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礦井水文地質補充勘探的基本要求是什麼

發布時間: 2021-02-15 07:19:42

❶ 主要補充勘探工程

生產礦井主要水文地質補充勘探需進一步查清的礦井水文地質條件包括:井田地下水補給邊界、井田內斷層的導水性、井田內導水通道。在方法上主要是物探、化探、鑽探相結合,井上下抽水試驗與放水試驗相結合,有針對性進行立體綜合勘探。通過綜合勘探,結合礦井開採的實際水文地質資料,確定導水通道,圈定水害危險區,比較准確評價礦井涌水量。每個礦井應建立健全地下水觀測系統(包括水量、水位、水質、水溫等),特別應健全各含水層的長觀孔,為礦井突水後判斷水源提供正確決策。

(一)二1煤水文地質補充勘探

1.水文地質補充勘探的目的

1)進一步探查規劃采區的構造分布范圍及導水性情況,為防水煤柱的留設提供依據;

2)探查井田范圍小煤窯的採掘邊界情況、積水范圍、煤柱尺寸及導水通道等,為防治小窯水提供科學依據;

3)探查二1煤下伏主要含水層之間的隔水層岩性、厚度、穩定性,隔水性能,構造破碎帶對隔水層的破壞程度等;

4)探查太原組薄層灰岩及奧陶系灰岩的厚度、裂隙、岩溶發育程度、水頭高度和富水性,以及兩者的水力聯系程度;

5)科學預測評價采區涌水量。

2.勘探工程的主要內容

(1)二1煤物探工程

根據需要解決的水文地質問題,本次規劃擬對二1煤採用的物探方法有:地面三維地震和地面瞬變電磁法。

1)三維地震勘探法。三維地震是進行構造探查最有效的物探方法,此種方法對斷層、陷落柱、褶曲等構造的解析度及定量解釋精度較高。本次三維地震勘探在11采區東翼、16采區東翼和21采區進行。

11采區東翼內發育有板橋河逆斷層;16采區東翼發育有吳庄逆斷層,邊界發育有F6斷層;21采區位於大冶向斜軸部,且其采區邊界發育有F5斷層、周山斷層和F6斷層。在這3個采區內進行三維地震勘探,主要目的是查明采區內斷層、裂隙密集帶以及21采區邊界周山斷層和F5斷層的性質、分布和斷層導水情況等,為合理留設斷層煤柱及采區設計提供依據。

本次勘探面積0.8km2

2)地面瞬變電磁法。在大平井田15采區和13采區部分工作面受老窯水威脅嚴重,本次規劃選用地面瞬變電磁法對采區內充水采空區范圍進行圈定,探清井田范圍小煤窯的採掘邊界情況、積水范圍、煤柱尺寸及導水通道等,為防治老窯水提供科學依據。

21采區在三維地震確定斷層具體位置的基礎上,進一步用瞬變電磁法對斷層富水性進行探查。

本次瞬變電磁勘探面積約0.65km2

(2)二1煤水文地質鑽探工程

大平礦現有的觀測孔數目較少(目前奧陶系灰岩水觀測孔1個,太原組L7-8薄層灰岩沒有觀測孔),無法對奧陶系灰岩水和太原組薄層灰岩水進行有效的動態監測,而礦井大平煤礦現已全部轉入下山開采階段,且所有工作面均帶奧陶系灰岩水水壓開采,此外二1煤底板太原組灰岩水對煤層安全開採的威脅也越來越大。但考慮到礦井已進入生產後期,大規模地構建觀測網路已不太現實,所以根據礦井采區規劃,在重點地段,有針對性的布置少量鑽孔,為下部開采提供依據是最經濟有效的。

本次共設計奧陶系灰岩長期觀測孔3個,太原組L7-8灰岩長觀孔1個。各觀測孔的位置、作用、深度如表4-7所示。

1)奧陶系灰岩孔。大平井田二1煤水文地質鑽探工程布置見表4-6。

表4-6 大平井田二1煤水文地質鑽探工程布置

本次規劃實施對礦井增補3個地面奧陶系灰岩孔:Od1,Od2和Od3。Od1設計在15采區板橋河逆斷層保護煤柱內,其目的是對礦區西部奧陶系灰岩水位進行觀測;Od2和Od3孔分別布置在21采區周山斷層留設的保護煤柱內和F5斷層保護煤柱內,目的是作為長觀孔對井田東南部奧陶系灰岩水位進行觀測,並對周山斷層和F5斷層的物探結果進行驗證。

2)太原組灰岩孔。本次規劃在井田下一步開採的21采區布置一個太原組L7-8灰岩地面長觀孔Cd1,對太原組L7-8灰水岩位進行長期觀測。

Od1,Od2,Od3和Cd1全孔進行簡易水文觀測,在鑽孔施工完成後進行簡易抽水試驗。

(二)一1煤水文地質補充勘探

大平礦對一1煤的勘探程度尚停留在建井初期的精查階段,對一1煤開採的水文地質條件認識也不是很清楚。基於大平礦一1煤層埋深,井田內構造發育情況和承受奧陶系灰岩水壓的大小等綜合因素考慮,一1煤最佳開采地段為礦井北部一1煤埋深較淺地段。

1.勘探任務

1)詳細探明勘探區地質地層情況及構造發育情況;

2)探查勘探區一1煤層頂板太原組薄層灰岩厚度,岩溶裂隙發育程度,含(富)水性及相關水文地質參數;

3)針對奧陶系灰岩富水性分布不均勻的特徵,對一1煤勘探區范圍內奧陶系灰岩含水層富水性進行探查,查明奧陶系灰岩水壓力,奧陶系灰岩補、徑、排條件和水位動態規律,奧陶系灰岩富水性和富水強度垂直、水平方向分帶規律,導水構造發育程度和頂底板含水層水力聯系情況;

4)探查一1煤層底板本溪組隔水層岩性、厚度、完整程度及隔水性能;

5)通過帶壓系數測試重點探查奧陶系灰岩頂部古風化殼的岩溶裂隙發育情況及阻水性能;

6)探明勘探區范圍內有無小煤礦開采,如有要探明其采空區范圍、積水范圍、積水量、積水壓力及其與待掘井巷工程之間的空間關系。

2.勘探方法

(1)一1煤水文地質補勘階段

本階段對一1煤水文地質補充勘探主要可以運用的勘探技術有:地面三維地震勘探技術、地面瞬變電磁勘探技術、地面水文地質鑽探技術和放水試驗技術。具體方法如下:

1)採用地面三維地震勘探技術,探查勘探區地質、地層和構造發育情況,重點對一1煤頂底板含(隔)水層的探查;

2)採用地面瞬變電磁勘探技術,探查勘探區含、隔水層分布情況、富水情況以及勘探區范圍內本礦一1煤采空區積水情況和小煤礦采空區分布情況和積水情況;

3)根據三維地震、瞬變電磁勘探結果,布置地面勘探孔,對物探結果進行探查驗證,並通過在鑽探過程中開展簡易水文地質觀測,簡易抽水試驗及岩石物理力學試驗,具體通過對水位、單位涌水量、漿液消耗量、滲透系數、水質、同位素等參數綜合分析一1煤頂、底板各含水層組的富水情況。地面勘探孔兼做放水試驗觀測孔。

4)根據上述勘探結果,對本區一1煤層底板奧陶系灰岩水進行井下放水試驗。在井下巷道系統、排水系統形成後,在井下施工放水孔並補充少量觀測孔,放水試驗孔應在物探基礎上合理選擇孔位(井下放水孔和觀測孔還兼作帶壓系數測試孔)。在井下放水孔放水過程中,利用已有地面勘探孔和新增的井下觀測孔對一1煤層底板下伏奧陶系灰岩水、頂板L1-4含水層進行同步水位觀測和水化學、同位素試驗。

