水文地质勘查报告样本doc.docx
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水文地质勘查报告样本doc
第六章水文地质
第一节区域水文地质概况
xx区块位于山西断隆以西,鄂尔多斯台坳的东部,为一向西倾斜的单斜构造。
煤田东部边缘广泛出露寒武-奥陶系灰岩,构成了灰岩地下水的补给边界。
由东至西从地表第四系至煤系基盘沉积了巨厚的三叠系、二叠系及石炭系地层,均为泥质岩和砂岩相间成层,岩石胶结致密、裂隙少,纵横方向连通性差,影响了含水层的发育及相互间的水力联系,加之降水量少,上部又发育有巨厚的第四系黄土和第三系红土,因此地下水的补给来源极为贫乏,致使岩石的含水性从上至下逐渐减弱。
中深部、深部山西组、太原组地层含水性极弱,仅在与地形、地貌、地质构造相适宜的河谷阶地区、基岩风化壳与冲积层潜水及地表水有水力联系地带,岩石富水性较好。
区内主要含水层有碳酸盐岩溶、裂隙含水层与松散岩类孔隙含水层,接受大气降水的补给,补给、径流条件较好,地下水矿化度较低。
区域地层根据含水介质的特性,可划分为碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组、碎屑岩类夹碳酸岩类裂隙含水岩组、碎屑岩类裂隙含水岩组及松散岩类孔隙含水岩组四大类,分述如下:
一、碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组
寒武-奥陶系灰岩广泛出露于煤田东部的山区,地表灰岩裂隙发育,易接受大气降水的补给。
煤田内部深埋地下,构成了煤系的基盘。
寒武系底部页岩普遍发育,具有区域隔水作用,中、上寒武系和奥陶系以灰岩、白云质灰岩、白云岩为主,不仅裂隙发育,而且还具有岩溶孔洞和洞穴,空间上岩溶发育具有不均一性,为不均一富水含水层。
奥陶系特别是中奥陶质纯灰岩是区内主要富水岩层。
一般泉水流量1.8m3/h以上,如河曲县暗子沟泉,流量为421.2m3/h。
在补给区单位涌水量一般为1.00m3/hm,在泻水迳流区钻孔单位涌水量大,如位于黄河河谷中的xx县天桥电站,钻孔单位涌水量达25.2m3/hm,水位标高808.07m,岩溶地下水类型一般为重碳酸或重碳酸、硫酸盐水,矿化度小于1.00g/L。
本区属天桥泉域水文地质单元。
裸露区直接接受降水入渗补给。
被黄土或石炭~二叠系地层覆盖区,受孔隙水、裂隙水补给,奥陶系灰岩水沿北东部、东部、东南部方向向天桥泉排泄。
天桥泉出露于xx县黄河天桥峡谷中,沿黄河在10km范围内排入黄河,总流量8m3/s。
二、碎屑岩夹碳酸岩裂隙含水岩组
由山西组、太原组砂岩、泥岩及煤层组成,太原组夹2~3层石灰岩。
砂岩裂隙含水层一般地区单位涌水量小于1m3/h·m,泉水流量小于5m3/h,属弱含水层。
太原组灰岩富水性强弱取决于裂隙及岩溶发育程度,它不仅受构造条件限制,而且与埋藏条件密切相关,单位涌水量0.003~3.85m3/h·m。
三、碎屑岩类裂隙含水岩组
由三叠系、二叠系一套粒级不同的粗、中、细、粉砂岩及泥岩组成。
砂岩之间发育的厚层泥质岩类具有隔水作用,不利于大气降水入渗补给。
泉水流量一般小于5m3/h,钻孔单位涌水量多小于1m3/h·m,富水性弱。
但在基岩覆盖较薄的河谷区,大气降水入渗条件好,厚层砂岩泉水流量大,富水性中等。
