灰岩水文地质特征研究
潞安矿区奥灰岩溶水水文地质特征

摘
要: 对制约潞安矿区中深部煤炭资源开发的奥灰岩溶水水文地质特 征进行 了研 究梳理 , 从矿 区奥 灰岩
的埋藏分布特征 、 岩溶发育特征及奥灰岩溶 水水文地 质特 征几方 面进行 了系统论 述 , 为煤 矿安全生产 和地 下水资源的合理开发利用提供了依据 。
关键词 : 潞安矿 区; 奥灰水 ; 水 文地质特征
岩、 泥灰岩 、 泥质 白云 岩 、 石灰 岩及 石膏 等组成 2 ] 。 上 马家沟组 平均 厚度 3 9 . 5 5 m, 一般 2 0~ 5 0 m。 顶部 为 白云泥灰 岩 夹 泥质 灰 岩夹 泥 质 灰 . 中上 部 灰
黑色 中厚状 豹皮 状灰 岩夹泥 岩 , 下 部为 泥灰岩 . 角砾 状泥 灰岩 。
区 内岩溶空 间分 布在 垂 向上受 岩性控 制 。奥 陶 系 中统 的三组八 段 岩层 。 每组 的下段 为泥 灰岩 、 泥质
灰岩 、 泥 质 白云岩 , 其 泥质 含量 高 , 可 溶性 差 , 形成 连 通性 好 的裂 隙系统较为 困难 , 从 整个 区域看 多为 弱岩
区所有 的含水 层 中 , 奥 陶系 中统 是 富水 性最 强 的 , 平
1 0 8 5 0 . 6 2 k m , 属于单 斜逆 置型岩 溶 系统 … 。
1 奥陶系灰岩 的空 间特征与富水分析
1 . 1 奥 陶系灰岩 的分 布与埋 藏 潞安 矿 区的奥 陶系 , 为一 套海 相碳 酸盐沉 积 , 区 内发育下 统 和中统 。下 统 主要 由含燧 石结核 或燧 石 条 带 的 白云岩 组成 . 岩溶不 发育 , 故不 做讨论 。在矿
中 图分 类 号 : P 6 4 1 . 4 文献标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 5 — 2 7 9 8 ( 2 0 1 5 ) 0 7 - 0 0 5 1 — 0 3
扬州市地质调查总结:岩性分类与地质历史探究

扬州市地质调查总结:岩性分类与地质历史探究。
扬州市地质调查总结:岩性分类与地质历史探究作为一座历史悠久的文化名城,扬州的地质变迁历史也颇为丰富多彩。
在进行近年来的地质调查过程中,我们对扬州市的地质地貌、稀有矿藏、水文地质条件等方面进行了系统的探究和总结。
本文分别从岩性分类与地质历史探究两个方面,对扬州市的地质情况进行了介绍。
一、岩性分类研究扬州市地质形成历史悠久,地质构造多样,地质岩性复杂。
我们对扬州市的地质岩性进行了详细的分类整理。
1、基岩类扬州市的基岩主要由花岗岩、二长岩、超镁铁质岩及榴辉岩等构成。
这些基岩的成因复杂,显微镜下观察,可以发现它们都具有晶体互生的结构特征。
2、沉积岩类扬州市的沉积岩主要由砂岩、泥岩、粉砂岩、炭岩和灰岩等构成。
其中,灰岩主要分布于江南盆地和皖南山地的过渡部位。
研究表明,扬州市的沉积岩主要形成于古生代晚期和新生代早期,晚古生代是沉积岩发育的高峰期。
3、变质岩类扬州市的变质岩主要由片麻岩、云母片岩、绿岩、红云母片麻岩等构成。
研究表明,这些变质岩主要形成于太古宙晚期至古生代早期,形成的主要原因是岩浆作用和区域压力变形。
二、地质历史探究扬州市地质历史的探究,不仅能够揭示扬州的地质构造和岩性演变历史,还可以为扬州的经济发展提供理论支持。
1、古生代在古生代,扬州地区位于华南陆桥上,主要由泥岩、砂岩及灰岩等构成。
这时期,扬州的地貌处于低平丘陵地带。
在这个时期,海面向西北方向逐渐淤积形成大小不一的几个内陆浅海盆地。
而在晚泥盆纪至早石炭世时,这些内陆浅海盆地逐渐被河流侵蚀而形成了一些比较大的河谷。
此时,扬州地区的红云母片麻岩和蓝片岩等变质岩开始形成;同时,也有少量火山岩及侵入岩发育出现。
这时期对扬州地区的主要影响是构造运动和岩浆活动。
2、中生代在中生代,扬州地区属于中国东部的华南地区,地貌主要为瑶族山山脉,并分布着各种构造及地质单元。
此时,扬州地区一直处于海洋覆盖下,主要形成了珊瑚岩、浅滩石和海里砾岩等沉积岩。
岩土工程勘察设计及施工中水文地质问题研究_2

岩土工程勘察设计及施工中水文地质问题研究发布时间:2022-04-25T09:04:16.887Z 来源:《建筑实践》2022年第1期作者:冯丽丽[导读] 对我国建筑工程项目来说,岩土工程是工程项目施工开展的重要基础冯丽丽夏津县建筑设计有限公司山东省德州市夏津县 253200摘要:对我国建筑工程项目来说,岩土工程是工程项目施工开展的重要基础,所以工程项目在设计准备阶段要积极开展相关的地质勘察工作,使工程项目在设计完工后,能有序开展施工。
岩土勘察工作质量越优越,越能保障工程项目顺利实施。
在具体的勘察过程当中,如果存在不良问题,要将相关解决方案有效的制定出来,以保证工程项目的安全性不断提升。
