地下水文地质调查与勘探.ppt

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1、水文地质补充调查与勘探水文地质补充调查与勘探第一节 水文地质补充调查l一、一、当矿区（井）现有水文地质资料不能满足生产建设的需要时，应针对存在的问题进行专项水文地质补充调查工作；未进行水文地质调查或水文地质工作程度较低的矿区（井），应补充水文地质测绘工作。l二、二、水文地质补充调查范围应覆盖一个具有相对独立补给、径流、排泄条件的地下水系统。l三、三、水文地质补充调查除传统的方法外，还可采用遥感、全球卫星定位、地理信息系统等新技术、新方法。l四、四、水文地质补充调查的主要内容水文地质补充调查的主要内容l（一）资料收集（一）资料收集l气象资料收集一般应有降水量、蒸发量、气温、气压、相对湿度、风向、

2、风速及其历年月平均值和两极值。其中降水量应收集百年之内的两极值。l收集调查区内以往勘查研究成果、动态观测资料、勘探钻孔、供水井钻探及抽水试验资料。l（二）地貌地质调查（二）地貌地质调查l着重调查收集由开采或地下水活动诱发的崩塌、滑坡、人工湖等地貌变化、岩溶发育矿区的各种岩溶地貌形态。l对第四系松散覆盖层和基岩露头，应基本查明其时代、岩性、厚度、富水性及地下水的补排方式等，并划分含水层或相对隔水层。l对地质构造应基本查明其形态、产状、性质、规模、破碎带（范围、充填物、胶结程度、导水性）及有无泉水出露等；初步分析研究其对矿井开采的影响。l（三）地表水体调查（三）地表水体调查l调查与收集矿区河流、水

3、渠、湖泊、积水区、山塘和水库等地表水体的历年水位、流量、积水量、最大洪水淹没范围、含泥砂量、水质和地表水体与下伏含水层的水力关系等。对可能渗漏补给地下水的地段要进行详细调查，并进行渗漏量监测。l（四）井泉调查（四）井泉调查l调查井泉的位置、标高、深度、出水层位、涌水量、水位、水质、水温、有无气体溢出、流出类型及其补给水源。并素描泉水出露的地形地质平面图和剖面图。l（五）古井老窑的调查（五）古井老窑的调查l调查古井老窑的位置及开采、充水、排水的资料及老窑停采原因等情况。察看地形，圈出采空区，并估算积水量。l（六）生产矿井调查（六）生产矿井调查l调查研究矿区内生产矿井的充水因素、充水方式、突水层位

4、、突水点的位置与突水量、矿井涌水量的动态变化与开采水平、开采面积的关系、以往发生水害的观测研究资料和防治水措施及效果。l（七）周边矿井调查（七）周边矿井调查l调查周边矿井的位置、范围、开采层位、充水情况、地质构造、采煤方法、采出煤量、隔离煤柱以及与相邻矿井的空间关系，并收集系统完整的采掘工程平面图及有关资料。l（八）地面岩溶调查（八）地面岩溶调查l调查岩溶发育的形态、分布范围。详细调查对地下水运动有明显影响的进水口、出水口和通道，必要时可进行连通试验和暗河测绘工作。要分析岩溶发育规律和地下水径流方向，圈定补给区，测定补给区内的渗漏情况，估算地下水径流量。有岩溶塌陷的区域，还要进行岩溶塌陷的测绘

5、工作。第二节第二节 地面水文地质观测地面水文地质观测l一、一、矿区（井）地面水文地质观测的主要内容:l（一）气象观测（一）气象观测l凡距离大于30km气象台（站）较远的矿区（井），应设立气象观测站，站址的选择和气象观测项目，应符合气象台（站）的要求。距气象台（站）小于30km的矿区（井），可只建立雨量观测站。l（二）地表水观测（二）地表水观测l观测项目与地表水调查内容相同。观测时间，一般为每月一次，雨季或暴雨后根据需要增加观测次数l（三）地下水动态观测（三）地下水动态观测l观测点应布置在下列地段和层位：l对矿井生产建设有影响的主要含水层；l影响矿井充水的地下水强径流带（构造破碎带）；l可能与地

