國投新集能源股份有限公司新集二礦《煤礦防治水規定》第二課
2010年2月
第三章 水文地質補充調查與勘探
第一節 水文地質補充調查
這裏所指的補充水文地質調查不同於常規意義上的水文地質調查。水文地質調查一般是指運用水文地質測繪、物探、鑽探、試驗、地下水動態(長期)觀測和室內實驗分析鑒定等手段查明調查區的水文地質條件,掌握調查區地下水的形成、賦存、運動特征、水質和水量等變化規律,為製定地下水防治或利用的對策措施提供水文地質依據。
本節所指的水文地質補充調查是狹義調查,對應於水文地質測繪中的地麵調查,調查內容包括:地貌地質、地表水體、井泉、古井老窯、生產礦
井、周邊礦井、地麵岩溶等。
因而補充水文地質調查應參照水文地質測繪的相關標準、規範和《規程》開展工作,比例尺一般應大於1:10000。水文地質補充調查是一項經常性的工作,是水文地質測繪成果的不斷補充、更新和完善。水文地質補充調查不能代替水文地質測繪。
當礦區(井)現有水文地質資料不能滿足生產建設需要時,應針對存在的問題,進行上述調查內容中相應專題的調查,補充完善水文地質資料。
礦區(井)未進行過水文地質調查或者水文地質工作程度偏低的,應就上述調查內容進行詳細調查。
第二十一條 水文地質補充調查範圍應當覆蓋一個具有相對獨立補給、徑流、排泄條件的地下水係統。
本條是關於開展水文地質補充調查工作範圍的規定。
因為礦區(井)的水文地質條件是與其所在的區域地下水係統密不可分的,隻有了解礦區(井)所處區域地下水係統的空間位置和區域地下水補給、徑流、排泄特征,才能正確分析和揭示解釋礦區(井)的水文地質條件。礦區(井)水文地質條件主要根據水文地質特征、地下水的補給、徑流、排泄條件和礦井充水因素、充水水源、充水途徑、礦井疏排地下水所能影響的範圍等進行分析。
第二十二條 水文地質補充調查除采用傳統方法外,還可采用遙感、全球衛星定位、地理信息係統等新技術、新方法。
本條是關於水文地質補充調查方法的規定。
隨著地質理論、技術、方法的進步,注入“3S”(遙感、全球衛星定位係統、地理信息係統)等新技術、新方法已廣泛地應用於水文地質工作。本規定提倡有條件的礦區(井)應用“3S”技術,開展水文地質補充調查,並建立基於GIS的水文地質資料(成果)分析、研究及應用的管理係統,提升水文地質工作信息化水平,提高防治水工作質量。
第二十三條 水文地質補充調查,應當包括下列主要內容:
(一)資料收集。收集降水量、蒸發量、氣溫、氣壓、相對濕度、風向、風速及其曆年月平均值和兩極值等氣象資料。收集調查區內以往勘查研究成果,動態觀測資料,勘探鑽孔、供水井鑽探及抽水試驗資料;
(二)地貌地質的情況。調查收集由開采或地下水活動誘發的崩塌、滑坡、人工湖等地貌變化、岩溶發育礦區的各種岩溶地貌形態。對第四係鬆散覆蓋層和基岩露頭,查明其時代、岩性、厚度、富水性及地下水的補排方式等情況,並劃分含水層或相對隔水層。查明地質構造的形態、產狀、性質、規模、破碎帶(範圍、充填物、膠結程度、導水性)及有無泉水出露等
情況,初步分析研究其對礦井開采的影響;
(三)地表水體的情況。調查與收集礦區河流、水渠、湖泊、積水區、山塘和水庫等地表水體的曆年水位、流量、積水量、最大洪水淹沒範圍、含泥砂量、水質和地表水體與下伏含水層的水力關係等。對可能滲漏補給地下水的地段應當進行詳細調查,並進行滲漏量監測;
(四)井泉的情況。調查井泉的位置、標高、深度、出水層位、湧水量、水位、水質、水溫、有無氣體溢出、溢出類型、流量(濃度)及其補給水源,並素描泉水出露的地形地質平麵圖和剖麵圖;
(五)古井老窯的情況。調查古井老窯的位置及開采、充水、排水的資料及老窯停采原因等情況,察
看地形,圈出采空區,並估算積水量;
(六)生產礦井的情況。調查研究礦區內生產礦井的充水因素、充水方式、突水層位、突水點的位置與突水量,礦井湧水量的動態變化與開采水平、開采麵積的關係,以往發生水害的觀測研究資料和防治水措施及效果;
(七)周邊礦井的情況。調查周邊礦井的位置、範圍、開采層位、充水情況、地質構造、采煤方法、采出煤量、隔離煤柱以及與相鄰礦井的空間關係,以往發生水害的觀測研究資料,並收集係統完整的采掘工程平麵圖及有關資料;
(八)地麵岩溶的情況。調查岩溶發育的形態、分布範圍。詳細調查對地下水運動有明顯影響的補給和排泄通道,必要時可進行連通試驗和暗河測繪工作。分
析岩溶發育規律和地下水徑流方向,圈定補給區,測定補給區內的滲漏情況,估算地下水徑流量。對有岩溶塌陷的區域,進行岩溶塌陷的測繪工作。
本條是關於水文地質補充調查內容的規定。
(一)充分收集以往資料、認真分析研究並有效利用是礦區(井)水文地質工作的重要內容。氣象和地下水動態等資料放入收集整理旨在掌握氣象和地下水動態規律,尤其是降水與地下水水位、礦井湧水量等之間的動態關係,以有效地指導水文地質及防治水工作。水文地質條件及規律的認識是一個循序漸進、由淺入深的過程,資料的積累及不斷深入研究是水文地質工作的基本要求,因此,要不斷收集
和掌握以往水文地質、地質等成果資料,在此基礎上補充、完善、深化和提高。
(二)在進行野外調查之前,應結合礦區(井)已收集的相關資料及地形圖、航拍照片和衛星影像等進行綜合研究,以對全區地質、地貌等有一總體認識,為了確定調查計劃和路線提供依據。
(三)不同地區地貌地質調查的主要內容參考表3-1
表3-1 地貌地質調查的主要內容
(四)地表水是指礦區(井)內所有的河流、水渠、湖泊、積水區、山塘和水庫等。調查和收集的內容為地表水體的曆年水位、流量、積水量、最大洪水淹沒範圍、含泥砂量、水質和地表水體與下伏含水層的水力聯係等。對可能滲漏補給地下水的地段要重點進行調查並進行滲漏量監測。
(五)對於已開采礦區(井),可采用“3S”等新技術、新方法,根據不同時段、不同波段的影像結合地貌地質、地表水體及井泉等野外調查,建立動態的地理信息係統,以研究由開采或地下水活動誘發的崩塌、滑坡、人工湖等地貌變化。