关键词:岩土工程勘察;设计施工;水文地质;问题;措施1岩土工程勘察概述岩土工程范围较广,施工环境也较为复杂。
具体施工过程中会有很多影响因素。
其中,地质条件对工程质量起着重要作用。
勘察工作主要从地质、水文等方面对自然环境的特点进行分析和评价。
并对地质变化进行总结,选择最合理的施工场地,避免地质因素的影响,确保整个工程的施工质量和稳定性。
岩土工程勘察工作涉及方方面面,对这些方面进行深入的研究,可以保证今后建设规划的科学性和合理性。
调查的主要目的是发现地质、水文、环境等问题,以便采取有效的处理措施,保证工程顺利进行。
建设过程中,建设者还应全面了解岩石和土壤层,并利用现代勘探技术获取全面、具体的勘探数据,以便不断扩大勘探范围,确保勘探结果准确。
这些资料可以保证后续工作顺利进行。
2岩土工程勘察设计与施工中水文地质问题2.1地下水动水压力对于实际的工程勘察项目而言,水文地质因素中对于岩土工程勘察影响最明显的是动水压力因素。
在具体施工环节,自然条件下的地下水对岩土工程勘察的影响较小,但是一旦出现人类工程活动,地下水的自然条件就会发生变化,动水压力就会出现失衡,动水压力异常升高或降低,此时勘察得出结果可靠性较低。
而且动水压力异常升高或降低,可能会产生较大的地质灾害,这对于整个工程项目的施工都会造成极大的不利。
灰岩地区因其地质条件复杂

灰岩地区因其地质条件复杂,如土洞、岩溶(溶洞、溶沟、溶槽)、构造带(断层、裂隙)发育,地下水丰富甚至有地下暗河通道等,严重影响桩基础的选型和施工质量及安全。
尤其是大型建筑物的基础,如果对岩土工程条件认识不足,在施工中多次更改桩型,就会造成严重的质量安全隐患和经济损失。
本文通过对深圳灰岩地区多个深基础施工成败经验的分析,提出一些经验性意见。
1、岩土工程地质状况1.1地层分布灰岩地区地层大致分布有:a。
人工填土层(Qml);b。
冲洪积层:分布有粉质粘土、粉土、砂、砾等。
呈软塑至可塑状态,孔隙潜水量大,渗透性能好;c.残积层(Q。
’),由灰岩风化残积而成、一般为湿—饱和,流塑至可塑状态,与基岩的接触带部分由于潜水影响呈流塑状态;d,岩层:为灰岩(大理岩)、断层、裂隙、岩溶发育,基岩面溶沟溶槽等溶蚀现象严重。
1.2岩溶发育特征灰岩地区的岩溶发育具有一定的规律,普遍表现为:(1)自上而下,由强变弱;基岩面上分布着溶沟、溶槽,浅部基岩岩溶发育较强,有的甚至呈串珠状自上而下分布,深部为古老溶洞,分布较少、暗河为古老溶洞连通而成。
(2)浅部溶洞充填物多,深部充填物少:充填物呈全充填一半充填一无充填,一般呈流塑—软塑状态:(3)构造裂隙发育,地下水活动频繁地方溶洞较发育。
1.3地下水特征灰岩地区地—F—水按其贼存介质可分为三种类型,即a。
赋存于冲洪积及残积层的孔隙水,渗透性强3b。
赋存于下伏溶洞、溶蚀裂隙及暗河中的岩溶裂隙水,连通性好,水量丰富;c。
赋存于构造断裂带中的裂隙水,连通性强。
2、对基础的影响及应采取的措施1.1对持力层的影响及措施由于灰岩地区冲洪积、残积层渗透性能好,在孔隙水丰富的情况下,土层的强度和深基坑的支护将大受影响,降水措施也易影响周边建筑的安全,同时土洞发育也会严重影响土层的稳定性,因此,在地下潜水丰富、土洞较发育的灰岩地区,不易采用天然基础。
由于岩溶的发育,若桩基础落在溶洞顶部、当顶板厚度达不到设计要求时,就容易造成严重的质量隐患。
龙岩市石灰石矿山水文地质特征初探

J 0URNAL 0F L GYAN 0N UN VER I Y I ST
忿岩币 石灰 石 山水吏地 质特征和绿 『 I
鲍道亮 廖 纪魁 ,
(. 1 龙岩 学院资源工程 学院 福 建龙 岩 34 1; 6 0 2 3 40 ) 6 00 2 龙 岩市新 罗区矿产品管理 总站 . 福 建龙岩
降 较大 , 不利 于大 气 降水 的渗 入 , 最低侵 蚀 基 准面 在+ 5 以上 , 同矿 区不 同 , 区附近 无大 的河 20米 不 矿
流, 地表 水对矿 山影 响不大 。 该 区地 处低 纬 度 亚热 带地 区 。有海 洋气 候 调 节, 气候温 和 , 光照充 足 , 冬无 严寒 , 夏无酷 暑 , 雨量
23 岩 浆 岩 .
龙 岩市石灰 石矿 山主要 分布在新 罗 区、 永定县 和漳平 市境 内。 内地 貌大都属 中—低 山构 造侵蚀 区
类型 , 山岭 与谷地 具 明显 的方 向性 , 区域 构造 线 与
方 向基本 一致 , 翠屏 山组 砂砾 岩层 构成 山脊 , 霞 栖 组及 黄龙一 船 山组 碳酸盐 类岩层 构成 山间谷地 。 典 型 的如小池 盆地 , 般绝 对标 高在 30 10 之 一 0 - 00米
带, 由碎石 、 石及 亚砂 质粘 土 、 漂 亚粉 土组 成 , 构 结
松散 、 碎石磨 园度及分 选性差 , 厚度一 般小 于五米 .
