煤田水文地质条件包括哪些
1. 开滦煤田的开采地质条件
开滦煤田的煤层以中厚煤层为主,倾角由缓倾斜至急倾斜,地质条件总体上属中等。回煤田水文地质条件较复杂答,有五个主要含水层,水量丰富,尤以煤系下伏奥陶纪石灰岩的岩溶裂隙水对矿井威胁最大,曾多次发生突水及特大型突水灾害。瓦斯含量以向斜西北翼各矿井为高,属高瓦斯矿井及瓦斯突出矿井;东南翼较低,一般为低瓦斯矿井。煤层自然发火期较长,一般无自燃现象。
2. 水文地质条件
1.含水层及其特征
在矿区,地下水含水层系统包括侏罗-三叠系阿加德兹群砂岩含水层系统和二叠系伊泽固安达组长石砂岩含水层系统。
图8-9 研究区花岗岩的分布与铀的来源示意图
第一含水层系统侏罗-三叠系阿加德兹群砂岩层在阿泽里克穹窿中部缺失,主要分布在以穹窿断裂构造带为界的外部地区。在穹窿西翼、北翼和东翼,阿加德兹群砂岩层均出露地表,呈狭长带状,与大气降水相连,在雨季有一定的降水补给。该含水层受穹窿和断裂构造作用的影响,地下水在部分地段富存。在穹窿东翼,阿加德兹群砂岩与其顶部阿萨乌阿组砂岩出露地表,区域断裂形成的次级断裂和裂隙发育,成为导水和阻水构造,在其附近形成泉群。阿泽里克村附近的泉群就是在次级断裂裂隙的导通下出露地表形成众多涌泉。在穹窿北翼,IR矿床区,该含水层埋深达200m以上。在穹窿西翼和西北翼G矿床和T矿床分布区,含水层系统部分出露地表,沿岩层倾向逐渐变深,主矿体含水层系统埋深分别为60m和70m以下。在穹窿南翼,由于地层整体下沉,该含水层系统深埋于地下。受区域性地下水补给作用,在断裂构造的阻隔作用下,南翼成为很好的含水层储水地带,地下水相对富集。
第二含水层系统为二叠系伊泽固安达组长石砂岩含水层。该含水层系统在穹窿核部为潜水含水层,在穹窿核部,因伊泽固安达组砂岩含水层隔水顶板被剥蚀,砂岩大面积出露地表,成为潜水含水层。Gueleli村东部和Teguida-In-Tessoum村附近出现的涌泉,即为该含水层地下水。而在矿区其他部位,该含水层系统均深埋于地下,为深层承压含水层。在穹窿南部,该层地下水含水层系统埋深在200m以下。
2.矿区水文地质特征
在矿区,分布有T矿、G矿和IR矿3个矿床。这3个矿床含铀矿层均为下白垩统阿萨乌阿组砂岩层,该岩层多为致密粉砂岩和细砂岩,其透水性较弱,含水量较少。而其底部则为矿区的第一含水层阿加德兹群砂岩含水层,为承压含水层,其承压水头高度较高,均接近地表,部分地段高出地表。
(1)T矿床水文地质
在T矿床,含水层岩性为细砂岩、(中)细粒砂岩、(中)粗粒砂岩,厚度在7.5~14.6m之间。在矿床范围内随着岩层走向其深度逐渐加深,厚度有所变化,岩性总体变化不大。从T矿床岩心取样资料来看,该岩层断裂裂隙不发育,而节理、层理发育,在垂直方向自上而下岩石组成颗粒逐渐变粗,且胶结固化度降低,孔隙度增大,表明含水层越往底部渗透性越好,储水能力越优良。
T矿床含水层顶板隔水层主要为白垩系泥岩、粉砂质泥岩,沿走向及倾向岩性变化不大。从整体上看(除穹隆顶部被剥蚀外)含水层隔水顶板厚度较大,胶结固化程度较高,隔水性较好。而含水层隔水底板也为泥岩和粉砂质泥岩,胶结较致密。
T矿床含矿层地下水为承压水。根据T矿床内水文孔SHW-T2资料,T矿床顶板地下埋深为68.93m,地下水承压水位为地面以下11.7m。
T矿床地下水为弱碱性微咸水,pH值为8.8,水温23.9℃,无色透明,总矿化度为2.27g/L,总硬度为78.4mg/L,属软水。按地下水离子成分含量,其水质类型为Cl-HCO3-Na型,即氯重碳酸钠型水;按成因类型分类,其地下水类型为NaHCO3型,为苏打化区地下水,表明为陆相成因。
(2)G矿床水文地质
