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        水文地质条件分析论文(3篇)

        第一篇:五沟煤矿西三采区灰岩水文地质条件分析

        摘要:文章在通过对五沟煤矿水文地质条件分析的基础上,明晰了矿井含隔水层及地下水补径排特征。结合采区放水试验资料,分析了区内主要断层的导、隔水性及各含水层之间水力联系程度,认为控水构造是决定西三采区灰岩水文地质条件复杂程度最关键因素,由露头到深部其赋水醒逐渐减弱,地下水径流条件逐渐变差。在矿井开采过程中,应加强对陷落柱的观测,对主要断层应留足防水煤柱,加强探放水工作。

        关键词:水文地质条件;断层导、隔水性;水力联系

        引言

        五沟煤矿位于宿南-临海童矿区童亭背斜西翼,该矿目前开采10煤层,其底板距离太原一灰顶板的间距为32~67.38m,平均间距为47.20m。目前开采水平位于-250~-700m之间,突水系数均大于规定的安全值0.06MPa/m,在煤层开采过程中,存在底板突水危险。西三采区位于西部水文地质单元内,它介于F3和F16断层之间,为该矿接替采区。为进一步查明该区内10煤层底板灰岩的水文地质条件及其富水性特征,在采区的1031工作面的风、机巷道掘进过程中对其开展对太原组灰岩水联合放水试验。通过试验,利用获得的水位、水压、水量、水质、水温等观测数据,分析西三采区的断层导隔水性;灰岩含水层的补、径、排条件;太灰其与底部奥陶系灰岩含水层、“四含”之间垂向上的水力联系,从而为工作面及该采区太原组灰岩水防治提供依据[1-3]。

        1采区水文地质特征

        1.1地下水补给、径流和排泄特征

        (1)新生界第四含水层(组)受浅部开采影响的“四含”水,其上受第三隔水层(组)阻隔,使其与地表水及一、二、三含地下水无水力联系。

        (2)二叠系砂岩裂隙含水层(段)二叠系含煤砂岩裂隙大多不发育,富水性差,渗透性弱。区域范围内二叠系含水层补给条件差,水平径流微弱,以储存量为主。

        (3)太灰、奥灰岩溶裂隙含水层(段)(如图1)

        1.2断层导、隔水性

        (1)F16断层导隔水性分析F16为正断层,走向近东西,倾向南,倾角70°,落差10~80m,东端与五沟断层相交,在矿井内的走向长度2.5km。F16断层推断为导水断层。如图2。

        (2)F2断层的导隔水性分析该断层处于三采区内部,正断层,走向北东向,倾向南东,倾角70°,落差为0-60m,北端与五沟断层相交,南端与F3断层相交,在矿井内的走向长度约2km。F2断层带为弱富水性,为导水断层。

        1.3各含水层之间水力联系

        (1)相邻的太原组1-4灰含水层水力联系。该范围内的太原组灰岩裂隙分布不均,主要为浅部较发育,富水性相对较强,而深部发育差,富水性弱。

        (2)与奥灰含水层水力联系。从奥灰水位长期观测孔资料分析可知:奥灰孔在掘进及放水试验影响下,对太灰水有一定的补给。在两次放水过程中,水8、水11两个奥灰孔水位降幅小,且水位恢复过程中,水位呈现出震荡、且以跳跃式方式下降,存在明显的滞后性,因此,二者之间存在弱导水联系。

        (3)与“四含”之间水力联系。西三采区灰岩露头区“四含”与太灰之间没有放水补给关系。

        2结束语

        西三采区边界断层F3、F13断层具有一定的阻水性,而F16断层具有一定的导水性;采区内部F2断层将1031工作面和整个西三采区划分成两个块断,该断层具有一定的导水性,两个块断富水性具有一定的差异性;地下水由露头向深部的流动,但受不同尺度的构造及裂隙发育程度控制,除边界断层外,还受到内部断层控制。“四含”水与太灰水之间水力联系较弱,但在采区露头基岩风氧化带处,四含水可通过基岩裂隙或采动裂隙补给矿井。矿井生产过程中,对主要断层应留足断层防水煤柱,并做好相应的防范措施,以防断层突然涌水,对矿井安全生产造成危害。加强探放水工作,采用疏水降压的方式对奥灰含水层底鼓隐患进行防治,以防灰岩水发生底鼓突然涌水而对矿井安全生产造成危害。

        参考文献

        [1]赵元强,王同华,傅静.葛亭煤矿1160采区水文地质条件分析[J].中国煤炭地质,2008,5:42-47.