放水試驗的主要目的:①奧陶系灰岩含水層的富水性,降落漏斗的形態及其擴展情況,確定影響半徑;②查明水文地質邊界條件,查明奧陶系灰岩水的補給、徑流情況;③確定太原組薄層灰岩L1-4含水層和奧陶系灰岩含水層之間的水力聯系;④求取水文地質參數(包括滲透系數、儲水系數等),為計算礦區涌水量提供依據,並預測礦井的涌水量。

放水試驗後,保留部分放水試驗孔進行水位(壓)、水量動態長期觀測;保留部分地面觀測孔作為長觀孔,並將其納入礦井井上下水情監測系統。因一1煤水文地質補充勘探不確定因素較多,其水情監測系統,需在勘探結束後根據具體情況而定,本次不對其作具體規劃。

(2)一1煤巷道掘進和工作面回採階段

1)音頻電透視法。音頻電透視法是利用電磁波在介質中傳播時,其電流強度隨介質層電阻率的大小而有規律變化的特徵,進而計算出穿透各點的視電阻率相對關系,作出反映探測區域富水性的等視電阻率平面等值線圖,並可結合具體水文地質條件推斷出頂底板含水體的性質,富水性大小,空間形態及分布范圍,為防治水工作提供依據。該方法的主要用途為:①採煤工作面底板下100m內富水區域探測;②採煤工作面頂板100m內富水范圍探測;③工作面內老窯、陷落柱平面分布范圍探測;④注漿效果檢查。

本次一1煤開采,在採煤工作面形成後,應用音頻電透視方法對工作面內部及工作面上部50m范圍內富水區進行探測,為疏放頂板水提供依據。本規劃還選用這種方法探測井下工作面隱伏含水斷層和破壞帶空間位置及其賦水性變化,注漿檢查,為疏水降壓等治理工作提供指導。

2)井下直流電法。井下直流電法主要用於巷道頂底板探查,工作面頂板探查和掘進堵頭超前探測。具體解決以下問題:

i.巷道頂底板探查。①利用現有的巷道工作,探查深度可達100m,可探測含水層深度,局部富水體深度范圍、導升高度及沿巷道方向分布寬度;②提供沿巷道方向垂向電阻率切片剖面,用於解釋工作面巷道底板100m深度內的含水、導水體,潛在的突水通道、底板隔水厚度、含水層厚度、含水層原始導升高度;③要求巷道內無大范圍積水。

ii.工作面頂底板探查。①改變工作方法利用巷道側壁可以探測工作面內的隱伏含水構造;②利用多條巷道(上巷、下巷、切眼等)的數據進行立體成圖——對工作面底板不同深度進行類似「CT」成像的斷面、平面切片,分離出電法含水異常區域,得到視電阻率異常斷面圖、平面圖,進行立體解釋。

iii.掘進堵頭超前探查。①利用巷道超前探測使用三極空間交匯探測法,可以預測堵頭前方80m范圍內存在的導、含水構造(斷層、陷落柱、裂隙破碎帶、老窯巷道),提供前方80m范圍內岩石的視電阻率變化信息;②異常為相對異常,可以肯定解釋異常區不會存在突水或出水的危險,解釋的異常區不能肯定一定出水;③預測堵頭的後方必須有不小於前方探測深度的施工空間;④智能傻瓜化資料處理,容易掌握使用。巷道掘進過程中,依據「有疑必探,先探後掘」的原則,採用井下巷道直流電法超前、垂向、側向探測技術對一1煤層底板導水構造進行探查;採用井下鑽探技術對直流電法結果進行驗證,並對探查清楚的煤層底板導水構造進行綜合治理;在採煤工作面形成後,直流電法在下巷中進行,同時應用音頻電透視法同時在上巷和下巷中進行探查。直流電法對地質異常體在垂向上分辨比較清晰,而音頻電穿透法對地質異常體的位置分辨比較清晰,因此兩者結合可以取得滿意的效果。

3.勘探工程布置

本次一1煤水文地質補充勘探初步在礦井北部二1煤露頭區與一1煤露頭區之間的區域進行,勘探步驟如下:

1煤開采補充勘探設計→地面三維地震勘探→地面瞬變電磁勘探→地面及井下鑽探工程及鑽孔帶壓系數測試→井下放水試驗。

❷ 礦井水文地質條件

一、礦區水文地質特徵

焦作礦區突水頻繁,涌水量大,淹井次數多,從客觀上講,主要受礦區水文地質條件制約。具體表現是區域地下水補給量大;含水層層數多,厚度大,隔水層薄;斷裂構造發育,使各含水層之間水力聯系密切(圖4-4)。

1.區城地下水補給充沛

焦作礦區北為太行山區,海拔標高+200~+1700m,為構造剝蝕的中低山地貌,廣泛出露奧陶—寒武系巨厚(800~1000m)的碳酸鹽岩,地形陡峭,深山峽谷,喀斯特裂隙發育。大氣降水後由地表短暫徑流轉入地下徑流,匯水面積2000km2左右。地下水自北和西北方向向礦區內徑流,在礦區南部受到武陟隆起(前震旦系地層)和斷距千米以上斷層(董村、朱村、耿黃等)的阻擋,使地下水在礦區內排泄。20世紀60年代前以天然泉水的形式排泄地下水,如九里山前泉群總流量達1.6m3/s,20世紀60年代後以礦井排水和工農業用水的形式排泄地下水(Q=9.9m3/s)。

2.斷裂構造控水作用強

礦區內斷裂構造皆為正斷層,EW,NE和NW向3組斷裂構造縱橫交錯,互相切割,形成許多條條塊塊,但沒有破壞奧灰的連續性,使各塊段〔或井田〕奧灰水力聯系密切,形成統一水位。在焦作礦區59次10m3/min以上突水事故中,斷層突水佔58%;100m3/min以上突水7次,其中斷層突水佔85.71%。在14次突水淹井事故中,因斷層突水淹井佔85.71%。這充分說明斷裂構造對地下水的富集、徑流(運移)到突水起重要控製作用。

圖4-4 焦作區域水文地質圖

二、礦井主要含水層及其關系

與礦井充水有直接關系的含水層,自上而下分別是第四系砂礫石含水層、二疊系砂岩含水層、石炭系太原組石灰岩含水層和奧陶寒武系石灰岩含水層。

圖4-5 沖積層柱狀圖

第四系沖積層厚29.39~200.31m,北薄南厚。北部煤層露頭帶附近沖積層厚75~120m,一般85m左右。由黃土、流砂礫石層、粘土和礫岩組成。上部為黃土、流砂礫石和粘土,中下部為礫岩和粘土,含礫岩5~11層,一般6~8層,且主要集中在中下部〔5~7層〕(圖4-5)。礫岩總厚14.66~40.86m,占沖積層地層總厚22.21%~37.24%分布不穩定。上部和底部礫岩含水層具雙層水位,均具承壓水性質。底部礫岩直接覆蓋在奧灰、L2和L8隱伏露頭上。水位變化與奧灰呈同步關系,一般是奧灰水補給沖積層。所以在L8露頭附近沖積層水和奧灰水聯合對L8補給,是演馬庄—九里山井田涌水量大,與其他礦井區別的重要條件之一。

二疊系砂岩含水層分上下兩層,即基岩風化帶裂隙孔隙含水層和二1煤頂板砂岩含水層。基岩風化帶含水層與沖積層水溝通時,富水性極強。淺部回採時,當導水裂隙帶與風化帶溝通時,涌水量很大。如13011工作面回採後頂板水達14.4m3/min。二1煤頂板砂岩含水層富水性較弱,對回採影響不大。

石炭系太原組厚67.1~60.93m,距奧灰5.46~16.67m,一般10m左右,由砂岩、粉砂岩、石灰岩和煤層組成,含石灰岩6~10層(圖4-6)。

石灰岩總厚27.4~41.99m,佔33.62%~55.71%,以L2和L8厚度大分布穩定。

L8厚4.97~13.79m,一般厚8m左右,上距二1煤底板20.65~35.73m,西薄東厚。喀斯特以裂隙發育為主,根據勘探資料,見溶洞為20%左右。全礦現有L8涌水量96.33m3/min,L8水位下降極不均衡,12采區以東水位下降明顯(±0m以下),西翼水位仍保持在+40~+60m。

