搜索
1煤田地质勘探水文地质工作方法王智明编录（职工培训用）煤矿开采中地下水、瓦斯、地热是危害矿山的重要原因，地下水对矿山安全的威胁尤为突出，以岩溶地下水威胁最大。因此，煤田地质勘探时必须查明矿区（井田）地下水的补给、径流、排泄条件及以何种方式、哪个部位对矿井产生充水影响，亦即查明矿区（井田）水文地质条件。根据勘查阶段按照现行规范就其水文地质工作内容及其方法进行讨论。第一部分水文地质调查测绘一、调查测绘范围：水文地质测绘分为区域和矿区。区域水文地质测绘范围应包括一个完整的水文地质单元，以查明区域地下水的补给，径流、排泄条件为重点，水文地质条件简单的矿床，可不进行区域水文地质测绘；矿区水文地质测绘应包括矿床疏干可能影响的范围及补给边界，以查明矿床充水因素及矿区水文地质边界条件为重点。水文地质测绘比例尺，区域一般采用1：50000~1：10000；矿区一般采用1：10000~1：2000二、调查测绘方法1、利用航片、卫片进行，水文地质遥感遥感判释的目的是指到野外水文地质测绘路线的选择，合理安排勘查工作，减少野外工作量提高勘查资料质量。2、利用地形地质图进行水文地质调查测绘三、判释判释或水文地质调查测绘的内容：1、划分地貌单元、成因类型、地貌形态及其与构造的关系、地下水2的分布等；2、地层岩性：分松散地层、可溶性岩层、非可溶性岩层。松散地层主要调查：成因类型、堆积方式、物质成分、颗粒、分选性、密实度、孔隙充填物及充填程度、方式、厚度及变化、含水层与隔水层的接触关系、泉水出露方式及流量。可溶性地层重点调查：岩溶发育的时代、层位、程度、规律、类型、规模、形态、充填物；岩石的化学成分、地层组合、结构面特征；地下水的补给、径流、排泄条件，泉井流量、特别是暗河进出口流量等。非可溶性岩层重点调查：裂隙的成因类型、性质、大小、延展方向、密度、充填物及及充填程度；3、地质构造：大地构造体系往往控制着区域水文地质条件，地质构造控制着含水层和隔水层的分布规律、对地下水的形成、富集影响很大。对地构造着重调查以下内容：A、地质构造轮廓、线形构造及其走向、形构造的迹象：B、褶皱：分析形成时代、不同构造体系之间的复合、联合关系。查明区域构造体系对区域地下水的埋藏、分布、运动条件的控制作用，预测区域地下水的富集规律；C、断层：性质、产状、规模、断裂破碎带的宽度及其胶结物与胶结情况，断层带与地下水的形成、分布，确定其水水文地质条件，富水部位、富水程度，泉水流量等；4、各种水文地质现象：泉井（类型、地层层位、高程、流量、补给3方向、水温、物理性质）、生产井、老窑（见――）、地表水体（河、湖、塘、浜等）、古河道、岩溶及其形态和成因类型、暗河入口、出口、圈定地表水体的范围、分析水系发育特征；对于河流穿过岩溶含水层或断层时应设观测站观测其漏失量。5、分析地下水的补给、径流、排泄等区域水文地质条件。四、水文地质调查路线的布置：根据已有的地形地质图、水文地质图、航（卫）片水文地质判释资料。尽量考虑调绘的需要，能满足查明测区水文地质条件为准。1、调绘路线布置在地层、构造、地貌变化大、出露最多、最完善的典型地方2、调绘路线布置的原则：a、调绘路线垂直岩层走向、主要构造线、分水岭布置；b、山前地区穿越洪积扇的各带向平原方向布置；c、平原地区垂直河流、阶地、沿微地貌变化最大的方向布置，也可沿含水层走向或天然排水沟和渠道布置；d、自流水盆地应穿越地下水的补给、径流、排泄区布置，横穿各含水层与隔水层布置。五、资料的整理与分析：根据调查测绘所获得的资料整理，划分水文地质单元、了解地表、地下水的补给、径流、排泄的条件及地下水富集部位；了解含水层的富水性及岩溶发育规律；岩溶发育与岩性、地质构造、节理裂隙的关系。对区域4及井田水文地质概貌有一个全面的了解，便于指导水文地质勘查工作。第二部分钻孔简易水文地质一、钻孔简易水文地质观测目的意义钻孔简易水文地质工作，是利用钻孔在钻井过程中观测冲洗液消耗量、回次水位变化以及发生的钻具下落、涌、漏水等现象的记录和岩芯裂隙、溶蚀现象的鉴定以了解含水层的数量、埋深、厚度、富水性和水文地质一般特征与变化规律。