矿井水文地质特征分析

矿井水文地质特征分析（精选10篇）

矿井水文地质特征分析 篇1

义煤集团西部四矿井 (观音堂煤矿、石壕煤矿、曹窑煤矿和曹窑东井) 位于豫西陕渑煤田西部, 为义煤集团生产矿井的重要组成部分, 主要开采二叠系山西组二1煤层, 2006年核定生产能力合计180万t/a。据矿井历年突水资料统计, 观音堂煤矿于1965年和1976年发生奥灰突水, 最大涌水量分别为2 919.1, 480 m3/h;2004年1月31日, 石壕煤矿12051工作面发生奥灰突水, 最大涌水量127 m3/h;2006年12月23日, 曹窑煤矿东井27080工作面发生大型奥灰滞后突水, 最大涌水量为1 693 m3/h, 累计排水量210万m3。随着采掘向深部延伸, 煤层底板承受的水压持续增加, 突水危险性随之增大。为避免矿井突水灾害发生, 对义煤集团西部四矿井水文地质特征及充水因素进行分析, 为矿井开采水害防治提供参考资料和决策依据。

1水文地质特征

该区属于义马水文地质单元, 自西向东划分为观音堂断块、曹窑断块、仁村断块 (图1) 。该区矿井水文地质条件中等偏复杂, 浅部水文地质条件比较简单, 深部相对复杂。二1煤层底板属岩溶裂隙水充水为主的矿床, 主要含水层为奥陶系灰岩和太原组灰岩含水层, 碳酸盐岩地层在观音堂断块南部分布广泛, 大气降水极易沿碳酸盐岩的层面补给地下水, 为岩溶水的补给区及强径流区, 加速了碳酸盐岩的岩溶发育速度, 给地下水的储存、径流创造了良好条件。

1.1含水层

本区主要影响二1煤层开采的含水层有4个。

(1) 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。

二1煤层底板间接充水含水层, 厚24.61～70.30 m, 平均50.33 m。在地表可见溶沟、溶槽及溶蚀裂隙等岩溶地质现象。本区奥陶系灰岩含水层富水性强而不均, 单位涌水量q=0.001～71.092 L/ (s·m) , 渗透系数K=0.213～570.146 m/d。石壕煤矿和观音堂煤矿位于观音堂断块内 (图1) , 水位标高为+420～+445 m;曹窑煤矿和曹窑东井位于曹窑断块内, 水位标高为+530～+540 m。该含水层补给来源以大气降水为主, 由于构造复杂, 多成断块, 地下水运动条件较复杂, 曹窑断块的地下水在青杨沟断层处以跌落形式向观音堂断块补给。该含水层具有厚度大、富水性与渗透性较强的特征, 水质类型为HCO3-Ca·Mg型。

(2) 太原组灰岩岩溶裂隙含水层。

二1煤层底板直接充水含水层, 上距二1煤层底板10～20 m, 由2～5层灰岩组成, 总厚度4.80～18.16 m, 平均9.16 m。岩溶裂隙在不同标高均有发育, 溶洞直径0.07～2.05 m。单位涌水量q=0.000 2～0.222 0 L/ (s·m) , 渗透系数K=0.003 12～2.531 00 m/d。石壕煤矿水位标高为+450 m, 曹窑煤矿水位标高为+581.67～+678.82 m。由于灰岩厚度小, 贮水空间有限, 富水程度弱, 但与外界取得水力联系的情况下, 可发生大的突水灾害, 寒武系灰岩和奥陶系灰岩含水层可通过构造裂隙向太原组含水层补给, 水质类型为HCO3·SO4-Ca·Mg或HCO3-Ca·Mg型。

(3) 二1煤层顶板砂岩裂隙含水层。

系指二1煤层上部的大占砂岩、香炭砂岩、砂锅窑砂岩等砂岩含水层, 是二1煤层顶板直接充水含水层, 总厚度7.5～59.2 m, 平均29.0 m。据勘查资料, 有少数钻孔可见冲洗液漏失现象, 浅部以风化裂隙水为主, 充水空间不发育。大占砂岩单位涌水量q=0.002 1～0.190 0 L/ (s·m) , 渗透系数K=0.005 3～0.793 0 m/d;砂锅窑砂岩、香炭砂岩单位涌水量q=0.000 8～0.072 3 L/ (s·m) , 渗透系数K=0.002 3～0.137 0 m/d。该含水层多以滴水或淋水形式向矿井充水, 矿井涌水量一般为10～20 m3/h, 地下水以静储量为主, 水质类型为HCO3·SO4-Ca·Mg, HCO3-Ca, HCO3-Ca·Mg型。

(4) 第三、四系砂砾 (卵) 石孔隙含水层。

由疏松的砂砾岩、砂质黏土及洪积砂砾石层组成, 厚0～108 m, 岩性、厚度、富水性变化都较大, 含水层厚度变化主要受地形地貌及现代流水堆积作用控制, 总的规律为沿河两岸及沟谷谷底较山区发育。该含水层呈松散或半胶结状, 含孔隙潜水, 导、富水性较好。单位涌水量q=0.1～3.0 L/ (s·m) , 渗透系数K=14.91～91.50 m/d, 富水性弱—中等, 水化学类型为HCO3·SO4-Ca·Mg, HCO3·SO4-Ca·Na型。

1.2隔水层

该区内各含水层之间均赋存相对的隔水层, 从下至上依次为石炭系本溪组铝土质泥岩隔水层, 二1煤层底板隔水层, 二1煤层顶板隔水层和第三、四系黏土及亚黏土隔水层, 在正常的地质条件下, 各隔水层可以阻隔各含水层组之间的水力联系。本次仅叙述影响二1煤层顶、底板充水的隔水层。

(1) 本溪组铝土质泥岩隔水层。

由本溪组铝土质泥岩、铝土岩组成, 层位稳定, 但厚度差异较大, 厚0.97～25.85 m, 平均13.54 m, 主要由于奥陶系灰岩风化、氧化侵蚀面凸凹不平所致。其岩性致密, 裂隙不发育, 透水性差, 正常情况下, 可阻隔奥陶系灰岩含水层与太原组灰岩含水层间的水力联系, 当在其厚度变薄或在构造破碎带附近, 将会软化或失去隔水性能。

(2) 二1煤层底板隔水层。

系指二1煤层与L7石灰岩之间的泥岩、砂质泥岩和细粒砂岩, 厚2.41～32.66 m, 平均15.26 m, 其分布连续, 层位稳定, 隔水性能良好。正常情况下, 可阻隔太原组岩溶裂隙水充入煤层。在开采条件下, 由于二1煤层底板隔水层受到扰动破坏, 或在二1煤层底板薄的地方和断层带附近将失去隔水作用。

(3) 二1煤层顶板隔水层。

系指二1煤层顶部以上的泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩和粉砂岩, 岩性致密、厚度大, 岩石透水性差, 有效阻隔了该系地层中砂岩之间的水力联系。

2地表水及地下水补、径、排

2.1地表水

该区主要发育有甘壕河、南涧河、硖石河和清水河等, 并且冲沟发育, 均呈季节性, 是大气降水及地下水的排泄渠道, 水流方向与地形坡降一致。水量受大气降水控制, 旱季水量小, 雨季增大, 雨后数小时洪峰即过。甘壕河平均流量为110 m3/s, 洪水期最高达412 m3/s (1984年8月9日) ;南涧河流量一般为0.008～70.100 m3/s, 最大洪流量400 m3/s (1982年7月30日) 。

2.2地下水补、径、排

(1) 二1煤层上部各砂岩含水层补给来源以大气降水为主, 局部地段也接受河流和沟谷间歇性补给。观音堂煤矿一带, 水位标高为+510～+700 m;曹窑矿一带, 水位标高为+611～+679 m。据分析研究, 地下水流向与地形坡降大体一致, 沿地势下跌方向, 以接近地面坡降的水力坡度径流。在侵蚀基准面以上, 常以接触下降泉的形式排泄于沟谷;深部地下水排泄条件不好, 主要以矿井水的形式排泄。

(2) 该区岩溶裂隙地下水以大气降水入渗补给为主, 其次是地表水渗漏补给。由于构造复杂, 多呈断块, 致使区内地下水运动条件复杂化, 受构造、岩性及地形条件制约较为显著。①观音堂断块:西南部低山区及渑池向斜西端南、北两翼碳酸盐岩裸露区及浅埋覆盖区是地下水的补给区, 其补给来源以大气降水为主, 其次为煤窑沟断层以西相邻断块含水层中地下水侧向径流。断块内岩溶裂隙水运动条件由于受构造、地形条件制约, 不同地段地下水的运动条件也有所不同。②曹窑断块:北部基岩出露区是地下水的补给区, 同时可得到地表水的间歇性补给。曹窑断块岩溶裂隙水由北东向南西方向径流, 在青杨沟断层附近则以“地下跌水”形式越过边界断层向南西方向径流。曹窑断块岩溶裂隙水与观音堂断块岩溶裂隙水相汇于柏树山一带以泉形式排泄, 另一部分地下水则以潜流形式越过弥陀寺、煤窑沟断层向北部黄河方向排泄。

3矿井主要充水因素

根据义煤集团西部四矿井历年突水资料统计分析, 矿井浅部充水水源以顶板砂岩含水层为主, 一般以淋水、滴水方式向矿井充水, 涌水量不大。矿井深部充水水源以奥陶系灰岩含水层和太原组灰岩含水层为主, 水量一般较大, 持续时间长, 不易疏干。根据矿井充水规律特征分析, 矿井主要充水因素有以下几个方面。

(1) 大气降水为矿井充水水源的重要来源之一。

大气降水可通过塌陷裂隙向矿井直接充水, 也可通过太原组灰岩、奥陶系灰岩露头区的岩溶裂隙及断裂构造带向矿井充水。矿井浅部开采时, 涌水量主要来自大气降水补给。矿井浅部存在老窑区, 严重威胁浅部煤层的开采, 所以在老窑区采煤时, 应做好探放水工作, 以防突水事故发生。