L2厚10.73~13.77m,一般厚12m左右,上距二1煤底板70.8~82.14m,一般75m左右,下距奧灰10m左右。喀斯特裂隙發育,水位與奧灰呈同步變化。其他礦井L2水位比奧灰低1~3m,而九里山礦二者水位相差不明顯。

本區西部,五灰、六灰、七灰較發育,總厚6~7m,相對削弱了L2與L8之間隔水性質,為垂直導水形成了有利的岩性條件。

奧灰為強喀斯特含水層(圖4-7),厚度大,富水性強,上距二1煤底板91.68~102.17m,一般95m左右。在淺部露頭附近,奧灰與L2、L8、沖積層水力聯系密切;在深部通過斷裂構造補給上覆含水層。

圖4-6 太原統地層柱狀圖

圖4-7 焦作礦區中奧陶系灰岩分層柱狀圖

奧灰水位變化與降水關系密切,豐水期水位保持在+85~+90m,枯水期+70~+75m。1988年7、8兩個月集中降雨450mm後,奧灰水位大幅度上升,最大升幅16.47m,其他含水層與奧灰同步上升,但升幅均小於奧灰。L8水位升幅最大的地段在斷層帶附近。1988年雨季後,全局涌水量增加102.34m3/min,其中九里山礦增加21.67m3/min,(僅12021工作面增加9.88~15m3/min)。

三、突水簡述

1.突水概述

從建井至今發生1m3/min以上突水22次(表4-3)。其中5m3/min以上11次,10m3/min以上6次,30m3/min以上兩次(表4-4),由表4-4可知礦井西部突水次數多,突水量大,因突水頻繁,涌水量大,給礦井安全生產帶來巨大的威脅;特別是礦井兩翼涌水量達85m3/min以上,造成停產狀態。

表4-3 九里山礦井下突水點基本情況一覽表

續表

表4-4 礦井東西部突水情況統計表

2.突水原因分析

(1)突水與採掘關系:按採掘對22次1m3/min以上突水統計出掘進、回採與突水的關系(表4-5)。

表4-5 突水按採掘統計表

由表4-5可知,突水主要發生在工作面回採中,佔80.95%,掘進突水全是發生在底板岩巷中,工作面突水都發生在大頂來壓過程中。突水時,雖有底鼓,但大多數底鼓幅度不大,且持續時間很短就發生突水。

(2)突水與構造的關系:在22次1m3/min以上突水中,因斷裂構造造成直接突水3次,在小背斜上6次。

(3)突水與含水層的關系:在11次5m3/min以上突水中,除頂板水1次外,全為L8直接突水。突水後各含水層水位都有不同程度的變化(表4-6)。

表4-6 主要突水點水位升降統計表

由表4-6可知,L8突水後各含水層水位都有不同程度的下降,值得注意的是突水也引起L2、奧灰、沖積層水位下降,這可能是L8接受淺部混合水補給的依據。

3.12031突水簡況

12031工作面位於12采區東翼。工作面東西走向長435m,南北傾斜寬92.5~130m,回採標高-78~-112.4m(圖4-8)。

煤層走向N5°~50°E,傾向SE,傾角7°~19°。二1煤層厚4.9~7.1m,平均厚6.4m。

1煤偽頂為炭質泥岩,厚0.2~1.5m,直接頂板為粉砂岩厚7.1m,老頂為砂岩厚12.3m,直接頂板為炭質泥岩和粉砂岩,厚12.3m。

(1)突水簡述:該工作面自1983年6月回採至今已發生4次突水,每次突水都造成工作面停產。

圖4-8 12031工作面平面圖

第一次是1983年7月6日突水。12031工作面1983年4月30日開采,由於偽頂較厚和生產系統不健全,推進速度比較慢。7月6日當工作面推進 26m 時,采空面積達2444m2,工作面在放頂期間,在上安全口處發生底板突水,最大水量27m3/min,穩定水量15~18m3/min。工作面停采後,一方面開掘泄水岩巷,建防水閘門一座,另一方面修復下運輸巷和進行改造工作。

1982年8月13日12皮帶巷突水前,在12采區L8、L2和奧灰三者水位基本一致(+80m左右),突水後L8與L2奧灰水位明顯「拉開」,12031工作面突水前,L8水位+78.05m(底板承受水壓1.9MPa)L2+85.28m,奧灰+85.54m,水位差7m左右。突水後L8、L2、奧灰水位差更大,L8水位下降了8.36m,L2水位下降了0.88m,奧灰水位下降了0.94m(圖4-9)。

圖4-9 12031突水點動態曲線(一)

第二次是1987年9月25日突水。第一次突水後由原開切眼向外80m處另開切眼,於1987年8月完成工作面改造工作恢復生產。1987年9月25日工作面推進23m,采空面積2645m2時,在工作面下風道附近突水,最大水量6.77m3/min,穩定水量5.3m3/min,該工作面總水量由11.9m3/min增至17.23m3/min,12采區總水量已達65.1m3/min。

突水後L8水位下降6.46m,L2下降0.46m,奧灰下降0.41m(圖4-10)。

圖4-10 12031突水點動態曲線(二)

第三次是1988年10月28日突水。第二次突水後因下風道流不出來水,重新掘進一條下風道距第二停采線18m,掘進開切眼使工作面斜長由130m縮小為90m。

1988年9月開采,10月28日當工作面推進25m,采空面積2250m2時,在上安全口和下風道附近兩處發生突水,最大涌水量9.76m3/min,穩定水量7.00m3/min,該工作面總水量由10m3/min增至16.9m3/min。

此次突水正逢雨季,L8水位下降了6.77m,L2下降了0.64m,奧灰下降了0.8m(圖4-11)。

圖4-11 12031突水點動態曲線(三)

第四次是1993年3月30日突水。第三次突水後一二采區處於停產狀態,但防治水工作仍在積極進行,1991年3月開始對12021和12041集中巷突水點進行地面注漿堵水工作,到1992年5月12021突水點已封堵結束。為扭轉長期停產局面,採取綜合治水與生產相結合,吸取外地經驗,縮小工作面,減少礦壓對底板破壞深度。1992年5月開始對12031工作面進行改造,重新掘進一條上風道,距第三停采線24m處掘進切眼,使工作面斜長由90m縮小為30m。

1993年3月10日回採前打開12皮帶突水點放水降低水壓。3月25日工作面推進21.5m,采空面積731m2時,老塘出水0.05m3/min,3月29日8:00推進29m,采空面積1015m2時,水量增加至0.54m3/min,工作面停產兩班。3月30日又開始回採,當推進31m,采空面積1085m2時,大頂突然來壓,16:20水量增加,水色發黃,17:30水量達20.88m3/min,19:58上風道槽尾外3m處上幫出水7.02m3/min,總水量達27.9m3/min。3月31日1:30水量增至32.21m3/min,4月2日3:00水量增至39.05m3/min,4月3日4:50涌水量增至44.74m3/min,最大時47.51m3/min。突水點水量明顯發生四次跳躍式上升。該工作面總水量穩定在41.72~47.35m3/min。

突水後各含水層都有不同程度的下降,沖積層水位下降了644m,L8下降了20.68m,五灰下降了8.1m,L2下降了1.8m,奧灰下降了1.9m(圖4-12)。

圖4-12 12031突水點動態曲線(四)

12031突水後,12021集中巷和12041集中巷兩突水點水量明顯減少,分別減少2m3/min和1.2m3/min。其他突水點水量變化不明顯。

(2)突水原因分析:與水源和水壓的關系密切。突水後在出水點附近施工兩個L8孔,水位+23.75~+26.87m。在標高-100m以上涌水已達55m3/min以上,L8水位仍保持如此的高水位,單位水壓涌水量達3.24m3/min,單位涌水量(m3/min)降深小於1m。說明L8受L2、奧灰和沖積層水補給量大,才會發生如此大的突水。

