Question

水文地质条件补充勘探

Answer 1

（一）物探

要准确确定小矿越界采空区及其积水情况，必须在采用人工调查方式的基础上，采用地面瞬变电磁方法进一步确认15采区东北部、23采区东部及31采区西部小媒矿越界采空及积水情况，保证采区开拓掘进的安全。探测范围约3km²。

对西翼采区（约3km²）采用地面三维地震勘探查明二₁煤煤层中构造发育情况，控制落差在5m以上的断层。

（二）水文地质钻探

水文地质钻探与地下水观测系统建设同步进行，在地面观测孔及井下观测孔施工过程中探查L_5-6灰岩、L_1-3灰岩和奥陶系灰岩富水性，具体要求按水文地质勘探规程。

（三）水文地质试验

根据对超化煤矿现有资料的分析，地面观测孔完成后可进行抽水试验和连通试验，井下疏水巷和疏水钻孔完成后可进行井下放水试验，也可采用脉冲干扰试验的方法。

1.抽水试验

（1）抽水试验目的

1）确定抽水井（孔）特征曲线和实际涌水量，评价含水层的富水性，推断和计算井（孔）最大涌水量与单位涌水量；

2）确定含水层水文地质参数，为评价地下水资源、预测矿井涌水量、确定矿井疏干排水方案等提供依据；

3）判定龟山断层性质，了解各灰岩含水层（组）之间的水力联系。

（2）抽水试验安排

1）正式抽水试验：在WO2孔进行正式抽水试验一次，试验时段约144h。要求进行3次降深非稳定流抽水试验，原有灰岩水文孔和新增水文孔约11个孔均进行观测。在抽水试验过程中，同时进行地下水示踪试验，探查龟山断层的导水性，L_1-3灰岩和奥陶系灰岩含水层的连通性以及含水层间的水力联系（见水文地球化学探查）。

2）简易抽水试验：地面各观测孔钻进至目的层位均进行简易抽水试验1次，试验时段72h。要求做一次最大降深抽水试验，是否有观测孔不做要求。

（3）水位、水量观测基本要求

1）观测孔及抽水主孔静止水位观测。一般每小时测定一次，3次所测数字相同或4h内水位相差不超过2cm，即为静止水位。

2）动水位及水量观测。抽水孔动水位、水量的观测与观测孔水位的测量工作需同时进行。较远的观测孔，可在开泵后延迟一段时间观测。

i.按稳定流公式计算参数时，抽水孔的观测时间间距视稳定情况而定。一般开泵后水位和水量波动较大，应每5～10min观测一次。然后，视稳定程度，改为15min或30min观测一次；

ii.按非稳定流计算参数时，抽水孔应保持出水量（或水位）为常量。若前后两次观测的流量变化超过5%时，应及时调整。观测时间主要应满足于绘出计算用的各种曲线图，特别是对数关系曲线。要求在开泵的头10～20min内，尽可能准确记录较多的数据。一般观测时间间距如下（min）：1，2，2，5，5，5，5，5，10，10，10，10，10，20，20，20，30，30……

iii.一般情况下，抽水试验结束或中途因故停泵，应进行恢复水位观测。观测时间间距，应按水位恢复速度确定。一般为1，3，5，10，15，30……单位为分钟，直至完全恢复。观测精度的要求同静止水位的观测。

3）稳定标准要求。①抽水过程中的水位和水量历时曲线不能有逐渐增大或减少的趋势；②在稳定时间段内，主孔水位波动值不超过水位降低值的1%；当降深小于10m时，水位波动值不应超过3～5cm。观测孔水位波动值不应超过2～3cm；③抽水量波动值不超过正常流量的5%，当水量很小时可适当放宽；④当主孔和观测孔的水位与区域地下水位变化趋势及幅度基本一致时可以视为稳定。

2.井下放水试验

放水试验可在不同阶段按解决问题的不同分别进行。

1）在22，21，23采区井下水文地质观测孔施工期间，在钻孔钻至设计深度并埋设孔口装置后，进行简易放水试验，观测钻孔涌水量和钻孔水压（水位）。当已有多个观测孔时，一孔放水时，应在其他孔进行水压（水位）观测，特别应注意观测水位恢复曲线。观测数据可用于计算含水层水文地质参数，评价工作面或采区涌水量。

2）在疏水巷中布置的放水孔全部完成后，在西翼采区和东翼采区联合进行一次L_1-3灰岩含水层放水试验。放水孔分布在21，22，31采区，计12个孔，预计稳定放水量1000～1200m³/h，观测系统则尽可能利用井田范围内已完成的井上、下观测孔，约33个，包括L_5-6灰岩观测孔、L_1-3灰岩和奥陶系灰岩观测孔。试验采用大流量、大降深、非稳定流方法，放水试验时间包括水位恢复观测共15～20d。此次试验将对L_5-6灰岩、L_1-3灰岩和奥陶系灰岩含水层进行联合观测，充分暴露块断内L_1-3灰岩含水层的水文地质条件，L_5-6灰岩、L_1-3灰岩和奥陶系灰岩含水层间的水力联系，查明块断水文地质边界条件，计算含水层水文地质参数，预计矿井涌水量。同时，放水试验时L_1-3灰岩和奥陶系灰岩含水层的水位动态也将为深部开采的防治水方案提供重要依据。

（四）水文地球化学探查

1.取水样地点和方法的要求

为了建立不同含水层的水质判别标准，应在钻孔中或井下采取不同含水层的水样，即：二₁煤顶板砂岩水、老窑水、L_7-8灰岩水、L_5-6灰岩水、L_1-3灰岩水和奥陶系灰岩水。

取样点的分布应尽量广泛，同一个钻孔的水质应定期化验，跟踪水质变化。这样所建立的判别函数更具代表性，不会因“特例”而出现不应有的误判。

2.水样采取数量和测试要求

奥陶系灰岩水水样：在新布奥陶系灰岩观测孔、原有观测孔及奥陶系灰岩供水孔中分别采取，观测孔中取样要求使用定深取样器，经洗孔后在孔内取一组水样，一部分做水质全分析，一部分做δT，δD，δ¹⁸O值的测定。

二₁煤顶板砂岩水和L_7-8灰岩水样：在地面不同观测孔内分别取样，各取3组，做水质简分析。

老窑水水样：在井下老窑水出水点分别采取，共取3组，做水质全分析。

L_1-3灰岩水样在井下放水孔中采取，各放水块段分别采取，共取3组，一部分做水质全分析，一部分做δT，δD，δ¹⁸O值的测定。

3.放水试验时的水样分析要求

在放水前3日内，于放水孔和观测孔采集简易水质分析样。

当放水量达到最大且各观测孔水位基本稳定时，在所选孔中再取3组同位素水样，而当整个放水试验结束且观测孔水位恢复水位稳定时，再取最后3组水质简分析样和环境同位素样。

水样的采取方法应按照部颁“煤炭资源地质勘探地表水、地下水长期观测及水样采取规程”执行。

（五）岩石力学参数测试

煤层底板隔水层岩石力学性质是底板隔水层抗水压能力及带压开采理论计算的重要数据，因此，在地面观测孔施工过程中应采取相应层位的岩样，做岩石力学试验。

地面2个奥陶系灰岩孔及3个L_1-3灰岩孔分别采取二₁煤底板岩样，用以测定隔水层岩石力学性质，每孔取1组，每组18个岩样，共计5孔（组）。

单孔岩样测试项目：密度：1块；容重：1块；抗压强度：3块；抗拉强度：3块；弹模与泊松比：1块；抗剪：6块；渗透性：3块。