三礦水文地質(zhì)類型劃分報告
目 錄
1.水文地質(zhì)類型區(qū)的劃分…..……………………….………….3
1.1水文地質(zhì)類型區(qū)的定義………………………….…………….3
1.2水文地質(zhì)類型區(qū)特征…………………………………………...3
1.3水文地質(zhì)類型區(qū)劃分原理………………………….……………3
2.劃分區(qū)礦井概況………………………………………………..3
2.1位置交通………………………………………………………….4
2.2地形地貌………………………………………………………….5
2.3氣象水文…………………………………………………..…...5
2.4地震……………………………………………………………….5
3.水文地質(zhì)類型區(qū)劃分成果…………………………………....5
4. 水文地質(zhì)類型區(qū)的劃分、地下水補、徑、排條件………...5
5.以往地質(zhì)和水文地質(zhì)工作…………………………………...6
6.地質(zhì)概況………………………………………………………..7
6.1地層……………………………………………………………...7
6.1.1寒武系(∈)……………………………………………..…7
6.1.2奧陶系中統(tǒng)馬家溝組(02m)…………………………...7
6.1.3石炭系上統(tǒng)(C2)………………………………………..8
6.1.4二疊系(P)……………………………………………...8
6.1.5三疊系下(T)…………………………………………….9
6.1.6新近、第四系(N+Q)……………………………….....9
6.2構(gòu)造……………………………………………………………...9
6.2.1嵩山背斜……………………………………………..10
6.2.2五指嶺斷層……………….………………………….10
6.2.3柳樹溝正斷層(F3)…………………………..10
6.2.4郭小寨斷層……………………………………..11
6.2.5新寨斷層…………………………………………11
7.區(qū)域水文地質(zhì)概況……………………………………..…11
8.礦井水文地質(zhì)條件…………………………………………12
8.1含水層概況…………………………………………………12
8.1.1碳酸鹽巖類巖溶裂隙承壓含水層組…………………12
8.1.2太原組下段灰?guī)r含水層……………………………..13
8.1.3太原組上段灰?guī)r含水層……………………………..13
8.1.4砂巖裂隙承壓含水層組………………………………14
8.1.5第三、四系砂礫石孔隙水含水層組…………….….14
8.2充水因素分析………………………………………………15
8.2.1礦床充水因素……………………………………..…15
8.3礦井涌水量預(yù)算……………………………………………16
8.3.1預(yù)算方法確定……………………………………..…16
8.3.2礦井涌水量預(yù)算…………………………………..…16
8.3.3礦井涌水量預(yù)算結(jié)果及其評價…………………..…16
9采煤工作面及掘進(jìn)工作面水文地質(zhì)類型特征及措施………….19
10結(jié)語………………………………………………………..19
參考文獻(xiàn)………………………………………………….20
水文地質(zhì)類型劃分報告
1.水文地質(zhì)類型區(qū)的劃分
1.1水文地質(zhì)類型區(qū)的定義
水文地質(zhì)類型區(qū)是指按照地下水含水層巖層的結(jié)構(gòu)條件及地貌形態(tài)和成因相似性劃分的獨立或相對獨立的區(qū)域。
1.2水文地質(zhì)類型區(qū)特征
水文地質(zhì)類型區(qū)特征是地下水按一定的地下水流域分布、運移、在一定的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件制約下,在一定的空間范圍內(nèi)儲存、運動,完成補給、徑流、排泄過程。
(1) 具有一定的容積和內(nèi)部組合。
(2) 在空間范圍內(nèi)有勢能的轉(zhuǎn)換技能。
(3) 具有一定的邊界類型和構(gòu)造組合。
(4) 具有相對獨立的補給、徑流、排泄系統(tǒng),即同一地下水類型區(qū),一定的排泄量等于一定的補給量。
(5) 與相鄰的水文地質(zhì)類型區(qū)存在一定的聯(lián)系。
(6) 具有一定的水質(zhì)類型和組合關(guān)系。
1.3水文地質(zhì)類型區(qū)的劃分原理
1.3.1劃分原則
(1)水文地質(zhì)類型區(qū)勘查和地下水資源評價相結(jié)合。
(2)水文地質(zhì)類型區(qū)與地質(zhì)成因相結(jié)合
(3)主要含水層的介質(zhì)類型與地形地貌、埋藏條件、巖性、透水性能和地下水化學(xué)類型相結(jié)合。.