(2) 二1煤层顶板上部大占砂岩是开采二1煤层的直接充水含水层。

钻孔单位涌水量q=0.002 1～0.190 0 L/ (s·m) , 其富水性弱, 一般以淋水、滴水方式向矿井充水, 矿井涌水量一般为10～20 m3/h。矿井进行采掘活动时产生冒落带和导水裂隙带, 可以沟通二1煤层上部各砂岩含水层, 涌水量将有所增加。

(3) 太原组灰岩含水层是二1煤层底板直接充水含水层。

其富水性弱。根据全国实际资料和《矿井水文地质规程》, 确定本区突水系数0.06～0.15 MPa/m的地段可视为“突水危险区”, 矿井进行采掘活动时底板破坏或断裂构造破坏, 则有突水危险;突水系数大于0.15 MPa/m的地段则为“突水区”, 在该地段进行采掘活动具有突水危险性。

(4) 奥陶系灰岩含水层是二1煤层底板间接充水含水层。

其富水性强, 上距二1煤层底板约50 m。在断裂构造发育区, 既可以补给太原组灰岩含水层, 也可能直接向二1煤层底板充水。该含水层具有突水量大、突水强度大、持续时间长的特点, 是本区矿井充水的主要预防对象。

(5) 断裂构造导水也是矿井充水的一个重要因素。

本区断裂构造发育, 大体平行排列, 组合形式为阶梯状。观音堂矿发育大于20 m的断层8条, 石壕矿发育大于20 m的断层10条, 曹窑矿与曹窑东井发育大于20 m的断层10余条。在矿井多种突水通道中, 危害最大的就是断裂构造, 尤其是大型断裂构造是造成奥陶系灰岩突水的主要因素。构造的形成破坏了隔水层的完整性, 降低了其力学强度, 同时使开采煤层与含水层接近或直接接触, 成为矿井容易突水的软弱带, 尤其是断裂密集交叉处和断裂尖灭处, 更容易突水。断层带既是储水空间又是导水通道, 通过灰岩的断层往往是导水断层。断裂的存在使矿井水文地质条件复杂化, 因此, 研究断裂的产状要素、规模, 破碎带的充填、胶结程度及其两盘岩性及伴生裂隙等, 对矿井水防治工作有重要意义。

参考文献

[1]柴登榜.矿井地质工作手册[M].北京:煤炭工业出版社, 1984.

[2]李松营.义煤集团西部四矿奥灰水防治技术研究[J].中国煤炭地质, 2008 (2) :29~31.

矿井水文地质特征分析 篇2

矿井水文地质分析报告

为认真落实煤安监司函办[2017]16号《国家煤矿安全监察局办公室关于开展煤矿水文地质类型统计分析工作的通知》，我矿组织相关专业技术人员对矿井水文地质进行全面分析。

一、矿井基本情况

郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司位于登封市告成镇苇园沟村境内，距登封市16公里，是郑州嵘昌集团实业有限公司的全资子公司，井田东西长1650m，南北宽300-800m，井田面积0.767km。主要开采二1煤层，平均煤厚4.2米，煤层倾角8-12°，保有地质储量166.25万吨，可采储量65.28万吨。矿井设计生产能力15万吨/年，确定生产能力13万吨/年，服务年限3.4年。矿井为瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为5.81m/t,绝对瓦斯涌出量为1.21m/min,煤尘具有爆炸危险性，煤层属Ⅲ类不易自燃煤层；水文地质类型划分为中等类型，矿井设计正常涌水量50m/h，最大涌水量100m/h，实际正常涌水量15m/h，最大涌水量30m/h。

矿井开拓方式采用三立井单水平上下山开拓，三立井为主井、副井、风井，其中主井井深142m,井筒直径3.8m，凝土浇筑，井筒装备有2.0t双箕斗，内设梯子间，兼做矿井安全出口；副井井深138m,井筒直径3.0m，凝土浇筑，井筒装备有1.0t单罐笼；风井井深128m，井筒直径4.2m，凝土浇筑，井筒内设梯子间，兼做矿井安全出口。

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2二、矿井采掘布置现状

矿井以+185m水平为界，共布置两个采区，分别为11采区和21采区；其中11采区无采掘作业活动，21采区为生产采区，目前，21采区有一个21091采煤工作面和一个21071上副巷掘进工作面。21091工作面采用走向长壁后退式采煤法，ZH1600/16/24Z型整体顶梁悬移支架支护，剩余走向长90m，倾斜宽80ｍ，平均煤厚4.5ｍ，可采储量4.2万吨，可采期4个月；21071上付巷掘进工作面采用II#工字钢支护，巷道断面6.16m²，采用人工手镐掘进的方式掘进，掘进工作面设计长度260m、现已掘进50m，目前，处于停掘状态。

三、矿井水文地质资料现状分析

大气降水、地表水及第四系潜水因素分析

大气降水是地下水的主要补给来源，通过基岩裂隙及松散堆积物空隙渗入地下，在裂隙沟通的情况下进入矿坑，矿井涌水量受大气降水季节变化影响具有明显的动态变化特征。

本区为低山丘陵地形，地面坡度较大，冲沟发育，大气降水迳流排泄条件好，无常年性地表水体。区内第四系地层以坡积、洪积及冲击于沟谷、坡脚处，厚度较小，岩性复杂，富水性差。加之下部石盒子组隔水层较厚，地表水及第四系潜水对二1煤层开采无影响，仅在井筒揭穿该层段时有少量淋漓现象。

1、大气降水

大气降水的补给： 本区为大陆性半干燥气候区，大气降水多集中在7～9月份，补给时间较短。虽然区内基岩出露条件较好，但因地形高低起伏变化较大，地表迳流、排泄条件好，其渗入补给作用弱，补给量有限，加之二1煤层顶板有较厚的隔水层的阻隔，故一般情况下，大气降水对开采二1煤层影响不大。

地下水迳流补给：受各含水层储水条件（或水压力状态）的改变、及隔水层厚度变化和矿区范围内断裂构造的影响，各主要含水层之间常常发生水力联系，形成含水层之间的补给即地下迳流的补给或“越流”补给。由于F5断层的存在，使区内煤层层位与区外寒武、奥陶及太原组灰岩含水层岩段相对接并产生水力联系，使得边界及开采区水文地质条件复杂化。生产中当开拓回采井巷接近断层时，应采取先探后采等防水措施，并留设足够的防水煤柱，以确保矿井安全生产。

2、老空、老塘水

本矿区浅部为二1煤层采空区，推测会积存有老空老塘水。其浅部采空区是威胁矿井后期生产的潜在危险因素，当顶板冒落破裂带与矿坑相沟通时，将会危及矿井生产安全。

3、地下水

（1）第四系冲洪积含水层水：该含水层透水性较强，富水性差别较大，但静储量较小，对矿井无威胁。

（2）二1煤层顶板直接充水含水层水，岩性为深灰色含生物屑泥晶灰岩，含燧石团块，具裂隙和溶蚀现象，含水不均，富水性和导水性较强，厚度7～14m，平均厚7.40m左右。煤层采动后主要通过含水层断面以渗入形式进入矿坑，易于疏排，对矿井安全生产影响不大。

（3）矿区内发育的断裂构造主要为中部的F9、F10和矿区边界附近的F5断层，断层走向均呈北东向。其中，F10落差30～70m，使下盘煤层层位与上盘的二叠系碎屑岩段相对隔水层对接，而上盘煤层层位与下盘太原组的灰岩含水层岩段相对接；F5断层落差20～80m，使区内煤层层位与区外寒武、奥陶及太原组灰岩含水层岩段相对接，构成矿区南部的供水边界；一般情况下，在较大的断裂构造形成过程中，由于受应力牵引、拖拉作用而在断裂带两次形成较密集的羽状断裂，破坏了底层的连续性，使各个含水层间产生不同程度的水力联系。同时，断裂破碎带为地下水的运移、富集提供了通道和空间场所。因此，推测在F10、F9和F5断层及其附近为地下水的相对强迳流带或相对富集区。生产中当井巷接近上述断层时，应采取先探后采等防水措施，并留设足够的防水煤柱，以确保矿井安全生产。正常情况下不会直接对矿井充水，对二1煤层开采威胁不大。

四、存在问题

（1）矿井存在较大面积的采空区，势必成为本矿矿井充水的隐患。查明采空区的分布状况和积水情况，彻底排除隐患，并制定相应的防水措施，尤其在雨季更要加大水害防治工作。

（2）随着未来采空区的不断扩大，地面会出现裂缝、塌陷现象，因此应将强对地表情况的跟踪观测和治理，及时回填地面裂隙和塌陷区。

五、措施及建议

针对以上存在问题，在今后生产过程中，掘进工作面施工前采用瞬变电磁超前物探，坚持大钻探、小钻验的原则，通过图纸资料综合分析摸清水患“异常区”、低阻区范围和突水影响程度。同时对本矿井采空区积水范围、积水量和积水标高及时填图，采掘工作面做到采掘前水害资料清晰、安防措施到位。采掘作业施工当中坚决执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”基本原则，遵循“物探先行、钻探验证”的综合水害防治措施，形成物探与钻探相结合、水样化探（验）与征兆预探（测）相结合的防治体系，提高掘进前探放水的安全可靠性。