钻孔简易水文地质观测方法简便、经济，具有点多面广的特点。对了解勘探区含水层的特征、变化规律具有一定的优越性，特别是对岩溶、裂隙含水层的不均一性的了解更具优越性。通过大量的简易水文地质观测资料分析，掌握了含水层的基本特征和变化规律后，有目的、目标布置专门水文钻孔，解决水文地质问题，避免盲目性。实践证明，简易水文地质观测工作是进行勘探取得水文地质成果不可忽视的基础工作。同时还能及时掌握孔内情况，发挥指导钻探施工的作用。二、钻孔简易水文地质观测方法及要求（一）、冲洗液循环系统的要求1、沉淀池、水源池或储浆池的规格，应根据钻孔的深度、孔经、钻进方法及场地条件确定。一般沉淀池的深度不小于0.8m；水源池的深度不大于1.4m，但储水量不得小于1.5m3，便于消耗量的计算。2、循环槽的总长度不得小于15.0m，宽度为30㎝，高度20㎝，坡度1／100－1／80，每个1.5m设一挡板，以便于岩屑的沉淀及钻孔涌水5时便于流量的观测。3、循环系统应挖设在离塔基及厂房1.0m以外，并应防止漏失及雨水的侵入。（二）、简易水文地质观测方法及要求原煤炭部颁发的《煤田地质勘探钻孔简易水文地质观测规程》有关规定如下：1、一般要求①、钻孔简易水文地质观测，系利用地质勘探钻孔观测编录与水文地质有关的资料。其成果既是研究评价勘探区水文地质条件的重要基础，又是合理布置专门水文地质钻孔的依据。煤炭资源地质勘探各阶段都应做好钻孔简易水文地质观测工作。②、在地质勘探钻孔的岩芯鉴定编录工作中，应做好有关水文地质特征的描述，内容包括:岩性、成份、粒度、胶结物及其胶结情况；节理裂隙性质及其发育情况；岩芯破碎情况和岩芯采取率；岩溶发育及其充填情况等。③、地质勘探钻孔，在钻进过程中应认真做好与水文地质有关现象的观测和记录，内容包括:钻孔中水位的变化；冲洗液的消耗、漏失情况；水、气的涌出及油、气的显示；水温的异常，严重坍塌掉块情况，钻孔中遇溶洞、大裂隙、流砂与钻具突然下落等情况。④、根据勘探区具体的水文地质条件，对观测层段或观测内容有所选择时，须在勘探设计中提出，并在钻孔设计（技术指示书）中加以明确。⑤、需要进行消耗量观测的钻孔，冲洗液的循环系统要符合钻探规程6的规定，并在开钻前进行检查验收，以保证观测成果的质量。⑥、钻进过程中发现漏水需堵漏时，应经主管水文地质技术人员同意，方可进行堵漏。对堵漏起、止深度及所用的方法、材料、时间、效果等情况，应做详细的记录。2、观测方法与要求①、消耗量观测A.冲洗液消耗量系指纯钻进时间内钻孔中消耗的冲洗液。在正常钻进时，每小时观测一次。不足一小时的回次，每回次观测一次。发现冲洗液漏失时，应每10～30分钟观测一次。冲洗液全部漏失时，应开大水泵测定其最大漏失量。调整泥浆时不进行消耗量观测，但应记录泥浆的比重和粘度的变化。B.冲洗液消耗量观测方法:钻具下至孔底，待冲洗液正常循环后开始观测水源箱（池）内冲洗液的数量，观测结果称原有量。然后每隔一小时观测一次，直至钻程终了为止，每次观测结果称现有量。钻进期间在水源箱（池）内加入的冲洗液数量称新增量。计算公式如下:原有量+新增量-现有量＝消耗量②、水位观测A.回次水位观测，系指在每次钻程的提钻后和下钻前各测一次水位，其间隔时间不少于5分钟；扩孔、采煤（除煤层含水层外）、处理事故、专门提取岩芯、扫孔及人工补斜，可不观测回次水位。B.钻进中若遇涌水，提钻后水位涌出井口，可不测回次水位，但应在下钻前观测一次涌水量。7C.水位深度大于200米时，可以酌情处理。D.停钻时间较长，应每2小时观测一次水位，水位基本稳定后.可改为每四小时观测一次，直到重新钻进。E.水位测量工具的深度记号要清楚准确，便于读数。单位用米，读至小数点后二位。③．泥浆钻进简易水文观测钻孔遇岩芯破碎，垮塌严重，需要保护孔壁，常常采用泥浆钻进，因此有必要研究泥浆钻进简易水文的观测问题。A．泥浆对钻孔涌水量的影响：泥浆影响程度与泥浆质量、扩散范围、含水层特征、孔内压力、钻进时间长短有关。