6、表水有水力联系的含水层；l矿井先期开采的地段；l在开采过程中水文地质条件可能发生变化的地段；l人为因素可能对矿井充水有影响的地段；l井下主要突水点附近，或具有突水威胁的地段；l疏干边界或隔水边界处。l观测点的布置，应尽量利用现有钻孔、井、泉等。观测内容主要是水位、水温和水质，对泉水还应观测流量。l观测点应统一编号，设置固定观测标志，测定坐标和标高，标绘在综合水文地质图上。观测点标高每年复测一次，如有变动，应随时补测。l二、二、地面水文地质观测工作，在开采前一个水文年即应进行，在采掘过程中亦必须坚持观测。在未掌握地下水的动态规律之前，每7-10天观测一次，随后每月观测1-3次，雨季或遇有异常时，

7、需增加观测次数。水质监测每年不少于2次，丰、枯水期各一次。l观测工作要求同步进行，每次必须按固定的时间和顺序在最短时间内测完。要注意观测的连续性和精度。钻孔水位观测每回应有两次读数，其差值不得大于2cm，取值可用平均数。测量工具使用前应校验。有条件的矿区应尽量使用智能自动水位仪观测、记录和传输数据。第三节第三节 井下水文地质观测井下水文地质观测l一、一、凡新开凿的井筒、主要穿层石门及开拓巷道，都要及时进行水文地质观测和编录，并绘制井筒、石门、巷道的实测水文地质剖面图或展开图。l（一）井巷穿过含水层：应详细描述其产状、厚度、岩性、构造、裂隙或岩溶的发育与充填情况，揭露点的位置及标高、出水形式、涌

8、水量和水温等，并采取水样进行水质分析。（二）含水层裂隙：应测定其产状、长度、宽度、（二）含水层裂隙：应测定其产状、长度、宽度、数量、形状、尖灭情况、充填程度及充填物等，观察地下数量、形状、尖灭情况、充填程度及充填物等，观察地下水活动的痕迹，绘制裂隙玫瑰图，并选择有代表性的地段水活动的痕迹，绘制裂隙玫瑰图，并选择有代表性的地段测定岩石的裂隙率。测定的面积：较密集裂隙可取测定岩石的裂隙率。测定的面积：较密集裂隙可取1-2m2，稀疏裂隙可取，稀疏裂隙可取4-10m2。其计算公式为：。其计算公式为：式中：式中：KT裂隙率（裂隙率（%）F测定面积（测定面积（m2）a裂隙长度（裂隙长度（m）b裂隙宽度（裂

9、隙宽度（m）l（三）岩溶（三）岩溶：应观测其形态、发育情况、分布状况、有无充填物和充填物成分及充水状况等，并绘制岩溶素描图。l（四）断裂构造（四）断裂构造：应测定其断距、产状、断层带宽度，观测断裂带充填物成分、胶结程度及出水情况等。l（五）褶曲：（五）褶曲：应观测其形态、产状及破碎情况等。（六）突水点的观测及编录（六）突水点的观测及编录：应详细观测记录突水的间、地点、确切位置、出水层位、岩性、厚度、出水式、围岩破坏情况等，并测定涌水量、水温、水质和含砂量等。同时，应观测附近的出水点和观测孔涌水量和水位的变化，并分析突水原因。各主要突水点可以作为动态观测点进行系统观测，并要编制卡片，附平面图、素