2劃分區(qū)礦井的概況
河南紅旗煤業(yè)股份有限公司三礦位于鞏義市大峪溝鎮(zhèn)玉皇廟村,井田走向長1000m,傾斜寬1200m,面積1.1k㎡,保有資源儲量455萬噸,可采儲量234.8萬噸,設(shè)計服務(wù)年限11年。礦井正常涌水量30m3/h,最大涌水量60 m3/h,水文地質(zhì)條件簡單。煤層無自燃發(fā)火傾向煤塵無爆炸危險性,煤層不易自燃,開采技術(shù)條件良好。礦井設(shè)計設(shè)計生產(chǎn)能力為15萬噸/年,井田開拓采用立井單水平上山開采,首采區(qū)為11采區(qū),采區(qū)采用前進(jìn)式,工作面采用后退式,通風(fēng)采用中央并列式的通風(fēng)方式
2.1位置、交通
河南紅旗煤業(yè)股份有限公司三礦位于鞏義市大峪溝鎮(zhèn)玉皇廟村,東距大峪溝2㎞,西距鞏義市15㎞。本區(qū)交通以公路為主,310國道從礦區(qū)南部經(jīng)過,并有簡易公路與310國道相連,交通便利。地理坐標(biāo)為:東經(jīng)為113°05′52″—113°06′37″,北緯34°42′39″—34°43′28″。
大峪溝河南紅旗煤業(yè)股份有限公司三礦邊界拐點一覽表 表1—1
序
號地理坐標(biāo)直角坐標(biāo)
東經(jīng)北緯XY
1113°05′52″34°43′01″384362038417358
2113°06′01″34°43′16″384409538417593
3113°06′03″34°43′28″384446038417635
4113°06′37″34°43′27″384445238418506
5113°06′37″34°42′39″384295038418500
2.2地形地貌
本區(qū)屬于低山丘陵地帶,地勢總體南北高中間低。區(qū)內(nèi)地形起伏較大,海拔標(biāo)高為+250~+320m,相對高差70m。地表大部分被黃土覆蓋。
2.3氣象、水文
本區(qū)屬黃河流域伊洛河水系。大峪溝礦位于礦區(qū)西北部,屬季節(jié)性河流,旱季水量變小或斷流。本區(qū)歷年洪水位為+150~+175m。地表受大氣降水控制,區(qū)內(nèi)地面沖溝發(fā)育,及地表坡度大,雨季洪水匯集,形成暫時性地表徑流,平時干枯,區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡單。
本區(qū)屬大陸性半干旱氣候。夏季炎熱多雨,冬季寒冷干燥。
2.4地震
據(jù)鞏義市地震局資料記載,滎鞏一帶曾發(fā)生過40余次地震,其中破壞性較大的是公元119年3月10日汜水地震,震中烈度為八度,震中在洛陽附近。距今最近的一次地震發(fā)生在1973年12月14日,震級為3級。上述歷次地震對本區(qū)域均有波及。
3.水文地質(zhì)類型區(qū)劃分成果
紅旗三礦煤田屬華北內(nèi)地層嵩箕地層小區(qū)有4個類型小區(qū)。區(qū)內(nèi)地層出露比較齊全,主要發(fā)育地層為:古生界寒武系、奧陶系中統(tǒng)、石炭系中統(tǒng)二疊系, 中生界三疊系中下統(tǒng)新生界新近系、第四系。礦區(qū)主要以斷層處褶曲軸部裂隙密布帶、新構(gòu)造活動強烈的斷裂帶、老窯區(qū)等作為邊界來劃分的。通過這樣的劃分大大減少了礦區(qū)的開采難度、節(jié)省了大量的人力物力資源,提高了安全系數(shù),從而增加了開采效率。
4. 水文地質(zhì)類型區(qū)的劃分、地下水補、徑、排條件
綜合分析了礦上的各水文地質(zhì)類型區(qū)條件,地下水的補給來源為大氣降水入滲補給及降水形成的地表徑流和出露泉水的再入滲補給。地下水徑流處埋藏性巖溶水外,一般徑流路徑較短。地下水自然排泄方式有三種,一種是含水層被水流切割,地下水以泉水形式排泄,一種是兩翼裸露巖溶區(qū)接受降水入滲補給后沿近于垂直向斜軸向的壓張斷層匯集后,分別向南向北滲流成為主要的補給來源。另一種是淺層的地下水以蒸發(fā)的形式排泄。