郑州登电阳城煤业有限公司 矿井水文地质分析报告

矿井接替地质勘探组织方式分析 篇3

【关键词】:矿井 地质勘探 组织方式 接替

中图分类号:TD166 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)08-0192-01

中国是世界煤炭生产第一大国和出口第二大国,煤炭作为工业发展和关系国计民生主要能源,作用之大不言而喻。因此,加快煤炭地质勘探、开发新矿井是大势所趋。而在实际勘探中由地质勘探队进行井田的勘探、提交井田勘探、普、终地质报告的传统地质勘探组织方式,在资金和时间上都难以解决目前利用矿井接替地质勘探的问题。煤炭这类传统能源作为工业主要能源不会在短期内发生变化,因此只有对地质勘探组织方式多样化的探索就非常的重要。以下将以平煤一矿的矿井接替地质勘探组织方式为例,对于生产矿井在大力发挥老矿的同时,积极发挥自身优势,充分利用工程专业技术,分析生产资源,深入的调查,合理的安排探巷,积累地质资料,对井田的地质情况进行详细的分析和论证,共同完成地质勘探任务。

一、案例简介

平煤一矿位于平顶山矿区中部,东以26勘探线为界与十矿相临,西以36勘探线为界与四、六矿相临,北以-650m等高线为界,南部边界分别为丙3煤层+150m等高线、丁组煤层+150m等高线、戊组煤层+130m等高线,井田面积29.3km2。投产后已开采50a目前三水平同时生产核定能力为400万t/a。

矿井可采煤层5组10层分别为丙3、丁5、丁6、戊9、戊10、己15、己16、己17、庚20,可采煤层总厚度约15m。井田内地质构造简单,大中型断层稀少,水文条件简单,充水因素是顶板砂岩及老空积水。现有三个水平生产,由于服务年限较长,现有生产区频繁搬家、煤层变薄以及地质条件恶化等原因,矿井采掘接替问题明显。

深部区域利用现有主斜井,中部进回风立井的综合开拓的方式,深部丁戊己庚各煤层均划分为一个双翼采区和一个单翼采区,合计8个采区,开拓总工程量约20000m,三水平下延按戊二、戊一2个采区投产计算,预计2014年投产。深部的三水平戊二采区圈定储量1213万t,于2009年10月开工,三水平戊一采区圈定储量586万t,于2010年2月开工,北三井筒2010年开始建设,用以解决深部开采的通风、辅助运输、排矸、排水、压风等问题。

二、新勘探组织方式实施的要点

通过案例可以总结到,为了适应当前经济和工业的发展,地质勘探多样化是适合市场发展的必然。在不同的实际情况下,虽然组织方式不一定相同,综合案例的实践经验,实施新的地质勘探组织方式主要有以下几个基本要点。

(1) 地质勘探的核心地位不能改变,在案例中正是由于有地质勘探作为基础,充分的发挥了地质勘探工作的作用和优势,矿井的开拓、建设、生产以及技术改革才得以稳定顺利的开展。

(2) 新矿井的勘探和开发应该及早开展,从保证矿井接替的立场出发,做到未雨绸缪,及早的准备对新井田进行勘探和开发。在新旧井田的转型期,对其中会遇到的困难做好充分的估计和准备,尽可能主动的介入新井田的勘探和开发。

(3) 充分的利用矿井已有的开采资料、地质资源,累积建设、生产的原始资料。根据生产需要,综合分析和确定接替的技术难点,同时利用探硐的形式进行新井田的探查。生产、勘探同时进行有利于降低勘探费用和资金循环周期,保证矿井的正常运营。

(4) 在暂未开展勘探的近邻井田,可以进行地表踏勘、小煤调查等调查工作,初步探查新井田的煤层状况,选择有价值地表位置,利用探硐进行新井田勘查。既可探明地质情况,又能组织一定规模的生产,降低地质勘探费用。

(5) 硐探工程要尽量发挥其使用价值,达到“一巷多用”。一方面要沿主导勘探线剖面布局施工,尽量保证主导勘探剖面在一水平面上完整揭露,保障在井田主勘探线剖面上的认识能够正确的确认、修正、补充。在此基础上,探硐工程应以提高储量级别为目的进行布置。另外结合今后生产系统的安排,综合的考虑布置硐探工程,使其在矿井的建设中成为开拓、生产、技改等的主要井巷工程。

(6) 矿井的勘探生產单位应该及时的编制提交新井田的补充勘探地质报告,并送交有关权威部门审查批准,作为矿井的基建投资决策的依据。

三、地质勘探组织方式改革的意义

在新的形式下,转变地质勘探投资方式,实行地质勘探与生产矿井相结合的思路具有现实的意义,也是对矿井接替勘探的成功探索和实践,有利于推动地质勘探机制的改革。探矿与生产的结合,做到勘探与开拓同步,节省了投入资金和基建时间。

在地质勘探、矿井生产都在同时开展的情况下,地质补勘工作以硐探为主,钻探为辅的勘探方式,节约了大量的勘探资金和时间,保证矿井的顺利的接替。

生产矿井工程人员对所开采的矿井及周遍地质环境的熟悉,有利于减少勘探投入资金,缩短勘探时间,提高了地质勘探报告的准确性。

结语:

在当前的市场经济条件下,各行各业面对新的形势都在推陈出新。对于传统地质勘探组织方式必须改进和创新。案例中矿井接替地质勘探的组织方式解决了矿井的接替问题,对矿井实现可持续发展具有重要的意义,也有利于解决当前地质勘探滞后的投资方式和组织形式,为地质勘探节约大量的资金和时间,保证矿井的正常接替,为建设本质安全型矿井奠定了坚实的基础。

参考文献:

[1] 董科华. 探索改进矿井接替地质勘探组织方式的途径[J]. 中国煤田地质, 2005,(S1)

[2] 邓元华.改进矿井接替地质勘探组织方式的探讨[J]. 煤炭技术.2002,(05)

[3] 王雪峰. 数据在地质课教学中的价值及应用[J]. 林区教学, 2005,(03)

[4] 郑宝生,郑敏. 地勘单位投资体制改革与机制创新及其管理研究[J]. 地质技术经济管理, 2003,(06)

对某矿井水文地质勘察特征的探讨 篇4

某矿井田南北长约6km, 东西宽约3.2km, 面积约为19km2。井田为一走向近南北、南部略转向南东、向西倾的单斜构造, 属二叠系山西组、石盒子组煤系, 含可采煤层6层, 总厚约10.1m, 其中81, 82煤为主采煤层的较稳定煤层, 厚约7.5m。矿井初步设计生产能力为90万t/a。

井田煤系地层隐伏于巨厚的新生界冲积层之下, 在可采煤层露头上方, 松散层厚度一般在400m左右, 最深可达450m, 受古地形所控制, 总体上呈自东向西逐渐增厚的趋势。由于第四纪底部含水层直接覆盖于煤系露头之上, 而且分布范围变化大, 故对其水文地质特征的研究, 以及对各含水层的赋水性评价将直接关系到矿井的安全高效生产, 同时对水体类型的划分和防水煤柱的合理留设等问题起着指导作用。

2 水文地质特征

2.1 含水、隔水层

勘探资料揭示, 矿井田松散层两极厚度约为378.8~445.4m, 平均厚约为404.28m, 按其岩性组合及区域资料对比, 自上而下可分为4个含水层 (组) 和3个隔水层 (组) 共7个部分, 分别简称为一含、二含、三含、四含, 一隔、二隔和三隔。一含为潜水一弱承压含水层。底界埋深平均34左右, 主要以浅黄色细砂、粉砂及黏土质砂层为主, 夹2~3层薄层状砂质黏土, 其中含水砂层均厚约20.8m。一隔底界埋深平均为48m, 由浅黄色及棕黄色黏土及砂质黏土组成, 夹粉细砂, 富含钙质结核;隔水层均厚10右, 分布稳定, 隔水性能较好。二含为承压含水层。底界埋深平均91m左右, 由浅黄色细砂、粉砂夹砂质黏土组成, 其中含水层均厚21m, 但砂层单层厚度小, 变化大。二隔底界埋深平均121m, 由棕黄灰、黄色砂质黏土及黏土组成, 夹细砂和黏土质砂;隔水层均厚22.7m, 分布稳定, 隔水性能好。三含为承压含水层。底界埋深平均269.7m, 由深黄至棕黄色中砂、细砂、粉砂及黏土质砂组成, 含水层均厚100.6m;该含水层 (组) 可分为上下两段, 中间被一厚黏土层隔开, 其上段砂层厚度一般大于50m, 含水丰富, 而下段砂层较上段薄且泥质含量高, 一般厚为20~40m, 含水性稍差。三隔底界埋深平均403m, 由灰绿、棕红色黏土、砂质黏土及钙质黏土组成;隔水层均厚为93.9m。四含直接覆盖在煤系地层上, 其岩性较复杂, 多由半固结及固结状砾石和黏土质砂组成, 其厚度变化主要受古地形控制, 约在0~11.35m内, 平均厚为3.43m, 分布极不稳定。

2.2 水文地质特征

根据勘探抽水资料, 松散层各含水层水文地质特征参数见表1。

由表1分析可知, 松散层一含富水性属中等, 二含富水性属弱一中等, 三含下段比上段的含水性差, 而四含的富水性较弱。

2.3 松散层含水层之间的水力联系

在自然条件下, 一含地下水, 其上部为潜水, 下部属弱承压水, 两者之间的水力联系密切, 其主要补给来源为大气降水入渗, 以及少量蓄水入渗及地下水侧向径流等。其主要排泄途径是以人工开采和蒸发等垂直排泄方式为主。二、三含水层 (组) 均属多层结构的承压含水层, 以区域层间径流补给为主, 但在一隔局部变薄地段隔水层具有弱透水性, 从而构成了一、二含水层 (组) 间的越流补给关系。且三含存在城市供水, 水位会持续下降。处于半封闭状态, 主要补给来自有限的侧向补给和弱透水层的压密释水。四含上部有隔水性良好的三隔存在, 致使四含与上部各含水层无水力联系。由于四含相对不发育, 含水层厚度薄, 分布不稳定, 但在局部地段又直接覆盖在煤系地层和太原组及奥陶系石灰岩上, 四含水不仅与煤系砂岩裂隙水有一定的水力联系, 而且还是沟通基岩各含水层 (段) 地下水的通道。