(六)井泉時地下水係統排泄的主要途徑,井泉動態特征的研究有利於對水文地質條件的認識。因而應詳細調查井泉的位置、標高、深度、出水層位、湧水量(流量)、水位、水質、水溫、溢出氣體與成分及其補給源等要素。素描泉水出露的地形地質平麵圖和剖麵圖、並附相應的影像資料。
(七)古井老窯是礦區(井)潛在的危險,做好古井老窯的調查是防治水工作的重要任務之一。在水文地質調查時應詳細調查古井老窯的位置及開采、充水、排水等資料及老窯停采原因等情況,察看地形,圈出采空區。估算積水量,準確掌握老窯和采空區的特征。此項調查工作應結合地麵勘探(地震、電法勘探)等手段進行。
(八)對生產礦井和周邊礦井的調查是研究礦區(井)充水水文地質條件最直接的方法。通過此項調查,深入對比研究礦區(井)充水條件,為安全開采提供指導意見。
對於生產礦井、主要調查研究礦區內生產礦井的充水水源、通道、方式、層位、突水點的位置與突水量,礦井湧水量的動態變化及其與開采水平、開采麵積的關係,以往發生水害的觀測研究資料和防治水措施及效果。
對於周邊礦井,主要調查礦井的位置、範圍、開采層位、充水情況、地質構造、采煤方法、采出煤量、隔離煤柱以及與相鄰礦井的空間關係,以往發生水害的
觀測研究資料,並收集係統完整的采掘工程平麵圖及有關資料。
(九)地麵岩溶主要調查岩溶發育的形態和分布範圍。詳細調查對地下水運動有明顯影響的補給和排泄通道,必要時可進行連通試驗和暗河測繪工作,分析岩溶發育規律和地下水徑流方向,圈定補給區,測定補給區內的滲漏情況,估算地下水徑流量。
對有岩溶塌陷的區域,應進行岩溶塌陷的測繪工作。
對岩溶發育複雜地段,應結合地麵的地麵勘探(地震、電法勘探等)進行,查明溶洞、地下暗河等空間分布和富水特征。
第二節 地麵水文地質觀測
第二十四條 礦區、礦井地麵水文地質觀測應當包括下列主要內容:
(一)進行氣象觀測。距離氣象台(站)大於30 km的礦區(井),設立氣象觀測站。站址的選擇和氣象觀測項目,符合氣象台(站)的要求。距氣象台(站)小於30 km的礦區(井),可以不設立氣象觀測站,僅建立雨量觀測站;
(二)進行地表水觀測。地表水觀測項目與地表水調查內容相同。一般情況下,每月進行1次地表水觀測;雨季或暴雨後,根據工作需要,增加相應的
觀測次數;
(三)進行地下水動態觀測。觀測點應當布置在下列地段和層位:
1.對礦井生產建設有影響的主要含水層;
2.影響礦井充水的地下水強徑流帶(構造破碎帶);
3.可能與地表水有水力聯係的含水層;
4.礦井先期開采的地段;
5.在開采過程中水文地質條件可能發生變化的地段;
6.人為因素可能對礦井充水有影響的地段;
7.井下主要突水點附近,或者具有突水威脅的地段;
8.疏幹邊界或隔水邊界處。
觀測點的布置,應當盡量利用現有鑽孔、井、泉等。觀測內容包括水位、水溫和水質等。對泉水的觀測,還應當觀測其流量。
觀測點應當統一編號,設置固定觀測標誌,測定坐標和標高,並標繪在綜合水文地質圖上。觀測點的標高應當每年複測1次;如有變動,應當隨時補測。
本條是關於礦區(井)地麵水文地質觀測主要內容的規定。
(一)礦區(井)應建立氣象觀測站進行氣象觀測。氣象站選址要滿足氣象觀測記錄要求,具有代表性
、準確性和比較性。氣象觀測時間要和地表水、地下水觀測時間相統一,以便研究分析三者之間的關係。當礦區(井)距離氣象台(站)小於30km時,可以不設立氣象觀測站,僅建立雨量觀測站,其他數據采用就近、條件相似的氣象站資料。
(二)觀測地表水體的要求:對水位、流量、積水量、最大洪水淹沒範圍、含泥砂量和水質等進行觀測。一般情況下,每月觀測1次。雨季或暴雨後,根據工作需要,增加相應的觀測次數。在地表水與下伏含水層可能存在水力關係的地段,應監測地表水的滲漏量,並建立地表水和地下水的水位、水質、水量等動態關係,為研究礦區(井)防治水工作提供依據。
(三)地下水動態是指在各種因素綜合影響下,地下水的水位、水量、水溫及化學成分等要素隨時間的變化。地下水動態監測是研究地下水運動規律的有效手段,而建立合理、有效的地下水動態觀測網,則是防治水工作不可或缺的工程技術方法。隨礦區(井)水文地質條件的變化,應對觀測網適時進行調整和完善。
觀測點應布置在下列地段和層位:對礦井生產建設有影響的主要含水層;影響礦井充水的地下水強徑流帶(構造破碎帶);可能與地表水有水力聯係的含水層;礦井先期開采的地段;在開采過程中水文地質條件可能發生變化的地段;認為因素可能對礦井充水有影響的地段;井下主要突水點附近,或者具有突水威脅的地段;疏幹邊界或隔水邊界處。
第二十五條 礦井應當在開采前的1個水文年內進行地麵水文地質觀測工作。在采掘過程中,應當堅持日常觀測工作;在未掌握地下水的動態規律前,應當每7-10日觀測1次;待掌握地下水的動態規律後,應當每月觀測1-3次;當雨季或者遇有異常情況時,應當適當增加觀測次數。水質監測每年不少於2次,豐、枯水期各1次。
技術人員進行觀測工作時,應當按照固定的時間和順序進行,並盡可能在最短時間內測完,並注意觀測的連續性和精度。鑽孔水位觀測每回應當有2次讀數,其差值不得大於2 cm,取值可用平均數。測量工具使用前應當校驗。水文地質類型屬於複雜、極複雜的礦井,應當盡量使用智能自動水位儀觀測、記錄和傳輸數據。
本條是關於地麵水文地質觀測頻率和觀測儀器的規定。
(一)地麵水文地質觀測頻率。為有效地研究礦區(井)氣象、地表水、地下水三者間的動態關係,礦區(井)必須進行地麵水文地質觀測工作,且此項工作應在開采前一個水文年開始。
鑒於經濟、有效的原則,對地麵水文地質觀測頻率做如下要求:
1、在采掘過程中,應堅持日常觀測工作。
2、在未掌握地下水的動態規律前,應每7~10日觀測1次。
3、待掌握地下水的動態規律後,應每月觀測1~3次。
4、雨季或者遇有異常情況時,應適當增加觀測次數。
5、水質監測每年不少於2此,豐、枯水期各1次。