G矿床位于背斜构造西翼,区域性阿泽里克断裂构造西端的尾部。由于受东西向区块的挤压,断裂构造末端变异、错断,断距达750m,次级构造发育且无序,呈网格状展布。由于矿床含水层地下水为区域性补给,这些构造无疑加大了地下水的水力联系,含水层厚度加厚为13.5~23.1m。
G矿床含矿层阿萨乌阿组砂岩含水层因受构造作用,从地表出露处沿岩层倾向逐步埋深于地下深部。其隔水顶板与区域地质条件相同,为白垩系伊腊泽尔组泥岩和粉砂质泥岩,是良好的隔水层顶板;其底部因与矿区第一含水层侏罗-三叠系阿加德兹群砂岩含水层连通,涌水量较大,受次级构造影响,水文地质条件较为复杂。
G矿床第一含水层地下水为承压水。根据SHW-G2水文孔资料,其顶板埋深为59.50m,承压水位高度溢出地表,为承压自流。地下水为弱碱性咸水,无色透明,pH值为8.6,水温28℃,矿化度为6.57g/L,总硬度为40.24mg/L,属极软水。按地下水离子成分含量,其水质类型为Cl-Na型,即氯化钠型水;按成因类型分类,其地下水类型为NaHCO3型,为苏打化区地下水,表明为陆相成因。
(3)IR矿床水文地质
在IR矿,含矿层分布于下白垩统下部阿萨乌阿组的砂岩中,其底部为侏罗-三叠系阿加德兹群砂岩第一含水层;顶部为白垩系伊腊泽尔组红褐色泥岩,沿岩层倾向逐渐加深,至主矿床顶板埋深在190多米,是良好的隔水顶板。在近地表的第四系松散堆积层中,孔隙度较大,但是其上部多为隔水较好的黏土层,含水量极少。
IR矿分为两个含水层:其一为第四系洪积含水层,其补给来源于大气降水,地下水位随季节的变化而变化。雨季地下涌水量增加,枯水期地下涌水量减少;其二为阿萨乌阿组砂岩弱含水层,从不同水文孔承压水头高度不同情况来看,其地下水补给来源主要来自底部侏罗-三叠系阿加德兹群砂岩组第一含水层越流补给和区域性地下水补给。
含水层岩性主要为细砂岩、(中)细粒砂岩和(中)粗粒砂岩。在矿床范围内只在深度和厚度上有所变化,岩性变化不大。从岩心地质编录资料来看,断裂构造不甚发育,节理、层理发育,充填物多为钙质,含水层厚8~16m,沿垂直方向自上而下岩石颗粒逐渐变粗,且自上而下胶结固化度降低,空隙度加大。
顶底板隔水层岩性主要为灰色泥岩、灰褐色粉砂质泥岩,硅质胶结,沿走向及倾向上岩性变化不大,从整体上看顶板厚3~5m,大于底板厚度,胶结固化程度高,底板次之。
IR矿床地下水为弱碱性咸水,无色透明,pH值为8.4,水温23.60℃,矿化度为9.06g/L,总硬度为78.4mg/L,属软水。按地下水离子成分含量,其水质类型为Cl-Na型,即氯化钠型水;按成因类型分类,其地下水类型为NaHCO3型,为苏打化区地下水。
3. 矿井水文地质类型划分的种类及依据有哪些
分为简单、中等来、复杂、极复源杂四种。
矿井水文地质类型根据矿井水文地质条件、涌水量、水害情况和防治水难易程度区分的类型,分为简单、中等、复杂、极复杂四种。
主要是研究地下水的分布和形成规律,地下水的物理性质和化学成分,地下水资源及其合理利用,地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。
(3)煤田水文地质条件包括哪些扩展阅读:
矿井水文地质的相关研究:
1、阐述地下水起源与形成的基本知识(包括地下水的赋存条件),并探讨大气水、地表水、土壤水与地下水相互转化、交替的基本规律。
2、主要研究地下水流的基本微分方程,包括地下水向井、渠的流动,以揭示地下水位和水量的时空变化规律。同时探讨包气带水与地下水溶质运移的基本方程。
3、讨论在不同的天然因素和人为因素影响下的地下水动态变化规律,以及不同条件下的地下水水均衡方程。
4. 西北地区煤田水文地质条件与煤层气富集