2.4 水环境质量特征

根据矿井地下水的现状, 结合水质分析资料, 采用水环境综合指数评价法对松散层各含水层环境水文特征加以分析。在此采用N.L.Nemlvow (尼梅罗) 指数公式计算地下水环境质量系数:

式中:I为综合污染指数;Pi地下水污染物i的污染指数, Pi=Ci/Coi;Ci为污染物i的实测浓度, mg/L;Coi为地下水中污染物的对照值 (按国家生活饮用水卫生标准) ;maxP为污染因子的最大分指数;aveP为各污染因子的平均指数。Pi表示某项所造成的相对污染情况, 其值大于1, 为已造成污染, 水需要加以适当处理;其比值越小, 说明水质越好。maxPi (或aveP) 值越大, 水质污染越严重。选取对水环境产生主要影响的几种污染因子:总固形物、总硬度、COD, CL-, SO42-, F-, 得出的具体评价结果见表2。

一含地下水是农村饮用和灌溉用水的主要水源, 评价结果均符合生活饮用水标准, 反映出受污染程度较轻。但随着矿区开采的进行, 应加强对浅层地下水的管理和合理利用, 以避免矿井生产给水源带来的污染。深层三、四含水层与地表水的水力联系微弱, 受入为活动因素的影响较小。由于区内各含水层埋藏较深, 处于较封闭状态, 补、排、径流各方面条件较差, 因此从部分采样分析来看, 矿化度、总硬度及一些离子含量都偏高。其主要是受沉积环境及地下水缓慢径流补给不畅所造成的。

3 三隔与四含的隔水、含水性分析

3.1 三隔特征分析

三隔在本区层 (组) 厚度大, 分布稳定, 黏土多为厚层状, 可塑性好, 塑性指数为l8.24~35.47, 膨胀性强, 该层 (组) 为矿井内重要的隔水层, 使其上部的地表水及一至三含水与下部四含及煤系砂岩裂隙水无直接水力联系。但其底部存在泥灰岩层分布, 其厚度不等, 在穿过新地层的钻孔中, 有46个钻孔见泥灰岩层, 全井田对该层控制密度为2.4个/km2, 其钻孔控制程度较高。从整个矿井来看, 泥灰岩层厚0-32.3m, 平均为l0.59m, 局部直接沉积在煤系古地表之上, 沉积厚度与岩性受到古地形控制。全区泥灰岩层厚度总体变化趋势为南厚北薄, 东薄西厚。在6~12号勘探线沉积分布相对较厚, 对泥灰岩分析后得到的具体分布状况见图1。泥灰岩层的岩石学特征, 主要根据钻探取芯观测, 对岩石鉴定, 并结合测井资料进行分析研究, 确定为灰色至灰白色, 呈岩块体, 钙质、泥质胶结, 局部纯度高, 溶蚀现象明显, 为化学沉积的产物。

受工程量的限制, 勘探精查阶段未能对泥灰岩层进行专门的抽水试验与评价工作, 单从钻探时泥浆消耗量观测来看, 仅有13, 83, 84, 94, 95等5个钻孔发生漏水现象, 漏水孔率为11%。可以认为是局部泥灰岩层存在岩溶裂隙发育特性。

3.2 四含特征分析

根据精查资料分析, 勘探区内共有24个钻孔揭露四含, 该层位直接覆盖在煤系地层上方, 厚度变化相对较大。其中在4号勘探线和l0号勘探线间局部地段呈透镜状分布, 总体上从西北向东南逐渐增厚。根据勘探取芯观测, 四含的岩性特征较为复杂, 总体上以砾石或黏土夹砾石为主, 其组成大致分为 (1) 角砾石层:由大岩块组成, 块径为2~20cm, 岩块之间充填黏土;岩块岩性组合简单, 多以棱角状、次棱角状的紫红色中细砂岩为主, 硅质胶结, 坚硬。 (2) 含岩块砾石层:由大小不等岩屑组成, 块径2~10cm, 分选性差, 砾石之间充填黏土;砾石以紫红色细砂岩为主, 其次为石英砾石、杂色岩屑。 (3) 黏土夹砾石:砾石粒径较小, 一般为2~5cm, 黏土含量占20%~50%, 局部砂质黏土, 砾石一般为紫红色细砂岩, 形状不规则。 (4) 硬砂岩:又称砂岩盘, 呈固结状, 硅质胶结, 坚硬。 (5) 黏土质砂:浅黄色, 局部较密实, 以粉细砂为主。精查阶段仅对四含做过1次抽水试验, 未对底砾石层进行物理力学试验, 但从l07孔抽水资料分析, 其赋水性不强。

3.3 存在的问题

目前, 勘探阶段将泥灰岩层作为三隔底部进行划分, 实际上其局部溶蚀现象较为发育, 笔者认为应将其与底含水层合并作为同一岩层划分为四含更为合理。其一, 从水文地质特征上分析, 两者均具有含水和贮水的可能性, 而且两者均有与煤系地层接触区, 对煤矿开采过程中矿井充水影响较大;其二, 两者合并后累计厚度约为5.5~24.7m, 分布范围更广, 主要集中在8号~l2号勘探线, 从生产角度考虑利于进行抽水试验等专项研究, 可全面评价底部含水层的赋水性特征;其三, 利于四含长观孔的水位动态观测, 分析其水位动态变化过程, 为煤矿安全生产提供丰富的水文资料。

4 结束语

大平井田地质构造特征及力学分析 篇5

大平井田地质构造特征及力学分析

介绍了大平井田的地质构造发育情况,对其特征及形成机制进行了分析.并在原有地质资料基础上,结合相关资料,对井田构造应力及发育规律进行研究,指出了未来矿井开采区域内的主要构造特点,对今后矿井开采及安全生产具有一定意义.

作 者：吴鹏飞 刘海君 李磊  作者单位：郑煤集团公司,大平煤矿,河南,登封,452473 刊 名：中州煤炭 英文刊名：ZHONGZHOU COAL 年，卷(期)： “”(8) 分类号：P542 关键词：断层   地质构造   力学分析   井田发育规律  

矿井水文地质特征分析 篇6

1 井田概况

关石焦煤矿位于贵州省关岭自治县沙营乡辖区内, 其地理坐标为:东经105°24′23″～105°25′23″, 北纬25°59′22″～25°59′53″。煤矿位于花江背斜之西南翼西部, 总体倾向南, 为一单斜构造, 地层走向70°～90°, 倾向170°～200°, 地层倾角25°～35°, 区内断层发育较少, 规模不大, 构造复杂程度为简单构造。该矿区出露的地层主要有二叠系中统茅口组 (P2m) , 二叠系上统龙潭组 (P3l) 、长兴组 (P3c) , 三叠系下统飞仙关组、永宁镇组。

区内含煤地层为二叠系上统龙潭组, 其中可采煤层共分为6层, 编号为5#、8#、10#、30#、31#、32#, 5#煤层厚0.79～4.93 m, 平均厚度2.21 m, 全区可采;8#煤层厚0.66～1.04 m, 平均厚度0.89 m, 大部可采;10#煤层厚0.68～3.00 m, 平均厚度1.48 m, 局部可采;30#煤层厚0.24～3.20 m, 平均厚度1.56 m, 局部可采;31#煤层厚1.01～6.52 m, 平均厚度3.03 m, 全区可采;32#煤层厚约0.44～2.27 m, 平均厚度1.24 m, 大部可采。

2 水文地质特征

2.1 含水层 (组)

(1) 三叠系下统永宁镇组 (T1yn) 岩溶中等含水层。

岩性主要为泥灰岩及灰岩, 地表岩溶发育, 但该层灰岩含泥质条带较多, 因此为岩溶裂隙中等含水层, 厚度不详, 区内北部山顶有出露。

(2) 三叠系下统飞仙关组 (T1f) 岩溶裂隙中等含水层。

岩性主要为粉砂质泥岩、灰岩、泥质粉砂岩、泥质灰岩, 该层中部灰岩较多, 厚度340 m左右, 区内大面积出露于地表, 调查泉点3个, 枯水季节流量0.011～0.038 L/s。为岩溶裂隙中等含水层。

(3) 二叠系上统长兴组 (P3c) 岩溶裂隙弱含水层。

岩性以灰岩、泥质灰岩为主, 厚度50 m左右, 调查泉点2个, 枯水季节流量0.008～0.014 L/s。含岩溶裂隙水, 为弱含水层。

(4) 上二叠统龙潭组 (P3l) 碎屑岩弱含水层。

出露于矿区大部, 岩性为砂质泥岩夹泥灰岩或硅质岩, 以及少量粉砂岩、炭质黏土岩, 因含泥岩较多, 灰岩、粉砂岩等刚性岩石较少, 露头风化带透水性差, 接受降雨补给能力很差, 仅含极弱裂隙水;下部以砂质页岩及泥质砂岩为主, 裂隙不发育, 受降水影响很小, 为弱含水层, 共调查长观点3个, Q1点流量0.008～0.014 L/s, Q2点流量8.22～32.00 L/s, Q3点流量0.014～0.99 L/s。据Q1、Q2泉点水样分析资料:Q1泉点pH值7.31, 水质类型SOundefined-Ca2+。Q2泉点pH值7.75, 水质类型HCO-3-Ca2+, 与F1断层有很大联系。

(5) 中二叠统茅口组 (P2m) 岩溶强含水层。

岩性为厚层状灰岩、白云质灰岩等, 厚度大于100 m, 根据区域水文资料, 该层段岩溶管道极为发育, 该层富含岩溶水, 富水性强, 为岩溶强含水层。

2.2 隔水层

(1) 二叠系上段隔水层。

出露于矿区大部, 岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主, 露头、风化带透水性差, 隔水性能较好。