技術人員進行觀測工作時,應按照固定的時間和順
序進行,並盡可能做到同時觀測在最短時間內完成觀測,保持觀測的連續性和精度。
鑽孔水位觀測每次應當有2次讀數,其差值不得大於2cm,取值可用平均數。
(二)地麵水文地質觀測儀器。該測量工具使用前應按相關規程進行校驗。
隨著傳感器和通訊技術的發展,建立氣象、地表水、地下水動態自動監測係統已成為可能,實際上有些礦區已經在使用智能自動水位儀觀測係統進行地下水動態的遠距離遙測控製,因此,有條件的礦區應盡量使用智能自動水位儀觀測、記錄和數字化傳輸,提高觀測數據的實時性、有效性,為準確、快速做出決策提供依據。
第三節 井下水文地質觀測
密集裂隙,可取1-2 m2;稀疏裂隙,可取4-10 m2。其計算公式為
遇斷裂構造時,應當測定其斷距、產狀、斷層帶寬度,觀測斷裂帶充填物成分、膠結程度及導水性等。
遇褶曲時,應當觀測其形態、產狀及破碎情況等。
遇陷落柱時,應當觀測陷落柱內外地層岩性與產狀、裂隙與岩溶發育程度及湧水等情況,判定陷落柱發育高度,並編製卡片、附平麵圖、剖麵圖和素描圖。
遇突水點時,應當詳細觀測記錄突水的時間、地點、確切位置,出水層位、岩性、厚度,出水形式,圍岩破壞情況等,並測定湧水量、水溫、水質和含砂量等。同時,應當觀測附近的出水點和觀測孔湧水量和水位的變化,並分析突水原因。各主要突水點可以作為動態觀測點進行係統觀測,並應當編製卡片,附平麵圖和素描圖。
對於大中型煤礦發生300 m3/h以上的突水、小型煤礦發生60 m3/h以上的突水,或者因突水造成采掘區域和礦井被淹的,應當將突水情況及時上報所在地煤礦安全監察機構和地方人民政府負責煤礦安全生產監督管理的部門、煤炭行業管理部門。
按照突水點每小時突水量的大小,將突水點劃分為小突水點、中等突水點、大突水點、特大突水點等4個等級:
(一)小突水點:Q≤60 m3/h;
(二)中等突水點:60 m3/h<Q≤600 m3/h;
(三)大突水點:600 m3/h<Q≤1800 m3/h;
(四)特大突水點:Q>1800 m3/h
本條是關於礦井井下水文地質觀測內容的規定。
井下水文地質觀測是掌握和研究礦區(井)充水條件第一手資料,必須做到及時、準確。礦井要及時編製實測水文地質剖麵圖或展開圖,並分析研究,指導生產。
當井巷與岩層走向或構造線方向垂直時,以實測水文地質剖麵圖為宜;否則實測水文地質展開圖。
實測的水文地質剖麵圖或展開圖應清楚、準確,標明揭露的井巷位置,並在相應平麵圖上標明剖麵圖或展開圖位置,做到平麵圖、剖麵圖或展開圖、記錄卡片相一致。
水文地質展開圖即水文地質立體展開圖,是指將井筒、石門、巷道的各個表麵所反映的水文地質信息,在平麵上攤平繪製而成的圖件。
新開鑿井筒、主要穿層石門及開拓巷道過程中井下水文地質信息較多,為了便於礦井水文地質工作人員全麵地收集、整理、分析和研究,針對七種揭露情況下水文地質觀測和編錄要素做了詳細的規定。
除此之外,還應根據研究的不同對象和目的,有選擇地表示出相關的水文地質要素,如含水層的水位(水壓)、滲透係數、單位湧水量、礦化度等,並結合平麵圖標明突水危險性評價分區等水文地質信息。
(一)當井巷穿過含水層時,應當詳細描述含水層岩性、產狀、厚度、含水空間特征和構造裂隙、揭露點的位置及標高、出水形式、湧水量和水溫等,並采取水樣進行水質分析。
(二)當井巷遇含水層裂隙時,應當測定裂隙的產狀、長度、寬度、數量、形狀、尖滅情況、充填程度及充填物等,觀察地下水活動的痕跡和富水性等。結合構造地質分析方法、統計方法分析研究裂隙成因類型和不同構造部位的差異性等。
規定推薦采用裂隙玫瑰圖法裂隙率統計法。裂隙率統計應選擇有代表性的地段進行。
(三)當井巷遇岩溶時,在觀測岩溶形態、發育情況、分布狀況、有無充填物和充填物成分及充水狀況等基礎上,繪製岩溶素描圖,統計溶洞、溶隙發育方向和性質,結合構造發展史、古地理、古氣候等分析研究岩溶發育期次和對礦區(井)生產可能產生的影響。
(四)當井巷遇斷裂構造時,在測定斷裂斷距、產
產狀、斷層帶寬度,觀測斷裂帶充填物成分、膠結程度及導水性等基礎上,分析研究礦區構造發展史及此類構造對礦區(井)突水產生的作用。
(五)當井巷遇褶曲時,在觀測褶曲形態、產狀及破碎情況等基礎上,根據褶曲不同部位破碎的差異及裂隙發育特征,分析研究本次褶曲對礦體、含水介質及脆性岩可能產生的影響 。
(六)當井巷遇陷落柱時,在觀測陷落柱內外地層岩性與產狀、裂隙與岩溶發育程度及湧水等情況的基礎上,根據構造發展史和地下水運動規律,研究陷落柱的成因及其發展史,結合地麵勘探(地震、電法,必要時應進行鑽探)判定陷落柱的發育高度、空間形態、富水性及對礦區(井)生產可能產生的危害。
在觀測陷落柱時應編製記錄卡片,繪製相應的平麵圖、剖麵圖和素描圖。
(七)當井巷遇突水點時,應當詳細觀測記錄突水的時間、地點、確切位置,出水層位、岩性、厚度、出水形式、圍岩破壞情況等,並測定湧水量、水溫、水質和含砂量等。同時,應當觀測附近的出水點和觀測孔湧水量和水位的變化並分析突水原因。各主要突水點可以作為動態觀測點進行係統觀測並應編製記錄卡片,繪製相應的平麵圖和素描圖。
對於大中型煤礦發生300 m3h以上的突水、小型煤礦發生60 m3h以上的突水,或者因突水造成采掘區域和礦井被淹的,應當將突水情況及時上報所在地煤礦安全監察機構和地方人民政府負責煤礦安全生產
監督管理的部門、煤炭行業管理部門。有關部門接到突水事故後,要組織人員認真分析突水原因,采取有效措施,撤出受水威脅區域的人員到安全地點,防止因突水而引發礦難。
第二十七條 礦井應當加強礦井湧水量的觀測工作和水質的監測工作。
礦井應當分井、分水平設觀測站進行湧水量的觀測,每月觀測次數不少於3次。對於出水較大的斷裂破碎帶、陷落柱,應當單獨設立觀測站進行觀測,每月觀測1-3次。對於水質的監測每年不少於2次,豐、枯水期各1次。
