水文勘探范文

水文勘探范文（精选11篇）

水文勘探 第1篇

关键词：煤矿水文,地质勘探,勘探技术

1 煤矿水文地质勘探的意义

地质勘探是煤矿生产的关键环节, 是整个工作顺利开展的保障, 勘探工作重点包括资源勘探、地质水位勘探, 在发现新型资源储备点的同时, 报告相应的地质水位条件, 为煤矿资源开采以及井下水治理提供重要依据。从工作目的上来看, 水文地质勘探工作的目的有3点: (1) 勘探工作为煤矿井下作业提供预判, 通过对水文地质勘探可以确定地下水位状况, 对存在的井下涌水隐患及时排除, 避免出现严重的涌水事故; (2) 勘探工作可以明确煤矿井下周围地质状况, 并针对煤矿生产制定有效的防治措施, 保障煤矿生产工作顺利进行; (3) 煤矿水文地质勘探是设计排水设施的重要参考, 将煤矿采掘中出现的积水及时排除, 为生产提供安全的周围环境, 提高给水排水设施的有效性。

2 煤矿水文地质勘探现状分析

2.1 勘探技术水平有限

当前我国煤矿水文地质勘探技术相对落后, 由于勘探研究工作起步较晚, 技术相对落后, 勘探技术和煤矿生产已经出现了脱节现象, 尤其是我国煤矿勘探工作由专门的勘探部门承担, 勘探装备和勘探技术升级较为迟缓, 无法满足矿井生产的需要。同时勘探工作属于技术性较强的工种, 需要工作人员具备扎实的勘探、测绘、量测、煤层掘进及煤矿生产等专业化工作经验, 而这方面人才断档也影响了勘探质量。水文地质勘探工作包含区域地质、矿井地质、区域水文状况、矿井水文等工作, 勘探技术水平落后导致相关的勘探数据缺乏科学性和指导性。

2.2 新型勘探技术应用率较低

煤矿水文地质勘探环境较为复杂, 随着煤矿开采量增大, 煤层向地下的延展深度增大, 矿井周围水文地质环境也更加复杂, 这就需要不断完善勘探装备和技术, 在复杂的环境中完成精确勘探。但是很多煤矿勘探工作并没有引入新型的测试技术, 缺少水均衡试验和室内模拟试验, 勘探工作没有模型化的勘探和评价方法, 而新型的GIS和GPS远程勘探技术在煤矿中应用较少, 勘探的数据也没有建立相应的数据管理系统, 大量的水文地质信息没有展现其预测功能, 从而影响了水文地质勘探质量。

3 新型水文地质勘探技术应用

在煤矿层掘进过程中, 要强化对水文地质的勘探, 遵照“先探后掘、钻探为主”的勘测原则, 及时跟进煤矿层的水文和地质测量, 分析煤矿层中的含水区域, 并判定其生产风险, 保证煤矿生产的安全性, 下面对4种新型的勘探技术应用进行分析。

3.1 钻孔透视技术应用

钻孔透视技术需要借助无线电技术, 其工作原理是无线电波对于岩层结构有不同的透视和反射效果, 可以对岩层中存在的溶洞或者含水层进行勘探, 由于无线电波在不同介质中的传播系数不同, 当遇到岩层中存在积水时, 就可以显示电波频率的波动。钻孔透视技术需要在待勘探岩层上钻孔, 并在两个钻孔内安装无线电发射和接收装置, 当电磁波在介质中传播时, 接收装置可以采集电磁波数据, 并根据电磁波的频率和振幅进行定量分析, 从而可以判定岩层中的溶洞和通道位置, 分析出煤矿层的地质状况和水位状况, 从而为煤矿安全生产提供参考。

3.2 电磁波瞬变技术应用

电磁波瞬变技术的工作原理是在地表布设线框, 并向地表中输入阶跃电流, 电流突然中断后会产生感应电场来维持通电状态下的磁场, 这种感应磁场会伴随着时间而能量不断衰竭, 通过观察感应磁场的能量变化就能够对整体的煤矿层结构有精确的了解。通常而言, 煤矿层结构中的岩石湿度和电阻率有直接的关联, 矿层的水量越高, 其电阻率就会越小, 因此根据此感应磁场能量变化曲线就可以直接判断岩层的富水性和岩层破碎程度, 以此可以判断煤矿层的水文地质状况。在电阻率异常平面图上, 可以发现高电阻率和低电阻率的异常区域, 不同异常区域的分布范围和异常幅度不同, 这就能够直接体现断层和断裂系的含水。

3.3 γ射线水探测技术应用

γ射线水探测技术的工作原理是对制定区域进行γ射线扫描, 根据其扫描横向分布状况, 可以判断含水岩层的位置以及含水量的大小, 从而对基岩断裂层的技术性风险进行判断, 实现水文地质勘探的目的。这种勘探技术根据断裂带的构造来测算含水量, 是一种间接性的水勘探技术, 在实际工作应用中, 常用于表层土覆盖地段, 射线频率和煤矿层深度有直接的关系, 在水文地质探勘应用中重点考虑周围地质环境的影响, 其测量的含水量结果可以作为参考依据, 不能应用于严谨的理论计算中。γ射线探测技术在我国应用时间较长, 作为一种辅助性的勘探技术具有良好的应用效果, 多应用于破碎底层寻找和裂缝地层发育水的勘探, 同时其测量设备简便, 技术准确性受地形和地质条件影响较小。

3.4 流量测井技术应用

流量测井技术是通过不同深度界面上断面方面的流量不同, 可以掌握不同深度水层的厚度、水位以及渗透性系数, 从而对煤矿层的含水层和隔水层有精确的判断, 从而确定勘探地区的水位地质状况。这种探勘技术是应用最广泛的技术手段之一, 其测量数据获取较为方便简洁, 有效节省了测量资源, 并且测量结构能够精确反映煤矿层的水文动力特性, 在前期找水和后期的水灾防控中有很好的应用效果。但是对于测量采集的模拟曲线, 要综合考虑可能存在的影响因素, 需要对测量数据进行参数矫正, 因此其无法作为精确测量手段应用, 不能获取测量精度较高的水位地质数据, 也无法将数据输入到计算机中进行参数模拟。

4 结语

总之, 在煤矿生产作业中, 水位地质勘探工作至关重要, 当前新型煤矿水文地质勘探设备和技术应用程度较低, 从而影响了勘探效果, 因此在实际的煤矿生产过程中, 要遵守先探后掘的原则, 采用钻孔透视技术来评估煤层状况, 并辅以电磁波勘探技术、γ射线勘探技术、流量测井技术的测量数据来支撑勘探数据, 提高水文地质勘探的科学性。

参考文献

[1]刘飞虎.煤矿水文地质勘探现状及新的勘探技术分析[J].内蒙古煤炭经济, 2012 (12) :20.

[2]李风华.煤矿水文地质勘探现状及新的勘探技术分析[J].煤炭技术, 2015, 34 (2) :86-87.

[3]万红丽.煤矿水文地质勘探问题及对策探析[J].技术与市场, 2014 (9) :314-315.

水文地质补充调查与勘探[定稿] 第2篇

时间：2010-06-13 11:39:17 来源：中国煤矿安全装备网 文字大小：【大】【中】【小】

第一节 水文地质补充调查

第二十条 当矿区或者矿井现有水文地质资料不能满足生产建设的需要时，应当针对存在的问题进行专项水文地质补充调查。矿区或者矿井未进行过水文地质调查或者水文地质工作程度较低的，应当进行补充水文地质调查。

第二十一条 水文地质补充调查范围应当覆盖一个具有相对独立补给、径流、排泄条件的地下水系统。

第二十二条 水文地质补充调查除采用传统方法外，还可采用遥感、全球卫星定位、地理信息系统等新技术、新方法。

第二十三条 水文地质补充调查，应当包括下列主要内容：

（一）资料收集。收集降水量、蒸发量、气温、气压、相对湿度、风向、风速及其历年月平均值和两极值等气象资料。收集调查区内以往勘查研究成果，动态观测资料，勘探钻孔、供水井钻探及抽水试验资料；

（二）地貌地质的情况。调查收集由开采或地下水活动诱发的崩塌、滑坡、人工湖等地貌变化、岩溶发育矿区的各种岩溶地貌形态。对第四系松散覆盖层和基岩露头，查明其时代、岩性、厚度、富水性及地下水的补排方式等情况，并划分含水层或相对隔水层。查明地质构造的形态、产状、性质、规模、破碎带（范围、充填物、胶结程度、导水性）及有无泉水出露等情况，初步分析研究其对矿井开采的影响；

（三）地表水体的情况。调查与收集矿区河流、水渠、湖泊、积水区、山塘和水库等地表水体的历年水位、流量、积水量、最大洪水淹没范围、含泥砂量、水质和地表水体与下伏含水层的水力关系等。对可能渗漏补给地下水的地段应当进行详细调查，并进行渗漏量监测；

（四）井泉的情况。调查井泉的位置、标高、深度、出水层位、涌水量、水位、水质、水温、有无气体溢出、溢出类型、流量（浓度）及其补给水源，并素描泉水出露的地形地质平面图和剖面图；

（五）古井老窑的情况。调查古井老窑的位置及开采、充水、排水的资料及老窑停采原因等情况，察看地形，圈出采空区，并估算积水量；

（六）生产矿井的情况。调查研究矿区内生产矿井的充水因素、充水方式、突水层位、突水点的位置与突水量，矿井涌水量的动态变化与开采水平、开采面积的关系，以往发生水害的观测研究资料和防治水措施及效果；

（七）周边矿井的情况。调查周边矿井的位置、范围、开采层位、充水情况、地质构造、采煤方法、采出煤量、隔离煤柱以及与相邻矿井的空间关系，以往发生水害的观测研究资料，并收集系统完整的采掘工程平面图及有关资料；

（八）地面岩溶的情况。调查岩溶发育的形态、分布范围。详细调查对地下水运动有明显影响的补给和排泄通道，必要时可进行连通试验和暗河测绘工作。分析岩溶发育规律和地下水径流方向，圈定补给区，测定补给区内的渗漏情况，估算地下水径流量。对有岩溶塌陷的区域，进行岩溶塌陷的测绘工作。

第二节 地面水文地质观测

第二十四条 矿区、矿井地面水文地质观测应当包括下列主要内容：

（一）进行气象观测。距离气象台（站）大于30 km的矿区（井），设立气象观测站。站址的选择和气象观测项目，符合气象台（站）的要求。距气象台（站）小于30 km的矿区（井），可以不设立气象观测站，仅建立雨量观测站；

（二）进行地表水观测。地表水观测项目与地表水调查内容相同。一般情况下，每月进行1次地表水观测；雨季或暴雨后，根据工作需要，增加相应的观测次数；

（三）进行地下水动态观测。观测点应当布置在下列地段和层位：

1．对矿井生产建设有影响的主要含水层； 2．影响矿井充水的地下水强径流带（构造破碎带）； 3．可能与地表水有水力联系的含水层； 4．矿井先期开采的地段；

5．在开采过程中水文地质条件可能发生变化的地段；

6．人为因素可能对矿井充水有影响的地段；

7．井下主要突水点附近，或者具有突水威胁的地段；

8．疏干边界或隔水边界处。

观测点的布置，应当尽量利用现有钻孔、井、泉等。观测内容包括水位、水温和水质等。对泉水的观测，还应当观测其流量。

观测点应当统一编号，设置固定观测标志，测定坐标和标高，并标绘在综合水文地质图上。观测点的标高应当每年复测1次；如有变动，应当随时补测。

第二十五条 矿井应当在开采前的1个水文年内进行地面水文地质观测工作。在采掘过程中，应当坚持日常观测工作；在未掌握地下水的动态规律前，应当每7-10日观测1次；待掌握地下水的动态规律后，应当每月观测1-3次；当雨季或者遇有异常情况时，应当适当增加观测次数。水质监测每年不少于2次，丰、枯水期各1次。

