水文地质综合勘探方案探讨期刊论文发表

　　摘要：水文地质综合勘探为查明水文地质条件、开发利用地下水资源或其他专门目的，运用各种勘探手段而进行的水文地质工作。本文概述了水文地质综合勘探并以某煤炭开采过程中遇到的水文地质勘探问题为例,对水文地质综合勘探方案进行了研究和分析。

　　关键词：水文地质,勘探,防水试验

　　一、水文地质综合勘探概述

　　(一)水文地质综合勘探

　　为各种专门目的而进行的比较详细的水文地质勘察工作。一般在水文地质普查的基础上进行，采用较大的比例尺。如供水水文地质勘探、矿床水文地质勘探、地热水文地质勘探等。在工作中一般要投入较多的勘探工程量。与工程的设计阶段相适应，专门性的水文地质勘探常可分为初步勘探和详细勘探两个阶段，每一阶段工作的结果都要提交专门性的水文地质勘探报告和有关的图件。

　　(二)水文地质勘察的工作内容：

　　①水文地质测绘。②地球物理勘探。③水文地质钻探。④水文地质试验。⑤地下水动态观测。⑥实验室分析。⑦编制水文地质报告和图件。

　　(三)水文地质勘察要查明的主要问题：

　　①地下水类型和含水层的分布、埋藏情况。②地下水的补给、径流、排泄条件。③地下水静止水位及其变化幅度。④地下水化学成分及其对建筑材料腐蚀性评价，需要时进行生活饮用水适宜性评价。⑤测定水文地质参数。⑥预测地下水引起的不良地质作用。

　　二、水文地质综合勘探方案探讨

　　(一)水文地质综合勘探的目的与任务

　　通过此次水文地质补充勘探工程实施，达到正确评价勘探区煤层的水文地质条件：①在无防治水工程措施的条件下，预计下组煤开采的矿井正常涌水量和最大涌水量，为采区和矿井设计合理的排水能力提供科学依据;②根据补充勘探成果，确定科学经济的防水方案，为后继防治水工程设计指明方向、提供资料依据;

　　本次水文地质补充勘探的主要任务：主要探测直接充水含水层灰岩水文地质条件，确定灰岩疏降的可能性及灰岩在疏降条件下与奥灰水力联系的动态规律;查明徐灰和奥灰含水层的间距及岩石组合特征，为带压开采利用底板隔水层提供基础资料。

　　(二)井田概况

　　1、本工程区域水文地质分区上属太行山东麓，邯邢地区南部，地质单元位于鼓山与磁山之间，南沼河流经全井田，井田地下水受西北部地下水流的影响，属区域地下水由山区向平原迳流过渡带的中上游地段。井田内西有闪长岩隆起，东有鼓山断层为屏，下有闪长岩托底，区内地下水除第四系潜水受地形河床控制外，均受区域地下水制约，自北向南运移。

　　2、井田水文地质分区断层及水文地质单元的补给

　　井田水文地质分区断层有西部和北部的F1号边界断层,落差90~300m;南部F11号边界断层，落差为400—600东部的F5号边界断层,落差为450—600。水文地质单元的补给分为侧向补给和垂向补给。其中侧向补给为西部山区地下水向东运动过程中的南向迳流中的一股在贺庄断层之西,取道上泉一下白石一大贺庄进入矿区:一股在贺庄断层之东,经武安、午汲进入矿区。垂向补给主要是降雨和地表河流的补给。

　　(三)根据本井田特点和任务目的要求，本次勘探有如下内容：

　　1、水文地质调查

　　a、收集近10年的气象资料，包括每年气温(最高和最低)、降水量(年降水量、最大日降水量、最大小时降水量、最大10分钟降水量)、蒸发量、最大风速、平均湿度(按季度)、冻土时间及最大冻土深度。

　　b、收集近10年的大峪河水文观测资料，用原位渗透试验方法确定大峪河河床的入渗系数。

　　c、实地调查井田及周边地表裂缝和采空塌陷的基本特征及分布范围，查明周边矿井位置、范围、开采层位、开采方法以及与相邻矿井的空间关系。

　　d、收集井下采掘工程资料和矿井排水记录以及以往井下出水点情况资料。

　　2、 井下水文地质勘探

　　a、井下水文地质勘探原则：井下水文地质勘探应采用井下物探、钻探、监测、测试等手段。 采用井下与地面相结合的综合勘探方法。 井下勘探施工作业，必须保证矿井安全生产，并落实好各项安全防范措施。

　　b、遇有下列情况，应在井下进行水文地质勘探 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。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。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。 孔深或地下水位埋深过大，地面无法进行水文地质试验。

　　c、井下水文地质勘探主要技术要求：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。掘凿并加固钻窝，保证正常的工作条件。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。必须按设计施工，并严格执行施工安全措施。连通试验不得选用污染水源的示踪剂。停用或报废的钻孔，要及时封堵，并提交封孔报告.