湧水量出現異常、井下發生突水或者受降水影響礦井的雨季時段,觀測頻率應當適當增加。
對於井下新揭露的出水點,在湧水量尚未穩定或尚未掌握其變化規律前,一般應當每日觀測1次。對潰入性湧水,在未查明突水原因前,應當每隔1-2 h觀測1次,以後可適當延長觀測間隔時間,並采取水樣進行水質分析。湧水量穩定後,可按井下正常觀測時間觀測。
當采掘工作麵上方影響範圍內有地表水體、富水性強的含水層、穿過與富水性強的含水層相連通的構造斷裂帶或接近老空積水區時,應當每日觀測湧水情況,掌握水量變化。含水層富水性的等級標準見附錄二。
對於新鑿立井、斜井,垂深每延深10 m,應當觀測1次湧水量。掘進至新的含水層時,如果不到規定的距離,也應當在含水層的頂底板各測1次湧水量。
當進行礦井湧水量觀測時,應當注重觀測的連續性和精度,采用容積法、堰測法、浮標法、流速儀法或者其他先進的測水方法。測量工具和儀表應當定期校驗,以減少人為誤差。
本條是關於礦井湧水量和水質監測的規定。
(一)監測礦井湧水量和水質的觀測站應分井、分水平設立,便於湧水量和水質的分析、對比和預測、預報。
湧水量的觀測,每月觀測次數不少於3次。對於出水較大的斷裂破碎帶、陷落柱,應單獨設立觀測站進行觀測,每月觀測1~3次。
水質的監測每年不少於2次,豐、枯水期各一次。湧水量出現異常、井下發生突水或受降水影響礦井的雨季時段,觀測頻率應當適當增加。
(二)對於井下新揭露的出水點,在湧水量尚未穩定或尚未掌握其變化規律前,一般應當每日觀測1次。對潰入性湧水,在未查明突水原因前,應當每隔1~2h觀測1次,以後可適當延長觀測間隔時間,並采取水樣進行水質分析。湧水量穩定後,可按井下正常觀測時間。
(三)當采掘工作麵上方影響範圍內有地表水體、富水性強的含水層、穿過與富水性強的含水層相連通的構造斷裂帶或接近老空積水區時,應當每日觀測湧水情況,掌握水量變化。
(四)對於新鑿立井、斜井、垂深每延深10m,應當觀測1次湧水量。掘進至新的含水層時,雖不到規定的距離,也應當在含水層的頂底板各測1次湧水量。
(五)礦井湧水量觀測應當注重觀測的連續性和精度,通常采用容積法、堰測法、浮標法、流速儀法。隨著監測技術的進步,為提高觀測精度,規定提出采用其他先進的測水方法。
(六)測量工具和儀表應按規定的校驗期到具有校驗資質的部門進行定期校驗。
第二十八條 當井下對含水層進行疏水降壓時,在湧水量、水壓穩定前,應當每小時觀測1-2次鑽孔湧水量和水壓;待湧水量、水壓基本穩定後,按照正常觀測的要求進行。疏放老空水的,應當每日進行觀測。
本條是關於礦井井下含水層疏水降壓觀測的規定。
含水層疏水降壓觀測的主要內容是:湧水量和水頭壓力。觀測的頻率是:當在井下對含水層進行疏水降壓時,在湧水量、水頭壓力穩定前,應當每小時觀測1~2次鑽孔湧水量和水頭壓力;待湧水量、水頭壓力基本穩定後,每3日觀測一次。對觀測的數據作圖進行分析。
疏放老空水,有時由於雜物堵塞鑽孔影響疏放水,所以應當每日進行觀測;出現異常及時采取措施並進行作圖分析。
比原勘探報告複雜的;
(四)礦井經長期開采,水文地質條件已發生較大變化,原勘探報告不能滿足生產要求的;
(五)礦井開拓延深、開采新煤係(組)或者擴大井田範圍設計需要的;
(六)礦井巷道頂板處於特殊地質條件部位或者深部煤層下伏強充水含水層,煤層底板帶壓,專門防治水工程提出特殊要求的;
(七)各種井巷工程穿越強富水性含水層時,施工需要的。
本條是關於水文地質補充勘探工作的規定。
我國許多煤礦區受煤層上部含水層和下部岩溶水的嚴重威脅,突水和淹井事故時有發生。其主要原因與礦區水文地質條件不清,水文地質勘探程度有關。
為保障煤炭工業可持續健康發展,要求有下列情形之一者急需開展水文地質補充勘探工作,查明深部地質構造、水文地質條件,分析礦井充水水源、充水途徑、充水通道,預測礦井用水量,為實施帶壓開采和礦井防治水提供水文地質技術依據,保障煤礦安全生產。
(一)礦井主要勘探目的層未開展過水文地質勘探工作的。一時指一些老礦區由於上組煤資源枯竭,準備或已經開采下組煤,而未進行深部水文地質勘探;二是指一些準備開采或新開的煤礦,由於某種原因未進行相應的水文地質勘探的。
(二)礦井原勘探工程量不足,水文地質條件尚未查清的。這是指礦井在勘探階段,由於種種原因投入的水文地質工程量未達到相關規範要求,且未查清水文地質條件的。
(三)礦井經采掘揭露煤岩層後,水文地質條件比原勘探報告複雜的。這是指礦井在采掘過程中,經井下水文地質觀測發現水文地質條件比水文地質勘探報告複雜的。
(四)礦井經長期開采,水文地質條件已發生較大變化,原勘探報告不能滿足生產要求的。這是指礦井由於長期開采,改變了礦井直接或間接充水含水層水文地質條件,對礦井生產產生不良影響,而原水文地質勘探報告已不能指導礦井生產的。
(五)礦井開拓延深、開采新煤係(組)或者擴大井田範圍設計需要的。這是指當礦井因開拓延深、開采新煤係(組)、擴大井田範圍進行礦山開采(補充)設計時,原水文地質勘探報告不能滿足,需要進行水文地質勘探的。
(六)當上覆底層含水層發育,而導水裂縫帶進入或接近含水層時往往發生突水事故;特別是當上覆岩層為薄基岩或超薄基岩時,導水裂縫帶、煤層隱伏露頭又可能與孔隙含水層導通,甚至裂縫直通地表,使水文地質條件和充水因素等更趨複雜。查明水文地質條件,預測導水裂隙發育高度,分析研究礦井充水因素是防治水工作的基礎。
隨著開采深度的加大,底板水害問題日益突出。據統計,僅華北型煤田受底板岩溶水威脅的煤炭儲量就達200多億噸。由於深部水文地質條件的複雜性和岩溶、裂隙發育及其地下水賦存的不均一性,使得深部底板水的防止有其特殊性。因此,應采用綜合勘探手段和科學的理論、方法,查明水文地質條件,分析、研究充水因素,進行突水危險性評價,進而為安全生產和防治水工作提供科學依據。
(七)各種井巷工程穿越強富水性含水層時,施工需要的。
第三十條 水文地質補充勘探工程量布置,應當滿足相應的工作程度,並達到防治水工作的要求。