技术人员进行观测工作时，应当按照固定的时间和顺序进行，并尽可能在最短时间内测完，并注意观测的连续性和精度。钻孔水位观测每回应当有2次读数，其差值不得大于2 cm，取值可用平均数。测量工具使用前应当校验。水文地质类型属于复杂、极复杂的矿井，应当尽量使用智能自动水位仪观测、记录和传输数据。

第三节 井下水文地质观测

第二十六条 对新开凿的井筒、主要穿层石门及开拓巷道，应当及时进行水文地质观测和编录，并绘制井筒、石门、巷道的实测水文地质剖面图或展开图。当井巷穿过含水层时，应当详细描述其产状、厚度、岩性、构造、裂隙或者岩溶的发育与充填情况，揭露点的位置及标高、出水形式、涌水量和水温等，并采取水样进行水质分析。遇含水层裂隙时，应当测定其产状、长度、宽度、数量、形状、尖灭情况、充填程度及充填物等，观察地下水活动的痕迹，绘制裂隙玫瑰图，并选择有代表性的地段测定岩石的裂隙率。测定的面积：较密集裂隙，可取1-2 m2；稀疏裂隙，可取4-10 m2。其计算公式为

式中KT

式中KT--裂隙率，%；

A--测定面积，m2；

l--裂隙长度，m；

b--裂隙宽度，m。

遇岩溶时，应当观测其形态、发育情况、分布状况、有无充填物和充填物成分及充水状况等，并绘制岩溶素描图。

遇断裂构造时，应当测定其断距、产状、断层带宽度，观测断裂带充填物成分、胶结程度及导水性等。

遇褶曲时，应当观测其形态、产状及破碎情况等。

遇陷落柱时，应当观测陷落柱内外地层岩性与产状、裂隙与岩溶发育程度及涌水等情况，判定陷落柱发育高度，并编制卡片、附平面图、剖面图和素描图。

遇突水点时，应当详细观测记录突水的时间、地点、确切位置,出水层位、岩性、厚度,出水形式,围岩破坏情况等，并测定涌水量、水温、水质和含砂量等。同时，应当观测附近的出水点和观测孔涌水量和水位的变化，并分析突水原因。各主要突水点可以作为动态观测点进行系统观测，并应当编制卡片，附平面图和素描图。

对于大中型煤矿发生300 m3/h以上的突水、小型煤矿发生60 m3/h以上的突水，或者因突水造成采掘区域和矿井被淹的，应当将突水情况及时上报所在地煤矿安全监察机构和地方人民政府负责煤矿安全生产监督管理的部门、煤炭行业管理部门。

按照突水点每小时突水量的大小，将突水点划分为小突水点、中等突水点、大突水点、特大突水点等4个等级：

（一）小突水点：Q≤60 m3/h；

（二）中等突水点：60 m3/h＜Q≤600 m3/h；

（三）大突水点：600 m3/h＜Q≤1800 m3/h；

（四）特大突水点：Q＞1800 m3/h。

第二十七条 矿井应当加强矿井涌水量的观测工作和水质的监测工作。

矿井应当分井、分水平设观测站进行涌水量的观测，每月观测次数不少于3次。对于出水较大的断裂破碎带、陷落柱，应当单独设立观测站进行观测，每月观测1-3次。对于水质的监测每年不少于2次，丰、枯水期各1次。涌水量出现异常、井下发生突水或者受降水影响矿井的雨季时段，观测频率应当适当增加。

对于井下新揭露的出水点，在涌水量尚未稳定或尚未掌握其变化规律前，一般应当每日观测1次。

对溃入性涌水，在未查明突水原因前，应当每隔1-2 h观测1次，以后可适当延长观测间隔时间，并采取水样进行水质分析。涌水量稳定后，可按井下正常观测时间观测。当采掘工作面上方影响范围内有地表水体、富水性强的含水层、穿过与富水性强的含水层相连通的构造断裂带或接近老空积水区时，应当每日观测涌水情况，掌握水量变化。含水层富水性的等级。

对于新凿立井、斜井，垂深每延深10 m，应当观测1次涌水量。掘进至新的含水层时，如果不到规定的距离，也应当在含水层的顶底板各测1次涌水量。当进行矿井涌水量观测时，应当注重观测的连续性和精度，采用容积法、堰测法、浮标法、流速仪法或者其他先进的测水方法。测量工具和仪表应当定期校验，以减少人为误差。

第二十八条 当井下对含水层进行疏水降压时，在涌水量、水压稳定前，应当每小时观测1-2次钻孔涌水量和水压;待涌水量、水压基本稳定后，按照正常观测的要求进行。疏放老空水的，应当每日进行观测。

第四节 水文地质补充勘探

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：

（一）矿井主要勘探目的层未开展过水文地质勘探工作的；

（二）矿井原勘探工程量不足，水文地质条件尚未查清的；

（三）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；

（四）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；

（五）矿井开拓延深、开采新煤系（组）或者扩大井田范围设计需要的；

（六）矿井巷道顶板处于特殊地质条件部位或者深部煤层下伏强充水含水层，煤层底板带压，专门防治水工程提出特殊要求的；

（七）各种井巷工程穿越强富水性含水层时，施工需要的。

第三十条 水文地质补充勘探工程量布置，应当满足相应的工作程度，并达到防治水工作的要求。矿井进行水文地质补充勘探时，应当对包括勘探矿区在内的区域地下水系统进行整体分析研究；在矿井井田以外区域，应当以水文地质测绘调查为主；在矿井井田以内区域，应

当以水文地质物探、钻探和抽（放）水试验等为主。矿井水文地质补充勘探工作应当根据矿井水文地质类型和具体条件，综合运用水文地质补充调查、地球物理勘探、水文地质钻探、抽（放）水试验、水化学和同位素分析、地下水动态观测、采样测试等各种勘查技术手段，积极采用新技术、新方法矿井水文地质补充勘探应当编制补充勘探设计，经煤矿企业总工程师组织审查后实施。补充勘探设计应当依据充分、目的明确、工程布置针对性强，并充分利用矿井现有条件，做到井上、井下相结合。

水文地质补充勘探工作完成后，应当及时提交成果报告或者资料，由煤矿企业总工程师组织审查、验收。

第五节 地面水文地质补充勘探

第三十一条 矿井进行水文地质钻探时，每个钻孔都应当按照勘探设计要求进行单孔设计，包括钻孔结构、孔斜、岩芯采取率、封孔止水要求、终孔直径、终孔层位、简易水文观测、抽水试验、地球物理测井及采样测试、封孔质量、孔口装置和测量标志要求等。钻孔施工主要技术指标，应当符合下列要求：

（一）以煤层底板水害为主的矿井，其水文地质补充勘探钻孔的终孔深度，以揭露下伏主要含水层段为原则；

（二）所有勘探钻孔均进行水文测井工作。对有条件的，可以进行流量测井、超声成像、钻孔电视探测等，配合钻探取芯划分含、隔水层，为取得有关参数提供依据；

（三）主要含水层或试验段(观测段)采用清水钻进。遇特殊情况需改用泥浆钻进时，经钻孔施工单位地质部门同意后，可以采用低固相优质泥浆，并采取有效的洗孔措施；

（四）钻孔孔径视钻孔目的确定。抽水试验孔试验段孔径，以满足设计的抽水量和安装抽水设备为原则；水位观测孔观测段孔径，应当满足止水和水位观测的要求；

（五）抽水试验钻孔的孔斜，满足选用抽水设备和水位观测仪器的工艺要求；

（六）钻孔取芯钻进，并进行岩芯描述。岩芯采取率：岩石大于70％；破碎带大于50％；黏土大于70％；砂和砂砾层大于30％。当采用水文物探测井，能够正确划分地层和含(隔)水层位置及厚度时，可以适当减少取芯；

（七）在钻孔分层（段）隔离止水时，通过提水、注水和水文测井等不同方法，检查止水效果，并作正式记录；不合格的，重新止水；

（八）除长期动态观测钻孔外，其余钻孔都使用高标号水泥浆封孔，并取样检查封孔质量；

（九）观测孔竣工后，进行抽水洗孔，以确保观测层（段）不被淤塞。水文地质钻孔应当做好简易水文地质观测，其技术要求参照相关规程、规范进行。对没有简易水文地质观测资料的钻孔，应当降低其质量等级或者不予验收。

水文地质观测孔，应当安装孔口装置和长期观测测量标志，并采取有效措施予以保护，保证坚固耐用、观测方便；遇有损坏或堵塞时，应当及时进行处理。

第三十二条 生产矿井水文地质补充勘探的抽水试验质量，应当达到有关国家标准、行业标准的规定。

抽水试验的水位降深，应当根据设备能力达到最大降深，降深次数不少于3次，降距合理分布。当受开采影响导致钻孔水位较深时，可以仅做1次最大降深抽水试验。在降深过程的观测中，应当考虑非稳定流计算的要求，并适当延长时间。对水文地质复杂型或者极复杂型的矿井，如果采用小口径抽水不能查明水文地质、工程地质（地面岩溶塌陷）条件时，可以进行井下放水试验；如果井下条件不具备的，应当进行大口径、大流量群孔抽水试验。采取群孔抽水试验，应当单独编制设计，经煤矿企业总工程师组织审查同意后实施。大口径群孔抽水试验的延续时间，应当根据水位流量过程曲线稳定趋势而确定，一般不少于10 日；

当受开采疏水干扰，导致水位无法稳定时，应当根据具体情况研究确定。为查明受采掘破坏影响的含水层与其他含水层或者地表水体等之间有无水力联系，可以结合抽（放）水进行连通（示踪）试验。抽水前，应当对试验孔、观测孔及井上、井下有关的水文地质点，进行水位（压）、流量观测。必要时，可以另外施工专门钻孔测定大口径群孔的中心水位。

第三十三条 对于因矿井防渗漏研究岩石渗透性，或者因含水层水位很深致使无法进行抽水试验的，可以进行注水试验。注水试验应当编制试验设计。试验设计包括试验层段的起、止深度；孔径及套管下入层位、深度及止水方法；采用的注水设备、注水试验方法，以及注水试验质量要求等内容。注水试验施工主要技术指标，应当符合下列要求：

（一）根据岩层的岩性和孔隙、裂隙发育深度，确定试验孔段，并严格做好止水工作；

（二）注水试验前，彻底洗孔，以保证疏通含水层，并测定钻孔水温和注入水的温度；

（三）注水试验正式注水前及正式注水结束后，进行静止水位和恢复水位的观测。第三十四条 物探工作布置、参数确定、检查点数量和重复测量误差、资料处理等，应当符合有关国家标准、行业标准的规定。进行物探作业前，应当根据勘探区的水文地质条件、被探测地质体的地球物理特征和不同的工作目的等因素确定勘探方案。进行物探作业时，可以采用多种物探方法进行综合探测。物探工作结束后，应当提交相应的综合成果图件。物探成果应当与其他勘探成果相结合，经相互验证后，可以作为矿井采掘设计的依据。

第六节 井下水文地质勘探

第三十五条 井下水文地质勘探应当遵守下列规定：

（一）采用井下物探、钻探、监测、测试等手段；

（二）采用井下与地面相结合的综合勘探方法；

（三）井下勘探施工作业时，保证矿井安全生产，并采取可靠的安全防范措施。第三十六条 矿井有下列情形之一的，应当在井下进行水文地质勘探：

（一）采用地面水文地质勘探难以查清问题，需在井下进行放水试验或者连通（示踪）试验的；

（二）煤层顶、底板有含水（流）砂层或者岩溶含水层，需进行疏水开采试验的；

（三）受地表水体和地形限制或者受开采塌陷影响，地面没有施工条件的；

（四）孔深或者地下水位埋深过大，地面无法进行水文地质试验的。

第三十七条 井下水文地质勘探应当符合下列要求：

（一）钻孔的各项技术要求、安全措施等钻孔施工设计，经矿井总工程师批准后方可实施；

（二）施工并加固钻机硐室，保证正常的工作条件；

（三）钻机安装牢固。钻孔首先下好孔口管，并进行耐压试验。在正式施工前，安装孔口安全闸阀，以保证控制放水。安全闸阀的抗压能力大于最大水压。在揭露含水层前，安装好孔口防喷装置；