属 富水 性弱一极 弱的孑 隙潜 水含水层 。 L
作者 简介 : 鲍道亮(9 3 16一
)男 , , 福建永泰人 , 副教授 , 事地质与安全的教 学和科研 工作。 从
1地层区内地表出露地层由老至新主要有石炭系下统林地组c1二叠系下统栖霞组plq文笔山组pw童子岩组pt上统翠屏山组以及三叠系的溪口组tx局部地区存在黄龙一船山组
葛泉矿北翼奥陶系灰岩水文地质特征分析

葛泉矿北翼奥陶系灰岩水文地质特征分析程红元(河北省煤田地质局物测地质队(河北省煤炭地下气化研究中心),河北邢台 054000)摘 要:为保持矿井可持续发展,了解下组煤资源特征,对影响下组煤开采的最强潜在充水水源的奥陶系灰岩含水层进行了研究㊂本次研究奥灰顶界面下100m 的水文地质情况,通过钻探㊁抽水试验㊁采样化验等手段,查明奥陶系灰岩含水层具有明显的不均一性和垂直分带性,奥灰含水层岩溶发育形态一般,局部良好,富水性为中等强,水质类型以H C O 3-C a ㊁H C O 3-C a ㊃M g 型为主,为将来下组煤资源的开采提供水文地质依据㊂关键词:奥陶系灰岩含水层;水文地质特征;岩溶发育;富水性中图分类号:P 641 文献标识码:A 文章编号:1009282X (2024)02003905A n a l y s i s o n t h e h y d r o g e o l o gi c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f O r d o v i c i a n l i m e s t o n e i n n o r t h w i n g o f G e qu a n m i n e C H E N G H o n g yu a n T h e G e o p h y s i c a l S u r v e y i n g G e o l o g i c a l T e a m o f H e b e i C o a l G e o l o g y B u r e a u H e b e i U n d e r gr o u n d G a s i f i c a t i o n o f C o a l R e s e a r c h C e n t e r X i n gt a i 054000 H e b e i C h i n a A b s t r a c t I n o r d e r t o m a i n t a i n t h e s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t o f m i n e a n d l e a r n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f L o w e r g r o u pc o a l r e s o u r c e s a s t ud y w a s c o n d u c te d o n t h e O r d o v i c i a n l i m e s t o n e a q u if e r w h i c h i s t h e s t r o ng e s t p o t e n t i a l w a t e r s o u r c e a f f e c t i n g th e mi n i n go f l o w e r c o a l I n t h i s s t u d y t h e h y d r o g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s o f 100m b e l o w t h e t o p in t e r f a c e o f O r d o v i c i a n a s h w e r e s t u d i e d t h r o u g h d r i l l i n g p u m p i n g t e s t s s a m p l i n g a n d t e s t i n g I t w a s f o u n d t h a t t h e O r d o v i c i a n l i m e s t o n e a q u i f e r h a s o b v i o u s h e t e r o -g e n e i t y a n d v e r t i c a l z o n i n g t h e k a r s t d e v e l o p m e n t i n t h e O r d o v i c i a n l i m e s t o n e a q u i f e r i s g e n e r a l l o c a l l y g o o d w i t h m o d e r a t e t o s t r o n g w a t e r r i c h n e s s a n d t h e m a i n t y p e s o f w a t e r q u a l i t y a r e H C O 3-C a a n d H C O 3-C a M g w h i c h c a n p r o v i d e h y d r o g e o l o g -i c a l b a s i s f o r t h e f u t u r e m i n i n g o f L o w e r g r o u p co a l r e s o u r c e s K e yw o r d s O r d o v i c i a n l i m e s t o n e a q u i f e r h y d r o g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s k a r s t d e v e l o p m e n t w a t e r r i c h n e s s 收稿日期:20230613作者简介:程红元(1991-),女,工程师,主要从事水文地质研究工作,E -m a i l :631873583@q q.c o m ㊂1 