礦井進行水文地質補充勘探時,應當對包括勘探礦區在內的區域地下水係統進行整體分析研究;在礦井井田以外區域,應當以水文地質測繪調查為主;在礦井井田以內區域,應當以水文地質物探、鑽探和抽(放)水試驗等為主。
礦井水文地質補充勘探工作應當根據礦井水文地質類型和具體條件,綜合運用水文地質補充調查、地球物理勘探、水文地質鑽探、抽(放)水試驗、水化學和同位素分析、地下水動態觀測、采樣測試等各種勘查技術手段,積極采用新技術、新方法。
礦井水文地質補充勘探應當編製補充勘探設計,經煤礦企業總工程師組織審查後實施。補充勘探設計應當依據充分、目的明確、工程布置針對性強,並充分利用礦井現有條件,做到井上、井下相結合。水文地質補充勘探工作完成後,應當及時提交成果報告或者資料,由煤礦企業總工程師組織審查、驗收。
本條是關於水文地質補充勘探精度、範圍、方法和審批的規定。
(一)礦井水文地質補充勘探是在礦區已有水文地質工作程度的基礎上,麵臨新的水文地質問題或工作程度不足而開展的,要求進一步查明礦區(井)水文地質條件,針對性地提出礦區防治水措施和建議
因此其勘查程度“應達到防治水工作要求”,其精度應達到煤礦水文地質勘探階段工作程度要求。其相關要求參照《煤、泥炭地質勘察規範》(DZ/T0215—2002)和《礦區水文地質工程地質勘探規範》(GB12719—1991)等現行標準、規範。
(二)由於礦井水文地質條件並不是孤立的,而是從屬於特定的區域地下水係統,要客觀評價礦區的水文地質條件,勢必要對包括勘探礦區在內的區域地下水係統進行整體分析研究。若礦井範圍跨越兩個以上地下水係統的,水文地質勘探工作也應涉及這
些地下水係統。
礦區以外,以查明區域水文地質條件為目的,主要進行水文地質測繪工作,可根據需要適當輔以水文地質物探、鑽探和抽水試驗等勘探手段。
井田內不但要進行水文地質測繪工作,同時應開展相應的水文地質物探、鑽探和抽水試驗等綜合勘探手段、查明水文地質條件,滿足防治水工作需要。
隨著水文地質理論、技術和方法的不斷進步,為有效地查明和評價礦區(井)水文地質條件,在進行水文地質補充勘探工作時應盡量采用新的、有效的勘探手段、技術,以及評價理論和方法。
(三)在礦井水文地質補充勘探工作開展前應有具有相關資質的勘探單位編製補充勘探設計。設計由煤礦企業總工程師組織相關專家對補充勘探設計依據的充分性、目的目的的明確性、工程布置的針對性和合理性等進行評價審查。設計通過審查並由煤礦企業總工程師批準後進行勘探工作。
(四)為及時指導煤礦防治水工作,礦井水文地質勘探成果報告應及時提交給煤礦企業。
勘探成果報告必須由煤礦企業總工程師組織相關專家進行審查驗收。
第五節 地麵水文地質補充勘探
第三十一條 礦井進行水文地質鑽探時,每個鑽孔都應當按照勘探設計要求進行單孔設計,包括鑽孔結構、孔斜、岩芯采取率、封孔止水要求、終孔直徑、終孔層位、簡易水文觀測、抽水試驗、地球物理測井及采樣測試、封孔質量、孔口裝置和測量標誌要求等。
鑽孔施工主要技術指標,應當符合下列要求:
(一)以煤層底板水害為主的礦井,其水文地質補充勘探鑽孔的終孔深度,以揭露下伏主要含水層段為原則;
(二)所有勘探鑽孔均進行水文測井工作。對有條件的,可以進行流量測井、超聲成像、鑽孔電視探測等,配合鑽探取芯劃分含、隔水層,為取得有關
參數提供依據;
(三)主要含水層或試驗段(觀測段)采用清水鑽進。遇特殊情況需改用泥漿鑽進時,經鑽孔施工單位地質部門同意後,可以采用低固相優質泥漿,並采取有效的洗孔措施;
(四)鑽孔孔徑視鑽孔目的確定。抽水試驗孔試驗段孔徑,以滿足設計的抽水量和安裝抽水設備為原則;水位觀測孔觀測段孔徑,應當滿足止水和水位觀測的要求;
(五)抽水試驗鑽孔的孔斜,滿足選用抽水設備和水位觀測儀器的工藝要求;
(六)鑽孔取芯鑽進,並進行岩芯描述。岩芯采取率:岩石大於70%;破碎帶大於50%;黏土大於70%;砂和砂礫層大於30%。當采用水文物探測井,能夠正確劃分地層和含(隔)水層位置及厚度時,可以適當減少取芯;
(七)在鑽孔分層(段)隔離止水時,通過提水、注水和水文測井等不同方法,檢查止水效果,並作正式記錄;不合格的,重新止水;
(八)除長期動態觀測鑽孔外,其餘鑽孔都使用高標號水泥漿封孔,並取樣檢查封孔質量;
(九)觀測孔竣工後,進行抽水洗孔,以確保觀測層(段)不被淤塞。
水文地質鑽孔應當做好簡易水文地質觀測,其技術要求參照相關規程、規範進行。對沒有簡易水文地質觀測資料的鑽孔,應當降低其質量等級或者不予驗收。
水文地質觀測孔,應當安裝孔口裝置和長期觀測測量標誌,並采取有效措施予以保護,保證堅固耐用、觀測方便;遇有損壞或堵塞時,應當及時進行處理。
本條是關於礦區(井)水文地質鑽探的規定。
補充勘探設計的鑽孔,在勘探前應當按照設計編製單孔設計書,且應經勘探單位技術負責審核。
鑽孔設計書內容包括:鑽孔結構、孔斜、岩芯采取率、封孔止水、終孔直徑、終孔層位、簡易水文觀測、抽水試驗、地球物理測井及采樣測試、封孔質量孔口裝置和測量標誌等要求。鑽孔施工主要技術要求如下:
(一)對“以煤層底板水害為主的礦井,其水文地質補充勘探鑽孔的終孔深度,以揭露下伏主要含水層段為原則”。一般無須揭穿整個含水層厚度。
(二)水文測井技術已較成熟,其解釋成果極大地豐富了水文地質鑽孔信息。因此,為充分利用鑽探成果,要求所有勘探鑽孔均應進行水文測井工作。
為獲取更豐富的鑽孔水文地質信息,配合鑽探取芯劃分含(隔)水層,取得相關數據、參數,有條件的礦井,可以進行流量測井、超聲成像、鑽孔電視探測等測井工作。
(三)在主要含水層或試驗段(觀測段)鑽進過程中,應采用清水鑽進。若遇特殊情況,如構造破碎、岩溶發育等岩層疏鬆塌陷、漏失嚴重以致無法正常鑽進的情況下,經鑽孔施工地質部門同意後,可采用低固相優質可降解泥漿,但事後要采取有效的物理、化學洗孔措施,如壓風機抽洗、二氧化碳洗井等。