(2) 二叠系下段隔水层。

下段因含多层砂岩、灰岩等刚性岩石, 只在局部出现以泥岩、粉砂质泥岩为主的隔水层, 其隔水性能很差。

2.3 充水因素

(1) 充水水源。

关石焦煤矿的充水水源主要为地表水和地下水。该区内地形陡峻, 沟谷纵横, 地表水可沿沟谷、溪流较快排泄, 切割含煤地层的溪沟, 当地下水遭受强烈抽汲时, 地表水可能逆向补给地下水;当拟建矿井采煤过程中的防护措施不力时, 地表水可能溃入矿井坑道。地下水充水水源主要为含水层水及老窑积水组成, 永宁镇组 (T1yn) 地层为区内主要含水层, 但与煤系地层间隔飞仙关地层, 由于平均厚350 m的飞仙关地层隔水, 距含煤地层较远, 对矿区煤层充水可能性较小;飞仙关组 (T1f) 地层为弱含水层, 在煤矿开采过程中, 顶板的垮塌、岩层采矿冒落产生大量的张裂隙, 可能形成地下水的良好通道才会对矿井充水, 故飞仙关组基岩裂隙水为矿井间接充水水源;长兴组 (P3c) 及龙潭组 (P3l) 地层本身含有风化、构造裂隙水, 含水性、导水性弱, 一般浅部水量较大, 深部水量逐渐变小, 但地层厚度大, 也不容忽视, 是矿井充水的主要补给来源;茅口组 (P2m) 岩溶裂隙含水层下伏于龙潭组, 出露于矿区外北部, 勘查中未完全揭穿, 据区域资料显示, 该层厚度较大, 最大达940 m, 该层段岩溶管道极为发育, 该层富含岩溶水, 含水性不均一, 富水性强, 为岩溶强含水层。由于其直接下伏于龙潭组, 是矿区煤层充水的间接主要来源, 在今后开采过程中特别是开采深部煤层时应给予高度重视, 因其下部32#煤底板与茅口组相隔均厚58.42 m, 厚薄不均, 所以要严防底部茅口组强含水层的水突破底板涌入井内, 造成水灾;老窑积水主要在矿区南部有分布, 煤矿开采过程中, 由于人工裂隙的发育, 一旦贯通小煤矿及老窑巷道时, 小煤矿及老窑积水就会进入矿井, 成为矿井的直接充水水源。

(2) 充水通道。

通过地质钻探资料, 区内基岩节理、裂隙较发育, 这些是连通含水地层与煤层的天然通道。未来煤矿的开采过程中, 由于煤层大面积的开采, 必将引起大量的采矿裂隙出现, 这些人工裂隙将会是沟通含水地层与煤层的良好通道。此外, 该区J101钻孔揭露F1断层, 根据水文观测资料及鉴定资料反映, 断层破碎带岩心比较破碎, 钻孔全孔水位变化不大 (水位标高1 373.04～1 365.20 m之间) , 消耗量变化无异常, 可以看出F1断层带有一定的导水性, 为导水断层。因此, F1断层破碎带极有可能成为矿井充水的直接或间接通道, 对煤矿开采存在严重威胁。

3 矿井涌水量计算

关石焦煤矿拟建规模为30万t/a, 为此, 这次勘探时对矿井第一水平 (+980 m以上) 进行涌水量预算, 根据勘探过程中取得的资料, 采用比拟法和大井法进行矿井涌水量预算。

(1) 比拟法[1]。

原关石焦煤矿生产规模为6万t/a, 走向长约1 663 m, 倾向长约963 m, 主采煤层为5#煤, 目前开采水平为+980 m。该次矿坑涌水量比拟法预算公式为:

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式中, Q, Q0分别为新矿坑、生产矿坑涌水量 (生产矿坑涌水量:枯季180 m3/d, 雨季300 m3/d, 一般240 m3/d) ;S, S0分别为新矿坑、生产矿坑水位降深, m, S0=水位标高-开采标高=160 m, S=水位标高-开采标高=324 m;F为新矿坑开采面积, 取0.884 km2;F0 为生产矿坑开采面积, 取0.03 km2。

计算参数的选择和结果见表1。

(2) 大井法[2]。

由于该矿区龙潭组天然地下水水位高于飞仙关组一段底板灰岩, 具承压水性质, 矿井排水时水位将降至+980 m开采水平, 故用大井法预测矿井涌水量, 选用稳定流承压转无压水公式[3]:

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式中, K为渗透系数, 采用201号钻孔的抽水试验及区域渗透系数的平均值, K=0.001 437 m /d;M为含水层厚度, 采用P3l层位的含水层厚度, M=204.61 m;r0为引用半径, 592.2 m;R0为引用影响半径, R0=R+r0=892.72 m (R为影响半径, 300.52 m) ;H为初始水位标高, 取324 m (此处采用的水位标高以相对高程表示, 零界面为新矿坑的开采标高为+980 m处) ;h为稳定水位标高, 与初始水位标高一样也采取相对高程表示, 疏干排水时h=0。

据表1可知, 采用生产矿坑与新矿坑相似比拟法计算新矿坑在+980 m水平开采时的正常涌水量为795 m3/d, 最大涌水量为995 m3/d;采用大井法计算得到的最大涌水量为999 m3/d。2种方法计算得到的最大涌水量基本一致, 可供设计部门设计矿井抽排水系统参考。

4 结语

(1) 分析了井田内的水文地质特征, 确定了二叠系上统龙潭组煤层底板茅口组 (P2m) 岩溶裂隙水为主要充水水源, 构造裂隙及采动裂隙为主要充水通道, 特别是采动裂隙容易与含水层对接发生突水事故。

(2) 通过对井田内水文地质条件、充水因素的分析, 采用比拟法和大井法预测新矿坑的正常涌水量是795 m3/d, 最大涌水量是999 m3/d, 为以后的矿井防治水工作和安全生产提供了依据。

参考文献

[1]杜敏铭, 邓英尔, 许模.矿井涌水量预测方法综述[J].四川地质学报, 2009, 29 (1) :70-74.

[2]李再兴, 梁杏, 郭付三, 等.大井法在基坑涌水量计算中的应用[J].人民长江, 2009, 40 (15) :49-53.

基于矿井水的水文地质观测分析 篇7

1 水位观测

1.1 预报透水事故的发生

例如开滦矿业集团唐山矿, 地表被百余米厚的冲积层所覆盖, 冲积层下部是厚卵石层, 含水极其丰富。为了开采冲积层下面的急倾斜煤层, 避免冲积层水突然溃人矿井而造成事故, 在采煤工作面上方打了观测孔, 派专职人员进行水位观测工作, 观测人员发现观测孔内水位突然下降1m, 这是井下突水的明显预兆。观测人员立即向矿领导作了汇报, 采取了紧急措施, 将人员全部撤出, 第二天果然大量的地下水夹杂着泥砂涌人矿井。一个钻孔的水位变化, 准确地预报了透水事故的发生, 对保证安全生产起了重大作用。

1.2 了解断层的导水性

例如焦作某矿, 在巷道掘进过程中发现许多小断层, 而且都有涌水现象出现, 有些小断层被揭露后涌水还相当大。如果巷道继续掘进, 前方将遇一较大的断层, 其落差超过20m。巷道能否安全穿过, 要看是否会有大量透水。为查明断层导水性, 在断层两盘分别布置了观测孔, 观测两盘同一含水层的水位变化。经过对两个钻孔水位的长期观测, 发现两钻孔水位差别很大, 这说明断层两侧无水力联系, 此断层不导水。由于断层的导水性确定了, 就大胆地继续进行施工, 巷道穿过断层时, 果然无水。

1.3 了解突水水源

例如淄博矿务局某矿回采十行头炭过程中, 工作面底板突然透水, 涌水量达5m3/min, 部分巷道被淹没。突水后发现打在本溪组徐家庄灰岩中CK1钻孔水位明显下降, 而奥陶系灰岩的CK2观测孔水位没有变化。说明这次突水主要是徐家庄灰岩水, 而与奥陶系灰岩含水层无关。

1.4 了解地下水与地表水的补给关系

例如某矿在掘进位于煤层底板茅口灰岩中的运输大巷时, 发生了突水事故, 涌水量高达8000m3/h。开始怀疑水源为附近地表河流, 为证实这一推断, 在河流的岸边打了两个钻孔CK1、CK2。经过对钻孔水位的观测, 发现CK1钻孔中水位高于河流水面, 而CK2钻孔中水位又高于CK1钻孔。根据地下水由高处向低处流的规律, 证明此处地下水补给地表水——河流, 井下突水与河流无关。后来经过多方调查, 终于查明这次突水主要是掘到了地下暗河———一条独立的水系, 从而为制定防水措施提供了可靠的依据。

2 流量观测

2.1 矿井涌水量与降雨量的关系

1) 一年中各月的降雨量虽有不同, 但矿井涌水量变化幅度不大, 基本稳定, 这表明降雨对矿井涌水量的影响很小。前面曾经提到北方某矿煤层开采后, 地表有许多塌陷裂缝, 通过对矿井涌水量观测, 发现这些塌陷裂缝与井下并不连通, 降雨季节雨量再大, 对井下不产生直接影响。后来, 该矿用水泵有意识地向地表裂缝中灌水, 发现矿井涌水量仍未增加, 所以填堵地表裂缝没有实际意义。

2) 矿井涌水量随降水量多少而明显地变化。降雨量大, 矿井涌水量也大;反之, 矿井涌水量就小。这类矿井在雨季前必须做好防洪工作, 其中包括填堵地表裂缝, 否则将会影响正常生产。

3) 这种情况一般常见于开采深度较大, 但仍受大气降水直接影响的矿井。由于巷道、回采工作面距地表较远。降雨后, 雨水向下渗透, 需要一定的时间才能流人井下, 所以矿井涌水量最高峰出现在降水量最大月份之后1~2个月。