一二采區位於L8強喀斯特裂隙富水帶上,特別是12031工作面處於一個背斜構造上,北西向和北東向裂隙十分發育,底板岩石破碎,L8喀斯特裂隙更加發育,加上采動礦壓影響極易引起突水。因此造成低水壓突水量大。

一二采區各突水點之間水量消長不明顯,但突水後L2和奧灰水位都有不同程度的下降,說明補給通道各異,補給量大。

(3)治理意見:從突水後水位水量變化可知,12031突水水源與L2、奧灰有明顯關系,並且L8水位上升一次井下涌水量上升一個台階,為防止水量增大,應切斷L2和奧灰補給通道,減少礦井涌水量。因此應對突水點進行注漿堵水。一方面達到減少礦井涌水量,保證礦井安全生產,另一方面可切斷補給通道為根治水害奠定基礎。

四、水化學資料的幾點結論

1990年西安地勘分院應用水化學及環境同位素研究方法,對焦作礦區不同層位地下水源進行采樣、室內分析和測試工作。共采水樣81個,其中沖積層15個,頂板砂岩11個,大原組石灰岩水樣38個,奧灰17個。主要進行水質、微量元素和環境同位素(T.D)3項測定分析其結論如下:

(1)焦作礦區各含水層(Q、C3灰岩、P砂岩、O2)都是由大氣降水補給形成的,不存在古生水源問題。各含水層水中均有一定氚(T)含量被測出,說明本地區地下水30年以前的水體存在很少,以第四系沖積層水和砂岩水貯留時間較長。

(2)L8水受沖積層下滲水影響形成混合水,礦區東部較西部有較大的混合比率。如九里山礦12皮帶突水點沖積層水混入佔31.50%,2放水孔(L8水)佔53.8%;演馬庄礦東四半突水點,佔84%。

(3)第四系沖積層水礦區東西部水質化學特徵有較大差異。從東向西,從北向南礦化度及硬度增大,說明與奧灰水補給有關。

(4)奧灰水中沖積層水混入率,礦區東部九里山工人村至演馬庄礦一帶佔23%~86%;西部除焦西三水廠、耐火二廠一帶大於30%外,其他地區均小於20%。

(5)九里山礦13011工作面頂板出水14.4m3/min,按其Na+降低、Ca2+,Mg2+增高,ph下降rNa/rCl比值等接近沖積層水質類型,說明沖積層水混入量較大。

五、補給與通道

九里山礦L8水主要接受奧灰L2和沖積層水補給,其補給途徑主要是來自北部(淺部)和井田內隱伏構造。

北部在煤層露頭附近,奧灰、L2、L8含水層被第四系沖積層覆蓋,通過基岩風化裂隙或構造破裂帶使其互相溝通共同對L8補給。

1.補給

淺部補給,依據連通試驗和突水後各含水層水位變化即可說明來自北部的補給是存在的。

多元示蹤劑連通試驗資料(表4-7),即可說明淺部補給明顯(圖4-13)。①淺部沖積層水有明顯補給,最大流速為155m/h。②淺部L8水與井下突水點聯系密切,最大流速533m/h,而南部聯系不明顯。③淺部補給范圍集中在13~15勘探線間。

圖4-13 九里山礦多元水力連通試驗圖

表4-7 多元示蹤連通試驗成果表

註:分子為時間(小時),分母為直線流速(m/h)。空格為未取樣,「-」為未見到示蹤劑。

淺部含水層(O2~L2)補給問題,未做連通試驗,但根據突水後各含水層水位變化(表4-6)和升壓試驗資料(見下述)均表明淺部12~15勘探線間,為一強徑流帶,補給明顯。另外有下列地段值得注意:

(1)12皮帶巷突水點以西L8水位存在一個很陡的「陡坎」水力坡度733.3‰;

(2)12031突水點(-93m)附近L8水位仍高達+27m(注1孔);

(3)馬坊泉斷層南北兩側L8觀側孔水位差達20多m,突水後,斷層兩盤水位都有不同程度的下降(S>5m)。

上述地段即可懷疑深部含水層補給的可能性。

2.導水通道探討

通過突水資料分析奧灰、L2和沖積層水進入L8的途徑有以下幾種情況。

(1)淺部沖積層水通過L8露頭直接補給;L2、奧灰水一方面補給沖積層,另一方面通過基岩風化帶或構造破裂帶垂直向上補給L8

(2)馬坊泉斷層南北兩盤L8水位差明顯(達20m),北盤高、南盤低,而且突水後兩盤L8水位下降都十分明顯,說明L2奧灰補給L8明顯。

(3)根據一二采區1m3/min以上突水點平面分布和連通試驗資料結合礦井地質構造特徵,認為一二采區L8存在明顯的兩個徑流帶(或稱喀斯特裂隙破碎帶),大致呈近東西向自淺部向深部延展,預計深部富水性較差。

(4)在井田內施工的L2奧灰孔,因封孔質量問題,造成人為的補給通道。如13-2孔,在施工中L2水曾噴出地面10多米,後因套管拔斷而至今未處理。全井田內懷疑有12個L2和奧灰孔封孔質量有問題,其中奧灰3個孔,徐灰29個孔。若按平均每孔導水3~5m3/min,其補給量也是十分可觀的。

另外,根據現有突水點分析,L8水進入巷道只是構造裂隙和礦壓作用產生的破壞裂隙互相溝通而引起突水的。

六、涌水量預計

(1)全礦涌水量:依據突水資料用比擬法和有限單元法計算標高-225m以上涌水量為184.64~187.5m3/min;標高-450m以上涌水量244.8m3/min。

(2)淺部補給量:根據連通試驗流速資料和有限單元法計算補給量33.86~54.7m3/min。

(3)東部涌水量:西部關閉後成為直線補給邊界時,東部涌水量將會大幅度增加,標高-225m以上將達到48.4~58.4m3/min;標高-450m時為94.4~104.4m3/min。

如果西部一二采區補給水源及通道封堵後,東部涌水量將會大大減少,維持現狀。

❸ 水文地質條件補充勘探

(一)物探

要准確確定小礦越界采空區及其積水情況,必須在採用人工調查方式的基礎上,採用地面瞬變電磁方法進一步確認15采區東北部、23采區東部及31采區西部小媒礦越界采空及積水情況,保證采區開拓掘進的安全。探測范圍約3km2

對西翼采區(約3km2)採用地面三維地震勘探查明二1煤煤層中構造發育情況,控制落差在5m以上的斷層。

(二)水文地質鑽探

水文地質鑽探與地下水觀測系統建設同步進行,在地面觀測孔及井下觀測孔施工過程中探查L5-6灰岩、L1-3灰岩和奧陶系灰岩富水性,具體要求按水文地質勘探規程。

(三)水文地質試驗

根據對超化煤礦現有資料的分析,地面觀測孔完成後可進行抽水試驗和連通試驗,井下疏水巷和疏水鑽孔完成後可進行井下放水試驗,也可採用脈沖干擾試驗的方法。

1.抽水試驗

(1)抽水試驗目的

1)確定抽水井(孔)特徵曲線和實際涌水量,評價含水層的富水性,推斷和計算井(孔)最大涌水量與單位涌水量;

2)確定含水層水文地質參數,為評價地下水資源、預測礦井涌水量、確定礦井疏干排水方案等提供依據;

3)判定龜山斷層性質,了解各灰岩含水層(組)之間的水力聯系。

(2)抽水試驗安排

1)正式抽水試驗:在WO2孔進行正式抽水試驗一次,試驗時段約144h。要求進行3次降深非穩定流抽水試驗,原有灰岩水文孔和新增水文孔約11個孔均進行觀測。在抽水試驗過程中,同時進行地下水示蹤試驗,探查龜山斷層的導水性,L1-3灰岩和奧陶系灰岩含水層的連通性以及含水層間的水力聯系(見水文地球化學探查)。