（四）按照设计进行施工，并严格执行施工安全措施；

（五）进行连通试验，不得选用污染水源的示踪剂；

（六）对于停用或者报废的钻孔，及时封堵，并提交封孔报告。

第三十八条 放水试验应当遵循下列原则：

（一）编制放水试验设计，确定试验方法、各次降深值和放水量。放水量视矿井现有最大排水能力而确定，原则上放水试验能影响到的观测孔应当有明显的水位降深。其设计由煤矿企业总工程师组织审查批准；

（二）做好放水试验前的准备工作，固定人员，检验校正观测仪器和工具，检查排水设

备能力和排水线路；

（三）放水前，在同一时间对井上下观测孔和出水点的水位、水压、涌水量、水温和水质进行一次统测；

（四）根据具体情况确定放水试验的延续时间。当涌水量、水位难以稳定时，试验延续时间一般不少于10-15 日。选取观测时间间隔，应当考虑到非稳定流计算的需要。中心水位或者水压与涌水量进行同步观测；

（五）观测数据及时登入台账，并绘制涌水量--水位历时曲线；

（六）放水试验结束后，及时进行资料整理，提交放水试验总结报告。

第三十九条 对于受水害威胁的矿井，采用常规水文地质勘探方法难以进行开采评价时，可以根据条件采用穿层石门或者专门凿井进行疏水降压开采试验。

进行疏水降压开采试验，应当符合下列规定：

（一）有专门的施工设计，其设计由煤矿企业总工程师组织审查批准；

（二）预计最大涌水量；

（三）建立能保证排出最大涌水量的排水系统；

（四）选择适当位置建筑防水闸门；

（五）做好钻孔超前探水和放水降压工作；

（六）做好井上下水位、水压、涌水量的观测工作。

水文地质勘探中各种岩性分析 第3篇

关键词：勘察；水文地质；岩性分析

引言：地下水会对岩土工程有的危害和作用是设计和施工时应重点考虑的内容。分析和评价地下水可能对建筑物和岩土体带来的影响及作用，对地下水位的变化给岩土工程带来的伤害进行预测，并提出科学合理的防范措施。由于水文地质情况及其复杂，因此在进行施工方案的选择时，要对周边的地质情况进行高度的重视，根据当地的地质选出适合的施工方案。

1.水文地质的勘探工作

通常根据水文地质普查，采用较大的比例尺。例如矿床水文地质勘探、供水水文地质勘探、地热水文地质勘探等等。水文地质勘探过程中通常会投入诸多的勘探工程量。与工程的设计阶段相适应，详细勘探和初步勘探是专门性的水文地质勘探的两个阶段，其中每一阶段工作的结果都要提交有关的图件以及专门性的水文地质勘探报告。水文地质勘察主要的工作内容包括：

（1）水文地质的测绘。填图和观测对地下水及与其有关的各种地质现象进行实地工作，收集相关的资料也是必不可少的过程；布置观测线和观测点，并对其实地进行调查；测定泉、井等地下水露头的水质和流量；研究其形成条件，以查明地下水的形成、分布、埋藏条件和岩土的含水性；对地下水的富水地段进行寻找，从而对试验和勘探工作的地点进一步选定等。，对卫星照片和航空照片利用遥感技术进行解译，并与水文地质测绘进行配合，这种方法又快又好，可以有效的提高地面测绘的精度和效率。

（2）地球物理勘探。地球物理勘探（简称物探）常用来寻找地下水，确定含水层的位置，划分咸水体和淡水体界线等。在水文地质勘探中常用的地面物探方法有电测深法、电剖面法、自然电场法、浅层地震法、α-径迹法等。 常用的钻井地球物理方法有电测井法、放射性测井法等。物探方法由于比较快速、经济，试验常与水文地质钻探配合进行，利用物探确定钻孔和抽水试验地点，可以使效率明显提高。

（3）水文地质的钻探。确定含水层的分布与位置是钻探的目的，进而查明地下水所存在条件。要对所获岩心详细进行编录，并且利用其他水文地质试验或钻孔进行抽水试验。通常矿产钻探的要求和水文地质钻探不同，要求用清水钻进并且孔径较大。否则利用钻孔得出的水文地质参数可能不准确。

（4）水文地质的试验。水文地质的试验目的是取得各种参数，为地下水资源评价或矿山涌水量计算等提供基础资料，包括抽水试验、压水试验、注水试验和弥散试验等，最常用的是抽水试验。

（5）地下水的动态观测。水文地质勘察的一项重要内容包括地下水动态观测。在水文地质试验和布置钻探时，要考虑到保留一部分钻孔用来进行长期观测，定期测定地下水的水质、水位、水温，为以后其他水文地质或地下水资源评价计算提供基础资料。一般要求动态观测的时间不少于一个水文年，时间系列愈长愈好。

（6）實验室分析。在进行水文地质勘察时，要选取岩样、水样、土样进行实验室的粒度分析、水质分析、同位素年龄测定、微体或孢粉古生物分析等。

（7）编制水文地质图件和报告。水文地质勘察的成果通常包括图件和报告两个部分。报告应当正确地反映实际的水文地质条件，回答要求解决的问题。图件一般是一系列的水文地质图，根据勘察的目的、要求的不同，图件的数量和内容都可以不同，常见的有综合水文地质图、地下水等水位线图、岩石含水性图、水化学图、地下水埋深图、地下水污染程度图、水文地质参数分区图等。

2.岩土水利性质的测试

2.1软化性

岩土在地下水长期浸泡后的强度称为软化性，通常表现是岩力的力学强度的降低，这一现象不仅由于在水中的浸泡，还包括长期风化。因此，岩土的软化性常作为地质勘探中抗水浸和风化的一项重要的评价指标。若有容易软化的岩土存在于岩层中，则会使岩层中形成空洞层，使得岩层强度的分布不均匀，若果长期荷载会导致岩层变形，极大的危害建筑物。

2.2透水性

水的渗透能力作用下岩层能够允许通过的水量称为透水性，通常由自身空隙的大小及岩石的密度决定。岩层的透水性对岩层的抗水性有着直接的影响，因此，颗粒较大的岩层的抗水性一般都较差，但是存在一些颗粒较小，分布不均匀的岩层透水性也较差。

2.3崩解性

崩解性是由于岩土在经过水浸被湿化后，导致岩土自身土粒的接连破坏和减弱，而引起的土体的解体、崩散的特质。一般来说，岩土崩解所需要的崩解量、崩解、时间的方式都是量化岩土体崩解特性。岩土崩解性受到矿物成分、图例连接结构以及土粒成分等因素的影响。不同类型的残积土的崩解方式存在着差异，比如蒙脱石、水云母等残积土是以散开的方式崩解，但石英等是以裂开状的方式崩解。

岩石的水利性还包括胀缩性、给水性、容水性、持水性、可塑性、毛细孔性等特性。

3.地下水对岩土工程的危害

水资源的重要组成部分——地下水，由于水质好，水量稳定，是工矿和城市、农业灌溉的重要水源之一。在一定的条件下，地下水的变化也会引起盐渍化、沼泽化、地面沉降、滑坡等不好自然现象。

3.1地下水升降变化对岩土工程危害

地下水位的变化主要是由人为或天然因素引起，比如上游筑坝、过度集中的进行大量的抽取地下水等。但是不管导致地下水位的原因是什么，在地下水变化到达一定程度的时候，对岩土工程都会产生不同程度的危害，有可能使地面塌陷、诱发地裂、恶化水质以及地面沉降等一系列的环境问题，从而进一步影响岩土体稳定性，破坏建筑的稳定性，给人们的生活带来各种潜在的危害。

3.2潜水位的上升对岩土工程的危害

潜水位上升导致部分原本干燥的地区变得泥泞，使其强度大大降低，并且会建筑物的稳定性产生影响。甚至会沼泽化，对建筑物的地下部分的腐蚀速度加快。除此之外，岩土体结构也会受到破坏，引起粉土和粉细砂出现饱和液化等现象。在进行实际勘察工作的过程中，要对潜水位上升给岩土工程带来的危害进行全方位的了解，以免造成不必要的影响。

nlc202309090002

3.3地下水位频繁升降对岩土工程的危害

地下水位频繁的升降会使得地下地质状况出现较大的变动。在建筑时水文发生变动会使建筑存在较大的变动，频繁的变动会影响施工的进度，难以进行。此时，水位的频繁变动，还会使得岩层的分布不匀，岩层的强度也会有极大的变化，对建筑物的稳定性的影响严重。

4.水文勘察的必要性

4.1对地下水升降引起的岩土工程危害的预防

地下水位的升降若超过一定的程度就会有存在粉细砂及粉土饱和液化而产生的管涌、流沙等问题的可能性。因此在进行水文地质勘察工作时要对地下水位的升降和条件进行密切的关注，并调查掌握其各种情况。地下水位在自然环境中常随着季节的变化而变化，而在城市中许多的认为因素都会导致地下水位发生局部的变化，但其变化的程度远大于自然变化，使得对岩土工程的危害更加严重。

4.2地下水位对岩土的物理力学性质影响的预防

通常地下岩层的种类很多，但风化严重的被岩层的物理力影响得更为严重，水文状况和岩层物理力间的关系密切，因此水文状况对岩层物理力的变化有着直接的影响，即对地下岩层的变化有直接的影响，同时对建筑物施工时的安全也有极大的影响。

4.3地下水动水压力作用对岩土工程引起的危害预防

地下水動力压力在自然状态是十分微弱的。但在建筑工程进行时，地下水的天然动力受到改变，使得岩土工程受到一些危害。应采用桩基，评价桩基的是否适合，对桩基的类型、平面布置直径、长度、布置以及桩基的持力层提出相应的建议。论证桩尖持力层的选择，提出桩的端阻力和侧摩阻力，提出关于单桩承载力的建议。对于桩基工程的施工、设计、检测以及监测提出一些建议，通常应对桩的静载荷以及对单桩承载力进行验证。

结语：地下水能对岩土体工程的特性产生影响，但同时它也是岩土体的组成部分。在工程勘察时，水文地质问题是一个不能忽视重要的部分。在工程勘测的具体过程中，要学会因地制宜，对具体问题进行具体分析，要了解掌握岩石之间的关系，同时还应做好相关的防范措施，并提出相关的建议。此外，还要根据所勘察地区的水文、地质的特点制定相应施工的计划，积极做好相关的防护措施，提前消除对岩土工程的危害。施工过程中，不仅要保证工程的质量，还要尽可能的节约成本，按时按量的完成工程。

参考文献

[1]杨长烜.工程地质勘察中重视水文地质问题的必要性分析[J].黑龙江水利科技，2014 .

[2]肖刚，等.岩土工程勘察中的水文地质探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2013.

