11含水层组特征及其富水性
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(一)松散岩类孔隙水含水层1、富水性中等的第四系冲洪积孔隙水含水层主要分布于龙岩盆地。
上部为黄或灰黄色的亚粘土和亚砂土,下部为砂,砂砾和砾石层。
厚度一般为5~20m,局部达80m;富水性较好,泉流量可达2.552 l/s,渗透系数3.97~10.98 m3/d,水位埋深1~3m之间。
2、富水性弱的第四系残坡积、坡洪积孔隙水含水层主要分布于溪马河沿岸。
马坑矿区中矿段和新祠一带也有零星分布。
岩性多属土黄、黄褐色粘土夹碎瓦,常见砂砾石层透镜体。
富水性较差,多属透水不含水层,泉水流量多在1.0 l/s以下。
(二)碎屑岩类裂隙水含水层区内分布最为广泛,均属碎屑沉积岩层。
据其富水性可分为:1、富水性中等的碎屑岩类裂隙水含水层(1)奥陶一志留系浅变质碎屑岩(O—S)广泛出露于本区西部后垄山—九峰崎,东北部的观音座莲—下甲村一带。
是本区山峰主要的组成部分。
岩性比较复杂,计有浅灰—灰黑色,中厚层状或中薄层状变质粉砂岩、变质泥岩、变质细砂岩、砂岩、千枚状硅泥岩等;中部夹透镜状灰岩,总厚度>1000m。
岩性坚硬,致密块状。
裂隙发育,主要含风化裂隙水。
泉水流量为0.170~2.715 l/s。
富水性中等。
矿化度为0.092 g/l。
属SO4—(K+Na)·Ca水。
(2)上泥盆系天瓦栋组(D3t)与桃子坑组(D3rZ)前者分布较广,后垄山—九峰崎以西,观音座莲以北均有出露。
后者仅见于矿区南部三坑村一带,面积较小。
其中,天瓦栋组(D3t)上段以浅灰,紫灰色中薄层状粉砂岩、泥岩、细砂岩为主,夹灰白色中薄层状砂砾岩类。
下段以灰白色中厚层状砾岩、粗砂岩为主,夹细砂岩、粉砂岩。
厚度810m。
桃子坑组(D3tz)以紫红色细砂岩、粉砂岩、泥岩为主,夹砾岩、粗中粒砂岩,厚度497m。
岩性均较坚硬、致密、块状,主要含风化裂隙水。
泉水流量为0.221~2.861 l/s。
富水性中等。
矿化度为0.19 g/l。
属SO4·Cl—(k+Na)·Ca水。
0 引言顶板水害一直是制约煤矿安全生产的重大灾害之一,纳林河二号井的主要水害威胁为顶板河流相沉积砂岩含水层,对矿井安全生产影响较大。
正常情况下,煤系地层在横向与纵向上的物性变化都有规律可循。
当有构造发育时,一方面会出现层位错动,另一方面是裂隙充水,即局部出现明显的含导水构造。
由于矿井裂隙水的导电性好,使含导水构造在电性上表现出与围岩较大的差异,从而打破了原始地层电性在纵向与横向上的变化规律。
这些变化为以导电性差异为应用基础的电磁法探测技术提供了良好的物性前提。
目前国内外针对工作面隐蔽突水致灾源探查的方法主要有直流电法以及音频电透视法等,电磁类方法主要根据煤层及工作面顶底板岩层电学性质差异进行探测[1-4]。
直流电法勘探受井下空间限制,探测深度一般在100m以内,矿井瞬变电磁法探测的有效深度一般不超过110m[5-8],因此对工作面宽度大于250m的超宽工作面顶板含水层富水性异常的探测主要采用以透视为主的物探方法。
音频电透视法也是直流电法的分枝,其特点为对低阻异常体反映灵敏、信息采集量大和探测距离远、变频可控、施工效率高。
音频电穿透能够探测到工作面煤层内部及工作面顶底板一定范围内岩层的隐蔽导水构造及富水性异常区,最大探测深度320m[9-10]。
该文以乌审旗蒙大矿业有限责任公司纳林河二号矿井31116工作面顶板音频电透视为例,加以钻探结果验证,证明音频电透视法对顶板富水性探测具有很好的效果,更能适应复杂地质条件下的探测需求[11]。
1 超宽工作面顶板富水性探测重点与难点31116工作面设计走向长1900m,面宽301m(属于超宽工作面)。
据31116工作面平面位置与勘探钻孔之间的距离,取MD43、NL14、MD09、NL24、MD13钻孔资料进行统计。
据相邻工作面导水裂缝带高度探测结果分析,该面采后直接充水含水层主要为3-1与2-1煤层之间的延安组三段含水层和2-1上煤层顶板直罗组一段含水层。
从图1可以看出3-1煤与2-1煤层之间延安组三段含水层和2-1煤顶板直罗组一段含水层分布不连续,对比性差,且在NL24钻孔以南区段钻孔未见砂岩含水层,说明该区段砂岩分布不稳定,且主要呈透镜体展布特征。