5.以往地質(zhì)和水文地質(zhì)工作
2003年河南省煤田地質(zhì)局三隊對大峪溝井田內(nèi)東段(面積73916k㎡)進(jìn)行了二1煤層瓦斯地質(zhì)勘察工作,施工7孔,鉆探進(jìn)尺2568.88m,用解析法完成二1煤瓦斯樣10個。于2003年12月提交了《鄭州市大峪溝礦務(wù)局井田東段二1煤層瓦斯地質(zhì)總結(jié)》,根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》確定本區(qū)二1煤層屬無突出危險煤層。河南省煤田地質(zhì)局于2003年12月組織專家評審?fù)ㄟ^了該總結(jié)。
2006年10月,河南省煤炭地質(zhì)勘察研究院受鄭州市大峪溝礦務(wù)局委托,編制了《河南省鄭州市大峪溝礦務(wù)局煤炭資源儲量核查報告》,其核查范圍包括了鄭州市大峪溝礦務(wù)局煤礦、紅旗一礦、紅旗二礦、河南紅旗煤業(yè)股份有限公司三礦、小關(guān)一礦、小關(guān)二礦,各礦井資源儲量未單獨進(jìn)行核實估算。該報告經(jīng)北京中礦聯(lián)咨詢中心以中礦豫儲評【2006】205號文下達(dá)了礦產(chǎn)資源儲量評審備案證明。
上述地質(zhì)工作,對本區(qū)的地層、構(gòu)造、煤層、水文地質(zhì)、瓦斯地質(zhì)及其他開采技術(shù)條件均有詳細(xì)論述,為本次水地質(zhì)編寫提供了較為可靠的地質(zhì)資料
6.地質(zhì)概況
6.1地層
礦區(qū)煤田屬華北內(nèi)地層嵩箕地層小區(qū)。區(qū)內(nèi)地層出露比較齊全,主要發(fā)育地層為:古生界寒武系、奧陶系中統(tǒng)、石炭系中統(tǒng)二疊系, 中生界三疊系中下統(tǒng)新生界新近系、第四系。
6.1.1寒武系(∈)
出露在煤田南部的青龍山、雞冠山、小頂寨一帶,分下、中、上三統(tǒng),均為整合接觸。與下伏元古界震旦系呈假整合接觸。
下統(tǒng)(∈1):底部以綠黃色泥質(zhì)石灰?guī)r、淺灰色白云巖為主;下部為灰色~深灰色中厚~厚層狀石灰?guī)r;上部為雜色砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r夾粉砂巖。厚度182~308m,均厚245m。
中統(tǒng)(∈2):下部為紫紅、黃綠色泥巖與中細(xì)粒砂巖疊加,偶夾石灰?guī)r;中部為厚層狀石灰?guī)r與黃綠色頁巖、泥巖相互疊加;上部為深灰~灰色厚層狀石灰?guī)r,具鮞狀結(jié)構(gòu),含泥質(zhì)團(tuán)塊及條帶。厚392~535m,均厚464m。
下統(tǒng)(∈3):下部為淺灰色層狀鮞狀白云質(zhì)灰?guī)r;中部為淺黃色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r;上部為厚層狀含燧石團(tuán)塊及條帶白云質(zhì)灰?guī)r。厚289~316m,均厚303m。
6.1.2奧陶系中統(tǒng)馬家溝組(02m)
分布于煤田南部的白窯、宋溝、丁煙一帶和東南部的東嶺、高臺嶺一線,假整合于寒武系地層之上。上部為灰色厚層狀隱晶質(zhì)灰?guī)r,偶夾暗紫色泥質(zhì)石灰?guī)r,溶洞較發(fā)育;頂部為深灰色灰?guī)r與泥巖互層,局部夾灰黃色鈣質(zhì)泥巖。厚184.4~237.07m,均厚193m。
6.1.3石炭系上統(tǒng)(C2)