[3]宋龙喜.浅谈水文地质在工程勘察中的作用[J]，城市建设理论研究（电子版）

山西省煤矿水文地质勘探 第4篇

关键词：煤矿,水文地质,勘探技术

0 引言

山西煤炭资源丰富, 含煤面积5.7×104km2, 约占全省面积的40%, 截止1996年年末累计探明储量2 662×108t, 占全国煤炭储量的27%。而且煤炭品种齐全, 煤质优良, 开发自然条件优良。其煤炭主要以大同的动力煤, 阳泉、晋城的无烟煤, 离石与柳林、武乡与宁武的稀有炼焦煤为主。其储量特别大、分布广, 已开发多年, 山西成煤时期大部分在古生代, 主要含煤地层为石炭、二迭系和侏罗系, 部分为第三系;目前煤炭的开发平均深度在300 m~500 m左右, 随着煤炭资源需求的增加, 煤矿的开采深度会越来越深, 部分地区已经进入到深部开采阶段。深部开采矿井对煤田水文地质勘探工作的要求更高, 包括查明煤层中落差5 m左右的断层、幅度5 m左右的褶曲、陷落柱以及采空区的空间分布形态[1]。

1 煤矿水文地质勘探概念与特征

1.1 煤矿水文地质勘探概念

矿井建设生产阶段所进行的水文地质勘探, 其最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, 同时为水文地质研究积累资料。

矿井水文地质勘探是矿井防治水的基础工作, 是其他任何工作不可取代的, 防治水工作的质量及经济效果, 在一定意义上说, 取决于水文地质勘探工作的好坏。“知己知彼, 百战不殆”, 只有准确地把握地下水文地质条件及其变化的脉络, 才能合理地、有的放矢地采取相应措施, 否则势必陷入盲目性。因此, 对矿井水文地质勘探工作重视与否, 关系到防治水工作的成败。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发展的基础上而逐渐形成自己的体系的, 随着科学技术的发展, 它也必将不断完善。

1.2 煤矿水文地质勘探的特征

煤矿水文地质勘探一般分阶段循序进行, 见图1。

矿井水文地质勘探为矿井建设、采掘、开拓延深、改扩建提供了所需的水文地质资料, 是矿井防治水工作的主要水文地质理论依据, 它是在煤田水文地质勘探的基础上进行的。矿井水文地质勘探贯穿于煤矿的整个建设生产过程, 它可以验证和深化煤田地质勘探对矿井水文地质条件的认识, 同时, 又可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。

2 矿井水文地质条件

提高矿井水文地质条件的认识, 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的地质、水文地质条件是非常宝贵的资料, 是任何勘探方式也得不到的成果。因此, 有以下两种认识:

1) 对矿井生产过程中的突水、涌水量的变化、含水层水位的变化等突水条件的认识, 结合勘探成果综合分析水文地质条件, 从而做到精细解释的目的;2) 生产过程是安全的, 相应的地质资料、采煤方法等等是如何保障安全生产的, 因此在这种情形下的总结和分析可能是更加重要的。

3 煤矿水文地质勘探技术

1) 遥感;2) 井下高压钻孔施工;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的水力联系判别:如电感耦合等离子体原子发射光谱仪 (ICP) 可在3 min内测72项指标;12) 实验室微观分析。在实际煤矿勘探中, 单一的探测方法都不能满足煤矿前期勘探的要求, 每种方法都有优劣点, 选择不同的方法通过优势互补, 对矿区进行全面勘探, 确保信息的准确性。通过各种勘探方法, 形成多元数据, 分析与确定矿区的断层分布、煤层埋藏深度和厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立预测与评价模型, 从而实现地质资料的信息化、数字化和可视化。因此, 从发展趋势来看, 煤炭地质勘探技术是地球物理方法、基础地质勘探手段和地理信息系统技术的有机结合。

4 矿井水文地质勘探技术的特点及发展

4.1 特点

近年中国煤矿水文地质勘探特点主要包括: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进行深入地研究以及发展。

4.2 发展趋势

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, 增强优势;2) 在矿井水文地质勘探试验时, 进行以井下放水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, 可以大大提高勘探空间, 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) 矿区水文地质勘探的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。

5 结语

随着水文地质勘探技术的发展, 单一的勘探技术已经满足不了现实的需要, 采用多技术勘探取长补短, 提高勘探的全面性、准确性;同时, 加大新技术在煤矿建设生产中的应用, 提高勘探的精确度, 为煤矿建设提供理论依据。

参考文献

水文勘探 第5篇

淮南新集矿区太原组承压含水层的水文地质条件,是开采山西组1号煤的关键因素.以前曾通过布设少量水文钻孔及三维地震等手段进行勘查,但因太原组含水层是岩溶裂隙型,勘查结果并不理想,其水文钻孔涌水量一般都较小,但邻近矿井在对山西组煤层试采中却发生了严重的`突水事故.为此,本次在采用地面电法勘探方法对矿区进行水文地质勘查,以划分太原组上段相对富水区域,并据此进行水文钻孔布置.由于新集一矿1号煤埋藏深度大地表存在巨厚的推覆构造,在分析该区物性资料的基础上,对瞬变电磁法的施工参数进行了试验,最终确定了线框边长、发射频率及固定增益等参数.经处理解释,初步查明勘探区1号煤下伏太灰岩的水文地质特征,结合前期地质资料分析,划定了该矿区富水区域,认为太灰岩上段的1～4灰是开采1号煤底板突水的主要威胁.

作 者：徐鲁勤 黄澎涛 马瑞华 廉江红 Xu Luqin Huang Pengtao Ma Ruihua Lian Jianghong  作者单位：徐鲁勤,黄澎涛,Xu Luqin,Huang Pengtao(中煤地质工程总公司,北京,100073)

马瑞华,Ma Ruihua(水文地质局,河北,郸邯,056004)

廉江红,Lian Jianghong(陕西工程勘察研究院物化探工程公司,陕西,西安,710068)

电法勘探在水文和工程地质中的应用 第6篇

关键词：电法勘探；水文；工程地质；工作

一、电法勘探在水文和工程地质中应用概况

我国的经济自改革开放以来发展迅速。尤其在资源的需求上日益剧增，无论对金属还是能源都具有较强的依赖性。中国作为一个能源消耗的大国，能够满足国民对资源的需求已然成为中国经济发展的一个重要的课题，同样资源的勘探也成为了经济发展的重点和基础，与此同时，它还能够带动我国对地质结构的研究进步。所以勘探技术的优越性越来越能够影响到我们的生活。遇到水文、地质灾害时，利用勘探技术是必不可少的，我国的经济建设和整个社会的发展与勘探技术息息相关。

在科技不断进步的今天，电子计算机在不断地发展为电法勘探的技术提供了良好的保障。目前电法勘探是勘探工作的一个重要组成部分，对国家的经济建设和发展起着重要的作用。

二、电法勘探技术——瞬间变电法

在世界的范围内，电法勘探的运用已经十分广泛。在我国，对电法勘探的研究虽然起步较晚，但是经过几十年的不懈努力，我国对电法勘探的应用与研究的发展越来越趋向完善，如轮是操作技术，还是理论知识，都有着相当明显的进步。目前，我国的电法勘探技术和设备趋向成熟和完善。接下来就要介绍幾种常用的电法勘探技术类型。

（一）瞬变电磁法技术概述

这种方法主要是通过让不接地回线或者是接地电线源朝着地下放射出一次脉冲磁场，从而能够探测到介质的电阻率。它的主要运用原理是在空中或是地面设置发射点线圈，引起磁场感应，从而与地下的土质层产生感应电流，这种方式能够对地质的特性进行较好的判断和检测。

对这种方法总结的优点有四点：第一，它的工作效率较高，工作时间短且能够较好地完成数据的记录和传送等。第二，它的工作过程不易受到地形地势的影响，且在勘探地质性能方面具有较强的灵敏性。第三，它在对地质分辨方面具有较强的能力，不同的地质会产生不同的磁场，通过这种方式进行勘探，能够较为准确地进行分辨。第四，反馈的数据信息较为全面。它在勘探过程中对同一地质下的不同地质层进行全面勘探。

把同等深度的视电阻率的值标记在相应的检测点上构成平面图形，可以有效对某一深度岩层横向电性的变化特性反映。出现煤层区域测试地面呈现出非平面的形态，平面图所显示的等值线对煤层底板周围的电性变化不能明确地反映。地震勘探就是要对煤层底板周围的测量等高线给予一定的解释，可以将煤层底板和其深度对应的电阻率在测试点处进行标记，制作的效果如图一。平面图可以对煤层底板对应深度中的电阻率值的相对大小以及异常情况进行反映，有效突出关于二维、三维地点异常体的反映特征。瞬间变电法将水文物勘探的精度和高度又进一步地进行提升，并加强了勘探的效果。

图一

瞬间变电法为煤矿的四采区的布置合理上以及编制采区治水防水方面提供了理论基础，在煤炭的资源安全回采处理上提供有效的地质资料。

三、瞬间变电法的施工技术研究

（一）装置形式

瞬间变电法中的勘探装置主要有发射回线和接受回线，一般情况下在地面使用的勘探测量装置有：①分离回线装置，也可称为偶极装置，接受回线和发射回线需要保持一定的距离，两个回线的尺寸既可以保持一致，也可以不一致；②同点回线装置，这个装置是根据接受线圈和发射线圈的位置差异来运行的，这个装置又可以分为重叠回线和中心回线两个方面；③框一回线装置，可成为大回线定源装置，发射回线使用的是长达数百米的矩形回线，测线布置在回线的内外，利用探头或者小型线圈来进行沿线观测。

中心回线装置使用较为轻便的小型接收器安置在发射回线中心进行观测，设备装置和探测的对象能够达到完美的结合，具体表现为地电幅度大、形态简单、不易受旁物干扰且横向的分辨率较高。在瞬间变电法里使用最为广泛的装置就是中心回线装置。不过它也存在一定的缺点，发射回线的边长越长，野外施工的困难就会加大。工作装置需要从工作需求、勘探的目的以及施工的环境条件等因素来综合考虑。比如地下勘探的深度在几百米，这就需要较高的分辨率，使用装置上可以采用同点回线装置。随着发射回线和接受回线的数值不断加大，其接受的信号强度也再不断加强，还可以延续信号的显示实践，对进一步更深层次地区的勘探很有帮助。但是由于二者的使用会让野外勘探的难度加大，勘探体积效应不断地加大，横向分辨里会相应降低，所以，预定勘探深度要得到保证，并且最好选择长度较小的回线。

目前煤炭地区地质勘探的瞬间变电法主要运用的装置有中心回线装置、 重叠回线装置、以及大回线定源装置。

（二） 测网布置

通常情况下，装置所采用的形式能够对网度造成一定影响，勘探中对分辨率高低的要求也会决定网度的大小。在三维地震勘探测区，需要同时要根据三维地震勘探CDP网格大小来进一步确定回线的边长以及侧线的点距、线距。中心回线的装置形式以及重叠回线装置形式，一般情况下，回线是落在四个地震的侧线上，这样能够有利于野外测点和边框位置的确定，从而节约消耗，提高工作的效率。利用滚动式的测量方法，根据图二所示，在测量8—2测点（其回线四边为A1，B，C，D）与此同时，要对下一个监测点所对应的前边框进行铺设。A。，A。，A。，…，8—3测点对应A。8—4测点对应A5.按照这个规律推算更多。这样对下一个测点测量时可以只拖动在回线两侧边框B，D对B，D的推动还可以采用滚动式。遇到不同的地震侧线布置和地形测量问题，都可以利用此方法灵活应用。

图二

四、瞬间变电法的应用成果

在水文和工程地质勘查中取得了非常好的应用效果，如杨文钦（2002）、张保祥（2002）、郁万彩（2001）、蒋文（2004）等使用瞬变电磁法查明断层及顶板砂岩的导水性及富水性、勘查地下水资源及界定地百水位、评价断层空间位置及含水性和寻找地下含水构造；刘继东（1999）、李貅（2000）、袁江华（2002）、阎述（1999）等使 用瞬变电磁法探测煤柱及圈定老窑采空区、勘察煤田矿井涌水通道、探测小浪底水库库区煤矿采空区和探测地下洞体的存在：刘羽（1995） 用瞬变电磁法评价塌陷成因及危害性、评价防渗帷幕稳定性、探测高层建筑地基和评价大桥桥址稳定性；郭玉松（1998）使用瞬变电磁法探测堤防工程隐患、勘查水库坝址；薛国强（2003）使用瞬变电磁法探测公路隧道工程中的不良地质构造。