10、描图或照片。大中型煤矿发生300m3/h以上的突水、小型煤矿发生60m3/h以上的突水，或因突水造成采掘区域和矿井被淹的，要将突水情况及时上报煤矿安全煤炭监管、监察和煤炭行业管理部门。l（七）陷落柱观测（七）陷落柱观测：应观测陷落柱内外地层岩性与产状、裂隙岩溶发育程度及涌水等情况，判定陷落柱发育高度，并要编制卡片，附平面图、剖面图、素描图或照片。二、二、矿井涌水量观测及水质监测矿井涌水量观测及水质监测l（一）一般应分矿井、分水平设站进行观测，断裂破碎带、陷落柱出水较大的应单设站观测。每月观测1-3次。涌水量每月观测不少于3次，水样监测每年不少于2次，丰、枯水期各1次。涌水量出现异常、井下发生突

11、水或受降水影响矿井的雨季时段，观测频率应适当增加。l（二）对井下新揭露的出水点，在涌水量尚未稳定或尚未掌握其变化规律前，一般应每天观测一次。对溃入性涌水，在未查明突水原因前，应每隔1-2小时观测一次，以后可适当延长观测间隔时间，并采取水样进行水质分析。涌水量稳定后，可按井下正常观测时间观测。l（三）当采掘工作面上方影响范围内有地表水体、富含水层、穿过与富含水层相连通的构造断裂带或接近老空积水区时，应每天观测充水情况，掌握水量变化。含水层富水性的等级标准参照附录四。l（四）新凿立、斜井，垂深每延深10m，观测一次涌水量。掘进至新的含水层时，虽不到规定的距离，也应在含水层的顶底板各测一次涌水量。l

12、（五）矿井涌水量的观测，应注重观测的连续性和精度，要求采用容积法、堰测法、流速仪法或其它先进的测水方法。测量工具和仪表要定期校验，以减少人为误差。l三、三、井下对含水层进行疏水降压时，在涌水量、水压稳定前，应每小时观测1-2次；涌水量、水压基本稳定后，按正常观测要求进行。疏放老空水应每天进行观测。第四节第四节 水文地质补充勘探水文地质补充勘探l一、一、凡属下列情况之一者，必须进行水文地质补充勘探工作凡属下列情况之一者，必须进行水文地质补充勘探工作l（一）矿井主要勘探目的层未开展过水文地质勘探工作。l（二）矿井原勘探工程量不足，水文地质条件尚未查清。l（三）矿井经采掘揭露煤岩层后，水文地质条件比

13、原勘探报告复杂。l（四）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。l（五）矿井开拓延深、开采新煤系（组），或扩大井田范围设计需要。l（六）矿井巷道顶板处于特殊地质条件部位或深部煤层下伏强充水含水层底板带压，专门防治水工程提出特殊要求。l（七）各种井巷工程穿越强富水性含水层时，施工需要。l二二 水文地质补充勘探要求水文地质补充勘探要求l（一）矿井水文地质补充勘探工程量布置，应以满足相应的工作程度要求为原则，工作程度应达到防治水工作要求。l（二）矿井水文地质补充勘探应将包括勘探矿区在内的区域地下水系统进行整体分析研究。矿井井田以外区域以水文地质测绘调查为主，井田以内以

14、水文地质物探、钻探和抽水试验等为主。l（三）矿井水文地质补充勘探工作应根据矿井水文地质类型和具体条件，综合运用水文地质补充调查、地球物理勘探、水文地质钻探、抽（放）水试验、水化学和同位素分析、地下水动态观测、采样测试等各种勘查技术手段，积极采用新技术、新方法。l（四）矿井水文地质补充勘探必须编制补充勘探设计，经煤矿总工程师组织审查后实施。补充勘探设计要依据充分、目的明确、工程布置针对性强，要充分利用矿井现有条件，做到井上、井下相结合。l（五）水文地质补充勘探工作完成后，必须及时提交成果报告或资料，由煤矿总工程师组织审查、验收。第五节第五节 地面水文地质补充勘探地面水文地质补充勘探 l（一）每个

