煤矿水文地质补充勘探1

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地质勘探定义: 是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床,为查
明矿产的质和量,以及开采利用的技术条件,提供 矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料,对一 定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌 等地质情况进行调查研究工作。

勘探类型
1、资源勘探
石油、煤炭、天然气、金属非金属矿产资源等;
2、工程地质勘探(勘察)
3、数值法 数值法是随着计算机的出现迅速发展起来的
一种近似计算方法,常用的是有限元法 足够的观测孔和清晰的边界条件
建立数学模型
反求参数 预测计算

五、煤矿水文地质勘探成果
补充勘探成果的特点:
1、不同于资源勘探成果,资料累积,分析研究程度不足; 2、补充勘探的成果不仅来源于补充勘探所取得的资料,还来源于前期勘 探、生产实际揭露等,其成果是综合性的; 3、水文地质补充勘探成果紧紧围绕煤矿生产实际,必须回答煤矿水文地质 疑难问题,为解决水害问题提供地质依据。 4、成果应不断更新,随时补充、修正和完善。
上,建立矿区水文地质模型和数学模型选择有代表性的参数及合 理
的方法计算矿区正常和最大涌水量。主要方法有:比拟法、数理 统
计法、水均衡法、解析法、数值法和物理模拟法等。必须注意计 算

矿井涌水量计算
1、比拟法: 富水系数:
采空面积富水系数: 采掘长度富水系数:
单位涌水量比拟法:
函数关系比拟法: (降深、巷道长度、雨季补给增长系数)
位下降速度<2cm/h
孔封闭
原状水样
单孔抽水试验稳定时段延 续时间不少于8小时
水位、冲洗液消耗、孔内 情况、岩心描述等
பைடு நூலகம்

钻孔结构设计
考虑因素:孔深,孔径、抽水试验等

抽水试验
抽水孔与观测孔布置
试验抽水
正式抽水:三个降深 ;延续时间与稳定时间; 静止水位与恢复水位观测要求;
抽水试验资料整理

水文地质补充勘探成果内容如下: 补勘成果
专项测试、专项设计

煤层底板破坏深度测 试
钻孔布置——以辛置东四409工组面为 例

煤层底板破坏深度测 试
测试方法

煤层底板破坏深度测 试

煤层底板破坏深度测 试

煤层底板破坏深度测 试

煤层底板破坏深度测 试
工作面底板采前、采后渗透性系数的变化,反映了
采动对底板的破坏程度。以采后和采前渗透系数的增量
及开采 后及开采前渗透系数的比值作为底板破坏深度
的判别指标。
两个判据
测试深度
7.51~13.87 8.98~9.03 9.96~10 10.94~11 12.4~14.43
K1
13.87 2.112 282.74 97.5
0.69
K2
16.43 50.36 320.32 109.64
1.92
K2/K1

抽水试验
稳定流:钻孔出水量和动水位同时出现相对稳定,
并延续一定时间。一般要求三个降深,
设最大降深为s1,
一般地:
非稳定流:抽水过程中保持水量稳定,观测水位变化 或保持水位稳定,观测水量变化。符合实际。

含水层的划分
勘探过程中如何划分含水层? (1)岩石孔隙裂隙发育——有储水空间
提供较多的储水空间,形状各异,空隙、溶隙、孔洞、张开结构面等。 岩层的储水空间在开采之前是天然的,开采过程或开采之后有人为的因 素,比如采矿引起的导水裂隙带,水文地质补充勘探就将面临这种问题。 勘探过程中如何发现这些储水空间呢?主要通过钻探充洗液的消耗来判 定。测井、流量测井等方法也能从岩层的物理性质和岩层水流动状况反映 岩层是否为含水层。 (2)孔隙裂隙连续性好——有径流条件 (3)丰富的水源与补给源——有补给条件

煤矿水文地质勘探特征
它一般应分阶段循序进行。矿井水文地质勘探为矿井建设、采掘、开拓 延深、改扩建提供所需的水文地质资料,并为矿井防治水工作提供水文 地质依据,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 探是在矿井建设和生产过程中进行的,它既可以验证和深化煤田地质勘 探对井田(矿井)水文地质条件的认识,又可以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。可见矿 井水文地质勘探是煤田地质勘探所不能取代的。对于水文地质条件复杂 和极复杂的大水矿井,尤其是这样。
矿井水文地质类型:划分的目的是保证矿井安全生产,按照不同类型水文地质条件, 对煤矿安全进行安全监管。 比如:水文地质条件复杂的矿井要求设立专门的防治水机构,装备必要的防治水抢险 救灾设备,探放水应当坚持“有掘必探”原则,