煤矿水文地质类型划分1矿井水文地质条件1.1主要含水层1.1.1松散岩类孔隙含水层组(孔隙水)主要为第四系松散沉积物,由砂质粘土夹细砂或卵砾石组成,厚度15m左右,水位埋深小于15m。
呈带状分布于沁河及其支流河谷两岸。
富水性较好,单位涌水量一般为0.1~5.0L/sm。
主要承受大气降水补给,向河流及基岩风化带含水层排泄。
水质类型属HCO3-Ca.Mg型水。
1.1.2碎屑岩浅层裂隙水含水岩组(裂隙水)风化带厚度受地形起伏的影响,据钻孔资料综合分析一般为60~90m,最深可达100余米,富水性取决于风化裂隙发育程度。
该含水层一般呈潜水性质,直接承受大气降水的补给,浅部富水性较强,下部较差,据井检孔的3次抽水试验,降深9.47~62.37m,单位涌水量0.0052~0.1655L/sm,平均为0.0075L/sm,渗透系数为0.0109~0.8974m/d,平均为0.3747m/d,富水性中等,水质类型为HCO3-Na型水。
1.1.3碎屑岩裂隙含水层组(裂隙水)该含水岩组主要指二叠系砂岩裂隙含水岩组,其中石千峰组、上石盒子组三段地层矿区内普遍出露。
含水层为巨厚层粗砂岩及中细粒砂岩。
直接承受大气降水的补给,在地形相宜处以下降泉的形式排出地表。
下石盒子组、山西组地层深埋地下,含水层主要为中细粒砂岩,是3号煤的主要充水来源。
钻进中的冲洗液消耗量及水位变化不大,岩芯裂隙不发育,据ZK3-1孔的抽水试验,降深36.12m,单位涌水量0.00108L/sm,渗透系数为0.00063m/d,水位标高694.04m,水质类型为HCO3-KNa型水。
1.1.4碎屑岩夹碳酸盐类裂隙岩溶含水岩组(裂隙岩溶水)矿区内该地层埋藏较深,含水层岩性为砂岩、灰岩,其间夹数层泥岩、砂质泥岩等隔水层,裂隙不发育,相对减弱了各含水层之间的水力联系。
据井检孔的2次抽水试验,降深66.18~79.28m,单位涌水量0.00078~0.0012L/sm,平均为0.00099L/sm,渗透系数为0.0039~0.0059m/d,平均为0.0049m/d,弱富水性,水质类型为HCO3-Na型水。
城市供水水文地质勘察规范CJJ16—88主编部门:中国市政工程东北设计院批准部门:建设部ﻫ实行日期:1988年10月1日ﻫﻫ关于发布部标准《城市供水水文地质勘察规范》的通知ﻫﻫ(88)建标字第30号ﻫ根据(81)城科字第15号文的要求,由中国市政工程东北设计院负责编制的《城市供水水文地质勘察规范》,经我部审查,现批准为部标准,编号CJJ16—88,自一九八八年十月一日起实施.在实施过程中如有问题和意见,请函告本标准技术归口单位建设部城市建设研究院。
ﻫﻫ中华人民共和国建设部ﻫﻫ一九八八年四月三十日ﻫﻫ符号与量纲ﻫﻫﻫ第一章总则续表ﻫﻫ第1.0。
1条城市供水水文地质勘察是城市规划,建设和管理的基础工作.勘察工作应在城市发展总体规划的指导下,深入调查研究,确保ﻫ质量,为地下水的合理开发利用和保护提供科学依据。
ﻫﻫ第1.0。
2条本规范适用于城市的供水水文地质勘察。
ﻫ第1.0。
3条城市供水水文地质勘察应达到下列要求:ﻫ一、查明勘察区的水文地质条件,地下水的开采和污染情况;ﻫﻫ二、对可供可采的地下水资源进行评价和预测;ﻫ三、对地下水资源的合理开发利用和保护提出建议。
ﻫﻫ第1。
0.4条当勘察区的地下水动态主要受自然因素控制时,勘察工作内容和工作量应符合本规范“第二章:一般地区的勘察方法与要求”ﻫ的规定。
ﻫ当勘察区的地下水动态主要受开采因素控制,并出现与地下水开采有关的环境问题时,勘察工作内容和工作量除符合第二章有关规定外,应符合本规范“第三章:开采地区的勘察方法与要求"的规定.ﻫ第1.0.5条城市供水水文地质勘察工作,一般划分为规划、初勘、详勘和开采等四个阶段.各勘察阶段的工作,应符合下列要求:ﻫ规划阶段,应大致查明区域水文地质条件,对地下水资源进行概略评价,并对下一步勘察工作提出建议,为城市总体规划或水源建设的计划任务书的编制提供依据。
ﻫ初勘阶段,应基本查明勘察区的水文地质条件,提出水源方案并加以比较和论证,确定拟建水源地段,对地下水资源进行初步评价,为水源初步设计提供依据。