结语：电法勘探技术与我们生活中的各个领域息息相关，它的工作技术对许多工程项目都有着促进作用，且呈现出良好的发展势头。我国的勘探技术和发达国家还存在一定的差距，需要不断地努力进行完善。

参考文献：

[1]杨志鹏.浅议水文和工程地质中电法勘测的应用[J]科协论坛：2007（ 03 ）

[2] 董浩斌.王传雷.许刚林.分布式智能化高密度电法仪的研制[J].地球科学中国地质大学学报.2001.（26）增刊D：17

[3]顾光跃，孙晓辉.电法勘探在寻找地下水中的应用[J].中州煤炭2009（06）

[4]静恩杰，李志聃.瞬变电磁法野外工作方法[J].中国煤田地质，1995，73）

水文地质资源的勘探工作分析 第7篇

1 我国水文地质在资源勘探过程中的工作内容

在我国水文地质勘探工作主要的工作内容有五个。一是进行地球物理探测工作;二是进行水文地质测绘工作;三是进行水文地质试验工作;四是进行水文地质的资源监测工作;五是进行地下水的资源监测工作。其中五项工作中较为重要的一项工作就是地球物理探测工作。这项工作主要是通过对地球表面物质的探测来进行相关数据的整理, 通过探测数据来找出勘探过程中的钻孔位置, 同时也要找出勘探实现的最佳地点。我们现阶段最常用的试验方法有两种。第一种是浅层地震的方法;第二种是自然电场的方法。通过上述两种方法的实施来找出相关的试验数据, 我们更想要的是地下水资源的相关数据, 通过勘探数据来佐证实验室的试验数据。我们在进行水文地质勘探过程中钻探是常用的一种方法, 钻探过程中常用的钻孔有四个。第一个是水文地质勘探孔;第二个是地质资源便于检查的检查孔;第三个是勘探以及数据采取相结合的孔;第四个是地热孔。我们进行水文地质勘探工作的主要目的是收取相关的勘探数据便于我们进行试验以及计算。为了有效的保障我国水文地质勘探工作的顺利进行, 我们首先要进行的一项工作就是钻探工作, 预留很多的钻孔便于勘探工作的顺利开展。

2 我国水文地质勘探工作

在我国地质工程勘探方面的重要意义在我国地质工程勘探过程中, 水文地质勘探工作非常重要, 主要的意义有两点。第一点是水文地质勘探能够为寻找地下水提供可能, 这样能够有效的缓解我国城市用水紧张的问题。在进行勘探的过程中我们采取的工作依据就是岩体的主要特质, 这样能够帮助我们顺利的找到地下水的准确位置;第二点是进行水文地质勘探工作能够了解我国地下水的地下分布, 能够让我国相关部门了解我国地上建筑的使用寿命, 从这一点来讲, 我国的水文地质工作涉猎的内容较为丰富。在我国工程勘探工作进行过程中要给予足够的重视。

3 我国水文地质勘探工作中应该重视并且了解的主要问题

3.1 在水文地质勘探工作进行之前要充分的了解地下水资源的主要动态类型

在我国的地下水类型分类中, 我们根据存储介质的差异将我国的地下水资源分为了三种类型。第一种类型是岩类水, 这种类型的水资源具有很强的流动性;第二种类型是由于火山喷发而产生的地下水, 这一类型的水资源碳酸盐含量非常丰富;第三种类型是流经岩石缝隙的水资源, 这一类型的水资源由于形成较早, 因此水质比较优质, 含有大量的微量元素。

3.2 在水文地质勘探工作过程中要对勘探而引发的相关地质问题有所了解

根据多年的水文地质勘探经验, 地质的相关作用力能够对地下水的具体分布造成影响, 因此我们在进行相关勘探试验过程中要针对地质的具体结构进行科学的, 合理的, 细致的分析, 这样才能够有效的保障我国的相关勘探数据有效, 科学。上述工作的主要作用一是能够为我国下一步的水资源勘探提供数据支持;另一方面还能够有效的减少勘探过程中的事故发生, 规避财产以及人员伤亡的损失。需要注意的是地质结构的不良能够导致海水具有高含盐度, 造成地面坍塌等问题, 在勘探过程中要格外注意。

4 我国进行水文地质相关资源勘探工作的主要意义

4.1 我国进行水文地质相关资源的勘探工作能够有效的规避

由于地下水的上升以及下降而引发的地面建设工程受损问题在水文地质勘探过程中, 如果发现土质稀松, 或者土壤沼泽化, 我们就要意识到有可能会造成地面建筑工程的损坏。在我国不同的地质环境具有不同的水位变换, 但是不论地下水下降还是上升, 都会对人们的日常生活造成一定的影响。在人口密集的区域内, 如果地下水发生位置变化就会严重的威胁到整个区域居民的人身安全。正是由于上述原因, 我们在进行地质水文勘探的过程中要对地下水的下降以及上升现象有一定的准备, 要有效的规避伤及地面生活区的人们。

4.2 我国进行水文地质相关资源的勘探工作能够有效的规避

由于地下水的水压变动而引发的地面建设工程受损问题我国的地下水在自然条件下, 受到了很多力的制约, 这些力相互之间是一种制约关系, 因此在自然环境下, 地下水的水压活动是不影响我们正常生活的。但是一旦认为改变地下水的受力, 就有可能造成地下水的水压活动, 这样就严重的威胁地面的建筑工程。这是因为受到人为操作的影响, 打破了原先地下水之间的压力平衡, 使得地下水周边的土壤结构发生了变化。所以在进行水文地质资源勘察时, 还应当重视相关的保护及预防工作。

4.3 我国进行水文地质相关资源的勘探工作能够对由于地下水水位变化引发的物理力学变化进行规避

地面物理的力学性质能够直接的影响地下水的分布与形成, 所以在进行水文地质资源的勘察工作时, 应当详细的分析地面物理力学性质。其中主要的工作内容包括:对岩上物质进行特性分析、确定物理力学整体性质与工程质量之间的关系。因此也可以说, 地下水位能够影响地面物理的力学性质。

为了确保水文地质资源勘察的工程质量, 需要对项目中各个环节的技术数据进行综合性的分析, 从而避免勘察工作中出现安全事故, 影响水文地质资源的勘察结果。

参考文献

[1]李民镐.浅谈水文地质的勘察方法及类型[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) .

[2]周凤鸣.工程地质中水文地质勘察情况研究[J].科技创新导报, 2012 (23) :119.

[3]张剑峰.水文地质勘察方法在找水中的应用[J].河南科技, 2010 (24) :12.

[4]李能芬.工程地质勘察中水文地质问题的危害探讨[J].甘肃科技, 2011 (12) .

水文地质补充勘探方案设计 第8篇

关键词：补勘,矿井含水层,设计

1 探查的目的、任务和必要性

样本矿井的主要含水层有第四系松散含水层、煤系地层砂岩含水层 (包括4、9煤层顶板砂岩含水层) 。在这几种含水层中, 由于4、9煤层埋深都比较浅, 都是一百多米, 且隔水层厚度较薄, 加之煤层露头之上发育有大面积的风氧化带, 这就可能造成第四系松散含水层和煤层顶板砂岩含水层相互导通, 在裂隙构造影响下, 可能会发生突水。结合4煤层回风大巷出水的情况分析, 基本认定为风化砂岩裂隙水, 说明浅层的第四系含水层和煤层顶板砂岩含水层即是矿井充水的直接水源, 也是最主要的水源。

同时9煤层采空异常区是否富水以及富水强弱直接决定了后续9煤层开采时工作面布设等关键问题。

因此, 本次补勘的主要对象是4、9煤层顶板砂岩含水层、第四系松散含水层以及9煤层采空异常区。

2 补充勘探的目的和任务

本次补充勘探的目的, 是在原有勘探的基础上, 针对4、9煤层的水文地质条件作进一步评价, 查清第四系和4、9煤层顶板砂岩裂隙含水层的水文地质条件, 制定经济、合理有效的防治水方案和措施, 为矿井巷道掘进和回采过程中的综合防治水工作提供指导。

具体任务是: (1) 根据抽水试验资料和矿井出水资料, 综合分析并进一步查清各含水层的水文地质参数; (2) 地下水补径排关系研究:分析下犁园矿区的地形及汇水特征, 研究地表径流与地下水的关系, 研究地下水各含水层之间的关系, 包括松散含水层对煤系砂岩含水层的补给; (3) 进一步查清第四系及煤系顶板隔水层岩性、厚度、结构及阻水性; (4) 进行煤系砂岩含水层涌水量预测、疏干可行性研究; (5) 查清各含水层地下水对矿井可能的充水方式和途径。

3 补充勘探的方法和手段

根据勘查的目的和任务, 本次补勘的重点目的层位就是第四系含水层和4、9煤顶板砂岩含水层, 因此工程量主要集中在这些区段。

具体方法和手段为: (1) 地面瞬变电磁探测; (2) 井上下水文地质钻探; (3) 第四系的双环渗水试验; (4) 井上抽水试验和井下放水试验; (5) 水质、水温测试; (6) 地下水数值模拟。

3.1 地面钻探工程及抽水试验

在瞬变电磁等物探工作的基础上, 还需要进行钻探工作, 施工钻孔除了验证物探成果的准确性外, 还要进行抽、放水试验, 部分钻孔要取芯进行室内渗透性试验和第四系的双环渗水试验。因为井下已有可利用的巷道, 且有较大范围的施工空间, 因此, 钻探工作主要采用地面勘探与井下勘探相结合的方法。

3.2 布置原则

(1) 地面钻孔应该很好地控制住地下水的流动, 且尽量避开村庄等; (2) 近期需要开采的工作面附近是布置钻孔的重点区域; (3) 充分考虑风氧化带和非风氧化带情况下含水层性质的区别。

3.3 探查目的

(1) 查明第四系含水层、4煤和9煤顶板砂岩水、11煤顶底板砂岩水的水文地质参数, 为计算矿井涌水量提供依据; (2) 查明第四系含水层、4煤和9煤、11煤顶板砂岩水的补给、径流、排泄关系以及彼此之间的水力联系; (3) 查明各含水层顶板隔水层岩性、厚度、结构、阻水性; (4) 进一步控制风氧化带的范围。

4 方案设计

4.1 DM1钻孔

(1) 钻孔目的:求得非风氧化带区域第四系含水层、4煤和9煤顶板砂岩水含相关水文地质参数, 为首采工作面涌水量计算提供参数;同时分段分层进行抽水试验, 以查明各含水层之间的补、径、排关系和相互之间的水力联系。

(2) 钻孔位置:位于瞬变电磁圈定的K3砂岩富水异常区和4煤到9煤间的砂岩富水异常区的重叠范围内, 未发育有风氧化带, 是砂岩裂隙相对发育、地下水相对丰富的部位。坐标X=4384414, Y=19617186 (具体位置可根据实际情况适当调整) ;

(3) 终孔层位:9煤层底板, 终孔孔深约220m。

(4) 抽水层位:在此进行3段3层抽水, 以获得不同含水层的水文地质参数。抽水层位依次为:第四系松散含水层、4煤层顶板砂岩裂隙含水层、9煤层顶板砂岩裂隙含水层。

4.2 DM2钻孔

(1) 钻孔目的:求得风氧化带区域第四系含水层和9煤顶板砂岩水、11煤顶底板砂岩水和相关水文地质参数, 为首采工作面涌水量计算提供参数;同时分段分层进行抽水试验, 以查明各含水层之间的补、径、排关系和相互之间的水力联系。

(2) 终孔层位:11煤层底板下25m, 终孔孔深约220m。

(3) 抽水层位:由于该钻孔位于风氧化带的范围内, 造成上部4、6煤层及地层缺失, 9煤层正常, 第四系和9煤层顶板砂岩直接接触。钻孔采用混合抽水方法求取第四系和9煤层顶板砂岩混合水体的水文地质参数;同时, 该钻孔还对11煤顶底板段进行抽水试验。