2.2 利用河流流量观测资料确定对矿区的影响

对于流经矿区或矿区附近的河流, 应设河流观测站, 观测河流流量变化。观测站一般设置在河流出入矿区、采区、含水层露头的上下游, 根据上下游流量比较就可了解河流对矿区影响大小。如河流流入矿区的流量与流出矿区的流量相近, 这表明河流的影响较小;如流人矿区的流量大于流出矿区的流量, 则河流的影响较大, 必要时应采取防水措施。

3 水质的观测

河北某矿1190工作面回风巷的掘进过程中, 中班放炮后, 突然出水, 水量达0.8m3/min。水文地质人员根据水化学分析资料, 对涌水动态变化进行了估计, 认为涌水量还要增加, 然后减少, 三天后涌水量将趋向稳定, 约为0.25m3/min。事实证明, 这个推断完全符合实际情况。

1 1 9 1工作面位于采空区下方, 工作面距冲积层较远, 但其右上方有奥陶纪灰岩倒转覆盖。

根据这种情况初步作了如下的推断, 出水水源不外乎有两个:采空区积水或奥陶纪石灰岩含水层的水。如果水源为前者, 流量将由大变小。经过水质化验的结果, 发现涌出的水中SO42-;离子很高, 是采空区积水的典型特点。从而肯定了水源, 作出了正确的推断。

采空区积水涌出的一般规律是:涌水后, 出水口逐渐冲大, 水量比开始时有所增加, 但在积水量或静储量 (大致相当原来采出煤炭的体积) 流完后只有动储量了, 即采空区原来工作面涌水量。经查阅资料得知原工作面涌水量记录为0.25m3/min。这就是推断三天后稳定流量为0.25 m3/min的根据。

实际上自然界中的水, 无论是大气降水、地表水、地下水还是老窑水, 都具有比较复杂的成分和不同的特点。其中以大气降水矿化度最低, 地表水次之, 地下水较高而老窑水最高。

对地下水来说, 不同含水层中的水, 其化学成分也常有区别。这是由于地下水埋藏、运动于地下不同岩石的孔隙之中, 不断地与周围的介质相互作用, 溶解了岩石中的可溶盐分, 所以造成各含水层水化学成分的不同。如果井下一旦发生突水, 先进行水化学分析, 然后与各含水层化学成分作对比, 往往能为判断矿井突水的原因提供可靠的依据。

水化学资料的获得, 一般在出水地点取水样, 送化验室由专门化验人员进行化验分析而得。

水温变化也反映了地下水变化的一个侧面, 对分析矿井水的来源具有一定参考价值, 其变化规律此处不再赘述。

摘要：煤矿水源的分析正确与否, 主要取决于观测资料的全面性和可靠性, 如果没有把必要的观测结果作为依据, 分析问题往往会出现错误。煤矿水源的研究主要包括水位观测, 流量观测, 水质观测三方面的研究。

关键词：水文地质,观测,矿井水

参考文献

[1]庞渭舟等.煤矿水文地质学[M]北京:煤炭工业出版社, 1995 (10) .

[2]淮南煤炭学院等.矿井地质及矿井水文地质[M].北京:煤炭工业出版社, 1979 (12) .

矿井水文地质特征分析 篇8

本文在参考《煤矿防治水规定》中列出的评价方法的基础上, 采用综合分析方法, 对各评价指标进行合理量化并得出综合评价结果。该方法使得各项指标关联性更强, 更加符合现实的水文地质条件, 同时量化结果削弱了人为主观因素的影响, 使得水文地质类型评价结果综合考虑了影响水文地质类型的多个因素, 评价结果更具科学性。同时, 通过综合分析法得出评分值, 有助于进一步认识矿井水文地质类型复杂程度, 为后续防治水工作提供依据。

1 综合分析法评价原理

综合分析法是通过多个指标对事物进行综合判断分析的一种方法, 由于其考虑多方面因素, 评价结果更加合理客观, 在各方面应用较为广泛[5,6]。由于矿井水文地质类型划分过程中, 采用“就高不就低”的分类原则, 因此要求其对所采用的综合分析法要具有突出最大值的特点。本文在借鉴地下水质评价方法的基础上, 将水质评价中的综合评价方法———F值法引入到矿井水文地质类型划分中, 使得水文地质类型划分过程中更具科学性。同时, 该种方法计算过程简单, 实用性较强, 可在水文地质类型划分中加以推广使用。F值法是《地下水质量标准》 (GB/T14848—1993) 中推荐使用的地下水综合评价法, 主要应用于地下水质量评价[4]。由于其具有评价结果突出最大因素的特点, 和矿井水文地质类型划分中“就高不就低”的原则相匹配, 因此可应用在矿井水文地质类型的划分中, 其评价结果更加科学, 且不会与《煤矿防治水规定》中的相关规定相冲突。

2 矿井水文地质类型划分综合评价模型

2.1 评价模型建立

依据《煤矿防治水规定》相关规范标准, 将水文地质类型划分类别分为4级。通过对各项指标的量化, 建立了定量的各项指标与水文地质类型等级之间的对应关系, 克服类型划分中主观因素的影响, 为定量评价提供了依据。具体模型的建立过程如下:

(1) 参加评分的各个指标, 均严格按照《煤矿防治水规定》中根据我国煤矿水文地质特征和主要影响因素总结出的划分依据, 主要指标包括:受采掘破坏或影响的含水层及水体含水层性质及补给条件、受采掘破坏或影响的含水层及水体单位涌水量、矿井及周边老空水分布状况、矿井正常涌水量、矿井最大涌水量、矿井突水量、开采受水害影响程度、防治水工作难易程度八项指标。文献[7]对各指标及量化标准进行了规定。

(2) 进行各单项组分判定, 划分组分所属质量类型。

(3) 根据各组分类别, 确定其评价分值Fi (共4类) , 各类别分值见表1。

(4) 利用式 (1) 、式 (2) , 计算综合分值F:

式中, F平均为各单项因素评分值Fi的平均值;F最大为各单项因素评分值Fi中的最大值;n为单项组分项数。

(5) 根据所求F值, 确定评价矿井水文地质类型。矿井水文地质类型划分依据见表2。

2.2 评价模型特征

(1) 模型采用单因素F值法进行评价, 突出最大因素对结果的影响, 通过合理确定评分值与分级标准, 使得模型评价结果与《煤矿防治水规定》中相关论述一致[8]。

(2) 模型采用综合分析法理论对矿井水文地质类型进行划分, 考虑各因素对水文地质类型的影响, 使得水文地质类型划分具有综合性、系统性, 体现了水文地质条件是一种受控于多因素影响的客观条件[9], 评价结果更加合理。

(3) 通过对水文地质条件综合评价, 得出各个矿井水文地质条件的综合评分值, 有助于更好地确定矿井的水文地质条件复杂程度, 为矿井后续防治水工作提供依据。

3 应用实例

3.1 研究区概况

应用该评价模型对陕西彬长集团文家坡矿进行水文地质类型划分。文家坡煤矿正在进行4#煤开采的准备工作, 煤层厚度较大且稳定发育。煤层开采的直接充水含水层为延安组砂岩含水层, 其次还受直罗组、安定组、宜君组甚至洛河组含水层的影响。其中洛河组砂岩含水层富水性中等, 厚度较大, 威胁矿井安全回采 (图1) 。

3.2 各因素条件量化

通过对矿井的地质和水文地质条件分析, 结合本文总结出的各指标相应的量化标准, 对各指标进行量化, 最终量化成果见表3。

(1) 含水层性质及补给条件。参照相关规程, 受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙含水层中, 直罗组、延安组和宜君组砂岩含水层属于弱富水含水层, 补给条件一般, 有一定的补给水源, F1=1。洛河组砂岩含水层补给条件较好, 补给源较充足, 属于巨厚型含水层, F1=3, 综合得出该项F1=3。

(2) 含水层单位涌水量。根据充水水源分析, 矿井主要涌水来源延安组和直罗组砂岩含水层及洛河组砂岩含水层。洛河组砂岩含水层单位涌水量为0.054 7~0.350 9 L/ (s·m) , 延安组含水层涌水量为0.000 069 88~0.001 065 00 L/ (s·m) , 直罗组含水层涌水量为0.002 6 L/ (s·m) 。根据表1, 延安组和直罗组含水层F2=0, 洛河组砂岩含水层F2=1, 综合得出该项F2=1。

(3) 矿井及周边老空水分布状况。井田内无老窑和其他生产矿井分布, 因此不存在自身老窑水, 周围存在的生产矿井的采空区积水距离目前将要进行的工作面较远, 基本无影响, 根据表1得出F3=0。

(4) 矿井正常涌水量。根据矿井涌水量预测结果, 正常涌水量235.44 m3/h, 参照表1得出F4=3。

(5) 矿井最大涌水量。根据矿井的涌水量预测结果, 矿井最大涌水量为306.07 m3/h, 参照表1得出F5=1。

(6) 矿井突水量。目前矿井尚未发生突水事故。参照表1得出F6=0。

(7) 开采受水害影响程度。目前开采4#煤, 矿井涌水量随着开采活动推进不断增加, 同时洛河组含水层是采矿过程中的潜在威胁, 采掘工程受水害影响, 可能威胁矿井安全。参照表1得出F7=3。

(8) 防治水工作难易程度。从技术方面和经济方面综合考虑, 文家坡煤矿目前防治水工作存在一定难度。参照表1得出F8=3。

3.3 矿井水文地质类型综合评价

采用已经建立的综合评价模型对文家坡煤矿水文地质类型进行评价, 将量化结果分别代入式 (1) 和式 (2) , 计算矿井综合F值, 得出文家坡矿F=2.39。对照表3可以得出该矿水文地质类型为“复杂型”。通过进一步分析矿井水文地质类型F值, 可知文家坡矿水文地质类型为“复杂性”, 但由于其个别指标为简单性, 则水害影响为“复杂型”中相对简单的程度。其F值评分中, 其主要影响因素为受采掘影响含水层富水性相对较强, 导致矿井涌水量和防治水工作较为复杂。在矿井防治水过程中需加强含水层水害治理工作。

4 结论

(1) 建立了矿井水文地质类型划分的综合评判方法, 结合地下水质量评价指标量化标准, 为水文地质类型划分过程中各项指标的量化提供了参考。该方法简单易操作, 有较好的推广价值。

(2) 综合分析方法将矿井水文地质类型划分过程中各指标系统结合起来, 有利于从系统的角度对矿井水文地质条件进行全面把握。

(3) 通过综合分析法得出的水文地质条件F值有助于分析矿井综合水文地质条件复杂程度, 对矿井防治水工作有较大的指导意义。

(4) 对文家坡矿水文地质类型进行了综合评价, 评价结果与用传统方法评价结果一致, 同时分析指出文家坡矿水文地质类型复杂程度主要由顶板含水层富水性决定, 为矿井防治水工作指明方向。

参考文献

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[2]唐燕波, 翟立娟, 傅耀军, 等.我国煤炭基地规划矿区水文地质类型划分[J].中国煤炭地质, 2012, 24 (9) :28-49.