本溪組(C2b)分布于滎鞏煤田南部的馬溝、宋溝、瓦窯南一帶,為灰~深灰色鮞豆?fàn)钿X質(zhì)泥巖、鋁土巖;底部有暗紅色鐵礦。本組厚2.57~33.69m,均厚74.72m。
太原組(C2t)為一套海陸交互含煤地層,主要由砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤層和石灰?guī)r組成。該組含石灰層4~9層,含煤多達(dá)9層。本組厚19.84~126.94m。均厚74.72m。
6.1.4二疊系(P)
自太原組頂至三疊系下統(tǒng)劉家溝組砂巖底,分為二疊系下統(tǒng)的山西組(P2sh),一般總厚920m左右,與下伏地層太原組呈整合接觸。
(1)下統(tǒng)
山西組(P1sh):在滎鞏煤田廣泛分布,位一套潮坪相或三角洲含煤地層,由深灰~黑灰色泥巖、中細(xì)粒砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖和煤層組成。本組厚39.59~110.68m,均厚75.14m。
下石盒子組(P1x):由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、鋁質(zhì)泥巖、細(xì)~粗沙粒砂巖,夾煤線及炭質(zhì)泥巖薄層??煞秩⑺?、五、六4個煤段。泥巖、砂質(zhì)泥巖中普遍含鋁質(zhì),局部含菱鐵質(zhì)鮞粒。本組厚224~390m,均厚307m。該組與下伏山西組地層為整合接觸。
(2)上統(tǒng)(P2)
上石盒子組(P2s):為淺灰、灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及淺灰、灰白色細(xì)、中粒長石石英砂巖組成,泥巖和砂質(zhì)泥巖中多含鋁土質(zhì),具暗斑和紫斑,局部含小鮞粒,煤層層位常有黑色泥巖存在。分七、八、九3個煤段。本組厚156.22~278.82m,均厚250m。
6.1.5三疊系下(T)
劉家溝組:下部地層為紫紅色厚層狀中細(xì)粒長石石英砂巖,鐵硅質(zhì)膠結(jié),具大型卸狀交錯層理,其中砂巖地層在地表常形成山峰,稱金斗山砂巖;上部為暗紅、褐紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖。本組厚90~332.4m,均厚347.5m。與下伏石千峰組呈整合接觸
和尚溝組:巖性由紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主,夾暗紫紅色中細(xì)粒石英砂巖。厚220~475m,均厚347.5m。與下伏地層劉家溝組呈整合接觸
中統(tǒng)二馬營組(T2)
下部為黃綠色細(xì)粒長石砂巖與紫紅色泥巖互層,上部為紫灰色細(xì)粒砂巖與泥巖互層,夾暗紫色厚層中粒長石砂巖。該組厚179~609m,均厚394m。與下伏地層和尚溝組呈整合接觸
6.1.6新近、第四系(N+Q)
分布廣泛,角度不整合于各時代地層之上。主要為黃土、耕植土、砂質(zhì)粘土、礫石層等松散沉積物,厚329m,均厚164.5m。
6.2構(gòu)造
紅旗三礦煤田屬華北內(nèi)地層嵩箕地層內(nèi),其基本構(gòu)造形態(tài)為走向近東西、傾向北、傾角7~14°的單斜構(gòu)造。構(gòu)造方向以軸向近東西的褶皺和近東西向斷裂為主,并有后期北西向和北東向平移斷裂的干擾。本井田構(gòu)造形式嚴(yán)格受嵩萁區(qū)域構(gòu)造的影響與控制。
紅旗三礦煤田自東往西發(fā)育有絮狀滑動構(gòu)造、大峪溝華東構(gòu)造等數(shù)個滑動構(gòu)造。
主要構(gòu)造分述如下:
6.2.1嵩山背斜
位于嵩山山西無指令腹部,屬于嵩山背斜東延部分。褶皺軸呈EW向,全長40km,西段被五指嶺斷層截接,向東經(jīng)崔崗圣水峪至三李附近逐漸傾伏與新生界地層之下。背斜核部為元古界嵩山群、震旦系和古生界寒武系地層,兩翼依次為奧陶系、石灰系、二疊系及三疊系地層,北翼地層傾角10~15°,南翼傾角30°,軸面略向北傾斜。