　　d、受水害威胁的，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：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。预计最大涌水量。必须建立能保证排出最大涌水量的排水系统能力。应选择适当位置建筑防水闸门。做好钻孔超前探水和放水降压工作。做好井上下水位、水压、涌水量的观测工作。

　　e、井下物探。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。

　　(四)综合勘探方案

　　1、水文地质物探——三维地震

　　根据矿方给定的勘探范围和勘探的目的和任务，并结合工作区的地形、地质情况、施工条件等因素，确定本次三维地震勘探面积为6.3708km2，三维地震将采用10线8炮中间激发，叠加次数24次(4×6)，CDP网格10×10m，接收道10×48，炮点网度80×20m,检波点网度40×20m。设计生产物理点3600个，微测井9个，计物理点54个，试验点5个，计物理点100个，段试验100个，共计物理点3854个 本次勘探使用加拿大ARIES数字地震仪，使用图件比例尺为1：2000。

　　2、放水试验

　　本煤矿下，通过水文地质补充勘探等工作，已经建立起井上、井下水文地质观测系统。放水试验的目的层为奥陶系灰岩(以下简称奥灰)含水层，属高承压含水层，井下疏水系统完整，因此试验采用井下放水，地表、井下联合观测的方法，利用现有的4个二、四采区奥灰孔对奥灰迸行干扰非稳定流放水试验。

　　放水孔选择。在放水试验前，二、四采区范围内，已有奥灰观测孔4个，分别是奥l、奥2、奥3和奥4。其中奥l、奥2孔位于二采区2702面内，奥3和奥4位于四采区4601面内。放水试验时。利用二采区南部的奥1、奥2孔和四采区的奥4孔等3个奥孔作为放水孔.位于四采区北部的奥3孔作为观测孔。1、2观测孔及其布置井下放水时，同步观测位的钻孔有：地面奥灰孔5个。分别是3—2、0一3、0-4、0—5，井下奥灰孔1个，即奥3：地面十四灰(十三灰)7个，分别是L14—2、L14—7、L14—9、L14—10、井下4个，即460I—1、460I—2、460I—3和460I—4孔。其中多数观测孔位于二、四采取附近。

　　3、瞬变电磁

　　瞬变电磁的地质任务是探测煤层灰岩含水层。施工可采用大定源回线工作装置,该装置具勘探深度大,施工高效的优点。试验确定主要工作参数:频率2.5Hz;电流15A;积分时间60s;采样道数30。测区面积2.56km2,共布置测线43条,基本线距80m,点距60m,均匀布设测点。由于区内地层沉积较稳定,正常情况下,完整的灰岩电阻率呈现高阻,而当其围岩破碎,岩溶裂隙发育而充水时,导电性会显著增强,视电阻率明显降低,在电阻率剖面上形成横向上的低阻异常。所以,瞬变电磁的勘探任务就转化为探测目的层中的相对低阻异常分布。

　　结束语

　　通过本次方案探讨，为井田水文地质勘探工作的的开展以及后期水文地质勘探结果数据的获得提供了方向与基础。

　　参考文献

　　[1]龚序两.水利水电工程地质勘察的质量管理[J].资源环境与工程,2004(4).

　　[2]陆基孟.地震勘探原理[M].北京：石油大学出版社，2004.

　　[3]韩文功，等.地震技术新进展[M]. 北京：中国石油大学出版社，2006.

　　[4]郑世书,陈江中,刘汉湖,等.专门水文地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008.

　　[5]尹尚先，武强，王尚旭.华北岩溶陷落柱突水的水文地质及力学基础[J].煤炭学报，2004(2).

　　[6]靳德武.我国煤层底板突水问题的研究现状及展望[J].煤炭科学技术，2002(6).

　　[7]张维生,陈扣强,等.新疆巴里坤县巴里坤矿区纸房一号矿煤炭勘探报告[R].徐州:江苏煤炭地质勘探二队,2012.