2)簡易抽水試驗:地面各觀測孔鑽進至目的層位均進行簡易抽水試驗1次,試驗時段72h。要求做一次最大降深抽水試驗,是否有觀測孔不做要求。

(3)水位、水量觀測基本要求

1)觀測孔及抽水主孔靜止水位觀測。一般每小時測定一次,3次所測數字相同或4h內水位相差不超過2cm,即為靜止水位。

2)動水位及水量觀測。抽水孔動水位、水量的觀測與觀測孔水位的測量工作需同時進行。較遠的觀測孔,可在開泵後延遲一段時間觀測。

i.按穩定流公式計算參數時,抽水孔的觀測時間間距視穩定情況而定。一般開泵後水位和水量波動較大,應每5~10min觀測一次。然後,視穩定程度,改為15min或30min觀測一次;

ii.按非穩定流計算參數時,抽水孔應保持出水量(或水位)為常量。若前後兩次觀測的流量變化超過5%時,應及時調整。觀測時間主要應滿足於繪出計算用的各種曲線圖,特別是對數關系曲線。要求在開泵的頭10~20min內,盡可能准確記錄較多的數據。一般觀測時間間距如下(min):1,2,2,5,5,5,5,5,10,10,10,10,10,20,20,20,30,30……

iii.一般情況下,抽水試驗結束或中途因故停泵,應進行恢復水位觀測。觀測時間間距,應按水位恢復速度確定。一般為1,3,5,10,15,30……單位為分鍾,直至完全恢復。觀測精度的要求同靜止水位的觀測。

3)穩定標准要求。①抽水過程中的水位和水量歷時曲線不能有逐漸增大或減少的趨勢;②在穩定時間段內,主孔水位波動值不超過水位降低值的1%;當降深小於10m時,水位波動值不應超過3~5cm。觀測孔水位波動值不應超過2~3cm;③抽水量波動值不超過正常流量的5%,當水量很小時可適當放寬;④當主孔和觀測孔的水位與區域地下水位變化趨勢及幅度基本一致時可以視為穩定。

2.井下放水試驗

放水試驗可在不同階段按解決問題的不同分別進行。

1)在22,21,23采區井下水文地質觀測孔施工期間,在鑽孔鑽至設計深度並埋設孔口裝置後,進行簡易放水試驗,觀測鑽孔涌水量和鑽孔水壓(水位)。當已有多個觀測孔時,一孔放水時,應在其他孔進行水壓(水位)觀測,特別應注意觀測水位恢復曲線。觀測數據可用於計算含水層水文地質參數,評價工作面或采區涌水量。

2)在疏水巷中布置的放水孔全部完成後,在西翼采區和東翼采區聯合進行一次L1-3灰岩含水層放水試驗。放水孔分布在21,22,31采區,計12個孔,預計穩定放水量1000~1200m3/h,觀測系統則盡可能利用井田范圍內已完成的井上、下觀測孔,約33個,包括L5-6灰岩觀測孔、L1-3灰岩和奧陶系灰岩觀測孔。試驗採用大流量、大降深、非穩定流方法,放水試驗時間包括水位恢復觀測共15~20d。此次試驗將對L5-6灰岩、L1-3灰岩和奧陶系灰岩含水層進行聯合觀測,充分暴露塊斷內L1-3灰岩含水層的水文地質條件,L5-6灰岩、L1-3灰岩和奧陶系灰岩含水層間的水力聯系,查明塊斷水文地質邊界條件,計算含水層水文地質參數,預計礦井涌水量。同時,放水試驗時L1-3灰岩和奧陶系灰岩含水層的水位動態也將為深部開採的防治水方案提供重要依據。

(四)水文地球化學探查

1.取水樣地點和方法的要求

為了建立不同含水層的水質判別標准,應在鑽孔中或井下採取不同含水層的水樣,即:二1煤頂板砂岩水、老窯水、L7-8灰岩水、L5-6灰岩水、L1-3灰岩水和奧陶系灰岩水。

取樣點的分布應盡量廣泛,同一個鑽孔的水質應定期化驗,跟蹤水質變化。這樣所建立的判別函數更具代表性,不會因「特例」而出現不應有的誤判。

2.水樣採取數量和測試要求

奧陶系灰岩水水樣:在新布奧陶系灰岩觀測孔、原有觀測孔及奧陶系灰岩供水孔中分別採取,觀測孔中取樣要求使用定深取樣器,經洗孔後在孔內取一組水樣,一部分做水質全分析,一部分做δT,δD,δ18O值的測定。

1煤頂板砂岩水和L7-8灰岩水樣:在地面不同觀測孔內分別取樣,各取3組,做水質簡分析。

老窯水水樣:在井下老窯水出水點分別採取,共取3組,做水質全分析。

L1-3灰岩水樣在井下放水孔中採取,各放水塊段分別採取,共取3組,一部分做水質全分析,一部分做δT,δD,δ18O值的測定。

3.放水試驗時的水樣分析要求

在放水前3日內,於放水孔和觀測孔採集簡易水質分析樣。

當放水量達到最大且各觀測孔水位基本穩定時,在所選孔中再取3組同位素水樣,而當整個放水試驗結束且觀測孔水位恢復水位穩定時,再取最後3組水質簡分析樣和環境同位素樣。

水樣的採取方法應按照部頒「煤炭資源地質勘探地表水、地下水長期觀測及水樣採取規程」執行。

(五)岩石力學參數測試

煤層底板隔水層岩石力學性質是底板隔水層抗水壓能力及帶壓開采理論計算的重要數據,因此,在地面觀測孔施工過程中應採取相應層位的岩樣,做岩石力學試驗。

地面2個奧陶系灰岩孔及3個L1-3灰岩孔分別採取二1煤底板岩樣,用以測定隔水層岩石力學性質,每孔取1組,每組18個岩樣,共計5孔(組)。

單孔岩樣測試項目:密度:1塊;容重:1塊;抗壓強度:3塊;抗拉強度:3塊;彈模與泊松比:1塊;抗剪:6塊;滲透性:3塊。

❹ 地面水文地質補充勘探

第17條 地面水文地質鑽孔的設計(技術指標書)和施工主要技術要求:

1)每個鑽孔都要按照勘探設計要求進行單孔設計,包括鑽孔結構,止水要求,終孔直徑,終孔層位,孔斜,岩心採取率,岩心質量系數(岩心>10cm的總長與進尺比),封孔質量,簡易水文觀測及地球物理測井等。

2)鑽孔施工主要技術要求:① 必須採用清水鑽進,遇特殊情況需改用泥漿時,必須取得地質部門的同意,但事後要採取補救措施;② 抽水試驗鑽孔的終孔直徑不小於108mm,深度大於500m的鑽孔,終孔直徑按設計要求確定;③ 需要安裝深井泵的大口徑鑽孔,深井泵下放深度以上孔段的孔斜,不得超過2°或按設計要求掌握;④ 主要含水層,試驗孔段及鬆散層勘探孔的岩心採取率,應不低於75%,破碎帶的岩心採取率,一般不低於50%;⑤ 鑽孔分層(段)隔離止水時,必須通過提水、注水和水文測井等不同方法,檢查止水效果,並作正式記錄,不合格時,必須重新止水;⑥ 穿過可採煤層的鑽孔,如煤層頂板或底板有富含水層時,對頂板導水裂隙帶及其以上5~10m孔段,底板以下整個孔深,以及有可能污染水源的整個孔深都必須使用高標號水泥漿封孔,並須取樣檢查封孔質量是否合格,其他孔段可按有關規程規定封孔;⑦ 觀測孔竣工後,要嚴格抽水洗孔,以確保觀測層(段)不被淤塞。

3)水文地質觀測孔施工的補充規定:① 套管下到預定位置後,採用高標號水泥漿封堵管壁與孔壁之間的空隙直到孔口,不合格者,必須進行處理或採取其他有效止水方法;② 管壁封堵的水泥漿凝固後再鑽進,鑽進深度要超過含水層底板2~3m,然後進行抽水、沖孔,確保含水層不被堵塞;③ 必須做好簡易水文地質觀測,測定含水層的吸水量(或吸水率)、水位、水溫等;④ 必須安裝好孔口裝置,管口應高出地面0.5m,要堅固耐用,觀測方便;⑤ 鑽孔竣工後,施工單位與使用單位共同驗收後移交使用單位,移交後,使用單位須妥善保護,遇有損壞或堵塞,要及時處理。