工区概况研究区位于葛泉矿北部,经过30年的开采,剩余的可开采条件较简单的2号煤㊁5号煤储量有限,矿井持续开采后劲不足㊂为了解下组煤资源以延长矿井服务年限,保持矿井可持续发展及其经济效益,葛泉矿拟开采井田北翼的下组煤资源[1-4]㊂根据对矿井充水条件分析,影响下组煤开采的主要充水含水层为大青灰岩㊁本溪组灰岩及奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层[5-6]㊂由于葛泉矿以往已经对大青灰岩含水层进行过系统放水试验工作,葛泉东井对本溪灰岩开展了系统放水试验工作,大青及本溪灰岩含水层的总体水文地质条件勘查程度较高,而奥灰含水层由于水压高㊁富水性强㊁富水性极不均一等特性是影响下组煤开采的最强潜在充水水源,同时也是大青㊁本溪灰岩含水层的重要补给来源,加之葛泉矿未对奥灰含水层进行过专门水文地质勘查,现有水文地质工作不足以满足未来生产的需要[7-10]㊂为进一步查明奥灰含水层水文地质条件,葛泉矿拟对下组煤开采区即葛泉矿北翼进行地质及水文地质补充勘探[11]㊂本次共施工6个水文孔,通过钻探㊁抽水试验㊁采样化验等手段,查明奥灰含水层水文地质特征及奥灰顶面以下100m内岩石风化情况㊁岩溶发育程度㊁富水性及水化学特征等㊂2地层情况本次施工钻孔揭穿奥灰顶界面下100m,结合以往资料,含水层特征描述如下:灰岩,断面灰白色,致密,性脆,质纯,隐晶结构,裂隙发育,沿裂隙面覆盖有黄色泥质薄膜,含矿散晶及小结核;局部有蜂窝状溶孔㊁溶洞发育,部分被泥质和钙质充填,揭露厚度在1.46~106.40m㊂据此次施工钻孔和以往钻孔简易水文地质观测及抽水试验资料,进入奥灰后均出现漏失,漏水孔的泥浆消耗量在3.12~15.60m3/h,含水层富水性不均一㊂单位涌水量为0.256~11.907L/(s㊃m),渗透系数为0.362~11.656m/d㊂水质类型主要以H C O3-C a㊁H C O3-C a㊃M g水为主,T D S(矿化度)0.210~0.279g/L㊂本次施工钻孔未完全揭露奥陶系地层,其他层段的分析主要结合井田部分揭露奥灰含水层钻孔成果及周边矿井和区域水文地质资料分析而来㊂奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层为一海相碳酸盐岩地层,根据其岩性组合㊁沉积旋回及水文地质特征,其中峰峰组分二段㊁上马家沟组分三段㊁下马家沟组分三段,每一组的底部由泥质含量较高的泥质白云岩㊁泥灰岩或角砾状灰岩㊁页岩组成,隔水性较好,作为每一组的相对隔水层㊂综合而言,奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层主要由峰峰组灰岩裂隙岩溶强含水层㊁上马家沟组灰岩裂隙岩溶强含水层及下马家沟组灰岩裂隙岩溶强含水层组成,含水层富水性与岩性组合密切相关,具有明显的不均一性和垂直分带性㊂3奥灰顶部风化壳富水性评价葛泉矿北翼奥灰顶部的峰峰组上段O2f2为风化壳,虽然溶蚀裂隙较发育,但多为方解石和黏土充填,致使透水性变差㊂钻进过程中,初见奥灰时冲洗液消耗量很小,甚至不漏失,但在进入奥灰3.18~37.83m时,消耗量增大,有时全部漏失㊂如b k62孔,奥灰地层埋深233.50~253.90m基本不漏,冲洗液消耗量均小于0.25m3/h;当施工至253.90m时,即进入奥灰深度20.40m后,冲洗液全部漏失,漏失量15.6m3/h㊂据岩心观测,裂隙溶洞被黄褐色泥质物充填,充填物致密,黏性很大,并与灰岩接触紧密,风化层厚度3.0~15.5m,平均8.0m㊂以上特征说明在一般地段奥灰顶面风化壳透水性差,在9#煤带压开采过程中可以看作相对隔水层㊂4奥灰地下水位动态4.1年内变化特征井田内奥灰岩溶地下水的年内变化特征是雨季集中补给,补给量大于消耗量,水位上升;旱季补给中断,水位迅速下降㊂一般在7~12月份为水位回升期,翌年1~6月为水位下降期㊂奥灰长观孔补52孔2018年奥灰水位变化情况(见图1),5月18日水位标高最低为36.42m,雨季过后10月28日水位标高最高图12018年奥灰水位曲线图F i g.1O r d o v i c i a n l i m e s t o n e a q u i f e r’s w a t e r l e v e l i n20084.2多年变化特征葛泉井田奥灰水位动态变化与大气降水关系密切,其地下水位随着年降水量的周期性变化而发生变化,丰水年与枯水年有着十年左右的周期动态变化,并且在每年的雨季和旱季的呈季节性动态变化特征[11]㊂另外,在井田范围内,新生界遍布使得大气降水不能直接渗入补给,因此地下水以侧向补给为主,造成了水位变化滞后于降水的情况㊂如图2所示,以b k52观测孔近6年的奥灰水位观测结果为例,2013~2015年连续3年降水量低于多年平均降水量,因此奥灰水位从2013年开始逐年下降,直到2016年出现最低水位-24.69m,2016年属丰水年,因此自7月底以后水位急剧回升,当年水位最高值达+35.35m,当年升幅为60.04m㊂2017年以后,水位稳定于+45m左右㊂图2 2013~2019年降雨量与奥灰水位动态曲线图F i g .2 R a i n f a l l a n d O r d o v i c i a n l i m e s t o n e a qu i f e r ’s w a t e r l e v e l i n 2013~20195 奥灰岩溶发育特征分析由本次钻孔岩可见,奥灰岩溶发育形态一般,局部良好,岩溶发育以溶洞㊁溶孔(直径0.2~4.0c m )和裂隙为主㊂b k 62孔在235.88~251.10m ㊁314.19~326.80m 处灰岩中发育有溶孔㊁溶蚀裂隙;b k 63孔在290.49~306.16m 处见大量蜂窝状小溶洞;b k 64孔在380.70~392.20m 处发育小溶孔㊁溶洞;b k 65孔在212.60~232.03m ㊁244.28~252.00m ㊁286.80~302.80m 处见溶孔㊁溶洞;b k 66孔在463.20~475.90m ㊁510.80~515.25m 处发育溶孔㊁溶洞,溶洞充填方解石晶体㊂b k 67孔仅在314.00~315.00m 处小溶洞发育㊂据以往的钻孔资料描述,大部分钻孔岩心岩溶裂隙较发育,溶孔㊁溶洞发育,b k 52孔在148.62~163.3m 出现溶洞,推测该处可能是裂隙发育形成的溶洞㊂钻进过程中冲洗液消耗量见表1,消耗量增大区段基本与岩溶发育深度相对应㊂裂隙与溶孔的大小不同,其消耗量也随之变化㊂本次施工的6个钻孔在进入奥灰顶界面12.00~29.48m 