如石楼下庄河泉水出露地层为刘家沟组砂岩,泉水流量达50m3/h。
砂岩裂隙水属潜水承压水,水质类型一般为HCO3-CaMg型,矿化度小于0.5g/L。
四、松散岩类孔隙含水岩组
该组由第四系、第三系孔隙含水层构成。
是区内重要的含水层之一。
1、第四系:
广泛分布于垣、梁、峁丘陵区,覆于基岩或红土之上的中、上更新世黄土,由细粒的粉砂质粉土组成,虽然黄土孔隙较大,垂直裂隙也较发育,但受当地降水量小,而蒸发量较大等自然条件制约,因此黄土的含水极弱。
呈带状分布于较大沟谷的全新统冲积、洪积、砂砾石层含水层,属补给条件好的汇水地段,易接受大气降水补给,同时还接受河谷两侧出露的基岩泉水的补给,富水性较好。
如三川河河谷一带,钻孔单位涌水量2~10m3/h·m,地下水一般为潜水。
水质类型HCO3-Ca·Mg型,矿化度小于1g/L,水质良好。
2、第三系上新统:
全区广泛分布,由褐红色粉质粘土,砂砾石层组成。
粉质粘土结构致密,含水性弱,具有一定的隔水作用。
粘土底部砂砾石层,半胶结,厚0~20m,含孔隙、裂隙,由于下部泥岩的隔水作用,在沟谷切割处多有泉水出露,流量5~50m3/h不等,是本区乡村居民主要的饮用水源。
第二节勘探区水文地质条件
一、含水层
(一)奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层
本次勘探W302号钻孔接露了奥陶系灰岩,灰岩钻进104.26m,顶界埋深745.74m,其岩性以白色白云质灰岩及灰色灰岩为主。
间夹角砾状泥灰岩、豹皮状灰岩。
不同层段,岩溶裂隙发育。
上部岩心较为完整,裂隙少见且充填方解石脉。
828m以下岩心破碎,裂隙发育,钻进过程中严重漏水,奥灰水位观测,静止水位埋深238.12m,水位标高815.11m。
区内赋存主要可采煤层均位于奥灰水位以下。
另据东北部相邻xx井田奥灰单孔和群孔抽水试验资料,奥陶系含水层单井出水量为360~2300m3/d,单位涌水量0.011~0.278L/s.m且具有由东而西含水性增强趋势,属含水性中等之承压含水层。
(二)太原组砂岩裂隙含水层
由砂岩、泥岩、泥灰岩及煤组成,系砂岩裂隙承压水,岩石胶结致密,裂隙不发育,埋藏深,补给条件差,含水性弱。
全区简易水文地质观测,冲洗液消耗量0.02~0.04m3/h。
W103、W104号钻孔9号煤层顶板砂岩漏水,含水性相对好一些。
W302号钻孔太原组抽水试验,单位涌水量0.0035L/s·m,渗透系数0.00757m/d。
水质类型HCO3—(Na+K)型,矿化度550g/L,总硬度28.66mg/L,PH值9.06。
(三)山西组砂岩裂隙含水层
含水层岩性以粗粒砂岩、中粒砂岩为主,垂向上分为二个含水层段。
4号煤层顶部砂岩段:
含水层岩性为灰白色砾岩、中、粗砂岩有1~3层,总厚度5.22~26.24m,单层厚度2.50~11.96m。
4号煤层底板砂岩段:
岩性为中粒砂岩、粗粒砂岩,全区分布稳定,厚度为4.28-8.49m,是4号煤层直接充水含水层。
山西组砂岩胶结致密,节理裂隙少,砂岩的含水性极弱。
简易水文观测,冲洗液消耗量仅为0.01~0.03m3/h。
W302号孔山西组以上地层混合抽水试验,单位涌水量0.00132L/s.m,渗透系数0.00125m/d。