含水层、隔水层与水文地质单元一、含水层与隔水层(一)含水层与隔水层的基本概念地壳浅表部的岩石,大都呈层状分布,所有的松散岩层和固结的沉积岩都基本如此,部分变质岩和岩浆岩也属此种情况。
松散岩层中,同一岩性单元其孔隙分布均匀、彼此连通;固结的坚硬岩层,如果发育的裂隙或溶隙在整层说来,密集和均匀的程度比较一致,连通性也好,宏观地看上述岩层整体上具有透水性,因此,它们首先是透水层,能够接受水的渗入;然而,岩层的透水性强弱也是不同的,例如,松散的透水层的下部为透水性极弱的另一岩性单元或者坚硬岩石的深部裂隙较上部十分微弱。
于是,渗入上部岩层的水在下部受到阻止而在上部透水层中聚集起来,形成一定厚度,并出现地下水面,水面下岩石空隙被水饱和,这部分透水层即可成为含水层;另一方面,作为含水层,其所赋存的水量在生产上要有一定意义,所以含水层的确切定义应该是位于地下水面以下,能够透过和给出相当数量地下水的岩层。
而厢水层则是不能透过和给出水,或透过和给出的水量甚少,对实际目的意义不大的岩层。
在理解含水层和隔水层基本概念时,首先应明确它们的区分不在于含不含水,而在于水的存在形式。
帖土层虽然含水但几乎都是结合水,不受重力支配,常温常压下不能透水,因而是隔水层;空隙大的岩层中,主要是重力水,故为含水层。
其次,在划分含水层与隔水层时,要注意其相对性和用于实际目的的针对性,以供水为例,对能够给出和透过十分有限水量的岩层,若在水源充沛、需水量很大的地区,可不划归含水层,但是,如果该岩层是在水源极其区乏、需水量不大的地区,就可以列入含水层,可资利用。
再例如,粗砂层中的泥质粉砂夹层,显然可视为隔水层,但如果泥质粉砂是夹在粘土层中,就可将其视为含水层,这就是含水层与隔水层划分的相对性。
僵化地规定出绝对的定量界限井据此加以划分,则往往脱离实际,不利于生产。
是不可取的。
最后,还应考虑到,实际工作中由于某些条件的改变,隔水层向含水层的转化,如通常情况下,粘土层为隔水层,但在较大水头差的条件下,部分结合水也要发生运动,从而可以透过和给出水量,故应视为含水层或透水层了,对这种兼具隔水、含水性能在条件变化时又能转化的岩层,可称作半含水层或半隔水层。
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。
禹州神火隆源矿业有限公司11011工作面水文地质情况分析报告及水害防治措施一、工作面概况1、工作面地面位置工作面对应地表位于张湾村西南处农田,地表为第四系所覆盖,地势较为平坦,设计巷道最低处与地表间隔167m。
2、井下位置及四邻采掘情况11011工作面北部为西高村一矿、二矿采空区,南部为本矿11031工作面(未采),西侧为11采区轨道、皮带上山,东侧为矿井井田边界。
3、巷道布置11011风巷工程359m,工作面开口于原11011工作面二联巷上口,沿二1煤层顶板,按方位角74°掘进与11011切眼贯通。
巷道由西向东为2°~4°上坡。
11011机巷工程量397m,工作面开口于原11011工作面二联巷下口,沿二1煤层顶板,按方位角74°掘进与11011切眼贯通。
巷道由西向东为2°~4°上坡。
11011切眼工程量83m,工作面开口于原11011风巷里口,沿二1煤层顶板,按方位角164°掘进与11011风巷、巷道由西向东为15°~17°下坡、二、地质构造情况1、工作面主要沿着二叠系山西组二1煤层掘进,二1煤层直接顶为中细粒长石石英砂岩,含白云母及黄铁矿结核。
厚度约25m,局部夹二3煤,厚度(0-0.2m)。
二1煤底板为深灰色砂质泥岩、泥岩及灰色细粒砂岩或粉砂岩、细砂岩薄层状,含较多小白云母及炭质,含菱铁质结核,夹不规则泥质条带,具波状、透镜状、槽状层理,平均厚5m。
煤(岩)层倾角15~17°,平均16°。
2、根据矿井地质报告,结合附近巷道实际施工揭露情况分析,预计工作面掘进范围内无断层,工作面局部底板可能有轻微褶存在、三、水文地质情况1、地表水本工作面位于补给径流区,李楼河从工作面上部流过,河流流量随季节性变化在0.145~0.992m3/s之间。
地表水会通过冒落裂隙带向深部微弱下渗,由于煤层顶板有厚层砂泥岩隔水层阻隔,因此地表水体对巷道掘进影响微弱。