第18條 抽水試驗,生產礦井水文地質補充勘探的抽水試驗工作,按 《煤炭資源地質勘探抽水試驗規程》的規定執行;此外,補充規定如下。

1)屬於下列情況之一者,可用單孔或小口徑群孔抽水試驗:① 資源勘探階段無抽水資料;② 對含水層的富水性、影響范圍、邊界條件不清;③ 在復雜型和極復雜型礦井進行大口徑(地面直通式)抽(放)水試驗前,選擇孔位時。

2)為查明受採掘破壞影響的含水層同其他含水層或地表水體之間是否有水力聯系,可以結合抽(放)水進行連通試驗。

3)受開采影響鑽孔水位較深時,可只做一次最大降深抽水試驗;但降深過程的觀測,應考慮非穩定流計算的要求,同時應適當加長延續時間。

4)孔群和大口徑孔試驗的延續時間,就要根據水位-涌水量過程曲線穩定趨勢而定,但一般不應少於10天,當受開采疏水干擾,水位無法穩定時,應根據具體情況研究確定。

5)進行水位觀測時,在抽水前,應對試驗孔、觀測孔及井上下有關的水文地質點,進行水位(水壓)、流量觀測;必要時,可另打專門鑽孔測定孔群和大口徑孔組的中心水位。

第19條 注水試驗。 為礦井防滲漏研究岩石滲透性,或因含水層水位很深無法進行抽水試驗時,應進行注水試驗。其要求如下:

1)要根據透水岩層的岩性和孔隙,裂隙發育密度確定試驗孔段,並嚴格做好止水工作。

2)注水前,先測定鑽孔水溫和注入水的溫度。

3)試驗前,必須徹底洗孔。

4)要連續注入穩定水量,以形成穩定的水位。

❺ 礦井日常水文地質工作內容與技術要求

礦井日常水文地質工作是保證煤礦正常安全生產的一項重要技術基礎工作。其基本任務包括:

1)開展礦井水文地質補充調查、補充勘探和水文地質觀測;

2)為礦井採掘、開拓延伸提供水文地質資料或報告;

圖1-8 系統開發工作流程圖

3)在採掘工程中進行水害分析、預測和防探水。

(一)水文地質補充調查和觀測

1.地面水文地質補充調查

包括氣象資料搜集:降水量、蒸發量、氣溫、氣壓、相對濕度、風向、風速及其歷年平均值和兩極值;地貌調查:著重調查由開采引起的塌陷、人工湖等地貌變化;地質調查:第四系覆蓋層、基岩露頭,地質構造的形態、產狀、性質、規模、破碎帶等。其他還應調查的內容包括地表水體等。

2.地面水文地質觀測

包括氣象觀測、地表水觀測、地下水動態觀測等。

3.井下水文地質觀測

在開拓主要采區巷道時,應及時進行井下水文地質觀測和編錄,並繪制實測水文地質剖面圖或展開圖。

1)當巷道穿過含水層時,應詳細描述其產狀、厚度、岩性、構造、裂隙或岩溶的發育與充填情況,揭露點的位置及標高、出水形式、涌水量、水溫等,並採取水樣進行水質分析;

2)對斷層和裂隙,應測定其產狀、長度、寬度、數量、形狀、尖滅情況、充填程度及充填物,觀察地下水活動的痕跡,繪制裂隙玫瑰圖,並選擇有代表性的地段測定岩石的裂隙率;

3)對岩溶應觀測其形態、發育情況、分布狀況、有無充填物及充填物成分、充水狀況等,並繪制岩溶素描圖;

4)對褶曲應觀測其形態、產狀及破碎情況;

5)對突水點應詳細觀測記錄突水的時間、地點、確切位置、出水層位、岩性、厚度、出水形式、圍岩破壞情況等,並測定涌水量、水溫、水質、含砂量等。同時觀測附近的出水點和觀測孔涌水量、水位的變化,並分析突水原因。主要突水點可作為動態觀測點,並要編制卡片,附平面圖和素描圖。

4.礦井涌水量觀測

1)礦井涌水量觀測應分含水層、分采區、分主要出水點觀測,每月觀測不少於3次;

2)井下新的出水點在涌水量尚未穩定前應每天觀測1次;

3)井下疏降孔涌水量和水壓在穩定前每小時觀測1次,穩定後正常觀測。

(二)礦井水文地質基礎資料和圖紙

1.水文地質台賬

礦井水文地質基礎資料必須認真搜集整理、長期保存。為了使礦井水文地質基礎資料系統化,應建立以下各類水文地質台賬:

1)礦井涌水量觀測成果台賬;

2)氣象資料台賬;

3)地表水文觀測成果台賬;

4)鑽孔水位及井泉動態觀測台賬;

5)抽(放)水試驗成果台賬;

6)礦井突水點卡片或台賬;

7)井下水文地質鑽孔台賬;

8)水質分析成果台賬;

9)礦區水源井(孔)台賬;

10)封閉不良鑽孔台賬;

11)其他專門項目台賬。

2.礦井必備的水文地質圖紙

1)礦井充水性圖;

2)礦井涌水量與各種相關因素動態曲線圖;

3)礦井綜合水文地質圖;

4)水文地質柱狀圖;

5)水文地質剖面圖;

6)等水位線圖等。

(三)工作面水害預測與防探水

應開展水害因素分析和水害預測工作,根據採掘接續計劃,結合水文地質資料,全面分析水害因素,提出水害分析預報表及水害預測圖;在採掘工程中對預報表、圖進行檢查、補充和修訂,發現險情,應及時發出水害通知單,並採取預防措施。

1)采前應編制探放水設計,並預計涌水量,涌水量較大可能影響正常生產時,應採取相應措施;

2)防探底板突水:採掘前必須具備勘探或補充勘探資料,水文地質條件基本清楚;對可能發生的水害及其預防措施提出建議;預測有突水可能的危險區;預計最大涌水量;

3)防探斷層水:應核准斷層產狀、位置,分析斷層帶的富(導)水性,並在平面圖和剖面圖上確定斷層與工作面的空間幾何關系;巷道通過導水或可能導水斷層前,必須超前探水,並採取相應的防水措施;對與強含水層連通的導水斷層,必須按規定留設防水煤柱;

4)為防止鑽孔突水,應對採掘范圍內穿越煤層頂、底板強含水層的鑽孔進行核查,分析判定封孔質量;對封閉不良的鑽孔應分別採取相應的預防措施。

(四)其他防治水措施

為了防治礦井開采過程中發生突水淹井事故,除建立上述礦井排水系統外還應當考慮以下防治水措施:

1)采區排水系統。對設計的下一個采區,要首先預計采區涌水量,建立采區水倉、泵房和排水管道。采區水倉、泵房和排水管道的設計應符合「煤礦安全規程」的要求。

2)礦井避水災路線。在採掘作業規程中制定突水時的避水災路線,並在避水災路線上設置路標,定期進行撤退演習。在井下各採掘工作面即主要硐室、大巷等有人員工作的地點安裝電話,井下電機車安裝載波電話,並加強對通訊系統的維護和管理,保證在發生突水災害時,可利用通訊系統實施迅速、有效的調度指揮。礦井應安裝井下人員定位系統,使地面及時了解井下人員的實際情況。

❻ 礦井在哪些情況下應當進行水文地質補充勘探工作

《煤礦防治水規定》
第三章 水文地質補充調查與勘探
第四節 水文地質補充內勘探
第二十九條容 礦井有下列情形之一的,應當進行水文地質補充勘探工作:
(一)礦井主要勘探目的層未開展過水文地質勘探工作的;
(二)礦井原勘探工程量不足,水文地質條件尚未查清的;
(三)礦井經採掘揭露煤岩層後,水文地質條件比原勘探報告復雜的;
(四)礦井經長期開采,水文地質條件已發生較大變化,原勘探報告不能滿足生產要求的;
(五)礦井開拓延深、開采新煤系(組)或者擴大井田范圍設計需要的;
(六)礦井巷道頂板處於特殊地質條件部位或者深部煤層下伏強充水含水層,煤層底板帶壓,專門防治水工程提出特殊要求的;
(七)各種井巷工程穿越強富水性含水層時,施工需要的。