6.2.2五指嶺斷層
五指嶺斷層在區(qū)內(nèi)出露于鞏義~廟凹~登峰一步嶺~新密花家峙一線,北越黃河,南抵許昌,全長約130km,切割了原生界和古生界地層,總體走向315°。斷層面北段傾向SW,中段近直立,南段傾向NE,較陡,一般70~80°,地表形成寬達(dá)300m左右的北陡南凹的谷地。五指嶺斷層既是偃龍井田與滎鞏煤田的分界,也是兩水文地質(zhì)單元的地表水和地下水的分水嶺。
6.2.3柳樹溝正斷層(F3)
柳樹溝斷層是一條區(qū)域性大斷層,構(gòu)成滎鞏煤田北西部邊界。走向NE30°,傾向NW,傾角65~75°,延伸長度大于25km。據(jù)鉆孔資料,上盤574.58m終孔,層位為三疊系下統(tǒng)劉家溝組金斗山砂巖,下盤741.40終孔,層位為O2m。推測該斷層落差1100m。
6.2.4郭小寨斷層
位于本區(qū)北部,地表被新生界地層掩覆,構(gòu)成滎鞏煤田北部邊界。走向沿NW方向延伸,傾向SW,傾角60~70°,全長約50km。斷層切割古生界及中生界地層落差大于300m,NE盤上升,SW盤下降,為一條規(guī)模較大的正斷層。
6.2.5新寨斷層
位于本區(qū)東部,構(gòu)成計河井田與三李井田的分界。走向NE,傾向NW,NW盤下降,SE盤上升,落差90m,正斷層。
7.區(qū)域水文地質(zhì)概況
按區(qū)域含水層巖性和地下水的水力特征,區(qū)域含水層可分為四鹽溶裂隙含水巖組,裂隙含水巖組和孔隙含水巖組等3個含水巖組。
鹽巖溶裂隙含水巖組:地表主要出露于二1煤層露頭以南中低地區(qū),呈東西條帶狀展布,巖性主要以寒武系、奧陶系及石炭系石灰?guī)r、白云巖為主。
巖溶、裂隙較發(fā)育,富水性較好,地面可見1—7m高的溶溝,且有泉水出露。含巖溶裂隙承壓水,但由于巖溶裂隙發(fā)育不均,并受地形地貌和區(qū)域水文地質(zhì)條件控制,導(dǎo)致富水性差異較大,據(jù)區(qū)域資料,本含水巖組單位涌水量為0.01—6.971 1/s·m,特別是奧陶系和石炭系灰?guī)r是礦井間接或直接的主要充水含水層。
裂隙含水巖組:本含水巖組在滎鞏煤田有廣泛出露,主要由二疊系和三疊系砂巖組成,含裂隙、孔隙承壓水。二疊系上部和平頂山砂巖厚度大,裂隙較發(fā)育,富水性較強,但其間有較厚的多層泥巖和砂質(zhì)泥巖,隔水層一般對礦井涌水量影響不大,二疊系下部石盒子組和山西組尚有多層砂巖裂隙含水層,含裂隙孔隙承壓水,局部富水性較強,特點是二1煤層頂板60m范圍內(nèi)砂巖裂隙、孔隙水對礦井沖水有一定影響。
孔隙含水巖組:主要分布于煤田中東部的丘陵間及傾斜平原內(nèi)近代河谷中,由中細(xì)砂和砂礫石組成,其沉積厚度10~30m。據(jù)區(qū)域民井抽水資料,單位涌水量為0.539~51.601/s·m富水性受含水層厚度及補給條件控制,是工農(nóng)業(yè)用水的良好水源。北部與東部京廣線一帶平原區(qū)孔隙水,已粘土、砂質(zhì)粘土和砂、砂礫石及黃土組成,含有豐富的孔隙潛水及承壓水,由于多旋回的沉積,有多層砂及砂礫石構(gòu)成,水位埋深10~70m,單井涌水量為60m3/h,水質(zhì)良好,是工農(nóng)業(yè)用水的良好基地
8.礦井水文地質(zhì)條件
8.1含水層概況
根據(jù)地層巖性的組合關(guān)系、巖層的富水性、地下水的賦存及埋藏、巖性特征,將該礦內(nèi)對礦井充水和礦山供水有重要意義的巖層劃分為10個含水層和5個隔水層?,F(xiàn)將井田主要含隔水層按由老到新的順序敘述如下:
8.1.1碳酸鹽巖類巖溶裂隙承壓含水層組
1)、奧陶系(02)灰?guī)r含水層