煤矿防治水规定
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: 1、矿井主要勘探目的层未开展过水文地质勘探工作的; 2、矿井原勘探工程量不足,水文地质条件尚未查清的; 3、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; 4、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; 5、矿井开拓延伸、开采新煤系(组)或者扩大井田范围 设计需要的; 6、特殊地质条件部位或者深部煤层下伏强含水层,煤层底板带压, 专门防治水工程提出特殊要求的; 7、各种井巷工程穿越强富水性含水层时,施工需要的。
资料收集、地貌地质、地表水体、井泉、古井老窑 生产矿井、周边矿井、地面岩溶调查。
煤矿防治水规定中有比较详细的要求

煤矿水文地质勘探方法与手段
2、水文地质钻探
它所完成的任务内容包括以下几个方面: (1)完善并建立含水层水动态观测系统; (2)形成矿井水文地质试验系统; (3)为岩石力学性能测试取样、测试提供条件; (4)探查目的含水层岩性、厚度和富水性; (5)探查开采煤层底板至奥灰含水层间隔水层岩性、厚度及隔水性

三、煤矿水文地质补充勘探设计
1、补勘的目的、任务 目的:防治水。任务确定应全面分析已有资料,确定补勘的任务。 2、补勘的依据:规范规程、资料来源 3、补勘的范围 矿井?采区?工作面?下组煤?上组煤?煤系地 层含水层?太灰含水层?奥灰含水层? 4、补勘技术手段及工程量:根据任务及规程(勘探类型)确定。 5、工程预算 6、成果设计
由矿井建设开始,到开采结束期间所进行的一切勘探, 统
称矿井地质勘探。按其目的之不同,分为矿井资源勘探 、

煤矿水文地质勘探
矿井建设生产阶段所进行的水文地质勘探,一般视为煤 炭资源勘探阶段的水文地质工作质勘探)的继续与深入,
多带有补充勘探的性质 。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,并为水 文地质研究积累资料。
电阻率、自然电位、自然伽玛、井径、井温、井斜测量;井中流体测量、超 声成像测井、声速、伽玛伽玛、井液电阻率、井液、钻孔电磁波法测井。

煤矿水文地质勘探方法与手段
4、化 探
水化学分析方法的简称。地下水的化学成份往往代表着其赋存地层的环境特征, 按照各种特征离子的含量、矿化度、水质类型等,可以对不同含水层地下水做 出区分,从而对井下涌水的来源进行识别。
1.184092 23.83333 1.132898 1.124549
2.753813
ΔK
2.554655 48.224 37.576 12.144 1.218578
•得出:底板岩层采动破裂深度在8.98-9.03m处

煤层底板破坏深度测 试

煤层底板破坏深度测 试

煤层底板破坏深度测 试

关于测井
水文地质补充勘探一般应进行钻孔测井,测井可以:
a. 确定含水层、隔水层、软弱夹层的层位与厚度; b. 确定断裂带、裂隙带和岩溶发育带的位置及厚度; c. 划分地层组,编录钻孔柱状剖面; d. 划分咸淡水界面; e. 测定钻孔中含水层之间的补给关系; f. 估算水文地质参数,包括地下水矿化度、孔隙率、渗透系数、流量及涌水量等; g. 测定钻孔技术状况,包括钻孔孔径、孔斜,寻找孔内事故位置; h. 地层物性参数测量。
煤矿水文地质补充勘探1
2020年6月2日星期二
煤矿水文地质勘探
一、煤矿水文地质勘探的概念与特征 二、煤矿水文地质勘探规范 三、煤矿水文地质勘探设计 四、煤矿水文地质勘探方法与手段 五、煤矿水文地质勘探成果 六、煤矿水文地质勘探新技术 七、焦煤集团矿井水文地质补充勘探状况

一、煤矿水文地质勘探的概念与特征

带压系数测试
•Dw>TS •Dw=TS •Dw<TS
不突水 一般不突水,或渗透出水,水量有限 突水

煤矿水文地质勘探方法与手段
7、矿井涌水量计算
矿区水文地质工程地质勘探规范:
对补充勘探,当水文地质条件变化不大时,可用比拟法预测矿井 涌
水量。矿井涌水量计算必须建立在正确认识矿区水文地质条件基 础