据辽宁煤田地质局对松散地层中泥浆钻进孔进行开挖发现，泥浆扩散范围1－1.5m；河北省水利电力厅勘探队开挖发现，钻孔周围2－3m泥浆与砂砾石形成柱状混合体。据试验对比，泥浆钻进的涌水量比清水钻进小22－25％；清水钻进比泥浆钻井的涌水量大29－33％。B．钻孔泥浆水位的换算：孔内泥浆压力与含水层的水压力必须保持平衡，这主要取决于孔内泥浆比重（孔内泥浆向含水层的压力）与泥浆切力（含水层向孔内泥浆柱的阻力）。根据这一原理，钻孔泥浆水位可以用下式换算为含水层近似水位：h2＝h1γ－DhQ250.1泥浆水位换算示意图8式中：h1—孔内泥浆水柱高度（m）；h2—含水层水柱高度（m）；γ—泥浆比重；Q—泥浆切力（mg/㎝2）；D—钻孔直径（㎝）。根据换算结果，用普通泥浆钻进时（粘度8－12秒、比重1.1－1.5、静切力10－20mg/㎝2）水位相差不大，不必换算；使用特殊泥浆（比重大、切力小或比重小、切力大，泥浆水位必须换算。C．泥将钻孔简易水文观测资料分析在钻进中，不断揭露新的含水层（带），钻孔泥浆柱压力与含水层地下水压力的平衡受到破坏，孔内泥浆水位上升或下降、泥浆消耗量大或漏失、泥浆被稀释呈负消耗量（即含水层涌水）。通过对钻孔泥浆水位、消耗量的观测，可以初步判定含水层（带）的富水性。分析运用时要注意掌握以下三种情况：第一、钻孔遇富水性强的含水层（带），泥浆消耗量4.0m3/h或遇大量涌水（泥将很快被稀释），所测得的钻孔泥浆水位接近含水层真实水位；第二、钻孔遇富水性中等的含水层（带），泥浆消耗量1.5－4.0m3/h，观测数据能反映含水层（带）富水性的变化，换算后的水位与含水层（带）实际水位相近；第三、钻孔遇富水性弱的含水层（带），泥浆消耗量1.5m3/h，岩层裂隙或孔隙容易受到泥浆扩散粘糊堵塞，孔内泥浆水位随孔深而下降，换算的水位可靠性差。④、稳定或近似稳定水位观测A.钻进中遇有严重漏水、涌水的层段，应根据需要进行稳定（静止）9或近似稳定水位的观测，必要时可将钻孔改做专门水文孔，进行抽水、放水试验。B.稳定（静止）水位观测，按《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》的有关规定执行。C.近似稳定水位观测符合下列条件之一时，可停止观测：（a）每小时观测一次，连续三次水位无变化；（b）水位呈单一方向变化，每小时水位差不超过5厘米，且已连续观测三小时；（c）水位呈锯齿状变化，每小时水位差不超过10厘米，且已连续观测三小时；（d）虽达不到上述要求，但总观测时间已超过24小时。三、勘探区钻孔简易水文地质观测工作量根据《矿区水文地质工程地质勘探规范》GB12719－91规定，以“孔隙裂隙充水为主的矿床”和以“岩溶充水为主的矿床”规定的钻孔简易水文地质观测的孔数不一样，详见下表。孔简易水文地质观测工作量表矿床充水类型普查、详查阶段勘探阶段观测孔（％）复杂程度简单中等复杂孔隙充水为主的矿床全部观测10～2030～4050～60裂隙充水为主的矿床全部观测30～4050～6070～80溶蚀裂隙充水为主的矿床全部观测50－6060－7080－90溶洞充水为主的矿床全部观测60－7070－8080－90暗河充水为主的矿床全部观测80－90四、钻孔简易水文地质观测资料的分析与应用（一）、对原始记录资料的要求钻孔简易水文地质观测所取得的数据与现象的记录，是我们正确认识10孔内水文地质情况的素材，根据需要，将这些素材编制成能够综合反映井田（矿区）水文地质特征的各种图表。因此，观测的原始记录要及时、真实、观测内容要齐全，记录要清晰，不得涂改。钻孔简易水文地质观测成果资料应及时整理。根据《钻孔简易水文地质观测记录表》、结合《岩性分层鉴定表》、《岩芯记录表》、《钻探班报表》，能综合整理出以下几种图表，分析井田（矿区）水文地质特征。1.钻孔简易水文地质柱状图；2、钻孔简易水文地质对比图；3、主要隔水岩层厚度变化图；4、主要含水层消耗量分区图或富水性