15、钻孔都要按照勘探设计要求进行单孔设计，包括钻孔结构、孔斜、岩芯采取率、封孔止水要求、终孔直径、终孔层位、简易水文观测、抽水试验、地球物理测井及采样测试、封孔质量、孔口装置和测量标志要求等。l（二）（二）钻孔施工主要技术要求l以煤层底板水害为主的矿井，其水文地质补充勘探钻孔的终孔深度，应以揭露下伏主要含水层段为原则。l所有勘探钻孔均应进行水文测井工作，有条件的可进行流量测井、超声成像，配合钻探取芯划分含、隔水层，为取得有关参数提供依据。l主要含水层或试验段(观测段)应采用清水钻进。遇特殊情况需改用泥浆时，可采用低固相优质泥浆，但事前必须取得地质部门同意，事后要采取有效的洗孔措施。l钻孔孔径视钻孔

16、目的确定，抽水试验孔试验段孔径以满足设计的抽水量和安装抽水设备为原则，水位观测孔观测段孔径应满足止水和水位观测的要求。l抽水试验钻孔的孔斜应满足选用抽水设备和水位观测仪器的工艺要求。l钻孔应取芯钻进，并进行岩芯描述。岩芯采取率：岩石大于70，破碎带大于50，粘土大于70，砂和砂砾层大于30。当采用水文物探测井，能正确划分地层和含(隔)水层位置及厚度时，可适当减少取芯。l钻孔分层（段）隔离止水时，必须通过提水、注水和水文测井等不同方法，检查止水效果，并作正式记录。不合格时必须重新止水。l除长期动态观测钻孔外，其余钻孔都必须使用高标号水泥浆封孔，并取样检查封孔质量是否合格。l观测孔竣工后，要严格抽

17、水洗孔，以确保观测层（段）不被淤塞。l（三）水文地质钻孔必须做好简易水文地质观测。技术要求应参照并按相关规程规范进行。对没有简易水文地质观测资料的钻孔，应降低其质量等级或不予验收l（四）水文地质观测孔，必须安装孔口装置和长期观测测量标志，采取有效措施予以保护，并应做到坚固耐用、观测方便，遇有损坏或堵塞，要及时进行处理。二、二、抽水试验抽水试验 l（一）生产矿井水文地质补充勘探的抽水试验质量要求执行相关技术标准。l（二）抽水试验的水位降深，应尽设备能力做最大降深，降深次数一般不少于3次，降距合理分布。凡受开采影响钻孔水位较深时，可只做一次最大降深抽水试验，但降深过程的观测，应考虑非稳定流计算的要

18、求，同时应适当延长时间。l（三）水文地质复杂型和极复杂型矿井，当用小口径抽水不能查明水文地质、工程地质（地面岩溶塌陷）条件时，可进行井下放水试验。井下条件不具备时，则应进行大口径、大流量群孔抽水试验。群孔抽水试验必须单独编制设计，经煤矿总工程师组织审查后实施。l（四）大口径群孔抽水试验的延续时间，应根据水位流量过程曲线稳定趋势而定，但一般不应少于10d。当受开采疏水干扰，水位无法稳定时，应根据具体情况研究确定。l（五）为查明受采掘破坏影响的含水层与其它含水层或地表水体等之间有无水力联系，可结合抽（放）水进行连通（示踪）试验。l（六）抽水前，应对试验孔、观测孔及井上、下有关的水文地质点，进行水位

19、（压）、流量观测，必要时可另外施工专门钻孔测定大口径群孔的中心水位。三、三、注水试验注水试验 l（一）为矿井防渗漏研究岩石渗透性，或因含水层水位很深无法进行抽水试验时，可进行注水试验。l（二）注水试验应编制试验设计，内容包括：试验层段的起、止深度；孔径及套管下入层位、深度及止水方法；采用的注水设备、注水试验方法以及注水试验质量要求等。l（三）注水试验施工主要技术要求l要根据岩层的岩性和孔隙、裂隙发育深度，确定试验孔段，并严格做好止水工作。l注水试验前，必须彻底洗孔，以保证疏通含水层。应测定钻孔水温和注入水的温度。l注水试验正式注水前及正式注水结束后，应进行静止水位和恢复水位的观测。四、四、水文