奧陶系灰?guī)r含水層由泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r、灰?guī)r組成,廣泛出露于煤系地層以南低山丘陵區(qū),為煤系地層的基底,本次施工中,揭露最大厚度為77.70m,據(jù)礦區(qū)資料實測剖面厚141.86—204.95m,含巖溶裂隙承壓水,局部含水豐富,是一1煤層底板直接充水含水層。由于距二1煤層間距較大,其間尚有多層泥巖、砂質(zhì)泥巖和粉砂巖隔水層,故奧陶系灰鹽水對二1煤層礦井涌水量影響不大,但在斷裂構(gòu)造部位通過斷裂帶導(dǎo)水或奧陶系灰?guī)r與煤層二1對接,則會造成灰?guī)r水突入采區(qū)造成突水淹井。
由于灰?guī)r溶裂隙發(fā)育不均,富水性懸殊,所以對煤田的影響程度不盡相同。據(jù)大峪溝礦區(qū)資料表明:q=1.0183—53.69 1/s·m,滲透系數(shù)k=0.219m/d,水位標(biāo)高H=184.36—288.45m,水質(zhì)類型為HCO3—Ca·Mg型,礦化度0.20~0.30g/1,PH值7~735。
8.1.2太原組下段灰?guī)r含水層
由L1~L4灰?guī)r組成,據(jù)鉆孔揭露,本段灰?guī)r厚度2—15.90m,平均厚度9.90m,L1~L2灰?guī)r普遍發(fā)育,一般厚度8m左右,L3、L4灰?guī)r僅局部存在。L1—2灰?guī)r上部成分較純,成熟度高,下部泥質(zhì)含量較高,局部裂隙發(fā)育,富水性較強,據(jù)大峪溝井田資料,單位涌水量q=0.0198 1/s·m參透系數(shù)K=0.0379m/d,水位標(biāo)高H=+340.96m,水質(zhì)類型為HCO3—Ca·Mg,PH值7.35,礦化度0.378g/1。
本段灰?guī)r為一1煤層頂板直接充水含水層,因灰?guī)r富水性不均一,特別在斷裂破碎帶或本溪組厚度較薄地段,可能會與奧陶系灰?guī)r水聯(lián)通,對一1煤層礦井造成突水淹井。
8.1.3太原組上段灰?guī)r含水層
上段灰?guī)r由L7~L9灰?guī)r組成,據(jù)本區(qū)新老鉆孔揭露,穿過上段灰?guī)r層位者14孔,其中存在3層灰?guī)r者1孔,存在2層灰?guī)r者1孔,存在1層灰?guī)r者10孔,灰?guī)r全不存在者2孔,從上述數(shù)據(jù)可以說明,本井田上段灰?guī)r層數(shù)和巖性變化交到,L8灰?guī)r相對穩(wěn)定,分析是沉積相變的因素所致。灰?guī)r厚度0.20~9.90m,本區(qū)灰?guī)r純潔度較低,且裂隙發(fā)育不均勻,施工中未發(fā)現(xiàn)漏水鉆孔,據(jù)相鄰的大峪溝井田1909孔抽水結(jié)果,涌水量近于零,水位下降27.69m,經(jīng)三天后尚未恢復(fù)穩(wěn)定,充分說明本段灰?guī)r含水層巖溶裂隙發(fā)育不均勻,局部連通性較差。
據(jù)相鄰谷山井田8809孔資料,點位涌水量q=0.00043 1/s·m,水位標(biāo)高h(yuǎn)=200.21m,滲透系數(shù)K=0.012m/d,水質(zhì)類型為HCO3—K·Na型,礦化度0.712g/1,PH值7.30。
太原組上段灰?guī)r為二1煤層底板直接充水含水層,但由于其發(fā)育程度低,厚度薄,富水性差,局部富水性強,與二1煤層間并有隔水層存在,一般情況下對二1煤層礦井充水量影響較小,但局部地段上段灰?guī)r厚度大(如202孔附近)巖溶裂隙發(fā)育,且距二1煤層較近,特別是在遇斷層與下伏灰?guī)r含水層連通情況下,可能對二1煤層礦井造成突水淹井,應(yīng)引起注意。
8.1.4砂巖裂隙承壓含水層組