提倡采用空氣、泡沫鑽進等先進鑽探技術方法。
(四)關於水文地質鑽孔的孔徑,原《礦井水文地質規程》規定“抽水試驗鑽孔的終孔直徑不小於108mm”;《供水水文地質勘察規範》(GB50027—2001)規定“抽水孔過濾器骨架管的內徑,在鬆散層中,宜大於200mm;在基岩中,宜大於100mm”。本條從實際出發,規定為“鑽孔孔徑視鑽孔目的確定,抽水試驗段孔徑以滿足設計的抽水量和安裝抽水設備為原則,水位觀測孔觀測段孔徑應滿足止水和水位觀測的要求。”不再規定具體直徑,但如有新標準頒布則應執行新標準(下同)。
(五)水文地質勘查過程中的抽水試驗鑽孔的孔斜主要關係到抽水試驗設備的正常下入和安全使用,在原《礦井水文地質規程》中規定“需安裝深井泵的大口徑,深井泵下放深度以上孔位的孔斜,不得超過2°或按設計要求掌握”;《供水水文地質勘察規範》(GB50027—2001)規定水文地質勘探孔的“孔深在100m深度內其孔斜不大於1.5°”。本條從實際出發,規定為“抽水試驗鑽孔的孔斜,滿足選用抽水設備和水位觀測儀器的工藝要求。”
(六)水文地質勘探鑽孔應取芯鑽進,並進行岩芯描述。
關於岩芯采取率,本條參照了《供水水文地質勘察規範》(GB50027—2001)。岩石,大於70%;破碎帶,大於50%;黏土,大於70%;砂和砂礫層,大於30%。
一般井田內,地質研究程度較高,測井解釋成果較可靠。因而,“當采用水文物探測井,能夠正確劃分地層和含(隔)水層位置及厚度時,可以適當減少取芯。”
(七)水文地質勘探鑽孔根據試驗研究目的不同,一般需要對含水層在鑽孔內分層(段)進行隔離止水,並檢驗隔離止水效果,檢驗的方法一般為:提升、注水和水文測井等。
對於檢驗不合格的,重新進行隔離止水,並檢驗,至合格為止。
(八)為保障煤礦安全生產和采掘工作麵布置,井田內水文地質勘探孔除了長期動態觀測孔和地麵疏排孔外,都必須在勘探工作結束後進行全孔封閉,封孔材料為高標號水泥,應對封孔質量進行取樣檢查。
長期動態觀測孔和地麵疏排孔的布置應避開采掘工作麵,盡量布置在煤礦防隔水煤(岩)柱留設地帶。
(九)觀測孔竣工後,要利用物理、化學方法嚴格進行抽水洗孔,疏通觀測層(段),以確保其不被淤塞,使獲取的地下水動態觀測資料真實可靠。
簡易水文地質觀測是水文地質鑽探過程中的一項重要工作,必須認真做好。觀測內容和技術要求可參照有關煤田鑽探規程和鑽孔質量標準。
對沒有簡易水位地質觀測資料的鑽孔,在鑽孔竣工驗收時應降低其治理等級或不予驗收。
為保障地下水動態的正常觀測,水文地質觀測孔必須安裝堅固耐壓、觀測方便的孔口裝置和固定測量標誌。如果有毀損或堵塞時,要及時進行處理。
第三十二條 生產礦井水文地質補充勘探的抽水試驗質量,應當達到有關國家標準、行業標準的規定。
抽水試驗的水位降深,應當根據設備能力達到最大降深,降深次數不少於3次,降距合理分布。當受開采影響導致鑽孔水位較深時,可以僅做1次最大降深抽水試驗。在降深過程的觀測中,應當考慮非穩定流計算的要求,並適當延長時間。
對水文地質複雜型或者極複雜型的礦井,如果采用小口徑抽水不能查明水文地質、工程地質(地麵岩溶塌陷)條件時,可以進行井下放水試驗;如果井下條件不具備的,應當進行大口徑、大流量群孔抽水試驗。采取群孔抽水試驗,應當單獨編製設計,經煤礦企業總工程師組織審查同意後實施。
大口徑群孔抽水試驗的延續時間,應當根據水位流量過程曲線穩定趨勢而確定,一般不少於10 日;當受開采疏水幹擾,導致水位無法穩定時,應當根據具體情況研究確定。
為查明受采掘破壞影響的含水層與其他含水層或者地表水體等之間有無水力聯係,可以結合抽(放)水進行連通(示蹤)試驗。
抽水前,應當對試驗孔、觀測孔及井上、井下有關的水文地質點,進行水位(壓)、流量觀測。必要時,可以另外施工專門鑽孔測定大口徑群孔的中心水位。
本條是關於水文地質補充勘探抽水試驗的規定。
(一)水文地質補充勘探的抽水試驗質量要求可執行煤炭行業現行的水文地質勘查鑽孔質量驗收標準中的有關條款。
(二)為評價礦井充水含水層的富水性,預測礦井湧水量,抽水試驗的水位降深應盡鑽孔和設備能力做好最大降深,降深次數一般不小於3次,降距分布合理,一般為:最大降深、2/3最大降深、1/3最大降深。
有的礦井主要充水含水層自然水位埋深很大,達數百米,或者受開采影響鑽孔水位較深,或含水層富
水性弱(q≤0.1 L/s.m),限於抽水設備和含水層
出水能力,可隻做1次最大降深抽水試驗,降深過程的觀測,應考慮非穩定流計算的要求,同時應適當延長抽水時間(一般應大於24h)。
(三)對於水文地質條件複雜型或極複雜型礦井,當用小口徑抽水不能查明水文地質、工程地質(地麵岩溶塌陷)條件時,可進行井下放水試驗。井下條件不具備時,則應進行大口徑、大流量群孔抽水試驗。一般為了查明礦區水文地質條件,宜進行大流量群孔抽水試驗。由於群孔抽水試驗工程量大,觀測點多,要求嚴密,因此必須單獨編製設計,並經煤礦企業總工程師組織審查批準後實施。抽水試驗宜在枯水期進行。
(四)大口徑群孔抽水試驗延續時間應根據最遠觀測孔的動水位及抽水孔的水位、流量過程曲線穩定趨勢而定,同時應考慮自然水位的影響,但一般不應少於10日。當受開采疏水幹擾,水位無法穩定時,應考慮非穩定流計算的要求,視具體情況研究確定。
(五)地下水連通(示蹤)試驗是了解不同含水層之間的水力聯係、地下水運動狀態和測定地下水流向、實際流速及滲透速度的有效手段。為了查明受采掘破壞影響的含水層與其他含水層或地下水體等之間有無水力聯係,研究斷層導水性,可結合抽(放)水試驗進行連通(示蹤)試驗。
(六)為了掌握抽水試驗前的自然水位動態或自然流場,抽水前應對試驗孔、觀測孔及井上、下有關的水文地質點,進行水位(壓)、流量觀測。為有利於評價礦區(坑)疏放水量,必要時可另外施工觀測孔測定大口徑群孔的中心水位。
(七)進行大型抽水試驗或大型放水試驗的礦區,應當根據礦區水文地質特征、邊界條件、充水方式等建立礦區水文地質