后,均出现冲洗液全部漏失的情况㊂b k 62孔钻进至253.90m 时,消耗量全部漏失,由此段岩心可见裂隙发育;b k 63孔钻进至232.42m 时全泵量消耗,此段发育斜交及垂直裂隙,局部见直径10~13m m 水蚀小溶孔㊂以往资料显示,b k 50㊁b k 51㊁b k 52㊁b k 60㊁b k 61表1 冲洗液消耗量T a b l e 1 F l u s h i n g f l u i d c o n s u m pt i o n 孔号奥灰顶界面埋深/m进奥灰第一个漏失点埋深/m 消耗量/(m 3㊃h -1)b k 50287.45295.323.12b k 51225.47228.653.12b k 5289.4695.813.12b k 60230.27268.106.39b k 61342.32356.8510.00b k 62233.50253.9015.60b k 63212.38232.4215.60b k 64334.52362.0015.60b k 65212.60226.4015.60b k 66429.50458.9815.00b k 67256.00268.0015.60在进入奥灰顶界面3.18~37.83m 后出现冲洗液消耗量增大㊂综上,葛泉矿北翼岩溶局部发育良好,岩溶发育深度基本与冲洗液消耗量增大区段相对应,裂隙与溶孔的大小不同,消耗量也随之变化㊂6 奥灰岩溶裂隙含水层富水性通过钻孔抽水试验所取得的相关数据,经过统降后获得以孔径91m m ㊁抽水水位降深10m 为统一基数的钻孔单位涌水量来进行富水性划分㊂奥陶系岩溶裂隙含水层富水性评价主要依据是钻孔的单位涌水量,以本次勘查资料为基础并结合以往的勘查成果,依据勘查区的抽水试验,对勘查区进行了岩溶含水岩组富水性评价㊂将葛泉矿北翼奥灰含水层富水性分为三个等级:中等富水性(0.1L/(s㊃m)<qɤ1L/(s㊃m))㊁强富水性(1L/(s㊃m)<qɤ5L/(s㊃m))㊁极强富水性(q> 5L/(s㊃m))[12-14]㊂结合以往资料,本次共采用11个钻孔的单孔抽水试验成果对葛泉矿北翼奥灰岩溶地下水富水性评价,见表2㊂由表2可见,葛泉矿北翼所处的向斜两翼属于中等富水区,轴部属于强富水区,东北部属于强 极强富水区㊂表2抽水试验成果7奥灰岩溶裂隙水水化学特征本次施工6个水文孔单孔抽水试验结束前取水样进行化验㊂结合化验结果和以往资料来看,葛泉矿北翼内奥灰岩溶水类型以H C O3-C a㊁H C O3-C a㊃M g型为主,矿化度210.0~279.3m g/L,p H7.58~8.10,见表3㊂从水中各离子含量来看(图3),矿化度曲线与H C O3-曲线的变化形态呈相似趋势,均随着奥灰顶板埋深增加,矿化度和H C O3-离子含量减少,其他离子含量没有明显变化[15]㊂表3水质类型成果表T a b l e3W a t e r q u a l i t y t y p e s孔号奥灰顶板埋深/m水质类型b k62233.50H C O3㊃S O4-C a㊃M gb k63212.38H C O3-C ab k64334.52H C O3-C ab k65212.60H C O3-C a㊃M gb k66429.50H C O3-C a㊃M gb k67256.00H C O3-C ab k60230.27H C O3-C ab k61342.32H C O3-C a㊃Mg图3主要离子含量情况图F i g.3T h e c o n t e n t o f m a j o r i o n s8结论通过将奥陶系灰岩水位与年降雨量变化进行对比分析发现,奥陶系灰岩水位动态变化与大气降水关系密切,其地下水位随着年降水量的周期性变化而发生变化㊂通过抽水试验㊁岩溶发育特征分析,水质化验分析等手段,结果显示:葛泉矿北翼内奥陶系灰岩岩溶富水性不均,向斜的轴部富水性强,两翼弱㊂向斜两翼属于中等富水区,轴部属于强富水区,东北部属于强 极强富水区㊂葛泉矿北翼内奥灰岩溶水以H C O3-C a㊁H C O3-C a㊃M g型为主,矿化度210.0~ 279.3m g/L,p H7.58~8.10㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1]李和欣.矿山水文地质调查的难点及解决途径分析[J].世界有色金属,2020(6):157158.L I H e x i n.A n a l y s i s o f d i f f i c u l t i e s a n d s o l u t i o n s o f m i n eh y d r o g e o l o g i c a l s u r 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矿区水文地质勘探中的灰岩含水层划分问题
矿区水文地质勘探中的灰岩含水层划分问题在对矿床进行评价的时候,矿区的水文地质条件是非常重要的一个方面。
对水文地质条件进行分析时,含水层的划分是关键问题。
关注含水层的划分,才能促进矿区水文地质工作的顺利进行。
本文介绍了灰岩含水层的划分,阐述了水文地质勘探中含水层划分存在的问题,并提出相应的解决措施。
标签:水文地质矿区勘探灰岩含水层矿区水文地质的勘探,主要目的在于对矿床的充水条件进行评价,对矿井的涌水量进行预测。
如果水文勘探资料不准确,那么在矿井的初步设计中,供水、排水系统就会因为设计与实际的不相符而造成严重的损失。
因此,对矿区内的含水层进行正确的划分,能够为矿井的涌水量计算提供准确的依据。
1灰岩含水层和隔水层的划分1.1正确的划分是矿坑涌水量的计算基础对水文地质进行计算的过程中,能够分别求得参数和下推涌水量。
在计算中,需要提供的资料有钻孔的抽水量、含水层的厚度、水位值,将这些数据代入到方程式中,就能够得到渗透系数的数值,进而可以得到开采中矿坑的涌水量。
在水文地质的勘探工作中,过去会把灰岩划分为含水层,结果由于含水层的厚度和范围变大,经过计算后使矿坑的涌水量大于实际值,增加了矿山防水治水的成本。
1.2正确的划分是防水治水工程的设计基础对矿区进行水文地质勘探后,根据得到的资料开展防水、治水的工作时,一般情况下会采用堵水与排水两种方法。