        [2]赵东云,尹尚先,马玉姣.刘店煤矿水文地质条件分析及涌水量预测[J].华北科技学院学报,2009,6(4):30-34.

        [3]徐鲁勤,张生,刘杰.淮南煤田新集一矿1煤组水文地质条件分析[J].中国煤炭地质,2012,9:37-41.。

        作者:贲世连,方季 单位:安徽省煤田地质局水文勘探队

        第二篇:煤矿水文地质条件分析思考

        摘要:从概述煤矿水文地质条件分析出发,探讨煤矿水文地质条件探查技术,探讨各种煤矿水文地质条件勘查的目的和任务,以期为相关理论研究和实践工作提供一定借鉴。

        关键词:煤矿;水文地质条件;分析

        0引言

        随着社会经济发展进步,煤矿安全逐渐成为人们越来越关注的焦点问题,而水安全又是其中的重点问题。通过相关报道不难发现,煤矿水安全事故频发。2015年1月,安徽省淮北一煤矿发生突水,造成7人死亡;2015年4月,山西大同姜家湾煤矿发生透水事故,造成21人死亡;同月,黑龙江七台河市一煤矿发生透水事故,造成6人死亡;2015年6月,福建三明市一煤矿发生透水事故,造成3人死亡;同月,湖北恩施州一煤矿发生透水事故,造成3人死亡。仅仅2015年一年,就发生了多起煤矿水安全事故。而导致煤矿水安全事故频发的一个主要原因就是水文地质条件分析不当。在这个背景下,研究煤矿水文地质条件分析的诸多问题,具有重要的现实意义。

        1煤矿水文地质条件分析概述

        在对特定煤矿的水文地质条件进行分析时,应该根据具体情况,从自然地理环境中的气候、地层特征等方面入手,具体包括地表水、地下水、各地下水含水岩层分布情况、充水水源、充水通道在内的井内充水因素等。在充水水源中,可以具体细分为大气降水、地表水和地下水三个方面,充水通道也可以通过冒落、导水裂隙、充水强度等方面着手分析。在针对不同的待分析水文地质环境时,需要采用不同的煤矿水文地质条件分析方法。

        2煤矿水文地质条件探查技术

        2.1煤矿水文地质条件勘查方法

        为了实现不同煤矿水文地质条件的综合勘查,提升防治水方案的制定水平,为矿井涌水量开展科学合理的预测提供基础,可以综合运用以下几种探查方法:GIS遥感平台下的探查、水文地质钻探、水文地质试验、水文地质物探及建立水文地质观测网、水文地质调查、水文地球化学研究等[1]。

        2.2煤矿水文地质条件的补勘情况

        如果待分析的煤矿井田面积过大,那么在其基础上实现大范围物探的工作量也会非常巨大。从中国目前煤矿水文地质条件分析实践来看,在对大面积范围内古河道及古冲沟进行探查时,尚未探究出有效、经济的探查方法。因此,在对于井田面积较大的煤矿水文地质条件进行分析时,需要采取一定的补勘措施。GIS平台下的遥感水文地质条件调查是一种较为常用的补勘手段,主要工作原理是首先圈定可疑富水区域和古河道区域,重点运用地面电法的验证手段,在可疑富水区域及重点划分区域进行着重勘查。运用煤矿水文地质钻探的方式进行可疑地段水文地质资料的获取。在进行此方案的运用过程中,煤矿水文地质条件的补勘进度能够得到进一步加快,物探及钻探工作的负担和工程强度能够在短期内提升,降低补勘成本。

        3煤矿水文地质条件勘查的目的和任务

        3.1GIS平台下的遥感探查

        为了实现待分析区域内完整的水文地质单元的获取,可以采用遥感探查的方式。重点勘查区域内地下水的补水、迳水及排水情况,是遥感勘查的关键。在此基础上,对待分析区域内的水文地质测绘面积进行重点圈定,并且查明矿床疏干内可能施加影响的范围和补给边界情况。除此之外,矿床充水因素及矿区内的水文地质边界情况等都需要勘查清楚。采用遥感探查的方式具有一定优点,其中最为突出的优点就是可以进行非接触、远距离探测,这样不仅可以大大降低探查人员的工作量,同时还可以提高探测结果的准确性。但在实际应用过程中,遥感探查还具有一定局限性,这主要是因为遥感技术可以使用的电磁波是有限的,无法对一些水文特征进行准确反映。