第三十三條 對於因礦井防滲漏研究岩石滲透性,或者因含水層水位很深致使無法進行抽水試驗的,可以進行注水試驗。
注水試驗應當編製試驗設計。試驗設計包括試驗層段的起、止深度;孔徑及套管下入層位、深度及止水方法;采用的注水設備、注水試驗方法,以及注水試驗質量要求等內容。
注水試驗施工主要技術指標,應當符合下列要求:
(一)根據岩層的岩性和孔隙、裂隙發育深度,確定試驗孔段,並嚴格做好止水工作;
(二)注水試驗前,徹底洗孔,以保證疏通含水層,並測定鑽孔水溫和注入水的溫度;
(三)注水試驗正式注水前及正式注水結束後,進行靜止水位和恢複水位的觀測。
本條是關於注水試驗的規定。
(一)礦區(井)水文地質補充勘探一般不采用注水試驗方法,但有下列情形時,可進行注水試驗:
1.為礦井防滲研究岩石滲透性;
2.含水層水位很深(達數百米),現有抽水設備無法進行有效抽水試驗;
3.含水層水量極小,現有抽水設備無法形成穩定的抽水量(即“一抽即幹”),也無法進行有效地抽水試驗。
(二)在進行注水試驗前,應進編製試驗設計書。設計書應包括下列內容:試驗層段的起、止深度;孔徑及套管下入層位、深度及止水方法;采用的注水設備、注水試驗方法,以及注水試驗質量要求等。設計書應經勘查單位技術負責人審核。
(三)注水試驗施工主要技術指標,應當符合下列要求:
1.根據岩層的岩性和孔隙、裂隙發育深度,確定試驗孔段,並嚴格做好止水工作。
2.注水試驗前,徹底洗孔,以保證疏通含水層,並測定鑽孔水溫和注入水的溫度。
3.注水試驗從原理上類似於逆向“抽水試驗”,因此其主要技術要求同抽水試驗。
第三十四條 物探工作布置、參數確定、檢查點數量和重複測量誤差、資料處理等,應當符合有關國家標準、行業標準的規定。
進行物探作業前,應當根據勘探區的水文地質條件、被探測地質體的地球物理特征和不同的工作目的等因素確定勘探方案。進行物探作業時,可以采用多種物探方法進行綜合探測。
物探工作結束後,應當提交相應的綜合成果圖件。物探成果應當與其他勘探成果相結合,經相互驗證後,可以作為礦井采掘設計的依據。
本條是關於地麵水文地質物探的規定。
水文地質物探是礦井水文地質補充勘探重要和有效的方法之一。在進行物探作業前,應充分收集、研究礦區(井)的各種地質資料及物性參數,並根據礦區(井)的構造發育情況、水文地質條件、被探測地質體的地球物理特征和礦井防治水的不同目的層段等因素確定勘探方案,選擇適宜、有效的物探方法進行綜合探測。
有關物探方法的工程布置、勘探參數確定、檢查點數和重複測量誤差、資料處理等應按現行的國家標準和行業規範標準執行。
鑒於物探的多解性,應采用多種物探方法進行綜合探測,相互驗證,以提高勘探精度和物探成果的可靠性。
物探成果是地質體物性人為解釋的成果。水文地質物探資料解釋應結合地質理論和勘查區的地質規律,既不單純根據物探資料作主觀推斷,也不忽視物探資料所反映的客觀水文地質現象,而是與其他勘探成果相結合,並經適當的鑽探工程等手段驗證後,方可作為礦井采掘設計和防治水工作的依據。
作為礦井水文地質勘探的重要技術手段,水文地質物探工作應單獨編製、提交設計(方案)、施工設計和成果報告。礦井總工程師組織相關專家對設計和報告進行評審後,方可使用。
第六節 井下水文地質勘探
第三十五條 井下水文地質勘探應當遵守下列規定:
(一)采用井下物探、鑽探、監測、測試等手段;
(二)采用井下與地麵相結合的綜合勘探方法;
(三)井下勘探施工作業時,保證礦井安全生產,並采取可靠的安全防範措施。
本條是關於井下水文地質勘探的規定。
井下水文地質勘探是煤礦水文地質勘探的重要手段,與地麵水文地質勘探相比,具有距探測體近、
探測尺度小、節省工程量等優點,受到普遍重視。本條提出了井下水文地質的多手段原則、井上下結合原則和井下勘探施工安全性原則。
井下勘探方法包括礦井物探、坑道鑽探、突水監測、原位測試、水質分析及放水試驗等多種方法和手段。這些方法和手段的綜合運用有助於查清礦井充水條件(水源、通道),評價水害威脅程度。
井上、下結合的勘探方法是在長期煤礦防治水技術實踐中總結出來的一條基本原則,充分發揮地麵鑽探、物探所獲得的技術資料,通過井下鑽探、物探進一步補充完善,使井上、下探測結果相互驗證和相互補充,最大限度地降低勘探成本。
井下鑽探尤其是高水頭壓力的鑽探作業、鑽探施工中有害氣體的溢出、鑽場附近瓦斯超標等都是井下勘探施工作業中的不安全因素,施工前應製定作業規程,做好安全防範工作,對作業人員還要進行安全培訓工作。
第三十六條 礦井有下列情形之一的,應當在井下進行水文地質勘探:
(一)采用地麵水文地質勘探難以查清問題,需在井下進行放水試驗或者連通(示蹤)試驗的;
(二)煤層頂、底板有含水(流)砂層或者岩溶含水層,需進行疏水開采試驗的;
(三)受地表水體和地形限製或者受開采塌陷影響,地麵沒有施工條件的;
(四)孔深或者地下水位埋深過大,地麵無法進行水文地質試驗的。
本條是關於礦井應在井下開展水文地質勘探的規定。
本條規定了在井下開展水文地質勘探的四種情況:
受地形影響地麵無法施工勘探鑽孔的;受地下水位埋深影響難以實施抽水試驗的;對於需要疏水降壓含水層采用放水試驗評價其可疏性的;要通過示蹤試驗查找地下水補給通道等情況的。
第三十七條 井下水文地質勘探應當符合下列要求:
(一)鑽孔的各項技術要求、安全措施等鑽孔施工設計,經礦井總工程師批準後方可實施;
(二)施工並加固鑽機硐室,保證正常的工作條件;
(三)鑽機安裝牢固。鑽孔首先下好孔口管,並進行耐壓試驗。在正式施工前,安裝孔口安全閘閥,以保證控製放水。安全閘閥的抗壓能力大於最大水壓。在揭露含水層前,安裝好孔口防噴裝置;
(四)按照設計進行施工,並嚴格執行施工安全措施;
(五)進行連通試驗,不得選用汙染水源的示蹤劑;
(六)對於停用或者報廢的鑽孔,及時封堵,並提交封孔報告。
本條是關於井下水文地質勘探有關技術和管理要求的規定。