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[4]张晓叶, 张永祥, 任仲宇, 等.不同地下水水质评价方法的比较及实例应用[J].水资源与水工程学报, 2014, 25 (2) :98-101.

[5]蔡迎春.基于综合分析法的核心书目及核心出版社的测定[J].图书馆杂志, 2009 (1) :4-9.

[6]王成虎, 张彦山, 郭啟良, 等.工程区地应力场的综合分析法研究[J].岩土工程学报, 2011 (10) :1562-1568.

[7]武强, 赵苏启, 董书宁, 等.煤矿防治水手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2013.

[8]国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定释义[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.

矿井地质工作现状及策略分析 篇9

矿井地质工作是煤矿开采过程中的基础性工作, 主要作用于煤矿的建设与煤矿的生产, 因此我国煤矿企业一直对矿井地质工作给予着高度的重视。通过对我国目前矿井地质工作进行调查研究, 我们发现, 绝大多数煤矿企业在矿井地质工作中的投入存在不足, 影响了煤矿企业地质工作的发展, 使得其在应用的过程中凸显出了一定的问题与弊端, 这不仅使得矿井地质工作出现了一定的不稳定性, 也会造成煤矿建设以及开采过程中的阻碍。因此, 如何有效改善矿井地质工作的工作现状, 促进矿井地质工作的长远发展成为现在煤矿企业亟待解决的问题。

1 矿井地质工作现状

1.1 设备数量不足, 设备更新缓慢

矿井地质工作主要是对矿井所在地进行地质上的勘探与分析, 整合出有效的地质数据为矿井的建设以及今后的生产提供一定的参考资料。就矿井地质工作而言, 其在进行地质勘测的过程中单凭工作人员的力量很难将工作进行有效的完成, 需要借助一些专业的地质设备弥补工作人员在能力上的局限。但是由于我国煤矿企业在进行运营的过程中, 出于对成本或生产的考虑, 经常会忽视煤矿地质工作设备的管理, 进而导致设备问题的出现, 具体来说, 矿井地质工作中设备的问题主要体现在以下几个方面:①设备数量不足。在对煤矿企业进行走访的过程中, 我们发现煤矿企业在进行矿井地质工作的过程中, 工作部门拥有的设备相对较多, 但是由于年久失修, 大部分的设备已经难以投入使用, 使得矿井地质工作的开展受到了一定的阻碍, 严重影响了工作的效率。②设备更新缓慢。设备与技术是保障矿井地质工作质量的基础, 由于我国煤矿企业长期缺乏对地质工作设备的更换, 因此我国大多数的矿井地质设备都具有一定的滞后性, 在技术投入以及设备应用等方面难以与现代勘探技术的发展相匹配, 使得矿井地质工作缺乏科学性与先进性。

1.2 缺乏专业人才, 人员素质偏低

由于受到传统观念的影响, 社会大众一直将煤矿开采工作划分为高危工作, 因此煤矿企业在进行人才招聘的过程中常常难以招收到相应的人员, 无法满足煤矿内部工作对专业人才的需要。矿井地质工作虽然与实际的煤矿开采工作有着一定的区别, 但是由于是煤矿工作中的一种, 因此在人才招聘的过程中也出现了一定的困难。矿井地质工作在人才管理方面存在着以下几个问题:①缺乏专业人才。衡量专业人才的标准有两种:一是学历, 二是经验。煤矿企业在进行人才招聘的过程中由于自身条件受限, 很难招聘到高学历的工作人员, 而在实际的工作中一些经验丰富的技术人员又经常会因为寻求更高的发展而离开煤矿企业, 造成人才上的流失, 因此目前我国的矿井地质工作普遍存在着专业人才严重不足的现象。②人员素质偏低。由于人才招聘受阻, 大部分的专业人才又不断向外流失, 因此煤矿企业为了填补矿井地质工作人员的不足, 经常会选用一些非专业的人员从事矿井地质工作, 这些人员有的来自于煤矿企业的管理层, 有的则来自于生产第一线, 由于缺乏理论知识的支持, 又在实践的过程中缺乏专业的指导, 导致这些人员在进行工作的过程中凸显出了素质不足的问题, 难以将煤矿地质工作顺利地完成。

1.3 管理制度缺失, 执行能力不足

煤矿企业在进行企业内部管理的过程中一直将管理的重点集中在煤矿企业的生产活动上, 因此对于其他的一些工作产生了一定的疏忽, 煤矿地质工作就是其一, 通过对矿井地质工作的管理情况进行掌握, 我们发现, 矿井地质工作的管理存在以下几个方面的问题:①管理制度缺失。管理制度是管理体系的重要组成内容, 对工作人员的工作行为、工作任务等一定的规范性。我国矿井地质工作在发展的过程中, 管理上一直处于被动的状态, 其内部没有形成完整的管理制度, 导致整个矿井地质工作长期处于无序的状态, 这对于完善矿井地质工作、提高工作质量等有着一定的影响, 不利于长远的发展。②执行能力不足。执行力是检验一个管理体系的有效手段之一, 就矿井地质工作部门而言, 其在执行力上存在着一定的不足, 经常会出现行动滞后或是执行受阻的问题, 这不仅会对整个矿井地质工作部门内部的运转产生影响, 也会影响其与煤矿企业其他部门的合作。

2 矿井地质工作发展策略

2.1 创新管理理念, 完善管理制度

就矿井地质工作管理不足的问题而言, 有关煤矿管理人员可以从以下几个角度入手对其进行一定的完善:①创新管理理念。管理理念对于一个部门的管理模式、管理方法等都有着重要的影响。因此在对矿井地质工作进行管理的过程中, 有关人员应对自身管理观念进行一定的创新, 用全新的眼光看待矿井地质工作的发展。例如, 在进行矿井地质工作的过程中, 为了激发工作人员的工作热情, 有关管理人员可以对工作人员的考核制度进行改革, 引进现代先进的绩效考核制度, 对工作人员的工作状况进行全面的把握, 并给以优秀者以奖励, 激发工作人员的工作热情。②完善管理制度。要想有效地对矿井地质工作的管理制度进行完善, 有关工作人员首先应对矿井地质工作进行了解, 把握其工作过程中存在的一些不规范问题。其次, 要与工作人员进行充分沟通, 了解工作人员的实际想法以促进工作人员对管理制度的认可。最后, 要注重管理制度的实际意义, 将无序的矿井地质工作向着规范化、高效化的方向引导。

2.2 重视人才养成, 打造专业团队

人才流失、人才不足是煤矿企业的通病, 矿井地质工作部门要想获取更多优秀人才应从以下几个方面入手:①重视人才养成。煤矿企业想要获取人才可以通过两个途径:一是外部人才招聘;二是内部人才培养。其中内部人才培养应是煤矿企业人才管理中的重点。就煤矿地质工作部门而言, 其应积极地组织部门内部人员进行专业知识的学习, 通过专家讲座、函授学习等方式强化工作人员的理论知识。同时有关管理人员还应重视实践指导的意义, 让工作单位内部人员组成帮扶小组, 对工作经验不足的工作人员进行实际的指导, 以达到提升其专业素质的目的。②打造专业团队。培养高素质的工作团队成为各企业人才管理的重要工作之一, 矿井地质工作部门也不例外, 要想搞好矿井地质工作, 就要从工作团队的打造入手, 对全体工作人员的素质进行综合性的提高, 并组织定期的考核, 针对工作人员共性和个性的问题进行重点解决, 力求拉平人员素质上的差异, 促进工作人员共同发展。

2.3 保障设备应用, 促进设备更新

除了对管理制度、人才培养等进行关注外, 有关煤矿企业管理人员在对矿井地质工作进行完善的过程中也应对设备产生一定的重视, 保障设备应用。保障设备的应用主要包括几个方面, 一是要保障设备的数量, 这就要求煤矿企业要进行资金的投入, 对于不能使用的设备进行及时的淘汰, 补足设备的数量, 满足矿井地质工作的需要。二是要保障设备的质量, 机械设备在应用的过程中难免会产生一定的问题, 为了保障矿井地质工作的顺利进行, 煤矿企业应组织专业的维修团队, 对矿井地质工作设备进行定期的维护与检修, 减少设备问题的出现, 提高矿井地质工作的质量。三是促进设备更新, 设备的更新对于提高工作效率、保障工作质量都有着一定的帮助, 煤矿企业应用长远的眼光看问题, 重视对矿井地质工作设备的更新, 以此保持矿井地质工作的先进性。

3 结语

我国矿井地质工作在人员管理、团队建设、设备应用等方面都存在着一定的问题, 阻碍了我国煤矿建设与开采。因此我国煤矿企业应从这三方面入手, 积极地对矿井地质工作进行完善, 推进其发展, 促进其发挥更大的作用。

参考文献

[1]杨淑英.矿井地质工作的现状及对策研究[J].中国新技术新产品, 2012 (9) :23-25.