        3.2水文地质钻探

        为了获取最直观的水文地质资料,需要利用水文地质钻探的手段。针对勘探孔、水位观测孔、抽水试验孔等进行施工,是水文地质钻探的重要内容。开展水文地质钻探的任务主要包括对钻孔的编录进行详细描述,以获取各种地质水文资料。地质水文资料主要包括含水层水位、沙层厚度、潜水含水层厚度、正常基岩顶界面、基岩厚度等,除此之外,还包括含水层和隔水层的岩性、裂隙的发育程度和富水程度等。为了给矿井涌水量的评价和实施提供更为丰富的水文地质资料,提升疏降水开采的可行性,可以通过钻探勘查来对第四系含水层和侏罗系直罗组和含水层进行水文地质情况的勘测,从含水层的厚度、空间展布和富水性等方面入手[2]。与此同时,为了提供更多的地质水文资料,实现第四系松散层潜水和地表水体的更有效防治,需要对第四系与基岩风化带之间的红土隔水层进行勘测,勘测内容包括厚度、分布情况、稳定性、阻水能力等。对于富水异常的区域进行验证遥感的检测和物探圈定的勘测,也是行之有效的方法。水位地质钻探钻孔直径比较大,对水文地质可以进行全面探查。但水文地质钻探的工艺比较复杂,在应用过程中需要使用到大型钻孔设备。

        3.3水文地质物探水文地质物探工作主要任务包括以下几点:

        a)查明和圈定富水范围;

        b)测定含水层厚度;

        c)为富水程度进行定性和定量;

        d)勘查松散层厚度和基岩顶面起伏形态,明确其分布范围。

        在开展水文地质物探过程中,需要尽可能采用分辨率较高的高密度电阻率勘测方法,实现富水区域内分布范围的探测和最终确定。在进行水文地质勘测方法的选定时,需要综合分析各种检测方法的优劣,选用适宜的方式。水文地质物探的分辨率比较高,使用比较方便,但使用成本比较高,探查结果准确度不高。

        3.4含水层放水试验开展

        放水试验的主要目的是建立水文地质数值模型,然后在此基础上进行参数反演。渗透系数、给水度等不同地段的水文地质参数都能够获取。在此基础上,进行正演计算,预计矿井涌水量,开展预疏放孔的优化布置工作。在分析煤矿水文地质条件时,需要分析煤矿的主要充水水源,准确判断出主要充水水源类型。如果矿井的主要充水水源存在于侏罗系直罗组砂岩含水层,第四系松散层含水层次之,那么就可以确定开展放水试验的防水层为侏罗系直罗组砂岩含水层。在进行放水试验过后,需要实时监测直罗组砂岩含水层及第四系松散含水层的水位。在开展放水试验的基础上,能够获取直罗组砂岩含水层的补给量等信息,对第四系潜水的补给位置进行进一步圈定[3]。在利用水文地质试验的基础上,进行含水层水文地质参数确定及明确含水层富水性,能够获取不同含水层之间水力联系信息,实现矿井涌水量的准确评价,其中包括不同盘区及工作面的涌水量信息。含水层放水试验一般是在进行扩建矿井或矿井疏排设计补充勘探时使用,探查结果比较可靠,但一般只能在矿坑中使用。

        3.5水文地球化学研

        究在水文地球化学研究中,主要包含三方面研究内容,即水化学成分的分析和研究、同位素组成的分析研究和示踪试验的化学研究。开展水文地球化学研究的目的和任务包括以下内容:

        a)进一步查明地下水的补给、径流和排泄条件等,从本质上来说,地下水是一种能够很大程度上反映地下水环境状况的溶液,对其进行分析能够对其它水文地质条件进行协助分析;

        b)判别煤矿井突水水源,并且在此基础上实现矿井防治水措施的制定。在开展突水水源判别工作时,关键程序在于各个含水层地下水特征组份的寻找;