主要由下石盒子組、山西組中、粗、細(xì)粒砂巖組成,其中主要有二疊系山西組二1煤層頂板60m范圍內(nèi)砂巖裂隙含水層、上下石盒子組砂巖裂隙含水層、石千峰組平頂山砂巖含水層和三疊系劉家溝組金斗山砂巖裂隙含水層組成。含水層之間均有泥巖、砂質(zhì)泥巖隔水層,對礦井充水影響不大,主要是二1煤層頂板60m范圍內(nèi)砂巖裂隙含水層對二1煤礦井充水有一定影響,現(xiàn)敘述如下:
二1煤層頂板砂巖含水層大致按開采陷落導(dǎo)水裂隙帶影響高度的1.5倍確定,其范圍為二1煤層頂板以上60m,一般由3~6層細(xì)、中、粗粒砂巖組成,厚度從1.61~31.91m,一般23m左右,從二1煤頂板砂巖等值線圖可見,厚度變化不大,在短距離內(nèi)有尖滅和增厚特點,厚度規(guī)律不明顯,據(jù)臨區(qū)大峪溝資料,單位涌水量q=0.0000532~0.00797 1/s·m,K=0.000530~0.0352m/d,水位標(biāo)高H=+287.57~+212.60m,水質(zhì)類型為HCO3—K·Na型,PH值8.1,礦化度0.746g/1,富水性弱,但隨開采頂,形成冒落帶裂隙,是未來礦坑充水的直接水源。
8.1.5第三、四系砂礫石孔隙水含水層組
第三、四系沖積層孔隙含水層主要由砂層、礫石和砂礫石層組成,含豐富的孔隙水,在本區(qū)外圍的無河河谷和玉皇廟北地段,已成為農(nóng)田灌溉和大峪溝礦的臨時水源。據(jù)民井抽水資料,單位涌水量g=0.83—10.51 1/s·m,滲透系數(shù)K=21.88—88.92m/d,水位埋深6.73—11.75m,水位標(biāo)高H=+167.25—+254.77m,水質(zhì)為SO4·HCO3——Ca·Mg型,PH值7.25—7.50,礦化度0.675—0.912g/L。
8.2充水因素分析
8.2.1礦床充水因素
1)、大氣降水
本區(qū)風(fēng)雨期多集中于7、8、9月份,降水量約占全年總雨量的60~70%,若遇風(fēng)化裂隙將直接滲入地下,成為礦坑突水的因素之一。
2)、煤層頂?shù)装逅?/p>
在二1煤上部砂巖水與開采帶溝通時,含水層的水可直接進(jìn)入礦坑。
一1煤頂板太原群下段灰?guī)r含水層裂隙巖溶發(fā)育,含水豐富,因頂板冒落或遇巖溶發(fā)育點,可直接充入礦坑。
奧灰水災(zāi)底板隔水層,薄弱或遇構(gòu)造裂隙地段可突破底板進(jìn)入礦坑,本次施工中未發(fā)現(xiàn)漏水鉆孔,但由于奧灰含水性不均勻,生產(chǎn)中要采取防護(hù)措施。
8.3礦井涌水量預(yù)算
本礦現(xiàn)主要開采二1煤,故本次僅對礦井開采的二1煤層進(jìn)行
礦井涌水量預(yù)算。
8.3.1預(yù)算方法確定
本次二1煤層礦井涌水量預(yù)算采用比擬法,其中二1煤頂板水選用本礦井正在開采的二1煤層排水資料進(jìn)行比擬;對二1煤底板水,限于本礦井無水文資料,因此選用鄰近的新中礦谷山井田和小關(guān)二礦資料進(jìn)行比擬。
按以上預(yù)算二1煤頂?shù)装逅恐妥鳛榈V井正常涌水量,按調(diào)查到的礦井雨季最大涌水量與底版水量之和作為礦井的最大涌水量。
8.3.2礦井涌水量預(yù)算
1)二1煤層頂板水(Q頂):采用比擬法計算,以本礦井目
開采二1煤層水文資料進(jìn)行比擬。
比擬法計算公式:
式中:Q頂、Q0—預(yù)算礦井、比擬礦井頂板涌水量(m3/h)
S、S0—預(yù)算礦井、比擬礦井的疏干水位降深值(m)
計算參數(shù)確定:礦井初始水位標(biāo)高采用本礦區(qū)內(nèi)603、1308、1909處水資料的平均值為+277.65m,據(jù)礦方資料,目前本礦井開采的最低水平為+80m,正常涌水量為10m3/h,最大時為25m3/h,現(xiàn)擬計算以最低開采標(biāo)高-190m(F3以東),計算礦坑涌水量確定S=277.65m+190m=467.65m;S0=277.65m-80m=197.65m