❼ 礦井水文地質補充勘探的原則

第15條 礦井水文地質補充勘探的原則是在原勘探資料的基礎上進行補充勘探,以查明采區或水平所在水文地質單元的補給邊界條件,主要含水層的富水性、水壓、斷裂構造等,進行水文地質復雜程度的分區、分帶,注意對L8至L2之間岩性及奧灰岩性進行了解。

1)礦井應按不同水文地質單元(或水平、地區)建立健全地下水動態觀測系統,觀測系統的對象以奧灰、二灰、八灰和沖積層等主要含水層為主,布置鑽孔應盡可能成組,即在同一地點對奧灰、二灰、八灰和沖積層同時都布置觀測鑽孔。

2)逐步做到落差大於50m的斷層的兩盤至少有兩個不同含水層的觀測孔,以了解兩盤含水層的補給關系。

3)開拓延深,開采新煤層,擴大井田范圍,專門防治水工程等需要查明水文地質條件。

4)井巷工程穿越斷層或富含水層時,應查明穿過地段的斷層的導水性和含水層的富水性。

第16條 礦井水文地質補充勘探設計的基本要求:

1)礦井水文地質補充勘探設計,應按規定報批。

2)設計要依據充分、目的明確、工程布置針對性強,要充分利用礦井有利條件,做到井上、井下結合,鑽孔施工前要與礦井取得聯系,做好鑽孔含水層封閉工作,防止發生鑽孔突水。

3)水文地質補充勘探完成後,必須在三個月以內提交成果報告或資料。

4)水文地質鑽孔和各種試驗的施工技術,除按本細則規定有關條文執行外,其他應參照煤炭地質勘探有關規程的規定執行。

❽ 礦井水文地質資料整理要求

第24條 根據我局水文地質特點,礦井水文地質基礎資料應建立以下幾種台賬:

1)礦井涌水量觀測成果台賬:分井口、分煤層、分水平、分翼、分地區、分水源建立年、月礦井涌水量觀測成果台賬。

2)鑽孔水位動態觀測台賬。

3)突水點卡片:先逐項填寫突水點要素和繪制平剖面圖,再填寫涌水量和有關鑽孔水位動態變化表,繪出涌水量、水位、時間關系曲線圖。

4)突水點統計表:將突水點以時間為順序,按要求逐項進行登記。

5)井下水文地質鑽孔統計表:井下水文地質鑽孔主要指的是放水孔、測壓孔和其他了解水文地質條件的鑽孔,按要求填寫。

6)封閉不良鑽孔統計表。

7)礦區(井)水源井(孔)統計表:按附表7的要求每年調查登記一次。

8)氣象台資料台賬。

9)水井、機井觀測成果表(台賬)。

10)各礦根據各自情況,還應考慮編制抽(放)水試驗成果統計表,水質分析成果統計表,采空體積與殘存空隙統計表(每年統計一次),水溫觀測記錄表。

第25條 礦井必備的水文地質圖紙:

1)礦井充水性圖,該圖是綜合記錄井下實測水文地質資料的圖紙,是分析研究礦井充水規律,開展水害預測,制定防治措施的主要依據之一。它是礦井水文地質工作的必備圖紙。比例尺一般用1∶2000,主要內容有:① 井巷工程,按礦山測量1∶2000採掘工程平面圖的圖例和要求繪制,按井巷工程所在層位用4種顏色分別表示煤層頂板岩巷、煤巷、八灰岩巷和其他岩巷,頂板岩巷著淺黃色,煤巷不著色,八灰岩巷著淺藍色,其他岩巷著淺灰色;② 突水點和集中淋水帶均應填繪在圖紙上,以不同的符號、顏色反映不同的突水類型和突水水源,涌水量>1m3/min的突水點要標明出水時期、水量、標高、水源;③ 積水區和積水量:凡有積水的古井、廢棄井巷、采空區、老塘等,均應繪出積水范圍,並註明積水量和積水區底板最低標高;④ 防水設施:井下防水閘門、防水閘牆必須全部繪制在圖上,防水閘門還要表示出已關閉和未關閉等狀況和標高;⑤ 排水設施:主要泵房(包括采區泵房)要表示出水泵和管路的排水能力及水倉容積;⑥ 防治水工程:包括放水孔、測壓孔、疏水降壓用的井巷工程及注漿堵水工程(截流、堵突水點、充填含水層、含水層預注漿)等;⑦ 防水煤柱,包括斷層防水煤柱(凡落差大於20m的斷層均須繪出斷層防水煤柱線)、沖積層防水煤柱(沖積層水對回採有影響的礦井要繪出沖積層防隔水煤柱)、井田及采區防隔水煤柱(相鄰兩井田之間的人為邊界或自然邊界的兩側均須繪出井田防隔水煤柱,凡水平或采區隔離開採的礦井,均須繪出水平或采區防隔水煤柱)及防排水設施保安煤柱(防水閘門、防水閘牆和泵房的保安煤柱均必須繪在圖上);⑧ 井下輸水方向,要表示出水流方向和水溝的寬度和深度;⑨ 井下涌水量觀測站;⑩ 斷層及裂隙的產狀要素;⑪ 井上下水位觀測孔的觀測層位和水位標高;⑫ 封閉不良的鑽孔和封孔情況不明的鑽孔,及見溶洞、大漏水鑽孔;⑬ 風化帶要標明;⑭ 礦井充水性圖底鼓地帶3個月補充填繪1次,每3~5年更新一次,老圖存檔備查。

2)礦區(井)綜合水文地質圖,是反映礦區或礦井水文地質條件的主要圖紙之一,局、礦分別編制,比例尺1∶5000~1∶10000,主要內容有:① 含水層露頭,隱伏露頭及沖積層底部含水層(流砂、砂礫石、礫岩)的平面分布狀況;② 地表水體(系)、井泉、水文觀測站的分布位置;③ 抽水試驗鑽孔及其試驗成果;④ 水文觀測孔;⑤ 井下突水點;⑥ 主要斷層及其對接關系(標明落差大小,下降盤的八灰與對盤二灰、奧灰的對接關系);⑦ 隔水層厚度等值線;⑧ 揭露岩溶及漏水的鑽孔;⑨ 井上下主要防治水工程,包括堵水截流工程、突水點注漿堵水工程、斷層帶充填堵截工程、含水層充填工程、疏水降壓工程(放水鑽孔,控放站)、防排水設施、防洪工程等;⑩老窯、小煤礦位置、開采范圍和涌水情況;⑪ 主要含水層等水位線、開采大煤繪制八灰等水位線、開采二煤繪制二灰等水位線(也可以另外專門繪制八灰、二灰、奧灰等水位線圖),等水位線圖每年至少編繪一次,遇突水、淹井要根據需要加密編繪;⑫ 礦井水文地質分區;⑬ 其他有關的水文資料。礦井綜合水文地質圖每年補充修改1次。

3)礦井綜合水文地質柱狀圖,本圖反映含水層、隔水層及煤層之間的組合關系和含水層層數、岩性、厚度、層間距及富水性,比例尺1∶500。

4)礦井水文地質剖面圖,本圖主要反映含水層、隔水層、褶曲、斷裂構造等和煤層之間的空間關系,沿傾斜方向選擇有代表性的勘探線剖面為基礎加上水文地質資料,比例尺1∶2000,主要內容有:① 含水層岩性、厚度、岩溶裂隙發育情況;② 抽水試驗孔及其試驗參數(q、s、k);③ 主要井巷及突水點;④ 水文地質觀測及其觀測層位和水位標高;⑤ 地表水體、井、泉及其水位標高;⑥ 構造特徵;⑦ 防水煤柱。