        c)勘测查明第四系含水层和直罗组含水层之间的水力联系,在此基础上查明地表水和含水层之间水力联系。

        水文地球化学研究比较重视对地下水所处的介质环境进行研究,但在水文地质条件方面的应用还处于初级阶段,还有很大的提升空间。

        3.6建立地下水长期观测网

        在对水文地质孔进行施工的基础上,建立井田地下水长期观测系统,能够为实时动态资料的采集奠定基础,以上资料是对地下水系统中分布和影响规律进行查明和探究的基础,也能够为矿井内部的防治水方法探究提供充分的资料和依据。在进行地下水长期观测网络的建立时,主要内容包括以下几点:

        a)了解不同含水层或同一含水层但区段不同水位变化情况,确定井田范围内地下水流场;

        b)动态观测丰水期和枯水期的地下水位,分析对地下水位产生影响的主要因素,明确地下水位动态变化与其它因素之间的关系,包括降水、矿井疏排水、地表水体等;

        c)有效控制激发流场的分布情况,获取井田或采区内部地下水径流分布情况;

        d)对含水层地下水位进行加密观测,能够在井下突水发生时确定其水源和途径,及时实施补救措施。

        该种方法可以长期监测水文地质情况,获取实时监测数据;缺点是建设成本比较高。

        4结语

        在进行煤矿水文地质条件分析过程中,应根据煤矿实际情况,选择合理的探查方法,这样才能确保探查结果的准确性。无论如何,针对煤矿水文地质条件的相关问题开展更深入的探讨具有重要的价值。

        参考文献:

        [1]王力.三交河煤矿水文地质条件及矿井充水因素分析[J].煤炭技术,2012,31(11):65-67.

        作者:刘晓斌 单位:大同煤矿集团北辛窑煤业有限公司

        第三篇:矿区水文地质勘探方式思考

        摘要:工业生产效率的日益提高,使我国的经济实力以及科技实力更为丰实,此时工业领域对煤炭资源的使用量也呈现上升的趋势,由此也带动了我国采矿事业的发展进程。但是近些年,煤矿坍塌等矿难事故频频发生,造成了经济损失的同时引起了社会动荡。对事故发生原因进行分析,了解到因为在采矿过程中没有做好矿区水文地质勘探工作,不能对矿区的安全隐患及时地清理,最终导致矿区危险事故的发生。

        关键词:矿区;水文地质;勘探方式;研究

        矿区是煤炭采集的主要场地,目前随着我国工业生产对煤炭资源的需求量日益增多,许多矿区扩大了建设规模,频繁的组织矿工开展采煤行动。但是由于对矿区水文的地质缺乏勘探工作,使矿工的人身安全得不到保证。该文笔者对水文地质勘探中存在的缺陷进行分析,研究一些可行的方式去推进对水文地质勘探的工作发展的进程。

        1分析传统矿区水文地质勘探中存在的不足

        首先,勘探人员没有对矿区的自然环境以及人文环境进行充分地探索工作,致使他们只是掌握一些肤浅的常识性内容,因此,在制定矿区水文地质勘探报告时,大部分内容是依据主观体验对该矿区水文地质进行分析以及评价工作,没有深入地对其性质进行挖掘。

        其次,在水文地质勘探手段的选择上存在局限性。我国大部分矿区受到岩石溶液承压水的制约。矿区底部水分突然流出是极为常见的现象,造成这种现象的原因可能是岩溶开裂缝隙中的水文结构发生突变,或者是由于水流与矿岩之间压力相互作用造成的,当然也不排除矿区岩土自身结构发生改变这一因素。可以说,造成底部水流突出的原因是多种多样的,而传统的水文地质勘探手段被应用时,一次应用只能勘探以及查明一种造成水流突出的原因。再者由于造成水流突出的原因有很多种,各个矿区底部的水流突出现象形态各异,比方说,有的矿区在岩溶断层发生底部水流突出这一常见现象,此时的岩溶是罪归祸首,但是进行采矿工作时因为压力的改变也可能造成底部水流突出的现象。因此,在水文地质勘探手段的选择上达不到统一的标准要求。