為了保證井下鑽孔的施工安全,有效地組織好井下勘探工程,規定井下水文地質勘探鑽孔施工前必須編製包括鑽孔技術要求和安全措施在內的施工設計,由礦井總工程師審查批準。施工單位應該嚴格按照設計進行施工,在施工過程中,應該安裝孔口管、安全閥、防噴裝置並根據揭露含水層(水體)的水頭壓力大小對孔口管進行耐壓試驗,確保鑽探施工安全。對於井下連通試驗來說,從保護利用水資源的角度,應當選用不會對地下水產生汙染的示蹤劑。
一般地,為了防止不同含水層(水體)之間發生水力聯係,或者避免鑽孔成為新的人為導水通道,除非留作長期觀測孔,井下勘探及試驗鑽孔均要求在工程結束後進行封孔,並提出封孔報告,以便查證。封孔報告應包括鑽孔位置、孔深(斜)、鑽孔揭露地層、封孔方法、封孔材料、施工時間、封孔質量措施等內容。
第三十八條 放水試驗應當遵循下列原則:
(一)編製放水試驗設計,確定試驗方法、各次降深值和放水量。放水量視礦井現有最大排水能力而確定,原則上放水試驗能影響到的觀測孔應當有明顯的水位降深。其設計由煤礦企業總工程師組織審查批準;
(二)做好放水試驗前的準備工作,固定人員,檢
驗校正觀測儀器和工具,檢查排水設備能力和排水線路;
(三)放水前,在同一時間對井上下觀測孔和出水點的水位、水壓、湧水量、水溫和水質進行一次統測;
(四)根據具體情況確定放水試驗的延續時間。當湧水量、水位難以穩定時,試驗延續時間一般不少於10-15 日。選取觀測時間間隔,應當考慮到非穩定流計算的需要。中心水位或者水壓與湧水量進行同步觀測;
(五)觀測數據及時登入台賬,並繪製湧水量--水位曆時曲線;
(六)放水試驗結束後,及時進行資料整理,提交放水試驗總結報告。
本條是關於放水試驗的規定。
在煤礦區尤其是水文地質條件複雜的大水礦區,往往存在多層充水含水層,需調查研究不同含水層之間的水力聯係及其補給途徑、受煤層開采影響的主要含水層地下水的補給量、補給範圍及其可疏性、疏降水量、達到預計水位(頭)的疏降時間等問題。放水試驗是解決上述礦井防治水問題的主要的且可行的方法之一。放水試驗是井下水文地質勘探的重要方法,應當遵循下列原則:
(一)放水試驗前的準備工作。該工作包括以下內容:
1.應編製放水試驗設計。
2.設計應確定試驗方法、各次降深值和放水量。
3.放水量視礦井現有最大排水能力確定,原則上放水試驗能影響到的觀測孔應當有明顯的水位降深。
4.放水試驗設計由煤礦企業總工程師組織相關專家審查,並批準。
5.按照放水試驗設計做好試驗準備工作,固定人員,檢查校正觀測儀器和工具,檢查排水設備能力和排水線路。
6.放水前,在同一時間對井上、下觀測孔和出水點的水位、水壓、湧水量、水溫和水質進行1次統測。
(二)放水試驗延續時間的確定。當湧水量、水位難以穩定時,試驗延續時間一般為10~15日。選取觀測間隔時間,應當考慮到非穩定流計算的需要。中心水位或者水頭壓力與湧水量進行同步觀測。觀測數據及時登入台賬,並繪製湧水量-水位曆時曲線。
(三)放水試驗資料的整理。放水試驗結束後,及時進行資料整理,由煤礦企業和勘探單位共同組織相關人員按有關標準、規範進行放水試驗質量驗收,提交放水試驗總結報告。
(四)定降深放水試驗的確定。某些礦區承壓含水層的自流井和疏排底板水的巷道放水孔屬於定降深井流。在這種情況下可以通過單孔放水試驗,簡便
而又經濟地確定含水層參數。類似於泰斯公式,水文地質參數的計算方法主要有試算法、標準曲線法和直線法。定降深井流試驗原理和公式推導過程可參閱地下水動力學方麵的書籍。
第三十九條 對於受水害威脅的礦井,采用常規水文地質勘探方法難以進行開采評價時,可以根據條件采用穿層石門或者專門鑿井進行疏水降壓開采試驗。
進行疏水降壓開采試驗,應當符合下列規定:
(一)有專門的施工設計,其設計由煤礦企業總工程師組織審查批準;
(二)預計最大湧水量;
(三)建立能保證排出最大湧水量的排水係統;
(四)選擇適當位置建築防水閘門;
(五)做好鑽孔超前探水和放水降壓工作;
(六)做好井上下水位、水壓、湧水量的觀測工作。
本條是關於疏水降壓開采試驗的規定。
對於受水害威脅的礦井,采用常規水文地質勘探方法難以進行開采評價時,可以進行疏水降壓開采試驗。進行疏水降壓開采試驗可根據具體條件采用穿層石門或者專門鑿井、疏水降壓整個過程。
進行疏水降壓開采試驗應遵守以下規定:
(一)試驗前,應編製專門的施工設計;預計最大湧水量,建立相應能力的排水係統;做好鑽孔超前探水和試驗性放水降壓工作;選擇適當位置建築防水閘門,確保礦井安全。
由煤礦企業總工程師組織相關專家對專門施工設計進行評審並批準。
(二)試驗過程中,做好井上下水位、水頭壓力、湧水量的觀測工作。試驗結束,應提交總結報告,對疏幹效果做出評價。
第四十條 礦井可以根據本單位的實際,采用直流電法(電阻率法)、音頻電穿透法、瞬變電磁法、電磁頻率測深法、無線電波透視法、地質雷達法、淺
層地震勘探、瑞利波勘探、槽波地震勘探方法等物探方法,並結合鑽探方法對資料進行驗證。
釋義 本條是關於礦井可采用物探方法進行礦井水文地質勘探的規定。
地球物理勘探方法包括電法、磁法、地震法、重力、放射性等,多年來,礦井物探方法無論是在裝備、技術和方法方麵都取得了長足的發展,尤其是在直流電法超前探測、采煤工作麵煤層頂(底)板含水性音頻電穿透、直流電法和瞬變電磁法探測、無線電波透視(坑)透和瑞利波、槽波構造探測等方麵。
物探方法有自己的適應條件和探測目標,同時與探測技術人員技術水平和經驗關係也很大,因此,礦
井可根據本單位的實際和探測目的采用直流電法(電阻率法)、音頻電穿透法、瞬變電磁法、電磁頻率測深法、無線電波透視法、地質雷達法、淺層地震勘探、瑞利波勘探、槽波地震勘探方法等進行礦井水文地質勘探。
物探勘探成果必須結合鑽探方法進行驗證,以確保資料的可靠性和準確性。
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