[2]毕全贵.浅谈矿井地质工作的重要性[J].科技向导, 2012 (5) :45-46.

矿井水文地质特征分析 篇10

纸房一号矿井地处新疆巴里坤哈萨克自治县城北西方向约170 km, 区域构造位于纸房凹陷的纸房背斜构造单元内, 矿井主体构造位于纸房背斜的北翼, 为一单斜构造, 地层倾角5°~20°。总体地势为东南高、西北低, 区内大部分是由冲、洪积物形成的向西北倾斜的斜坡地形, 海拔902~1 221 m, 地势平坦, 地形相对高差不大。矿井面积约81.67 km2, 中生界侏罗系中统西山窑组为本区的主要含煤地层, 含可采、局部可采煤层4层, B4、B3煤层为本区主采煤层, 如图1所示[1]。

2 井田水文地质特征

2.1 地表水特征

纸房一号矿井内无常年流动的地表水流, 也未见有泉水出露。主要由大气降水、雪融水所形成的暂时性地表水流, 在顺地形坡度或冲沟向下游渲泻的同时, 可以通过地表风化层、构造裂隙等途径补给地下水, 形成某些赋煤地层的弱承压水。由于暂时性地表水流通过时, 时间短, 速度快, 对地下水的补给主要表现在瞬间补给。

2.2 含水层水文地质特征

区内地层主要由第四系松散岩类、侏罗系沉积碎屑岩类组成, 主要以岩性组合特征、地层富水性、抽水试验成果等作为含 (隔) 水层 (段) 划分依据, 共划分了4个含 (隔) 水层 (段) , 如表1所示。

2.2.1 上更新统~全新统、全新统第四系透水不含水层

全区广泛分布, 厚度不一, 以冲洪积的砂砾石为主, 无胶结, 结构松散。据钻孔揭露厚度18.95~158.19 m, 平均厚度47.30 m。加13-3号钻孔在此层位进行了抽水试验, 试验结果表明此层位水量很小, 接近没有。同时由于此层分布位置较高, 所处位置又无水源补给, 虽透水性较好, 但不具储水条件, 为透水不含水层。

2.2.2 新近系中新~上新统昌吉河群含水层

该层在区外围零星出露, 以土黄色砂砾岩为主, 风化后以石英为主的砾石沿岩层走向分布于地表, 出露岩层的走向呈北西-南东向, 区内均被第四系覆盖。据钻孔揭露的情况, 岩性主要由褐红色粉砂质泥岩、粉砂岩、砾岩组成, 厚度3.00~164.74 m, 平均厚度57.30 m。加13-5号钻孔在此层位漏水, 漏失量为12 m3/h。含水层主要由砂岩和砾岩组成, 有含水层2~6层, 平均3层, 含水层厚度2.00~83.13 m, 平均厚度20.21 m, 含水层厚度占层组厚度约35.3%。据抽水试验资料, 单位涌水量0.000 56 L/ (s·m) , 渗透系数0.000 7 m/d, 富水性弱, 水质类型属SO4-Na型水, 矿化度为2.076 g/L, 为微咸水。

2.2.3 侏罗系中统西山窑组裂隙含水层

侏罗系中统西山窑组是巴里坤县聚煤盆地主要含煤岩组, 为一套河流沼泽相沉积, 地层厚27.19~>843.62 m。根据含煤特征及西山窑组岩性特征, 将该组分为上下两段, 上段为砂砾岩段, 下段为含煤段。

砂砾岩段主要由灰、灰白色砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩和细砂岩裂隙含水层组成, 局部夹粉砂岩和泥岩。钻孔揭露厚15.25~803.49 m, 平均厚100.45 m。该层位在8-8、9-8、10-13、加10-6、11-10、加11-6、12-10、13-4号钻孔一线以北出露, 由南向北厚度逐渐增大。含水层厚度7.45~449.12 m, 平均厚度40.36 m, 有含水层4~25层, 平均10层, 含水层厚度占层组厚度的40.2%。3-2、5-3、8-8号钻孔在此层位漏水, 漏水率为3.5%, 漏水情况如表2所示。

下部含煤段主要由灰色、灰白色含砾中砂岩、中砂岩, 灰黑色粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成。煤层直接顶底板多为粉砂岩和泥岩, 结构致密, 可以起到一定的隔水作用。煤层顶板裂隙含水层由中细砂岩及砾岩组成, 厚度90.08~192.06 m, 平均厚度100.66 m, 含水层厚度38.03~130.32 m, 平均厚度41.78 m, 有含水层1~6层, 平均3层, 含水层厚度占层组厚度的41.5%。勘探阶段4-3、5-3、7-5、12-10、加11-3、加11-5号孔和详查阶段的8-7、10-8、10-10、11-1、12-1、12-3、12-6、14-4号孔在此层位漏水, 层位和漏失量如表3所示, 漏水率为12.2%。

煤层底板裂隙含水层由细砂岩和粉砂岩组成, 厚度20.17~75.01 m, 平均厚度67.99 m, 含水层厚度17.04~51.59 m, 平均厚度25.15 m, 有含水层1~5层, 平均3层, 含水层厚度占层组厚度的37%。11-9、加11-3、加13-2、7-3、9-5及10-2号钻孔在此层位漏水, 漏水率为5.2%, 漏水情况如表4所示。

对B5-B1煤层顶底板砂岩进行了抽水试验, 抽水试验及水质资料如表5所示。

由表5可知, 此含水层为弱富水含水层, 为煤层开采的直接充水含水层。水位由东南向西北逐渐下降, 单位涌水量增大, 渗透系数减小, 区内地下水由东南向西北的水力坡度明显。

2.2.4 侏罗系下统三工河组隔水层

该地层在区外围地表零星出露, 出露的岩层岩性以灰绿色砂岩和砂砾岩为主, 走向呈北西-南东向, 向北倾斜, 倾角平缓, 区内均被第四系覆盖。区内钻孔揭露厚度16.80~522.88 m, 主要以粉砂岩、粉砂质泥岩隔水层为主, 夹少量细砂岩、中砂岩, 侏罗系下统三工河组厚层状粉砂岩结构致密, 为相对隔水层。

2.3 地下水的补给、径流、排泄条件

全区均为第四系覆盖, 大气降水、季节性雪融水可直接通过地表风化裂隙、孔隙补给地下水, 但由于时间短、速度快, 对地下水的补给主要表现在瞬间补给。由于纸房断裂和大红柳断层的隔水效应, 别斯库都克煤矿排出的水和花儿刺的水沿水力坡度顺势向较低的西北方向径流。

地下水沿水力坡度顺势向下游或向深部运移是地下水的排泄方式之一, 未来矿井的疏干排水亦是地下水的排泄方式之一, 并且地形有利于向西北方向径流与排泄。

3 充水因素分析

根据区域水文地质条件、井田水文地质条件以及矿床在井田内的分布情况, 查明了影响井田矿床充水的主要因素为含水层的富水性、构造、大气降水和地表暂时性水流。

3.1 含水层的富水性

区内的赋煤地层为侏罗系西山窑组地层, 其主要为泥岩、粉砂岩、中细砂岩、粗砂岩、砂砾岩、砾岩及煤层。区内抽水试验的结果表明:单位涌水量0.020 7~0.028 6 L/ (s·m) , 渗透系数0.030 7~0.037 5 m/d, 表明赋煤地层的渗透性差, 富水性弱。另外, 位于西山窑组不整面之上的昌吉河群, 其岩性多以粉细砂岩为主, 其岩性组合与上述西山窑组赋煤地层岩性组合比较相似, 亦不利于区内地下水的形成, 从而对井田矿床充水起到了一定的阻碍作用。

3.2 构造

区内主要可采煤层顶底板砂岩的含水性一般较弱, 当断层与含水层对口接触时, 则形成以断层为导水通道, 同时在裂隙密集区也能形成对煤层充水通道。

3.3 大气降水

侏罗系中统西山窑组地层岩性为一套河流相的含煤碎屑沉积岩。泥岩、粉砂岩等细颗粒岩石柔软不透水, 砂岩坚硬且厚度大, 接受降水补给的面积较小, 且大气降水易形成表流, 向地势较低处渲泻。因此, 矿床对接受大气降水补给不利。

3.4 暂时性地表水流

暂时性地表水流具有时间短、流量大的特点, 对地层渗透补给意义不大。但在开发煤炭资源期间, 探矿权人应加强观测, 寻觅洪流周期与径流途径, 从而正确设计开发矿山设施的布局以及井、坑口位置。井口一定要高出当地最高洪水水位。

4 井田水文地质类型划分

区内无常年流动的地表水流, 气候干燥, 蒸发强于降水。主采煤层顶板砂岩含水层为煤层开采的直接充水含水层, 砂砾岩段含水层为间接充水含水层。据抽水试验资料:钻孔单位涌水量0.020 7~0.028 6 L/ (s·m) , 渗透系数为0.030 7~0.037 5 m/d, 弱富水。该区水文地质条件为简单型。

5 结论

(1) 区内主要含 (隔) 水层为第四系透水不含水层, 新近系含水层、侏罗系西山窑组裂隙含水层及侏罗系三工河组隔水层。其中新近系含水层富水性弱, 接受地表水入渗补给, 补给量较小;侏罗系西山窑组含水层, 富水性弱, 为煤层直接充水含水层。

(2) 区内充水水源为侏罗系西山窑组裂隙水、大气降水以及暂时性地表水。充水通道主要为断层和裂隙密集带等。

(3) 区内水文地质条件为简单型。

摘要：以新疆巴里坤煤田纸房一号矿井为例, 对井田水文地质条件进行了分析, 同时对矿井充水条件进行了分析, 划分了井田水文地质类型, 为以后井田的开采提供基础性水文地质资料。

关键词：纸房一号矿井,水文地质特征,充水因素分析,水文地质类型

参考文献