0 565 575 585 595 605 615
图5-7 MS5孔太灰段冲洗液消耗量
孔深(m)

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

500 520 540 图5-6 MS3孔太灰段冲洗液消耗量

奥灰顶部相对隔水层
Ms1、Ms4、Ms6孔揭露厚度分 别为27.52、20.70、26.71m。
峰峰二段 隐晶质泥晶(微晶)结构,中厚层状构 造,岩石致密、坚硬,矿物成分以方解石 为主,次为白云石,微含泥质。中夹深灰 色薄层状泥质灰岩,裂隙不甚发育,且多 见方解石所充填。

峰峰组
峰峰一段
岩芯:该组岩溶裂隙不发育,且多被 方解石所充填,溶孔稀少,岩石裂隙 连通性不好,补给条件及径流条件差
MS1 MS4 MS6

简易水文观测,峰峰组 钻井液未出现明显消耗 133、供水孔记录

规范 q小于0.001L/s·m 为相对隔水层

0.01163L/s· m 2.374g/L

0.00133L/s·m 1.41g/L

0.00028L/s·m 2.15g/L

10-30m相对隔水层

奥灰突水危险性评价
本次补勘成果显示,奥灰峰峰组在井田大部分范围内富水性微弱,尤其 是顶部约30m(峰峰组二段)按其富水程度可划分为相对隔水层~弱富水 含水层。因此即便未来开采下组煤层引起的底板破坏深度波及至奥灰, 但由于水量较小,难以对矿井产生灾害性的影响。 三个钻孔均未发现明显的冲洗液漏失现象,岩芯致密,未见溶蚀痕迹 整个峰峰组单孔抽水试验其降深巨大,单位涌水量仅为0.00028~0.001163L/s·m, 按相关规程,可将其划为相对隔水层

MS1、MS4、MS6孔点处的隔水层厚度大于实际值

19479000

19479500

19480000

19480500

19481000

19481500

19482000

19482500

19483000

19483500

19484000

19484500

19485000

19485500

19486000

19486500

19487000

4158000

图9-8 双柳煤矿水文地质补勘突水系数等值线图 峰峰组顶面20m视为隔水层
133
石洞门井田

4157500

4157000

4156500

MS6

4156000

366

4155500

MS4

MS1 S6

4155000

大 东 庄 井 田

134

晋煤资字(1994)第105号

4154500

4154000

77

武家山井田
晋煤资字(1993 )第89号

4153500

F1 H=150 m<75
4153000

368
m<75 F1 H=160 F1 H=200 m<75

F2 H=160m <75

F2 H=16 0m <75
4152500

19479000

19479500

19480000

19480500

19481000

19481500

19482000

19482500

19483000

19483500

19484000

19484500

19485000

19485500

19486000

19486500

19487000

矿井开采水文地质条件综合评价
双柳煤矿定矿井水文地质条件为简单—中等类型。正常地 段为简单类型,遇断层、边界断层或陷落柱等地质异常且 未摸清其水文地质特征时,可升级为中等复杂类型。 奥灰含水层不构成矿井充水水源,但若遇隐伏导水断层、陷 落柱等异常导水体时,奥灰含水层水仍有突出的危险。

下组煤首采面涌水量76 m3/h

下组煤矿井正常涌水量124m3/h,最大涌水量150 m3/h

矿井防治水工程技术设计

山西霍宝干河煤矿有限公司

水文地质补充勘探报告
煤炭科学研究总院西安研究院 2009年4月

报告内容
1、前言 2、矿井概况 3、以往地质、水文地质工作概述 4、补勘方法和工作质量评述 5、地质、水文地质条件分析 6、水化学特征分析 7、矿井充水因素分析 8、矿井涌水量预测 9、上组煤开采底板破坏分析 10、防水煤(岩)柱留设 11、矿井水文地质类型划分 12、带压开采条件评价 13、矿区水文地质条件综合评价 14、矿井防治水工作总体方案 15、结论与建议

二、主要工作内容
针对上述问题,提出以下工作内容: 1、主要查明K2灰岩、奥灰含水层的厚度、岩性和富水性;