計算結(jié)果:將參數(shù)代入公式
得一般涌水量為11.20 m3/h,最大為27.99 m3/h。
二1煤層底板水(Q底):由上采用比擬法計算,比擬礦井為鄰近開采二1煤層的新中煤礦谷山井。
比擬法計算公式:
式中:Q底、Q0—預(yù)算礦井、比擬礦井底板涌水量(m3/h)
S、S0—預(yù)算礦井、比擬礦井的水頭降低值(m)
計算參數(shù)確定:比擬礦井為新中谷山井開采水平-47m,C2t上段巖溶水位標(biāo)高+200.21m;按設(shè)計本礦井最低開采標(biāo)高為+80m,計算礦坑涌水量確定S為120.21m。
計算結(jié)果:將參數(shù)代入公式
預(yù)算該煤礦二1煤層底板涌水量6.97 m3/h。
8.3.3礦井涌水量預(yù)算結(jié)果及其評價
經(jīng)上述預(yù)算,其結(jié)果為:
全礦正常涌水量:Q=Q頂+Q底=18.17m3/h
全礦最大涌水量:Qmax=41.93 m3/h
本次礦井二1煤層涌水量預(yù)算的公式選擇、參數(shù)選取是經(jīng)過多種手段方法驗算篩選出來的,比較切合實際情況,預(yù)算結(jié)果可靠的。
對于C2t上段巖溶水突水的預(yù)算,主要考慮了該含水層極不均一的富水性特征,但不能排除斷層破碎帶、構(gòu)造復(fù)合部位、裂隙發(fā)育帶含水層存在強勁流帶,突水量可能更大的可能性。因此,在礦井開采時應(yīng)積極采取防范措施,以免造成礦井突水事故。
(三)礦床水文地質(zhì)類型確定
河南紅旗煤業(yè)股份有限公司三礦位于滎鞏煤田西端,緊鄰區(qū)域地下水補給區(qū),地處補給、徑流區(qū)內(nèi),但由于受自身沉積條件影響,所以水文地質(zhì)條件比較簡單。
二1煤頂板直接充水含水層為二1煤上60m砂巖,其單位涌水量0.0000532-0.00797L/s.m,該礦井受地表裂隙影響較大,雨季多為頂板淋水;底板為太原組上段灰?guī)r含水層,富水性極不均勻。底板下一1煤層已開采,礦井受底板水害威脅較小,且由于涌水量小,大峪溝井田鉆孔抽水多不能進(jìn)行。因此該礦屬于裂隙充水礦床至巖溶充水礦床。
根據(jù)二1煤的賦存條件和煤層頂?shù)装逯苯記_水含水層的富水特征,確定礦井水文地質(zhì)類型為二類第一型至三類一型。
9采煤工作面及掘進(jìn)工作面水文地質(zhì)類型特征及措施
工作面的巖溶、裂隙部分發(fā)育不全局部連通性較差,少數(shù)地方出現(xiàn)斷層現(xiàn)象,對工作面影響不大,隔水層一般對礦井涌水量影響不大,對工作面也沒有太大影響,開采時應(yīng)積極采取防范措施,加強采掘工作面探放水工作,嚴(yán)格執(zhí)行“有疑必探、先探后掘、物探先行、鉆探驗證”的探放水原則。
10結(jié)語
通過對水文地質(zhì)類型區(qū)的劃分及確定研究,對準(zhǔn)確掌握水文地質(zhì)類型區(qū)劃分及其開發(fā)利用狀況、配置、制定與類型區(qū)相對區(qū)相對應(yīng)的行政區(qū)域的地下水資源量,可開采及開采利用方案、需水量及節(jié)水方案,井田的管理運用方案及地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)的建設(shè)提供科學(xué)依據(jù),為實現(xiàn)地下水可持續(xù)開發(fā)和利用奠定基礎(chǔ),為煤礦安全生產(chǎn)提供保障。
參考文獻(xiàn)
1. 河南省水利廳水文地質(zhì)類型區(qū)
2. 河南省水利水保局
3. 河南省水利水資源勘探局
4. 水資源開發(fā)與保護(hù)
5.水文地質(zhì)學(xué)