(4) 钻孔结构:设计钻孔为一级结构, Φ259mm开孔至松散层段, 一级结构下Φ219mm带有花管的套管护壁, 然后Φ180mm钻进至9煤底板, 针对第四含水层和9煤层顶板砂岩进行混合抽水试验。

5技术要求

(1) 按水文孔设计, 钻孔要求满足《矿区水文地质工程地质勘探规范》 (GB-12719-91) 相关要求。

(2) 钻孔应取芯钻进, 岩芯采取率:岩石>70%, 破碎带>60%, 黏土>70%, 砂和沙砾层>50%。

(3) 在基岩段内取岩石力学测试样。

(4) 各孔要求进行流速流量测井。

(5) 预计抽水段要求清水钻进。

6抽水试验设计及要求

(1) 抽水层段:主要层段为第四系松散含水层、4煤层顶板砂岩裂隙含水层、9煤层砂岩裂隙含水层。三层三段抽水, 应做好止水工作。

(2) 抽水试验要求三次降深, 最小降深不得小于10m, 正向抽水, 最大降深Smax确定以后, 其余两次降深值可分别取:

(3) 定降深稳定流抽水, 稳定要求:抽水孔水位变化幅度不超过1%。当单位涌水量≥0.01L/ (s·m) 时, 水量变化幅度不得大于3%;稳定延续时间要求为24h。

(4) 水位及流量观测。在开始进行抽水试验前, 应观测天然稳定水位。一般每小时观测一次, 2h内所测值不变或4h内水位相差不超过2cm, 可视为稳定水位。如天然水位有波动, 则取一个或几个周期中水位的平均值作为天然稳定水位。

抽水试验中, 水位、水量应同时观测。观测时应先密后疏, 如开始时2~3min观测一次, 以后则每15~30min观测一次。抽水终止或中断后, 均应观测恢复水位。观测时应先密后疏, 直至稳定, 或已符合抽水前的天然动态为止。对恢复水位的要求与抽水前天然水位相同。

(5) 要求利用抽水中相关资料和水位恢复的数据分别用直线法和配线法计算相关参数。

(6) 抽水前、抽水中和抽水后各取一次水样进行成分分析, 各进行一次水温测试。

郭沟煤矿勘探区水文地质条件研究 第9篇

勘探区位于济源市西部的王屋镇, 面积15.32km2, 含煤地层有二叠系上统上石盒子组、下统下石盒子组, 下统山西组以及石灰系的上统太原组。在勘探区内二叠系下统山西组二1煤层是唯一可采煤层, 该煤层位于山西组下部, 层位稳定, 全区基本可采, 煤层厚度0.97~15.17m, 一般2~6m, 平均厚度为3.90m, 埋深210~1500m, 其余煤层偶见可采点, 下文中所述及的煤层均指该煤层。

1 区域水文地质概况

勘探区位于天坛山背斜南翼, 背斜轴是该区地表、地下水的分水岭 (图1) [1,2], 在封门口断层与背斜轴线之间的广大地区, 出露大面积太古界、元古界古老变质岩, 基岩裸露, 裂隙发育, 是本区地下水的补给区。但由于该区地形陡峻, 地形坡度大, 沟谷多呈V字形, 大气降水后, 大部分降水很快形成地表迳流, 只有一小部分沿裂隙渗入地下, 形成区域地下水。

对本区煤层开采有较大影响的太原组灰岩地表无出露, 奥陶系灰岩只有在封门口断层附近有零星出露, 沿断层呈带状分布, 面积约10km2, 该区岩溶水含水层几乎不直接接受大气降水补给, 因此, 本区岩溶水补给条件差。

区域地下水的迳流受构造和地层控制, 大气降水后沿封门口断层下渗, 形成区域地下水, 然后沿与封门口断层相对接的各含水层向南西径流, 因含水层埋藏深, 地下水迳流迟缓, 水力坡度在2-3‰左右。

区域地下水的主要排泄方式是向下游迳流排泄, 沟谷低洼处偶有季节性泉水出露, 排泄地下水。

2 勘探区水文地质特征

勘探区内煤层顶板含水层有第四系 (Q) 孔隙含水层, 三叠系 (T) 砂岩裂隙含水层, 二叠系 (P) 砂岩裂隙含水层。底板含水层主要有石炭系 (C) 、奥陶系 (O) 灰岩、白云质灰岩岩溶裂隙含水层。

勘探区煤层平均厚度3.90m, 利用公式计算导水裂隙带 (含冒落带) 最大高度是60.03m, 就是说对煤层开采影响较大的顶板含水层是煤层以上60m内的含水层, 60m以上的含水层对煤层开采影响不大或无影响, 据此, 二叠系下统下石盒子组下部、山西组的全部, 是勘探区煤层顶板主要充水含水层。

石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层上距煤层底板5-10m, 是勘探区煤层底板直接充水含水层, 直接影响到勘探区煤层的开采。

奥陶系中统马家沟组灰岩岩溶裂隙含水层是勘探区煤层底板间接充水含水层, 该组灰岩上距煤层底板50m左右, 岩溶裂隙水具有较大的静水压力, 且有断层连通该含水层与煤层底板, 对煤层开采影响较大。下面仅对煤层开采有较大影响的顶板直接充水含水层、底板直接充水含水层、底板间接充水含水层的水文地质特征予以分析, 其余含水层从略。

2.1 二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙水含水层

该组地表无出露, 其顶面埋深298.48-799.19m, 组厚220.52~311.18m之间, 平均厚度254.72m, 含水层由8~15层岩组成, 砂岩总厚24.11~67.19m之间, 占该组总厚13-20%左右。由于细粒砂岩多含较高的泥质, 裂隙不甚发育, 或被充填, 因此其含水性较差。该组下部的中、粗粒砂岩 (砂锅窑砂岩) 厚度大, 发育稳定, 是下石盒子组与山西组地层的分界标志层, 也是该组的主要含水层, 因其埋藏深, 上部有厚层、巨厚层泥岩相隔, 补给条件差, 因此, 其富水性弱。

2.2 山西组:

该组地表无出露, 其顶面埋深519.83-687.22m, 组厚41.65-84.75m, 平均厚度62.90m。含水层由2~5层砂岩组成, 砂岩总厚一般12.00m, 最大厚度18.77m, 砂岩约占该组总厚30%。通常细砂岩含泥质较高, 或夹泥质条带, 裂隙不发育, 层位也不稳定。而煤层上部的香炭砂岩、大占砂岩在勘探区内普遍发育, 厚度大, 层位稳定, 是区域找煤标志层, 也是煤层顶板充水的主要含水层, 大占砂岩距煤层0.11-7.17m (图2) 。

边界线; (4) 钻孔; (5) 抽水试验钻孔。

勘探区内2个钻孔在该段进行了水文地质试验, 试验段包括下石盒子组底部的砂锅窑砂岩段和山西组全部, 单位涌水量0.000037-0.000043L/s·m, 渗透系数0.00011-0.00021m/d, 水位标高441.80-447.72m。

2.3 石炭系太原组 (C2t) 灰岩岩溶裂隙水含水层

该组地表无出露, 顶板埋深611.16-1040.99m, 组厚27.05-37.75m, 平均30.51m, 发育灰岩1-2层, 最多3层, 灰岩主要集中于该组上部, 其厚度多在1.50m左右。最厚5.42m。从灰岩的分布规律上看, 在勘探区中部灰岩薄、不连续, 在勘探区的东西部灰岩厚度有所变大 (图3) 。由于灰岩厚度薄, 埋藏深, 发育不稳定、不连续, 同时不直接接受大气降水补给, 因此, 其富水性弱。在该组进行了钻孔抽水、注水试验, 单位涌水量0.000023-0.00083L/s·m, 渗透系数0.000116-0.01459m/d, 水位标高259.58-554.78m, 这些参数差异很大, 说明该组灰岩含水层富水性不均匀。

2.4 奥陶系中统 (O2) 白云质灰岩岩溶裂隙水含水层

该含水层地表无出露, 据钻孔揭露, 主要岩性为灰-深灰色厚层状灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩、白云岩夹黄色薄层泥灰岩、泥岩等。该组在勘探区内埋藏深度大于640m, 因其埋藏深度大, 地下水交替迟缓, 岩溶不发育, 钻孔岩心上偶有针孔状溶蚀。在该组上部51.29-55.98m段行抽水试验, 单位涌水量0.00014~0.0043L/s·m, 渗透系数0.00108~0.0303m/d, 静止水位标高267.76~471.60m。

2.5 断层带水文地质特征

勘探区共发现28条断层, 分别由二维、三维地震和钻孔控制, 多数规模不大, 落差大于20m的有14条, 断层走向以北西为主, 均属正断层 (表1) 。生产矿井采煤遇到类似规模断层时, 一般都有20-30m3/h的涌水, 随着时间的延长, 水量逐渐减小或消失。因此, 勘探区开采煤层遇到这些断层时可能都会有不同程度的涌水, 但影响一般不会太大, 分析认为, 对煤层开采有较大影响的断层主要是DF3、F1和F3等三条断层。

DF3断层:位于勘探区东南部, 走向大致为北西西-南东东, 倾向北东, 断距80~330m, 倾角50-70°, 为正断层。钻孔穿见时未发生漏水现象, 泥浆消耗量最大31L/h·m, 由此知该断层在煤系地层中富水性不强, 但在该断层的北侧煤层直接与奥陶系灰岩含水层相对接, 可使奥陶系灰岩水涌入煤层。在该层南侧, 虽然煤层不和强含水层相连, 由于该断层为导水的正断层, 下部奥陶系灰岩水可能会沿断层破碎带涌入煤层, 所以该断层对煤层开采有较大的影响。

F1断层:位于勘探区东北部, 正断层, 走向北西西, 倾向北北东。钻孔于678.22~688.89m穿见该断层, 断失地层石炭系地层;破碎带主要由白云质灰岩组成, 呈棱角—次棱角状, 大小2—20mm不等, 钙泥质胶结。断层带北侧煤层直接与奥陶系灰岩相连, 可使灰岩水涌入煤层, 对煤层开采有较大的影响 (图4) 。

F3断层:位于勘探区西北部, 正断层, 走向北西, 倾向北东, 断层落差70m, 倾角为60°。钻孔于600.25~620.80m穿见, 断失地层为三煤组上部至二煤组顶部地层。该断层使得煤层顶板破碎, 从而导致顶板水进入煤层。

3 勘探区矿坑涌水量的讨论

勘探区分别用大井公式法和比拟法计算了矿坑涌水量如表2。

将计算结果取整数, 两种不同的方法计算出的结果一致, 说明计算结果是正确的, 应该符合勘探区实际情况, 如果从水量组成上分析, 两种方法计算的结果都比实际偏小。

利用大井公式计算的顶板涌水量为采煤扰动后的水量, 利用的含水层厚度不仅仅是直接充水含水层香炭砂岩+大占砂岩的厚度, 而是还包括了砂锅窑砂岩厚度, 计算结果比较符合采动后顶板涌水的实际情况, 而底板水量则是在没有采煤扰动情况下的水量, 同时也没有考虑奥陶系灰岩水越流补给因素, 因而, 计算的底板水量会比实际偏小, 所以计算的勘探区总涌水量也就偏小。

比拟法计算的涌水量是利用鹤济王屋山煤矿生产矿井实际排水量进行比拟的, 比拟面积0.33km2, 因比拟的煤矿开采面积较小, 目前顶板尚未冒落形成导水裂隙带, 所以顶板无水或水量极小, 其水源主要是来自煤层底板, 比拟法求得的涌水量主要是底板水, 没有考虑顶板水, 所以, 比拟法求得的结果也比实际要小。