水文地质报告中,过去对于灰岩含水性的概念并没有清晰的界定,于是也就不能确定防水治水工程中的标高问题,结果只能是对矿井巷进行盲目的布置。
然而,在水文地质勘探工作中和矿井的防水治水工作中,了解灰岩的含水性在垂直方向上的变化规律是非常重要的。
只有这样,才能更加全面准确的了解地质情况,在制定防水治水的方案上,才能够具有针对性和准确性,不断推动矿床开发工作的进行。
2水文地质勘探中关于含水层的问题2.1灰岩的含水层和隔水层划分有困难根据水文地质规范的要求,应该对含水层、隔水层的数量和厚度进行准确的勘探。
浅析采区太原组灰岩水疏放性及突水危险性评价
浅析采区太原组灰岩水疏放性及突水危险性评价把其欢关键词:灰岩水;水文地质条件;放水试验;脆弱性指数法;水源判别模型一、采区地质及水文地质概况101采区位于矿井西部宿南向斜转折端,构造褶曲较发育,地质应力集中。
主要回采山西组10煤层,煤厚1.5~3.0m,平均2.5m,地层倾角5~25°。
10煤层底板距石炭系太原组灰岩平均60m,太灰平均厚度约180m,一般含灰岩8层,富水性不均一,富水性简单~中等。
二、太灰含水层水文地质特征研究地下水化学动力学是水在岩石空隙中运动和运动过程中发生水?气?岩(多矿物)相互作用而逐渐形成的,水在岩石空隙中运动,同时也是组成岩石矿物的溶解过程,既是物理也是化学过程,正是由于上述原因造成水动力指标以及水化学指标在时间和空间上的分布差异。
(一)太原组灰岩含水层水动力场分布特征研究区地下水流场近似一个弧形地下水流场,整体上水位由南至北呈递减的趋势,水位在-520~-10之间,最高处在2005观1孔附近,最低处在3#钻场的101观5孔处。
地下水等值线呈“某”状,整体上地下水在1#钻场至5#钻场呈先下降后上升的趋势。
研究区太灰水等水位线在3~6#钻场连线上较为密集,表明该处水力坡度较大;西部F9大断层太灰等水位线有北至南逐渐增加,密集程度较差,水力坡度低。
区内南部存在10煤层露头,为本区的地下水的一个补给区,北部接受远程太灰的补给,为本区的另一个补给区。
(二)太原组灰岩含水层水化学场分布特征根据水文地质以及水文地球化学作用,可对研究区建立水文地球化学简化模型,主要包含碳酸硫酸岩盐裸露与地表的补给和补给径流区、补给径流和隐伏岩溶浅层区、隐伏岩溶深层区以及深岩溶区,共4个分区进行分析。
另外通过质量守恒定律,用化学热力学的理论和方法求出矿物离解常数、离子活度、矿物饱和指数等数值。
(三)太原组灰岩含水层水文地质条件评价依据研究区钻孔抽水试验及本次研究综合所得本区渗透系数K=1.7512m/d,根据透水性分级标准,本区的含水层透水性较强;导水系数T=42.0282m2/d,根据导水性分级标准,本区的含水层导水性中等。
山西朔州东坡煤矿奥陶系灰岩突水判识及意义
山西朔州东坡煤矿奥陶系灰岩突水判识及意义邵强;王恩营;汪师逵;邢鹏飞;陈亮亮【摘要】奥陶系灰岩突水是威胁华北矿区煤矿安全生产最严重的水害,奥陶系灰岩一般富水性强、水压高,一旦发生突水往往会对矿井造成灾难性后果.采用水文地质条件分析、水地球化学分析及数据统计分析等方法,对东坡煤矿主要充水水源水质进行了研究.结果表明,各充水水源水质差异明显,主要判识指标是Ca2+,SO42-和总硬度,并根据这些指标判断922材料巷道16号钻窝及掘进面水质与奥陶系灰岩水一致.此为东坡矿及朔州矿区首次发现奥灰出水,对矿井今后综合防治水决策及奥陶系灰岩水防治具有重要意义.【期刊名称】《河南理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(032)004【总页数】4页(P432-435)【关键词】东坡煤矿;充水水源;水质特征;奥陶系灰岩水【作者】邵强;王恩营;汪师逵;邢鹏飞;陈亮亮【作者单位】河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】P642.250 引言山西中煤集团东坡煤矿位于山西省朔州市西北约15 km处,矿井东西长约3.97 km,南北宽约2.51 km,开采煤层为太原组4煤层和9煤层,年产量约7×107 t,是中煤集团大型骨干矿井之一.根据矿井水文地质报告、补充勘探报告及水文地质类型划分报告等,矿井水文地质条件为中等.目前,矿井正常涌水量为90 m3/h,最大涌水量为150 m3/h.矿井充水水源有奥陶系灰岩水、老采空区水、地表水、砂岩裂隙水等[1],对矿井威胁最大的一般是奥陶系灰岩水.针对煤层底板奥陶系灰岩突水的研究主要集中在突水通道和突水水源的识别方面,煤矿生产中遇到矿井突水一般首先判断突水水源,判别的依据有水化学特征[2-4]、同位素特征[5-6]、水压、水量、水温、水位等,这些研究对东坡煤矿奥陶系灰岩水的判识有很好指导作用.东坡矿多次对井下出水点进行了水质化验,但未对化验结果进行系统整理分析,对奥陶系灰岩水的水质特征也不甚了解,奥陶系灰岩出水难以准确地判识,给矿井安全生产留下了隐患.该研究在东坡矿及朔州矿区首次发现奥陶系灰岩出水,对矿井今后综合防治水决策及奥陶系灰岩水防治具有重要意义.1 东坡煤矿奥陶系灰岩水水文地质特征及充水通道1.1 奥陶系灰岩水的水文地质特征东坡矿奥陶系灰岩承压含水层水位标高在+1053 m左右,主采煤层9煤层大部分处于带压开采区,对矿井安全生产有一定威胁.据井田内DB4号孔揭露,本组含水层厚103.60 m,上部岩性为厚层状石灰岩,质纯,厚31.81 m,裂隙发育,裂隙面粗糙,无充填物,局部可见直径2 cm的溶蚀空洞,钻进到该层位时漏水,漏失量15 m3/h;中部和下部为浅黄色的豹皮灰岩和泥灰岩,岩石比较完整.据DB4号孔注水试验资料可知,注水量为4.67 L/s,水柱高度为65.20 m,单位涌水量为0.071 6 L/(s·m),渗透系数0.457 14 m/d.由于煤层底板隔水层的存在,奥陶系灰岩水正常情况下对开采没有威胁,但在构造发育部位,当巷道掘进揭露到导水断层或构造破碎带时,因导水通道的沟通,可能对矿井充水,给矿井安全生产带来隐患.1.2 奥陶系灰岩水的充水通道大量研究表明,矿井底板灾害性突水主要是断层引起的,当断层沟通奥灰与开采煤层时,在矿压、水压等因素综合作用下,极易造成矿井突水事故[7-8].东坡矿奥陶系灰岩水的充水通道有断裂构造、岩溶陷落柱等,其中断裂构造是东坡矿的主要充水通道.