20、地质物探水文地质物探l物探工作布置、参数确定、检查点数量和重复测量误差、资料处理及解释应符合国家现行有关标准的规定。l根据勘探区的水文地质条件、被探测地质体的地球物理特征和不同的工作目的等因素确定勘探方案。可采用多种物探方法进行综合探测。l物探工作结束后，应提交相应的综合成果图件。物探成果应与其它勘探成果相结合，相互验证后可作为矿井采掘设计的依据。第六节第六节 井下水文地质勘探井下水文地质勘探l一一、井下水文地质勘探原则l（一）井下水文地质勘探应采用井下物探、钻探、监测、测试等手段。l（二）采用井下与地面相结合的综合勘探方法。l（三）井下勘探施工作业，必须保证矿井安全生产，并做好安全防范措施。

21、l二、二、遇有下列情况之一者，应在井下进行水文地质勘探l（一）采用地面水文地质勘探难以查清问题时，需在井下进行放水试验或连通（示踪）试验等。l（二）煤层顶、底板有含水（流）砂层或岩溶含水层时，需进行疏水开采试验。l（三）受地表水体和地形限制或受开采塌陷影响，地面无施工条件。l（四）孔深或地下水位埋深过大，地面无法进行水文地质试验。l三、三、井下水文地质勘探主要技术要求l（一）钻孔施工设计必须由煤矿总工程师批准后方可实施，设计内容包括对钻孔的各项技术要求和安全措施。l（二）掘凿并加固钻窝，保证正常的工作条件。l（三）钻机必须安装牢固；钻孔必须首先下好孔口管，并做耐压试验；在正式施工前，必须安装孔

22、口安全闸阀，以保证控制放水，安全闸阀的抗压强度应大于最大水压；在揭露含水层之前，必须安装好孔口防喷装置。l（四）必须按设计施工，并严格执行施工安全措施。l（五）连通试验不得选用污染水源的示踪剂。l（六）停用或报废的钻孔，要及时封堵，并提交封孔报告。四、四、放水试验必须遵循以下原则放水试验必须遵循以下原则l（一）编制放水试验设计，确定试验方法、各次降深值和放水量。放水量视矿井现有最大排水能力而确定，原则上放水试验能影响到的观测孔要有明显的水位降深。l（二）做好放水试验前的准备工作，固定人员，检验校正观测仪器和工具，检查排水设备能力和排水线路。l（三）放水前，必须在同一时间对井上下观测孔和出水点的

23、水位、水压、涌水量、水温和水质进行一次统测。l（四）放水试验延续时间，可根据具体情况确定。当涌水量、水位难以稳定时，试验延续时间一般不少于10-15d。选取观测时间间隔应考虑到非稳定流计算需要。中心水位或水压必须与涌水量同步观测。l（五）观测数据应及时登入台帐，并绘制涌水量-水位历时曲线。l（六）放水试验结束后，必须及时进行资料整理，提交放水试验总结报告。l五、五、受水害威胁的矿井，用通常水文地质勘探方法难以进行开采评价时，可根据条件采用穿层石门或专门凿井进行相似疏干开采试验。其主要要求是：l（一）必须有专门的施工设计，其设计有煤矿总工程师组织审查批准。l(二)预计最大涌水量。l(三)必须建立能保证排出最大涌水量的排水系统。l(四)应选择适当位置建筑防水闸门。l(五)做好钻孔超前探水和放水降压工作。l（六）做好井上下水位、水压、涌水量的观测工作。六、六、井下物探井下物探l应用于井下的物探方法主要有直流电法（电阻率法）、音频电穿透法、瞬变电磁法、电磁频率测深法、无线电波透视法、地质雷达法、浅层地震勘探、瑞利波勘探、槽波地震勘探方法等。各矿可根据实际选用并结合钻探方法对资料进行验证。