通过以上分析, 勘探区的正常涌水量应该是比拟法计算的涌水量加上大井公式计算的顶板涌水量之和, 即34.07+21.15=55.22m3/h, 这样同时考虑了采煤对煤层顶、底板含水层扰动, 所以计算的结果更加符合实际情况。

与周边的新密煤田[4,8]、禹州煤田[9]、偃龙煤田[10]相比, 本勘探区的涌水量小10-30倍, 开采同一煤层, 面积相差无几, 涌水量为什么会有这么大的差别呢, 分析认为有三方面的原因:一是本勘探区主要充水含水层厚度小, 本勘探区太原组灰岩一般1.50m左右, 而其他煤田则是8-10m左右;二是本勘探区的主要含水层埋深大于其他煤田, 地下水交替迟缓;三是勘探区的主要充水含水层地表无出露, 不直接接受大气降水补给。

4 矿床充水因素分析

4.1 煤层顶板

煤层顶板间接充水含水层有第四系松散层孔隙水含水层、三叠系 (二马营组、和尚沟组、刘家沟组) 、二叠系石千峰组、上石盒子组、下石盒子组等砂岩裂隙含水层, 根据前面对这些含水层的水文地质特征分析, 这些含水层距煤层较远, 且与煤层间有厚层、巨厚层泥岩、砂质泥岩隔水层相隔, 因此, 其对煤层的开采影响不大。

前已述及, 对煤层开采有影响的是煤层以上60m段岩层, 该段包括下石盒子组底部的砂锅窑砂岩和山西组砂岩裂隙含水层, 生产矿井中煤层顶板只是淋水或无水, 因此顶板水对煤层开采影响不大。

4.2 煤层底板

煤层底板直接充水含水层是石炭系太原组上部灰岩段岩溶裂隙含水层, 间接充水含水层是奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。

勘探区内4个钻孔对石炭系太原组上部灰岩分别进行了抽水试验和注水试验, 灰岩中水量不大或无水, 济源四矿在掘进中每遇断层或大的裂隙都会出现不同程度的涌水现象, 涌水量20-30m3/h, 遇涌水后, 一、两天水量逐渐减小或消失, 王屋山煤矿目前来自底板的水量3-5m3/h, 说明煤层底板水量不大且以消耗地下水静储量为主。

奥陶系灰岩岩溶裂隙水是煤层底板间接充水含水层, 静止水位标高267.76~471.60m, 远高于先期开采地段-450m标高, 其与煤层间的距离只有40-50m左右, 在巨大的静水压力下该含水层的水会沿着断层及隔水层相对薄弱地段涌入煤层。

4.3 断层水对煤层开采的的影响

勘探区内共发现28条不同规模的断层, 并且多发育在煤层底板上, 虽然多数断层规模较小, 可是煤层底板至石炭系灰岩顶面的距离也不大, 一般不足10m, 在生产矿井中, 每遇小断层或大的裂隙都会有不同程度的涌水, 涌水量20-30m3/h之间, 因此, 勘探区这些断层对煤层开采还是有一定的影响的, 只是影响程度不同。类比生产矿井构造涌水特点, 勘探区多数小断层的涌水量会随时间的延长而逐渐减小或消失。从断层规模上分析, DF3、F1和F3三条断层对煤层的开采影响较大, 而且会是长期的。

4.4 地表水对煤层开采的影响

小有河是勘探区内一条季节性河流, 由北流向南, 但其距煤层较远, 其间有厚层、巨厚层泥岩、砂质泥岩相隔, 因此, 地表水对煤层开采影响不大。

综上所述, 勘探区煤层的主要充水水源为底板石炭系灰岩、奥陶系灰岩岩溶裂隙水。

煤层直接顶板砂岩裂隙水对煤开采有一定的影响, 但影响不大。

需要指出的是, 石炭系及奥陶系灰岩岩溶裂隙水虽然富水性弱, 补给条件差, 但其富水性不均一, 具有较大的静水压力, 石炭系灰岩含水层与奥陶系灰岩含水层之间隔水层相对较薄, 二者容易发生水力联系, 生产矿井中较大突水和灾害性突水就是由石炭系太原组灰岩直接充水, 奥陶系灰岩水做补充的, 特别是断层带附近, 应采取底板加固等措施。

5 结论

郭沟勘探区充水水源主要是来自煤层底板的石炭系灰岩和奥陶系灰岩, 勘探区总涌水量55.22m3/h, 其大小基本与该区的水文地质条件相吻合, 水量小的原因是勘探区主要充水含水层埋藏深、厚度小、岩溶不发育和不直接接受大气降水补给。

勘探区煤层底板直接充水含水层单位涌水量0.000023-0.00083L/s·m, 小于0.1L/s·m, 勘探区水文地质勘查类型为第三类、第二亚类、第一型, 即岩溶充水、底板进水、水文地质条件简单的矿床[11]。

摘要：郭沟煤矿勘探区面积15.32km2, 涌水量34.07m3/h, 与周边面积接近的矿区相比, 涌水量小了10-30倍, 文章研究了郭沟勘探区区域水文地质条件、勘探区水文地质条件以及勘探区充水因素, 分析了勘探区涌水量的组成、来源以及比周边煤田小的原因, 确定了勘探区正常涌水量和水文地质勘查类型。勘探区水文地质条件的研究对未来矿山设计、开发、煤矿安全生产以及相邻矿区水文地质工作具有指导和借鉴意义。

水文勘探 第10篇

关键词：煤田,水文地质问题,勘探技术方法

0 引言

中国作为煤炭资源消耗大国, 一直没有中断过对煤田勘探技术方法的研究。煤田水文地质问题作为影响煤田勘探的重要因素, 对煤田勘探和开采都有巨大影响。近年来, 中国煤炭行业的发展, 使煤田水文地质勘探技术得到了较快发展, 煤田水文地质勘探技术的发展又极大促进了中国煤田勘探技术和开采技术的进步。因此, 对煤田水文地质问题和勘探技术方法的探索和分析对促进中国煤矿勘探和开采技术的发展具有重要意义。

1 煤田水文地质问题探索分析

1.1 煤田水来源类型分析

1.1.1 地表水与断层水

煤田的地表水主要是指天气降水、河流及植物根茎所蓄积的水, 地表水对煤炭资源的勘探和开发虽有一定影响, 但由于煤矿大多深藏与地表深处, 因此地表水对煤矿勘探和开发的影响并不大[1]。断层水是指位于由于地质构造运动被隔在深层地下的水, 这些水对煤矿资源的勘探和开发有着巨大影响, 因此在进行煤矿资源勘探时往往都会采用钻孔勘探的方式, 探明断层水的储量和位置。

1.1.2 地下水

地下水是指埋藏在地表以下以各种形式存在的重力水。在煤田勘探和开采中, 一般会将地下水层分为含水层和含水带两种类型。含水层是指散层空隙中的碎石土与砂粘土等, 散层空隙中的碎石土和砂粘土储水能力较弱, 含水厚度也较小, 因而被称为弱含水层。岩溶裂缝中含水带组成部分偏向于燧石灰岩与硅质层等, 厚度均在33 m左右, 且裂缝形状展现的几乎是蜂窝状, 所以水蚀情况较为严重, 水量会出现大量的渗漏而引起水分过多减少。综上所述, 岩溶裂缝含水带中会出现水位波动较大现象。

1.2 煤田水文地质问题

1.2.1 矿区水源欠缺

水作为人们生产和生活的关键资源, 对煤田开采活动的正常开展十分重要, 大多数煤矿开采的供水都是利用煤田周围的地表水和地下水, 但由于中国水资源分配不均, 有很多煤田地下水和地表水的水资源十分匮乏[1]。由此导致很多煤田生产中严重缺水, 根本达不到煤田生产所需用水量的最低标准。如果矿区水资源保有量难以达到煤矿生产所需水量, 那么煤矿生产就会受到一定的影响。

1.2.2 矿井地质受水害影响

地下水储存形式复杂, 水的运动也难以准确判断。中国煤田在生产中, 很多矿井由于受水害影响严重, 只能废弃。水害不仅会影响煤炭开采工作开展, 还会使煤矿顶板稳定性下降, 给煤矿安全生产带来严重威胁。如果不能有效解决煤田溶水问题, 要实现对煤矿资源的顺利开采十分困难。

1.2.3 矿区环境污染

矿区生产需排放大量生产污水, 这些污水成分极其复杂, 如果将这些污水肆意排放到自然环境中, 不仅会造成环境破坏, 还会给矿区人民的生产和生活带来极大不便。这些废水中一些含有有害化学成分的污水, 还会给动植物带来致命威胁, 不仅影响动植物生长发育, 还会威胁人的健康。污水的大量排布, 还会影响地下水水位, 一旦煤矿顶板地下水含水量发生变化, 极容易导致煤矿出现塌陷等事故, 如果地下水位下降过多, 还会导致矿区干旱, 影响矿区人们生活和矿区生态平衡。

1.3 煤田水文地质研究的主要内容

1.3.1 合理开发和利用煤矿区供水水源

中国很多煤矿产区都存在供水不足现象, 这种现象严重影响了煤田开发和开采。中国西部地区蕴藏着丰富的煤炭资源, 但由于西部常年缺水, 给煤矿资源的开发和利用带来了很大困难。现如今, 煤矿资源供水不足已成为制约中国煤田开发的重要因素。因此在进行煤矿资源的开发时, 一定要做好对矿井水资源的合理利用, 注意排供结合, 将矿井内无用的水转变为生产资料, 提升矿区水资源利用效率。

1.3.2 矿井防水治水措施研究

矿井水害对煤矿资源开采有重要影响, 一旦矿井突发水害, 不仅会影响煤矿开采工作的开展, 还会给工作人员带来生命威胁。近年来, 中国煤矿由于突水造成的事故常有发生, 一旦煤矿突水事件发生, 如何对矿井进行防水和治水, 已成为中国煤炭开采领域亟需解决的问题。矿井突水原因复杂, 不仅有底板突水, 还有顶板突水, 有的煤矿突水是由于断层突水, 还有的是采空区塌陷突水等。做好煤矿防水治水措施, 要从预防矿井突水开始, 为了对矿井突水进行有效预防和治理, 可在地质勘探的基础上, 通过预测突水量和突水通道, 提前对可能出现突水的位置进行预防和处理, 避免突水给煤矿带来经济损失和人员伤亡。

2 煤田水文地质勘探技术

2.1 煤田水文地质勘探的目的

煤田水文地质勘探是对煤田水文地质条件进行检测的主要手段, 通过煤田水文地质勘探, 能较为准确地掌握煤田水文地质情况, 并根据煤田水文地质情况对煤矿中可能出现矿井水害进行预防。在实际的煤田水文地质勘探中, 应结合煤田的地形和自然环境等因素, 对煤田水文地质情况进行综合性评估, 并给出评估报告, 为煤矿资源开发提供资料参考。一般来说浅层煤田水文地质勘探开展比较容易, 勘探要求也并不十分严格。但是, 深层煤矿的煤田水文地质勘探则是煤矿勘探工作中的重点, 只有做好煤田水文地质的勘探, 才能保证深层煤田开采效率和煤矿安全生产。

2.2 煤田水文地质勘探新技术

2.2.1 钻孔透视仪测量岩溶

钻孔透视仪测量岩溶是利用无线电波在岩石中受介质影响传播距离不同的特点来实现找水的[1]。在应用钻孔透视仪法测量岩溶时, 首先将无线电的发射机和接收机放在事先做好的钻孔中, 其中一个钻孔的发射机发射无线电波, 另一个钻孔的接收机接受电波, 通过对接受到信号与原信号的分析, 能实现对不同深度煤田溶洞和岩溶通道的测量。利用钻孔透视仪, 能较好地测量出煤田中充水洞穴和破碎带的位置, 并实现对500 m以上岩溶形态的测量, 以方便在煤矿开采中预防矿井水害。由于钻孔透视仪测量操作简单, 因此其对突水矿井水害治理中也有所应用, 利用这种技术工作人员能准确找到矿井的突水点和堵水位置。

2.2.2 流量测井法

流量测井法是自电磁流量测井仪2008年问世以来才出现的新方法, 这种方法是基于电磁流量会受移动的水流影响发生变化实现对井下水文地质条件的测量[2]。通过电磁流量测井仪, 能有效区分煤田中的隔水层和含水层。

2.2.3 γ射线找水法

γ射线找水法也是应用于煤田水文地质勘探中的重要方法, 实际应用证明, 用γ射线找水法寻找基岩断层和裂隙地带的地下水具有较高效率, 应用γ射线找水原理设计的γ射线找水仪不仅具有制作成本低、仪器轻便、操作方法简单等优点, 且还具有极高的找水效率。γ射线找水仪受地形等因素影响小, 实用效果非常好, 很受欢迎[2]。因此, 很多单位都引进了该技术, 并继续对该技术做进一步的研究与探讨, 同时也取得了非常不错的成绩。

3 结语

煤田水文地质问题一直是影响煤田安全生产的重要因素, 随着中国浅层煤炭资源开采接近尾声, 为做好深层煤炭资源的开发和利用, 人们逐渐加大了对煤田水文地质勘探技术的研究和探索力度。水文地质勘探新方法在煤田水文地质勘探中的应用, 极大提升了中国的煤炭开采技术, 为中国深层煤矿的勘探和开发打下了基础。

参考文献

[1]肖丽娜, 苏亮广.浅谈煤矿水文地质问题及勘探技术方法[J].企业导报, 2012 (22) :31-39.