东坡矿断裂构造发育,共揭露落差较大的断层10条,当断裂带导水时,可能够沟通各个含水层,使之发生水力联系,特别是当断裂带成为奥陶系灰岩水的充水通道时,可能给矿井安全生产带来灾难性后果.2 矿井水质分析2.1 水质分析东坡煤矿自投产以来对4煤层和9煤层顶底板砂岩水、奥陶系灰岩水、老采空区水、地表水等充水水源的水质进行了40多次化验.其中,可靠的分析水样有4煤层顶底板砂岩水样12个,9煤层顶底板砂岩水样11个,老采空区水样5个,奥陶系灰岩水样3个,地表水样1个.统计结果表明,相同水源的水质特征相似,不同水源的水质特征差别较大(表1).通过筛选,可用和总硬度3个指标来判识各充水水源(图1),其他指标差别小,不作为判识依据.分析如下.表1 各个水源水质主要指标Tab.1 Main index of water quality in various sources水质指标奥陶系灰岩水老采空区水4煤层砂岩裂隙水9煤层砂岩裂隙水极值均值极值均值极值均值极值均值K++Na+27.00~35.2129.9865.45~78.6970.9884~137.30106.3756.15~130.0093.12 Ca2+55.34~65.9962.13196.9~254.53226.7061.11~172.05139.1498.88~156.98132.80Mg2+22.57~27.5224.5070.11~80.0373.6225.26~74.1251.3042.43~80.7752.01 Cl-11.75~15.0913.5663.14~257.45126.9591.31~265.20165.8781.28~238.00175.39 SO2-423.11~46.9233.91440.41~609.79564.63108.46~388.55245.92124.51~288.94207.97 HCO-3298.61~309.44303.72303.61~338.72325.70332.72~420.72377.77351.3~431.6394.01 NO-314.14~32.5022.160.27~11.975.310.05~12.502.600.05~0.220.13 pH值7.50~8.317.907.26~7.877.507.23~7.837.587.23~8.187.59 总硬度251.49~258.97256.07783.03~965.29869.40329.9~692.28558.74427.84~724.71545.87 矿化度328~376.00351.621 143~1 337.001 230.00602~1 159.001055.30670~1 066.00918.48注:地表水水质仅化验了1次,暂不统计在内.(1)Ca2+含量在奥陶系灰岩水和老采空区水中相差较大,奥陶系灰岩水含量最低,老采空区水含量最高(图2).因此,Ca2+含量可以作为判识奥陶系灰岩水和老采空区水的一项指标.当Ca2+含量低于70 mg/L时,可能是奥陶系灰岩水,当Ca2+含量高于200 mg/L时,可能是老采空区水,4煤层和9煤层顶底板砂岩水含量居中.(2)奥陶系灰岩水和老采空区水中的含量分布也有一定的规律,老采空区水的含量最高,奥陶系灰岩水最低(图3).当含量小于50 mg/L时,可能是奥陶系灰岩水,当含量高于450 mg/L时,可能为老采空区水,4煤层和9煤层顶底板砂岩水介于两者之间.(3)老采空区水的总硬度最高,奥陶系灰岩水最低(图4).当总硬度大于780 mg/L 时,可能为老采空区水,当总硬度小于260 mg/L时,可能为奥陶系灰岩水,4煤层砂岩水和9煤层砂岩水介于两者之间.(4)4煤层砂岩水和9煤层砂岩水所有水质测试指标相近,利用该方法难以区分,生产中可依据出水点的层位进行判识.2.2 奥灰充水水源的识别及其意义矿井各充水水源的水质特征分析表明,奥陶系灰岩水和总硬度都比较低,老采空区水都比较高,4煤层砂岩水和9煤层砂岩水居中,各水源水质差别明显,利用该特征可以识别矿井出水点的水源.2012年8月1日,对922材料巷16号钻窝及掘进面(掘进面在C27点前10 m)出水点进行了水质化验,通过与奥陶系灰岩水对比(表2),该出水点水质的各个特征指标几乎与奥陶系灰岩水一样,可以判断此处出水为奥灰出水.东坡矿处于区域奥陶系灰岩水径流带上,岩溶地下水活动性强,富水性好,水压高,一旦发生突水,很可能造成重大淹井事故.另外,由于奥灰出水在本区是首例报道,无疑对今后矿井综合防治水工作提出了新要求,尤其是对奥陶系灰岩水的防治,不能掉以轻心,要研究有针对性的防治措施,保证矿井安全生产.表2 奥陶系灰岩水与922材料巷16号钻窝及掘进面出水点水质比较Tab.2 Water quality comparison of Ordovician limestone water and water at the 922 material Lane drilling and the head-on水样位置奥陶系灰岩水(平均)922材料巷16号钻窝922材料巷C27点前10m取样时间12.08.0112.08.01样品编号2012023020120231Ca2+62.1366.7756.50Mg2+24.5029.1733.13Na++K+28 .3529.7529.75Cl-13.5616.6016.60SO2-433.919.6310.03总硬度256.07286.82277.493 结论(1)东坡矿不同充水水源水质差别明显,可以用和总硬度作为判识奥陶系灰岩水、老采空区水、4煤层和9煤层顶底板砂岩裂隙水的特征指标.(2)利用奥陶系灰岩水的水质特征指标,在矿井922材料巷16号钻窝及掘进面(掘进面在C27点前10 m)出水点识别出奥灰出水.(3)奥灰出水在东坡矿及所在矿区都是第一次发现,为了保证矿井安全生产,要加强矿井综合防治水工作,尤其是对奥陶系灰岩水的防治.参考文献:[1] 王秀兰,刘忠席.矿山水文地质[M].北京:煤炭工业出版社,2007.[2] 杨建,王心义,李松营,等.新安矿井突水水源的水化学特征分析[J].矿业研究与开发,2005,25(4):70-73.[3] 刘峰.矿井水害水源的水文地球化学探测技术[J].煤田地质与探勘,2007,35(4):62-64.[4] 高卫东,何元东,李新社.水化学法在矿井突水水源判断中的应用[J].矿业安全与环保,2001,28(5):44-45.[5] 陈陆望,桂和荣,许光泉,等.皖北矿区煤层底板岩溶水氢氧稳定同位素特征[J].合肥工业大学学报,2003,26(3):374-378.[6] 赵全开.刘桥矿区地下水环境同位素特征研究[J].煤田地质与探勘,2004,32(5):35-37.[7] 李青锋,王卫军,朱川曲,等.基于隔水关键层原理的断层突水机理分析[J].采矿与安全工程学报,2009,26(1):87-90.[8] 李连崇,唐春安,梁正召,等.含断层煤层底板突水通道形成过程的仿真分析[J].岩石力学与工程学报,2009,28(2):290-297.。