水文地质条件对煤层气具有水力封闭和水力驱替-运移的双重作用。水力封闭作用有利于煤层气的保存,而水力驱替-运移作用则引起煤层气的逸散。一般而言,地下水压力大,煤层气含量高;反之则低。地下水的强径流带煤层气含量低,而滞流带煤层气含量高。西北地区侏罗系煤田沉积在坳陷型盆地中,地下水以盆地为单元形成独立的水文系统,属于裂隙型煤田水文地质类型区。矿区地下水的循环主要为在山前接受降水补给,地下水在扇缘地区以泉或沼泽形式排泄,少数矿区可接受地表水补给,而以蒸发为其主要排泄形式。总体上该地区降水量稀少,而蒸发量却很大。因此,存在水压封闭气藏的可能性较小。但鄂尔多斯盆地石炭—二叠系煤田属于孔隙-岩溶型水文地质类型区,陕北、渭北、河东及宁北石炭—二叠纪煤田及内蒙古桌子山矿区中,含水岩层为石炭系太原组及奥陶系马家沟组灰岩,地下水受岩性及构造裂隙发育程度控制。富水极不均一,地下水主要接受大气降水及地表水渗漏补给,其排泄主要沿着构造裂隙及溶蚀孔洞运动,地下水位埋藏较深,因此该区易于形成水压封闭气藏。
横山堡矿区逆断层发育,断面具有良好封闭性,对煤层气藏的保存极为有利。从各井的水型和矿化度来看,断层上下盘的水型基本一致,属于过渡成因的NaKCO3型水和深层成因的CaCl2型水,总矿化度9.215~35.11 g/L。由于煤层顶底板岩性为泥岩,厚度大,对煤层气封盖能力强,使该区处于承压水封闭环境,有利于煤层气保存成藏。
吴堡矿区鼻状构造东端扬起,向西倾伏,倾伏角变化在1°~18°之间,纵剖面上呈向西跌落的阶梯状,诸钻孔产层多位于同一构造阶地。区内承压水的补给主要来自黄河东岸,水流方向自东向西,气水界面西倾,从而在构造阶地部位形成低位能区,并形成凸镜状构造鼻-水动力复合圈闭气藏。
三交-离柳矿区地下水为承压水,含6个含水层,煤层本身无水。由浅部到深部水的矿化度逐步增加,表明地下水由东向西、由浅向深流动,水动力浅部强、深部弱。地下水动力可阻止煤层气向浅部运移扩散。因此,在风化带内煤层气含量低,随埋深增加在良好水动力封闭作用下煤层气在深部富集。另外,奥陶系灰岩岩溶型裂隙含水层富水强、水头高、承压;太原组灰岩岩溶型裂隙含水层、二叠系砂岩裂隙含水层富水弱,地下水受大气降水补给,径流量小;同时,各含水层间均有良好隔水层,基本无水力联系,因而对煤层气保存极为有利。
乡宁矿区处于承压水区斜坡带。该区含水层与隔水层呈互层状,每一含水层均为单一的承压含水单元,各含水层间水力联系弱,有利于形成大型承压水封堵气藏。
5. 淮南煤田开采地质条件有哪些
淮南煤田以中抄厚倾煤层为主,袭构造复杂程度中等,一般开采条件尚可。第四系松散层厚0~800米,由东向由南向北增厚,其中含砂砾及流砂层,建井需采用特殊凿井法施工。矿坑充水主要为大气降水及第四系砂层水的渗入,水文地质条件比较简单,但太原组灰岩喀斯特水比较复杂,在地层倒转或有断层联通过,对二叠纪煤层开采有影响。
6. 开滦煤田的地质条件是怎样的
开滦煤田的煤层以中厚煤层为主,倾角由缓倾斜至急倾斜,地质条件总体上属回中等。煤田水文地质答条件较复杂,有五个主要含水层,水量丰富,尤以煤系下伏奥陶纪石灰岩的岩溶裂隙水对矿井威胁最大,曾多次发生突水及特大型突水灾害。瓦斯含量以向斜西北翼各矿井为高,属高瓦斯矿井及瓦斯突出矿井;东南翼较低,一般为低瓦斯矿井。煤层自然发火期较长,一般无自燃现象。
7. 淮南煤田开采的地质条件是什么
淮南煤田以中厚倾煤层为主,构造复杂程度中等,一般开采条件尚可。第四系松散层厚内0~800米,由东向由南向北容增厚,其中含砂砾及流砂层,建井需采用特殊凿井法施工。矿坑充水主要为大气降水及第四系砂层水的渗入,水文地质条件比较简单,但太原组灰岩喀斯特水比较复杂,在地层倒转或有断层联通过,对二叠纪煤层开采有影响。
8. 水文地质条件分析
