地勘综合技术在古城煤矿钻孔勘查中的应用研究.pdf

:./.地勘综合技术在古城煤矿钻孔勘查中的应用研究王国方 杨 彪.陕西能源职业技术学院 陕西咸阳.山西省煤炭地质 勘查院 山西长治 摘 要:以古城煤矿某风井井筒检查钻孔作为研究对象综合采用了钻探、抽水试验、物理测井、井液电阻率(盐化扩散)及土样、岩样、水样、煤样、瓦斯样采取、封孔等地勘综合技术方法并对试验数据进行处理分析确定井筒地层地质剖面、岩土物理力学性质及水文地质条件形成地质勘探结论与建议对煤矿井筒地质勘查技术应用起到一定的参考借鉴作用关键词:煤矿地勘综合技术钻孔井筒检查应用中图分类号:().:项目概况古城煤矿井田位于勘查区内中东部在充分系统地收集了以往地质资料、水文地质勘查以及矿井生产实际揭露的水文地质等资料以及在野外实地踏勘的基础上对某风井检、检 号孔实施井筒检查 施工任务是获取井筒通过地层的地质剖面查明各含水层厚度、埋藏条件、水位、水质等水文地质条件查明可采煤层的厚度及埋藏深度通过采取岩土样、水样、煤样测定岩土的物理力学性质、煤质和瓦斯资料、地下水的水质资料通过水文地质试验获取含水层水文地质参数预测井筒涌水量 地勘综合技术概述对某风井检、检 井筒检查钻孔实施了钻探、抽水试验、物理测井、井液电阻率(盐化扩散)、及土样、岩样、水样、煤样、瓦斯样采取、封孔等野外工作 整个钻孔钻进过程为全取芯对钻孔所通过的地层剖面除对采取上来的岩芯进行肉眼鉴定描述外并采用数字测井仪进行了物理测井根据设计要求在风化基岩段、基岩段钻探工作结束后分别进行了抽水试验和井液电阻率(盐化扩散)测试划分了各含水层位置、厚度计算了含水层水文地质参数预测井筒涌水量 本次勘查结果均以检 井筒为例进行说明 勘查综合方法详述.钻孔工程测量.使用仪器南方测绘仪器公司生产的灵锐 型 接收机 台/套(双频)南方测绘仪器公司生产的 型 控制采集手薄(配置南方公司开发的工程之星.测绘软件)一部 灵锐 型 接收机标称精度为:平面精度为高程精度为作用距离优于 初始化时间为典型.测量成果检 号孔布置在进风井井筒的南西方向距进风井井筒中心().处具体坐标:.测量成果见下表井筒检查孔坐标表钻孔名称坐标(北京 带)终孔标高进风立井井口中心.回风立井井口中心.检 号井检孔.测量精度评价本次工程测量精度符合地质矿产勘查测量规范中有关钻孔测量的精度要求所用仪器按期进行了周检质量合格 测量方法合理质量合格.水文地质钻探.钻探设备与钻孔结构图根据项目工程需要考虑施工钻孔的深度、口径和地面、井下等因素结合检 号孔、检 号孔实际情况选用的钻探设备型号是 绳索取芯钻机 钻孔结构如下 科技风 年 月工程技术图所示检、检 钻孔结构示意图.止水本次抽水层次 次分别是 风化带抽水试验 次、抽水试验 次、抽水试验 次、注水试验 次 其中 风化带抽水试验不止水其他抽水试验均需要止水检 号孔 抽水试验前利用水泵加压将搅好的水泥浆压入至套管与孔壁间隙直至水泥浆从孔口返出水泥封闭进行止水 利用扩散法测井检查止水质量合格检 号孔 注水试验前钻进至.处下 套管至.处将搅好的水泥浆利用水泵加压方式使水泥压至套管与孔壁环状间隙水泥凝固后利用水泥进行止水 采用管内外水位压差法检查止水质量合格后利用扩散法测井检查止水质量合格.洗井各孔在正式抽水试验前均采用清水冲孔、潜水泵抽水洗井等联合洗井方法以确保含水层疏通导水正常静水位与恢复水位达到基本要求洗井质量良好.取芯按照设计要求各钻孔均为全孔取芯 各孔岩芯采取率要求:在土层与稳定岩层中不宜小于 破碎带、软弱夹层、砂层中不宜小于 煤层及其顶底板采取率不低于 钻孔取芯后及时鉴定、描述岩芯的岩性、结构、构造、节理裂隙性质、岩石风化程度、发育情况、岩芯破碎情况、岩溶发育及其充填情况等.孔斜依据孔斜规范要求检查孔钻进过程中每钻进 其倾角和方位角应测定一次全孔偏斜率应控制在.以内 终孔位置与井筒壁之间的距离不小于 检 号孔检测结果为乙级.钻孔封闭检、检 号孔在竣工后以水泥 清水 .进行了全孔封闭封孔质量检查合格后经过 凝固后并进行了采样检查送达实验室测试抗压强度抗压强度为 抗压强度不低于 达到了设计要求 封孔后孔口埋设石标并提交封孔报告.测井.测井仪器类型及测量参数本次测井仪器设备主要选用的是 密度三侧向探管、电法探管、井温探管、数字采集记录仪及 井斜仪.水文测井内容数字测井仪的主要测井内容为伽玛伽玛法、自然伽玛法、三侧向电阻率法、自然电位法、扩散测井、井径测井、井斜等 在含水层确定的基础上主要采用了盐化扩散法来辅助测量 本次检 号孔共实施 次水文测井 经综合分析检 号孔第四系含水层均分布三层稳定含水层(流沙层)层位稳定上石盒子组上部地层上部均分布砂岩裂隙含水层层位稳定略有差异由砂岩裂隙分布均一性形成 下石盒子组及山西组含水性弱富水性弱砂岩裂隙发育弱.