5)礦井涌水量與各種相關因素歷時曲線圖,包括礦井涌水量與降水量、地下水位曲線圖(應分歷年和年度編制,涌水量應分井筒水、煤層頂板水、煤層底板水和總涌水量進行繪制,圖上還要標明主要突水點的突水日期和突水量)和礦井涌水量與開采深度關系曲線圖。

6)其他水文地質專題圖紙,即根據礦床水文地質條件及分析研究工作的需要,可分別編繪各含水層水文地質圖、隔水層水文地質圖、各時期水位等高線圖、水溫圖、水化學圖、水動態分析圖、水文地質預測圖、突水點剖面圖、含水層等視電阻率圖、水力聯通試驗圖等。

第26條 新建礦井應按有關規定做好水文地質工作,將所搜集的資料進行分析、整理,並全部移交給生產單位。這些資料包括:① 水文地質觀測台帳和編錄成果;② 突水點卡片、記錄和有關防治水的技術總結,以及注漿堵水記錄和有關資料;③ 井筒及主要巷道水文地質實測剖面;④ 建井水文地質補充勘探成果;⑤ 供水水源的勘探成果和有關資料。復雜型和極復雜型礦井,在移交生產時,應根據建井過程中所進行的水文地質補充勘探工作和搜集的資料,提出建井水文地質總結報告。

第27條 采區掘進前應提出采區設計,采區設計所需的地質說明書應提前兩年通知地質部門補勘和編制。地質部門應在正式設計前三個月提出,報礦總工程師審查,並報礦務局批准。采區地質說明書除按《礦井地質規程》(1984年11月)中的有關規定編制外,再補充規定如下:

1)文字部分:① 詳細敘述和分析礦井或相鄰區所揭露的水文地質實際資料,如含水層的分布規律和特徵,涌(突)水點的位置、水源、涌水量大小、變化趨勢、防治水措施等;② 闡明本采區水文地質特點、突水的威脅程度,按照《礦井地質規程》和《煤礦安全規程》要求預測采區最大涌水量和正常涌水量,提出對防隔水煤(岩)柱和探防水的要求;③ 對各種實際材料應詳細敘述,不得任意取捨、分析、判斷、計算時選用的各個數據,要說明選用依據、選用原則、計算方法和計算過程;④ 要有針對性地提出本采區水的隱患及防治水措施。

2)附圖部分:必須編制采區(或礦井)水文地質圖,編圖范圍必須包括相鄰采區及與本區密切相關的地區(包括附近的小煤窯),編圖時除按礦井充水性圖的要求編制外,再增加煤層與主要含水層間的隔水層等厚線、主要含水層的水位等高線、抽水試驗孔及試驗成果、鑽孔和井巷揭露的岩溶情況、斷層兩側煤層與主要含水層的相對關系等內容;必須編制采區水文地質剖面圖(或與地質剖面圖合並)。

3)附表部分,包括采區及附近地區的突水點要素,隔水層厚度、岩性,含水層厚度、岩性,水位水量變化(長期觀測資料),水質分析,抽水試驗成果等各種水文地質實際資料均需列表說明。

第28條 根據采區地質說明書及設計情況說明掘進地區的水文地質條件,主要含水層和主要導水構造與掘進工作面的關系,預測突水的威脅程度,對防水設施、防水煤柱、探防水等提出要求和建議,預計掘進工作面的最大涌水量。分析判斷要說明依據,各種數字說明來源可靠性、採用原則、計算方法和計算過程。

第29條 回採工作面掘進地質說明書,對水文地質的要求同第28條。

第30條 根據采區地質說明書和掘進中的實際資料說明本工作面的水文地質條件,根據本工作面主要含水層、隔水層、小構造情況和相鄰地區生產實際情況預測本工作面突水威脅程度、最大控頂面積,預測工作面最大涌水量,對各種依據、數字要說明來源、可靠性、採用原則、計算方法和計算過程。

❾ 煤田補充勘察一般有哪兩種情況

《煤礦防治水規定》第三章 水文地質補充調查與勘探 第四節 水文地質補充勘探 第二十九條 礦井有下列情形之一的,應當進行水文地質補充勘探工作:(一)礦井主要勘探...

❿ 水文地質補充勘探

(一)水文地質觀測網

水文地質觀測孔的布置原則是:①盡量減小鑽孔的深度,即充分利用井下巷道,盡量將鑽孔布置在井下,以減少費用。②一孔多用,即既是水文地質觀測孔又是地應力探查孔,既作放水孔又作井下供水孔,既觀測水位又探查和觀測水溫。③鑽孔易於施工和觀測。④經久耐用,不被采礦破壞。⑤分層觀測,重點控制,即要觀測太原組灰岩上段、太原組灰岩下段、寒武系灰岩和奧陶系灰岩各含水層,重點控制太原組灰岩和奧陶系灰岩含水層。⑥以礦內為重點,內外結合,即觀測孔重點布置於井田內部,兼顧礦外,了解井田邊界斷層的導水性。

白坪礦設計長觀孔的孔深及坐標見表2-3。

表2-3 白坪礦設計長觀孔一覽表

(二)水文地質試驗

水文地質試驗的目的如下:

1)探查太原組上段石灰岩和奧陶系灰岩含水層的富水性、導升高度、補給來源、徑流方式、導水陷落柱。

2)探查水文地質邊界條件——斷層的導水性。

3)通過電算求取各區滲透系數、儲水系數、導水系數、給水度等水文地質參數,計算礦井涌水量,為今後的疏干降壓提供依據。

4)探查奧陶系灰岩水對太原組上段灰岩的越流補給地區和補給強度。

5)進行水文地質分區,為以後的分區治理提供依據。

水文地質試驗將分為:①奧陶系灰岩放水試驗;②太原組灰岩放水試驗;③頂板砂岩放水試驗。試驗將採用非穩定流方法進行簡易放水試驗、脈沖試驗、大型聯合放水試驗。

在礦井地下水觀測系統形成以後,進行簡易放水試驗。如果簡易放水試驗時,水壓變化很小,則認為不能完全暴露水文地質條件,簡易放水試驗效果欠佳。在礦井排水能力允許的條件下,可進行大型聯合放水試驗,該放水試驗可以形成足夠大的降深,充分暴露區域水文地質條件。

脈沖干擾試驗的基本原理是:在一個孔中對地下水進行激發,使之產生一定頻率的壓力波向四周擴散。對於含水層不同的含水性和不同的水文地質條件(如阻水斷層或導水斷層等),波的傳播會有不同的反應(如波形、波速、波幅滯後時間等)。提取觀測孔接受儀(檢波器)的信息,經過濾波處理後,即可進行水文地質參數計算和水文地質條件識別。波的激發可採用一定頻率的間歇性壓水、壓氣、取水或爆破方法來實現。總之,短期、工程量小的周期性脈沖干擾試驗可以代替工期長、規模大、費用高的放水試驗。該方法的優點是:快捷、准確、工程量小、時間短、費用低,可彌補因鑽孔出水量小而不能反映水文地質條件的弊端。缺點是:只產生微小的水位波動,不能反映水位降低以後的水文地質條件變化,對不同含水層的水力聯系幾乎沒有反映。

(三)水文地球化學試驗

地下水的化學特徵是圍岩礦物和水流之間內在關系所形成的結果,地下水的化學特徵決定於地下水運動時接觸的圍岩成分,循環的水文地質條件和氧化還原環境等,是其接觸的圍岩成分、循環的水文地質條件和氧化還原環境的反映。因此,水文地球化學方法是研究含水層的水文地質條件的重要手段。

白坪井田特殊的地質構造條件造就了其特殊的地球化學環境,通過對井田內各含水層和大氣降水的水質、微量元素、環境同位素及水溫的系統分析和研究,劃分其水質類型,確定地球化學環境,判別水源,了解和提供不同含水層和水源之間的連通情況和補給關系,確定其成因,居留年齡、補給高程;在井下放水試驗過程中,配合進行多元示蹤試驗,探查含水層間的水力聯系及連通通道,為礦井防治水提供可靠依據。

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