煤矿水文地质勘探方法与手段
钻孔布置原则 钻探孔数确定 钻探参数设计 钻探工艺要求 钻探成果要求 钻孔封孔设计
钻探工程设计

钻探工艺设计
项目 钻孔偏斜 孔深误差 钻井液
取芯
地质编录
水文测井 下管止水 水质取样 简易水文
质量要求
工作内容
<1.5°/100m
每30m测斜一次
≤1.5‰
清水钻进
必须采用泥浆钻进时,应采取 有效洗井措施。
完整岩层岩芯采取率70%;破 碎带>60%
详细记录涌水、掉块、塌孔、缩径、逸气、掉钻 等现象层位和深度,岩性、裂隙性质、密度、风 化程度、岩溶特性及发育深度。
全孔测井
视电阻率、自然电位、自然伽 玛、井温、井斜。
优质无缝钢管,止水后管内水 套管封闭止水自管底注浆,全

二、煤矿水文地质勘探规范
1、《矿区水文地质地质工程地质勘探规范 》(GB12719-91) 2、《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215-2002) 3、《煤矿防治水规定》(国家安监总局、煤矿监察局)
勘探类型划分:(依据矿床主要含水层的储水空间特征)
三 类
第一类:孔隙充水矿床 第二类:裂隙充水矿床 第三类:岩溶充水矿床

四、煤矿水文地质勘探方法与手段
常用技术 •
勘探新技术
计算机模拟
矿井涌水量计 算
水文地质测 试
水文地质试 验
化 探
物 探
水文地质钻 探
水文地质测 绘
煤矿水文地质勘探方法与手段
1、水文地质测绘
方法:水文地质调查,地面和井下水文地质观 测
手段:测绘、观测、填图、绘图、记录等 水文地质调查内容包括:
三 型
第一型:水文地质条件简单矿床 第二型:水文地质条件中等矿床 第三型:水文地质条件复杂矿床

水文地质勘探类型和矿井水文地质类型区别
水文地质勘探类型:划分的目的是为不同类型矿床的勘探工程设定不同工程量、勘探 程度以及矿井涌水量计算等技术要求。 比如:孔隙充水简单型矿床在勘查阶段的水文地质剖面要求至少一条,但在复杂型矿 床要求至少4条剖面,各剖面上不少于3个水文孔;水文地质条件简单的矿区,可计算 全矿区的正常和最大涌水量。 立足与勘探,围绕如何将勘探工作做好,与开采安全关系不大。
目的与任务 取样方法
水质测试项目
工作量设计
成果要求
化学勘探设计

煤矿水文地质勘探方法与手段
5、水文地质试验
抽水试验
放水试验
注水试验
连通试验
水文地质试验设计

煤矿水文地质勘探方法与手段
6、水文地质测试
岩石物理力学性质测试 地应力测试 煤层顶底板破坏深度测试 带压系数测试

矿井涌水量计算
2、解析法
(1)概化:建立数学模型,把实际问题抽象成数学问题 ;
(2)计算:对数学模型进 行承计压算转。无压公式: 大井法 Q=1.366K[(2H-M)M-(H-S)2]/(LgRo-Lgro)
r 引用半径
0
:Sm 最大水位降
ax:
边界条件:四周进水

矿井涌水量计算
大型及重要建设项目场地:港口码头,机场等;
3、水文地质勘探
供水勘探,开采水文地质条件勘探等;
4、各种专项勘探:
煤层气勘探、科学地质勘探、地震勘探等。

煤矿地质勘探
煤矿勘探期:资源勘探为主
地质报告
煤矿生产期:资源开采 为主
生产地质报 告
煤矿生产期:防治水为 主
水文地质报告
矿井地质 规程
钻孔单位涌水量<0.001L/s.m的岩层为隔水层

煤矿水文地质勘探方法与手段
3、物 探
目的与任务
物探方法设计
工程量设计
成果要求
物探工程设计

物探方 法
•物 探
•地面瞬变电磁法 •直流电法
•频率测深法 •音频电穿透法 •瑞雷波地震勘探法 •槽波地震勘探法 •高分辨地震勘探法 •地质雷达勘探法
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