        最后,因为技术人员不能对灰岩的含有水分和隔开空气的水流层面进行有效地划分,这样他们对两者的厚度以及层面不能明确的掌握,最终致使水文地质预算时,不能将具体数值(抽出水的数量以及含有水分层面的厚度)带入到固定公式中。因为采集的数据不周全,导致技术人怨神怒无法根据水文地质的变化规律采取有效的措施对矿区“堵塞”水质进行“疏导工作”。传统的水文地质勘探工作,只是在与灰岩垂直层面,凭借简洁的勘探工具对灰岩表层的水分进行测量工作,这种水文地质勘探数段不适用在现代矿区复杂的水文地质环境中。

        2依据勘探管理机制,开展水文地质勘探工作

        近些年国务院陆续颁发了一些与加强煤炭生产采集以及矿区地下水管理的制度,《固体地质勘查》《矿区水文地质和工程地质勘查规范》这类制度符合我国矿区地质与矿产资源行业的要求,该类制度是在对矿区水文、地质进行系统的调查工作以后制定的。它总结了物理勘探法、化学勘探法以及钻探、测试等各类方法的优势以及缺陷,这样矿区勘探人员就会在最短的时间内选择与当地矿区水文地质相符的勘探方法开展工作,提高了工作效率。此外在该制度体系中,明确了与煤炭采集工作中各种充水、排水情况有关的环境地质问题,并提出了预防途径以及解决策略。总之,只要及时地参照与矿区勘探有关的管理体制,结合该矿区水文地质的现状,采取合理地勘探方式,此时的矿区水文地质勘探工作就会取得令人满意的效果,矿区隐患得以降低。

        3拓宽矿区水文地质勘探的范围

        煤炭资源采集过程中,地下水的流动形式对矿区开采工作造成很大的负面影响,为了使地下水对开采工作的破坏程度降低至最低水平,矿区水文地质勘探人员就必须拓宽水文地质勘探的范围,探究地下水源存在的区域,摸索不同地段地下水流动的方式。此时勘探人员可以采用钻探的手段,将地下水流抽出或者注入,这样就能探测出地表以下某一矿区地下水流的发展以及变化规律,同时检测出该矿区某区域岩层自然分级的情况。为了达到拓宽矿区水文地质勘探范围的目标,那么就对勘探人员提出标准,要求他们在勘探工作中,准确地掌握重点的工作内容,在工作开展的进程中,落实有规划、有目的、有针对性的勘探指导方针,在此过程中分析矿区充水原因,归纳地下水在不同时段的变化规律,做好工作笔记,为日后矿区防水治水工作做基础。

        4综合应用不同的物理勘探方法

        从以上的论述中可以知道,矿区水质地质勘探的方式有物理勘探法,化学勘探法,钻探以及各种检测方法,其中物理勘探方法在矿区水文地质勘探中应用频率最高。物理勘探方法能够有效地解决煤炭采集过程中遇到的矿区构造或者是充水,排水等复杂问题,在对这类矿区开采进行处理时,可以将地震勘探(高分辨率三维地震勘探)与电法勘探这两种物理勘探方法有机结合,加以应用,最终得到三维数据和钻孔资料数据信息,这样就实现了对矿区目标构造层详细分析的目的,此时勘探人员可利用获得的数据信息使矿区构造层的立体图像得以还原。依据数据以及参照立体图像,水文地质研究人员就能够确切地掌握该矿区压盖隔水层的厚度。总之,积极地应用多种物理勘探方法开展水文地质勘探工作,可以得到准确性高的数据,为水文地质的分析工作提供基础。

        5结语

        矿区水文地质勘探工作是一项繁杂而系统的工程[1],其实促进勘探工作质量提高的方法以及策略很多,除了上文阐述的几点以外,还可以通过提高勘探人员的技能水平以及职业素养使这项工作得以完善。该文笔者结合工作经验,提出了这样的建议:在进行矿区水文地质勘探工作时,要加强组织与管理工作力度,注重对文献资料的采集以及整合工作,为了使当地的矿区建设处于安全状态中,就必须对这些水文地质资料进行开发与应用,解决该矿区水文地质所引发的问题。

        参考文献

        [1]李常.矿区水文地质勘探[J].科技与企业,2014(8):149.

        [2]马睿,张学东.矿区水文地质勘探存在的问题及应对策略[J].内蒙古煤炭经济,2015(8):8.

        [3]王盛,许亚军.矿区水文地质勘探关键问题的探讨[J].矿业工程,2009(3):8-10.

        作者:贺兴荣 单位:陕西省煤田地质局一八五队

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