水文地质特征
水文地质特征由于受构造的影响,矿区处于北西—南东走向的地堑内,东部、西部皆为奥陶系、寒武系灰岩,大面积出露,接受大气降水补给,地表水迳流到矿区外青磁窑入唐峪河,由东向西注入浑河。
1、含水层(1)寒武系、奥陶系灰岩岩溶含水层寒武系灰岩由于多夹薄层状页岩,因而为弱含水层。
在矿区北部有出露,奥灰岩溶裂隙含水层为煤系地层下伏主要含水层,此含水层厚度较大,直接接受大气降水的补给,水质多为HCO3-Ca.Mg型水。
因沟谷割切割严重,含水层水大部分外泄,根据浑源煤产地区域水文地质资料,寒武系灰岩和奥陶系灰岩岩溶含水层水位该矿区域内静压水位标高为1254.00-1489.44m。
(2)石炭系上统太原组孔隙裂隙含水层太原组含水层由于受构造影响,地层遭受剥蚀,岩层风化,胶结松散,使得砂岩成为良好的含水层,太原组在矿区内局部出露,大气降水一部分通过地表黄土及基岩风化裂隙下渗,储存在砂岩含水层中,一部分通过地表迳流到矿区外,该矿区太原组砂岩含水层为相对富水含水层,但砂岩厚度小,泥岩厚度大,砂泥比率小,含水层薄,地下水存储量小,因此,对开采煤层影响不大,水质为HCO3.SO4-Ca.Mg型水。
(3)二叠系下统山西组孔隙裂隙含水层本组以砂岩为主,砂岩厚度大,泥岩厚度小,砂泥比率大,碎屑岩相对发育,成为地表水下渗聚积的富水含水层。
由于受构造影响,地层遭受剥蚀,切割剧烈,使得山西组地层在矿区西北部局部残留,四周侵蚀并遭受风化,地下水流失大,因此,地下水贮存量小。
(4)第四系松散层孔隙含水层及基岩风化裂隙含水层。
矿区内大部分被黄土覆盖,含水层主要分布于基岩面风化破碎带内,由于地层薄,又属高原干燥气候,蒸发量远远大于降水量,加上地形山峦起伏,冲沟发育,雨后地表水大部分流失,含水层富水性差,属弱含水层,本区为贫水区。
2、隔水层5号煤层至奥陶系灰岩含水层之间是由铝土质泥岩、泥岩、粉砂岩等致密岩层组成的隔水层,厚度约80m左右,具有良好的隔水性能,且奥灰水水位低于开采煤层,因此,对煤矿开采无影响。
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灰岩水文地质特征研究
1采区水文地质勘探
1.1水文地质勘探矿井原有灰岩水文观测孔4个,其中C3-Ⅰ灰岩水
文观测孔3个,O2灰水文观测孔1个,位于西风井工广内。
因为东一
采区开采A组煤的11223工作面距离西风井较远,西风井工广内的C3-Ⅰ灰岩水文观测孔数据不能准确反映东一采区的灰岩水位动态变化情况。
所以,新增了3个C3-Ⅰ灰岩和1个O2灰水文观测孔。
井下疏放
水钻孔工程在东一采区施工立钻疏放水钻孔,共施工7组13个疏放水
钻孔。
1.2疏放水效果通过井下疏放水,A组煤下灰岩含水层水位下降明显,如表2所示。
2006年10月—2008年6月在井下施工的立钻灰岩放水
孔最大水压为3.8MPa,对应水位标高为-140m。
2010年5月施工结束
的Ⅴ东C3-Ⅰ孔当前测得水位标高为-264m,东一采区15-2#放水孔水
压为2.7MPa,巷道标高-561.6m,对应水位标高为-291.6m。
Ⅴ东C3-
Ⅰ孔水位仍在下降,说明井下的疏水降压工作取得了一定的成果。
2C3-Ⅰ灰岩水文地质特征
2.1岩性与岩溶发育特征根据钻孔揭露资料分析[2-3],太原组C3-
Ⅰ灰岩共有4层,分别为C31、C32、C33(上)及C33(下)层。
对施
工灰岩资料分析后,C3-Ⅰ灰岩各段岩性岩溶发育特征如表3所示。
2.2岩溶水赋存特征从井下灰岩疏放水钻孔在施工过程中各层灰岩的
出水情况看,C3-Ⅰ灰岩中,C31灰岩层、C32灰岩层岩溶不发育或微
发育,岩层不含水,或微含水,C33(上)灰岩层岩溶裂隙发育,但多
为方解石及泥质充填,富水性较弱;C33(下)灰岩层岩溶较发育,富
水性中等。
井下灰岩疏放水成果表明了东一采区C3-Ⅰ灰岩的岩溶整体发育水准为弱~中等,个别地点的岩溶发育较差。
因为各灰岩层岩溶
发育水准的不均衡,导致灰岩岩溶水的分布也不均匀[5]。
根据井下
疏放水钻孔的水量、水压资料分析,灰岩岩溶水的疏降存有水量小、
水压大的问题,疏水降压比较困难。
2.3A组煤下各段灰岩的水力联系东一采区施工的井下灰岩疏放水钻孔疏放C3-Ⅰ灰岩岩溶水总水量为78200m3,矿井西进风井工广内的C3-Ⅰ、C3-Ⅱ、C3-Ⅲ及水二1(奥陶系灰岩水位观测孔)地面水位观测孔水位都有不同水准下降。
其中C3-Ⅰ灰岩地面水位观测孔水位下降最为明显。
Ⅴ西C3-Ⅰ孔水位由初始的+2
3.38m降至-162.82m,累计下降186.20m;Ⅴ西C3-Ⅱ孔,水位由初始+23.41m降至-126.67m,累计下
降150.08m;Ⅴ西C3-Ⅲ孔水位由初始+23.46m降至-67.97m,累计下降91.43m;水二1孔水位由初始+23.143m降至+8.593m,累计下降
14.55m。
通过对井下灰岩疏放水孔水压、水量的数据变化与各段灰岩
地面水位观测孔的水位降深数据综合分析,虽然C3-Ⅰ各层灰岩岩溶发育水准不均衡,岩溶水分布也不均匀,但在该区域范围内C3-Ⅰ灰岩岩溶水的水力联系是比较密切的。
同样,因为对C3-Ⅰ灰岩岩溶水的疏放,导致C3-Ⅱ、C3-Ⅲ及水二1孔水位都有所下降。
下降最明显的是C3-
Ⅱ组灰岩岩溶水的水位,其次是C3-Ⅲ组灰岩岩溶水的水位,奥陶系灰岩水位下降不明显。
这说明C3-Ⅰ与C3-Ⅱ组灰岩之间存有较强的水力
联系,与C3-Ⅲ组灰岩之间联系较差,与奥陶系强承压含水层的水力联系很微弱。
通过井下疏放水及地面灰岩水文观测孔的补充勘探,查明了潘二煤矿
东一采区A组煤下C3-Ⅰ灰岩岩性、厚度特征、岩溶发育特征及岩溶水的赋存特征。
根据岩溶的发育特征,可采用合理的防治水方案,为矿
井采用疏水降压的方法对C3-Ⅰ岩溶水实行降压、实现东一采区A组煤的安全开采提供了依据。
灰岩水文地质特征研究。