煤矿水文地质勘探

煤矿水文地质勘探

中煤科工集团西安研究院王新研究员

煤矿水文地质勘探

一、煤矿水文地质勘探的概念与特征

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）

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；（供水与防治水）

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。

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。

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）

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。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。

煤矿安全规程

282条：新建矿井揭露的水文地质条件比地质报告复杂的，应当进行水文地质补充勘探，及时查明水害隐患，采取可靠的安全防范措施。

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

四、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：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

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；

钻探工艺设计钻孔结构设计

抽水试验

对地下水进行定量研究的重要手段。回答:

1、钻孔涌水量与水位下降关系

2、获取含水层参数，渗透系数、导水系数和储水系数等

3、求得含水层影响半径、降落漏斗形状等资料

4、含水层之间联系；

5、含水层边界条件及隔水层参数等

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

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，S2=2/3S1

一般地：S3=1/3S1

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

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

地面瞬变电磁法