依据水文地质的调查分析,主要分析是否有井泉露头,水位、补给的源头是内什么?含水层的厚容度和岩性?区域水文地质的特征如何?地质资料的分析注意地层岩性的特点和导水性、渗透性、保温性、热导率等指标,基本判断该区断裂的分布和走向,可能赋存地下水的地质条件和特征。
9. 开滦煤田的地质条件是什么
开滦煤田的煤层以中厚煤层为主,倾角由缓倾斜至急倾斜,地质条件总体上属中专等。煤田水文属地质条件较复杂,有五个主要含水层,水量丰富,尤以煤系下伏奥陶纪石灰岩的岩溶裂隙水对矿井威胁最大,曾多次发生突水及特大型突水灾害。瓦斯含量以向斜西北翼各矿井为高,属高瓦斯矿井及瓦斯突出矿井;东南翼较低,一般为低瓦斯矿井。煤层自然发火期较长,一般无自燃现象。
10. 十层煤底板突水水文地质条件划分
通过上节对矿区突水水文地质条件的具体分析,清楚表明:淄博矿区十层煤底板,不论含水层的分层、厚度和富水性,还是隔水层的岩性、厚度及其隔水性都极不均一,变化很大,加上构造破坏强度也有强有弱。因此,对每一个具体地质块段来说,突水的危险程度就有很大的差别,必须具体情况作具体分析。
根据煤层底板突水规律的分析认识,我们将淄博煤田十层煤底板突水水文地质条件划分为条件较好区、条件中等区、条件较差区。
分区考虑的主要方面是隔水层厚度,徐灰富水性,坚硬岩层的比重和构造情况。但是由于造成底板突水的原因和条件是很复杂的,特别是对突水量的定量预测还不过关,不能用一个模式对这复杂的地质现象进行概括,目前对不同区段底板突水与否和突水类型及水量做出的预测只能是粗线条的。因此,关于十层煤底板突水水文地质条件的分区,还只能是以定性分析为主,初步提出一些定量指标作为参考。本次进行分区评价的条件是:
1)十层煤至奥灰的间距是否满足各矿区P临=f(h)判别式的要求,对照P水是否有一定的安全系数。P临即一定隔水层厚度(h)所能承受的临界水压值,P水则是评价区的实际水压,根据经验认为:
P临-P水<10kg/cm2,为较好区;
P临-P水=6~10kg/cm2,为中等区;
P临-P水<6kg/cm2,为较差区。
2)徐灰的分层及富水性。
若徐灰分层较多(3~4层),预测区段疏放水量小于1m3/min,水压普遍低于7kg/cm2为较好区;
若徐灰分层多但区段水量1.1~4m3/min,压力7~15kg/cm2为中等区。
若徐灰分层少,且区段水量大于4m3/min、水压高于15kg/cm2为较差区。
3)徐灰与奥灰之间的间距。大于22m为较好区,18~22m为中等区,小于18m的为较差区。
4)隔水层中硬岩层所占的比重。徐上砂岩、徐灰、徐下砂岩,可作为奥灰相对隔水层考虑时,包括硅质和钙质胶结的砂岩和砂质页岩在内视为硬岩层,则:
硬岩层所占比重大于30%为较好区。
硬岩层所占比重20%~30%为中等区。
硬岩层所占比重小于20%为较差区。
5)奥灰顶面10~20m的富水情况,可作为分析参考条件。
6)构造条件。可大体分为构造简单、中等、复杂3类情况。这只能根据生产开拓遇见的断层节理的破坏强度和密度大致分类,不易严格定量,特别是在矿区总体分区评价中更是如此。当然在采区的评价中应根据每条断层的产状及断距进行具体分析,沿断层走向划出一定范围再依据上述条件加以具体分析评价。
以上1)、2)、6)为主要条件,其他为参考条件,若主要条件处于较好状态,参考条件处于中等以上状态,可定为条件较好区;若主要条件处于中等状态,参考条件处于中等以上状态可定为条件中等区;若主要条件虽然处于较好状态但参考条件却较差应定为中等或较差区;若主要条件是较差的,不管参考条件如何,均定为条件较差区。
根据上述原则,对照现有资料,淄博煤田的十层煤储量区大致可以划分为22个块段,其中条件较好区5个,面积约40km2,地质储量2850.9万t;条件中等区10个,面积约67.2km2,地质储量4682.5万t;条件较差区7个,面积约30.5km2,地质储量2576.5万t。