水文勘探 第11篇

安徽省矿业集团潘三矿施工的Ⅻxlz5号陷落柱孔, 设计深度1 120.00m, 设计层位寒灰, 由山东省煤田地质局第三勘探队施工完成, 该定向钻孔2010年10月28日开始施工, 于2011年12月19日竣工, 并通过淮南矿业集团、潘三矿等主管部门的质量验收。

该陷落柱定向钻孔实际钻井深度为1 109.58m, 定向钻进至防水煤柱上, 分别下置4路石油套管, 用以封闭第四系松散层;13-1煤、8煤采空区;煤系地层。终孔后对太灰段、奥灰段、C3-1灰进行三次抽水试验, 以查明12318工作面内的陷落柱与下覆各煤层的交面线位置以及各含水层间的水力联系。

该陷落柱定向钻孔施工难度很大, 最终达到设计目的及要求, 现将施工中遇到的问题及采取的技术措施简介如下, 以期对同类工程施工有所借鉴。

2 钻遇地层情况

0~412.54m, 第四系松散层, 上部主要为粘土、砂质粘土, 下部为细砂与粉砂互层。

412.54~862.03m, 二叠系石盒子组、山西组, 主要以泥岩、泥质粉砂岩为主, 次为细砂岩及煤组成。

862.03~978.37m, 石炭系 (太灰段) , 为一套岩芯完整的灰色、褐灰色石灰岩。

978.37~1 098.68m, 奥陶系马家沟组、贾汪组, 主要为泥质灰岩, 角砾状石灰岩、角砾状泥灰岩、石灰岩。

1 098.68~1 109.58m, 寒武系土坝子组, 揭露厚度10.90m, 主要为白云质石灰岩。

3 井身结构

0~449.10m, Φ445mm孔径, 下置Φ339.72×9.65mm石油套管, 套管与孔壁间环状间隙用速凝水泥浆封闭。

449.10m~503.40m, Φ311mm孔径, 0~503.40m下置Φ244.5×8.94mm石油套管, 套管与孔壁间环状间隙用速凝水泥浆封闭。

503.40m~687.00m, Φ216mm孔径, 0~687.00m下置Φ177.8×8.05mm石油套管, 套管与孔壁间环状间隙用速凝水泥浆封闭。

687.00m~862.50m, Φ152mm孔径, 0~862.50m下置Φ127×5.59mm石油套管, 套管与孔壁间环状间隙用速凝水泥浆封闭。

862.50m~1 109.58m, Φ108mm孔径, 裸孔。

4 设备及工艺方法的选择

根据陷落柱定向孔施工设计需要, 采用TSJ-1000型钻机, TWB850/50型泥浆泵;TXB-1600A型钻机, NBB250/60型泥浆泵。配备了两套不同型号的钻机、泥浆泵, 因设计的特殊性配备了有线随钻定向造斜设备。

依据本孔的特殊性, 加强泥浆的使用管理, 钻具的配比组合, 钻压的合理使用, 钻头的合理选择。本孔全部采用正循环, 一灰以上 (0~862.5m) 采用牙轮钻进施工, 先定向钻进Φ118孔径开孔, 在分别使用Φ152mm、Φ216mm、Φ311mm、Φ445mm钻头逐级扩孔施工, 一灰以下 (862.5~1 109.58m) 采用Φ89mm取芯完成后, 扩孔至108mm, 分别对太灰段、奥灰段、C3-1灰进行三次抽水试验。

5 预先采取的施工技术措施

由于该孔要穿过13-1煤、8煤两层采空区, 也是我队首次施工此类工程, 因此工程质量好坏与否直接影响我队声誉及形象。为了保证工程质量, 主要采取了以下技术措施。

5.1 防漏垮措施

根据安徽淮南地区地层特点, 施工中使用不分散低固相聚合物泥浆。在施工过程中随时观测泥浆性能变化及地层变化情况, 并根据地层变化及时调整泥浆性能指标。在穿过13-1煤、8煤采空区时, 因漏失严重采用加堵漏剂、堵漏材料、水泥浆堵漏, 并依据地层漏失情况及时增加泥浆粘度, 保护孔壁的完整。

5.2 定向造斜措施

由于该孔为定向钻孔, 钻孔的轨迹方位变化直接关系着本孔施工的成败。因此, 为保证钻孔靶心至设计位置, 主要采取以下措施: (1) 采用合理造斜参数。对造斜施工中顶角, 方位角的控制, 采用循序渐进的方法, 小角度逐步施工, 保证钻孔轨迹平滑。 (2) 采用分级钻进方法。小口径钻进分段进行造斜施工, 在逐级分别扩孔到位, 并每50m安排一次测斜, 遇到特殊情况加密测量, 保证造斜轨迹的正确。 (3) 适当控制钻压。第四系地层之内小口径坚持轻压吊打, 控制钻进速度。分级扩孔时前段加导向钻具, 根据地层的变化增减加重管的数量, 随着钻孔逐步加深, 逐渐增加钻铤质量, 始终保持不大于钻具质量60%的钻压进行钻进。

5.3 管材选择

(1) 本陷落柱定向钻孔设计四次下管成孔, 为满足设计要求, 保证封闭第四系含水层, 13-1煤、8煤采空区及煤系地层, 达到各封闭段不串水漏失, 正常完成各种实验数据的采集, 均采用符合API标准, 钢级为J55石油套管。

(2) 考虑本孔管柱较长, 每次下管都要至孔口位置, 井管承受拉力较大应在下管时增加阻流阀, 并在每次下管前制定下管技术措施, 指导下管作业。

5.4 固井止水措施

(1) 为了确保固井质量合格不影响井下煤矿生产安全, 套管与井壁之间进行全段固井, 固井前钻井液密度为1.05~1.15g/cm3。选用G级水泥, 水泥浆密度1.75g/cm3。

(2) 每次固井候凝后进行声幅测井检测固井质量。有固井质量问题应及时采取补救措施, 达到固井质量要求。表层套管固井后, 二开、三开、四开前安装双闸板防喷器试压合格, 探水泥塞后用清水对套管试压6MPa, 稳压时间>30min。

6 施工中遇到的问题及所采取的技术措施

(1) 当定向造斜钻进至孔深474.40m时, 施工至13-1煤采空区位置, 由于使用水泥浆堵漏破坏了泥浆性能, 因调整泥浆不及时, 造斜工具在孔内发生吸附卡钻事故。我们首先采用油浴法处理解卡, 孔内钻具Φ108无磁钻铤+Φ108螺杆+Φ118牙轮钻头, 以上钻具全部处理完, 鱼顶深度在455.25m处, 下入套洗管套洗。由于螺杆具有一定的角度导致吸附严重, 套洗管磨损较严重, 分析地层中间有一段比较坚硬的细砂岩, 也增加事故钻具的处理难度。无磁钻铤套洗完成后下入公锥逮住, 未能建立正常循环系统, 提拉不动, 分析原因下部螺杆吸附有力, 下入13m长套洗管套洗, 在下入油浸泡, 双管齐下最终解决此次孔内事故。这次孔内事故直接影响生产17天。这次事故的发生, 暴露出我们生产施工中存在麻痹思想, 对孔内情况了解不充分。

(2) 在钻进至孔深634.45m时, 施工至8煤采空区顶板位置, 泥浆全部漏失, 顶漏钻进至635.60m处, 研究决定使用水泥浆堵漏, 完成作业后, 提钻至590.58m处发生卡钻事故, 而且已拉死。能正常开泵, 由于孔底全部漏失不能建立正常循环, 事故发生后我们前后采用孔内振动及油浴处理均无效果, 最后采用反丝钻具对正丝钻具倒扣处理, 经过两个多月的努力, 孔内事故钻具在现有技术条件下无法再处理, 在孔深536.08m~590.58m, 共有54.50m事故钻具未处理。这次事故发生的原因有2个, 一是孔内泥浆全部漏失后, 孔壁失稳掉块;二是在水泥浆堵漏中未卸下钻铤及钻头, 违规作业。造成此次事故原因是孔内情况复杂, 操作人员思想麻痹、不集中, 提钻过程中不看重力表, 孔内阻力增大未及时发现, 当发现时已拉得很死, 给事故处理造成极大的困难。

(3) 在洗井过程中由于在孔深1 052m处岩石破碎, 提拉有劲, 在串通过程中水龙头丝扣断裂, 1 000多米钻具瞬间掉落孔底, 由于出乎预料, 事先没有采取任何防范措施, 给施工造成很大困难。为处理掉落钻具, 影响施工5天, 下部400m左右钻具全部弯曲, 不能正常使用, 为了保证洗井及抽水试验的进行, 借调500m钻具完成洗井及抽水试验数据的采集, 不仅延长了工期, 而且造成很大的经济损失。

7 结论及建议

(1) 在安徽淮南地层施工此类工, 泥浆是成井顺利与否的关键, 应进一步加强泥浆的研究及使用, 低固相泥浆是一个发展方向。

(2) 应增加处理事故的应急设备, 及时快速处理完事故, 既能缩短事故时间, 也可降低处理事故中复杂程度。

(3) 固井是此次陷落柱定向钻孔施工的重要环节。每次固井作业前, 必须测井完成后, 确定下管位置, 制定下管具体措施, 安排好工作流程, 并进一步确定套管丝扣连接强度。

(4) 开工前应制定周密的施工及安全应急预案。内容应包括埋钻、卡钻应急预案、穿遇采空区应急预案、防火应急预案、人身事故应急预案等。

(5) 定向井的施工设计, 应充分考虑井眼的轨迹和地层的倾角问题, 并制定依据地层情况可行性造斜措施方案。

摘要：在安徽省淮南市潘三矿施工的Ⅻxlz5号陷落柱孔, 井深1 109.58m, 开孔口径445mm, 定向钻进至防水煤柱上, 并穿遇两层采空区, 8煤以下进行分段取芯施工, 终孔口径108mm, 终孔后分别对太灰段、奥灰段、C3-1灰进行三次抽水试验, 本孔先采用小口径定向造斜施工, 后采用分级扩孔施工, 在施工中采用多种有效的防斜措施, 注意施工中各种技术参数。着重介绍了该井的施工技术措施、所遇到的困难及采取的办法, 为施工此类工程提供可靠技术支持。