采样与测试本次勘查施工的检 号孔采集岩石物理力学试验样、土工试验样、动土试验样、煤芯样、瓦斯样、全分析水样 所有样品的采集及包装均按有关规程、标准进行采样符合要求满足化验需要 提供测试数据质量可靠满足了分析研究要求 井筒水文地质勘查.简易水文观测本次简易水文观测主要是针对钻进过程中冲洗液(清水钻进)消耗量及钻孔内混合水位的观测以便对含水层进行粗略的判断 钻孔钻进至风化带及主要含水层位时孔内冲洗液消耗量有所增加 根据钻探采取岩芯资料钻孔开孔钻进至第四系松散层及卵石层时钻孔冲洗液消耗量有所增加其余层位地层稳定冲洗液消耗量变化不明显.各抽水层段主要含水层根据检 号孔揭露情况将区内含水层划分为第四系松散层孔隙含水层及基岩风化裂隙含水层、二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层、二叠系下统下石盒子组与山西工程技术科技风 年 月组砂岩裂隙含水层.第四系松散层孔隙含水层及基岩风化带裂隙含水层上部含水层段为第四系中更新统孔隙含水层含水层受大气降水影响明显厚 由粉砂、细砂、砂土组成揭露 层含水层主要含水层有三层均为流沙层利用钻探与测井手段综合判断共计 层位于./.、./.、./.据本次施工的检 号孔抽水试验资料该含水层属弱富水性.二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层该含水层主要由粗细粒砂岩组成揭露 层含水层含水层厚.含水空间以裂隙为主 据本次施工的检 号孔注水试验成果资料该含水层属弱富水性.二叠系下统下石盒子组及山西组砂岩裂隙含水层该含水层主要由中细粒砂岩组成揭露 层含水层厚度.含水空间以裂隙为主 据本次施工的检 号孔注水试验成果资料该含水层属弱富水性.主要隔水层依据岩性特征主要有松散层黏土及粉质黏土隔水层、二叠系砂质泥岩与泥岩隔水层 松散层黏土及粉质黏土隔水层主要由塑性的黏土、粉质黏土组成二叠系砂质泥岩及泥岩隔水层主要由塑性的泥岩、砂质泥岩及粉砂质泥岩构成单层厚 米至数十米呈层状分布于各砂岩含水层之间自然状态下可阻隔各含水层之间的垂向水力联系.含水层之间的水力联系本区煤层直接充水含水层为下石盒子组、山西组、太原组砂岩、石灰岩补给条件差且与上覆风化带、第四系含水层、下覆奥陶系岩溶裂隙含水层间均有一定厚度的隔水层相隔 地下水主要以层间径流为主但井田内断裂构造发育可能成为各含水层间的垂向补给通道对各含水层产生充水影响.井筒涌水量预测.预算方法本次利用第四系()基岩风化带含水层、上石盒子组()、下石盒子组()山西组()含水层抽(注)水试验成果资料采用“大井法”和 曲线法对井筒进行涌水量预算.水文地质参数选择及计算结果根据抽水试验所获得的参数对各井筒不同层段的涌水量分别进行了预算 按设计回风立井筒第四系松散层段毛半径取.进风立井第四系及基岩风化带含水层涌水量大井法计算结果为./曲线法为./进风立井上石盒子组()含水层涌水量大井法计算结果为./曲线法为./进风立井井筒检查孔下石盒子组()山西组()含水层涌水量大井法计算结果为./曲线法为./结论和建议.结论对检 号检查孔获得的成果总结如下:通过钻探工作和地球物理测井工作确定了井筒通过的地层、煤层赋存情况及构造情况 进风立井井筒附近发育地层:第四系中更新统、二叠系上统上石盒子组、二叠系下统下石盒子组、二叠系下统山西组、石炭系上统太原组揭露可采煤层为 号煤层煤层底板深度.煤厚.据检 号孔抽水试验资料显示含水层均属弱富水性.建议()本次施工井检孔未揭露地质构造鉴于地质钻孔揭露地层的随机性同时考虑基岩风化裂隙和断层破碎带可能为导水通道对立井进行垂向补给 建议在井筒施工时密切注意侧向含水层涌水情况防止断裂构造对施工井筒产生充水影响()由于井筒检查孔揭露含水层面积及范围有限且砂岩裂隙分布不均一因此所求含水层参数偏小 因此建议两个井筒施工期间揭露第四系砂层(两个井筒均分布有三层)、风化裂隙带及上石盒子组顶部地层时裂隙相对较发育一般含水量较大岩石一般为软岩水文工程地质条件较差在井筒设计和施工中引起足够的重视采取注浆或延伸冻结深度的方法加以解决参考文献:冯磊吴宗山周旭等.煤田地质勘探质量控制因素.化工设计通讯():.徐东浩.地质勘察中钻探技术的方法及应用.冶金管理():.杨生霖.井下钻孔测井技术在煤矿探放水中的应用.石化技术():.李文平.试析煤矿地质与防治水工作结合的必要性.内蒙古煤炭经济():.林荣坚.工程地质与水文地质勘察相关问题以及处理.西部资源():.基金项目:年陕西省教育科学规划课题“适应陕西现代产业体系建设需要的高职煤矿开采技术高水平专业群建设研究与实践”项目编号 作者简介:王国方()女山西运城人工程硕士副教授 年毕业于中国矿业大学地质工程专业研究方向:地质勘查 科技风 年 月工程技术