2、查明2号煤和11号煤下伏煤系地层主要隔水层厚度、岩性、 岩石力学指标; 3、研究煤系地层各含水层间的联系及与奥灰含水层间的水 力联系; 4、查明煤系地层含水层的补给来源、方式、迳流排泄关系 以及预测2-101工作面矿井正常、最大涌水量; 5、提交矿井上、下组煤水文地质类型及防排水能力评价; 6、计算相邻工作面留设煤(岩)柱宽度,提出断层防水煤 柱留设宽度的建议; 7、带压开采分区与评价,提出防治水工作方案。

401孔进入奥灰钻进冲洗液变化曲线图
1.2 1 0.8 0.6 42 0.4 5 0.2 0 0 20 40 60 80 100 120 10 20 60

冲洗液消耗量(m3/h)

21

40 70

水位:+551.35

90 80 100

水位:+553.75

进入奥灰深度(m)

603孔进入奥灰钻进冲洗液变化曲线图
0.19 0.18 0.17 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.1 0 20 40 60 80 100 120 5 进入奥灰深度(m)

冲洗液消耗量(m 3 /h)

50 30 25 10 22.8 15 20
水位:+529.58

40

60

80

100

水位:+521.58

BK5孔进入奥灰钻进冲洗液变化曲线图
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
5

冲洗液消耗量(m 3 /h)

20 25
水位:+517.8

100

水位:+537.8

0.1
1 10

13.25

进入奥灰深度(m) 20 40 60 80 100

0 0

BK6孔进入奥灰钻进冲洗液变化曲线图
3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0
5 10 15 20 26.8 3235
水位:+635.5

冲洗液消耗量(m 3 /h)

36
水位:+517.5

45

30 52 60 100

进入奥灰深度(m) 80 100 120

20

40

60

?

从上述图中可以看出,进入奥灰一定深度后,各钻孔 钻进冲洗液消耗量和水位发生了一定的变化,统计各 孔进入峰峰组一定距离后各变化点深度如下表
孔号 401 20 603 22.8 BK5 13.12 BK6 26.8

进入峰峰组变化点深度(m)

从上表中可以看出,进入峰峰组平均13~26m后,裂隙发 育,水位也慢慢趋近于正常峰峰组灰岩含水层水位,因此, 分析认为,以上层段为古风化壳,基本不含水,岩溶裂隙 不发育,除局部受构造影响或后期充填不好的地段外,可 以视作为相对隔水层;

带压开采条件评价 水文地质条件综合评价 防治水总体方案

煤炭科学研究总院院西安院研究相关业绩
2006年: 1、兖州煤业股仹有限公司兴隆庄煤矿水文地质补充 勘探工程(I区)技术服务 2、汾西矿业集团双柳煤矿水文地质补充勘探总报告编制汾西矿 业集团双柳煤矿水文地质补充勘探工程监理 3、鲍庖煤矿下组煤水文地质补充勘探技术服务 4、兖州煤业股仹有限公司兴隆庄煤矿下组煤(I区)水文地质 补充勘探放水试验设计

2007年: 1、兖州煤业股仹有限公司东滩煤矿下组煤水文地质补充勘探工 程(I区)技术服务 2、江仓能源有限公司四号井水文地质补充勘探 2008年: 1、山西霍宝干河煤矿水文地质补充勘探 2、贵州黔西高山煤矿首采区地质及水文地质补充勘察 3、鲍庖煤矿下组煤补充勘探技术服务 4、巳基斯坦信德省松达杰鲁克项目井筒检查钻、煤矿 水文地质补勘、电站水源地论证

2009年: 1、榆树井煤矿水文地质补勘和地面疏干试验 2、邢台矿西井9#煤-210m以浅水文地质补充勘探及条件评价 3、九龙矿北翼奥灰水可疏性勘探试验研究 4、中国神华神东煤炭分公司锦界煤矿水文地质补充勘探工程 5、宣东二号煤矿水文地质条件补充探查研究 6、陕西长武亭南煤业有限责仸公司水文地质补充勘探 7、石板沟矿水文地质补充勘探报告 8、山西襄垣县三荆沟煤矿水文地质补充勘探报告 9、常村煤矿下水平补充勘探地应力测试

2010年: 1、新元矿水文地质补勘工程及奥灰水劢态观测系统设计 2、榆树泉矿水文地质补充勘探设计 3、乌海能源平沟煤矿水文地质补充勘探设计

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