水质类型HCO3-(Na+K),矿化度440g/L,总硬度19.94mg/L,PH值8.41。
(四)下石盒子组砂岩裂隙含水层
全区分布,地表未有出露。
含水层岩性为厚层状粗粒砂岩,有两层,厚度28.77~32.45m,单层厚度6.59~15.91m。
底部K5砂岩分布较为稳定,由北而南颗粒变细。
本组砂岩结构致密,裂隙不发育,简易水文观测曲线没有明显变化,冲洗液消耗量0.02~0.05m3/h,含水性弱。
(五)上石盒子组砂岩裂隙含水层
出露于石塘河沟谷两侧,含水层岩性为细、中、粗粒砂岩。
根据岩性组合垂向上分为三段:
上段:
岩性为褐红、紫红色砂质泥岩、泥岩、中粗砂岩及砾岩,含水层赋存在该段的下部,岩性为砾岩、中粗砂岩。
厚度4.86~20.93m,厚层状,交错、波状层理,孔隙式泥质胶结,疏松。
中段:
含水层岩性为灰白色、灰绿色含砾粗砂岩、中粗砂岩。
分布于该段的底部,有两层,厚度7.45~38.59m,单层厚度3.71~22.69m,厚层状~块状,岩石致密完整,裂隙不发育,含水层厚度,颗粒具有由北而南变薄变细之趋势。
下段:
该段底部之K6粗砂岩,全区分布稳定,厚5.39~10.86m,厚层状、块状,基底式钙泥质胶结,砂岩致密坚硬,裂隙稀少。
本组砂岩由于各段之间有厚层的泥质间隔,而且裂隙不甚发育,地下水补给条件极差,属富水性弱的含水层。
(六)石千峰组砂岩裂隙含水层
分布于勘探区西部,保寺河、石塘河沟谷两侧零星出露。
本组地层为中、粗砂岩与泥岩互层产出,地下水赋存于砂岩裂隙中,为潜水、承压裂隙水。
本区的北部有泉水出露,流量0.08~0.20L/s,富水性弱。
(七)刘家沟组砂岩裂隙含水层
赋存于勘探区西部,沟谷两侧出露。
上部以砖红色厚层状中粗砂岩夹薄层砖红色泥岩为主;下部为灰红色板状粗砂岩;底部局部含砾。
砂岩裂隙较发育,属潜水、承压裂隙水。
沿沟有小泉小水出露,含水性弱。
(八)第三系xx组砂岩裂隙、孔隙含水层
本组上部为棕红色粉质粘土,全区分布,含水性极弱。
底部有一层钙质胶结的砾岩层,半胶结状,厚2~5m,含孔隙、裂隙。
由于下部泥岩的顶托,全区大部分泉水从该层出露,是当地居民主要的饮用水源。
泉水流量一般在5~30m3/d,石塘河支流二里沟泉水流量达432m3/d。
水质类型HCO3-(K+Na)·Mg型,矿化度360g/L,PH值8.36。
(九)第四系孔隙含水层
呈带状分布于区内较大的沟谷中,含水层岩性为冲洪积堆积的砂砾层,易接受大气降水的补给,富水性较好。
分布在梁、峁高地带的黄土,含水性极弱。
二、隔水层
(一)第三系xx组红土
全区分布稳定,厚度0~84.76m,岩性为棕红色粉质粘土,含钙质结核,干燥坚硬,侵水具湿胀性,隔水性良好。
(二)三叠系、二叠系砂泥岩隔水层
砂岩之间厚层的泥岩、砂质泥岩,单层厚度最厚达20余m,上部泥岩多以风化成土状,下部泥岩完整、致密,是砂岩含水层之间隔水、半隔水层。
(三)本溪组
全区分布稳定,岩性为灰黑色、灰红色泥岩、铝土质泥岩,夹有砂岩及薄层灰岩。
厚12~30m,是奥灰水与煤系地层之间重要的隔水层。
三、地下水补给、排泄条件
本区地下水的补给来源主要为大气降水,其次为地表水。
受地形、地貌、岩性及地质构造的控制,不同的含水系统形成了各自独立的补给、径流、排泄形式。
松散岩类孔隙含水系统,含水层岩性为砂砾石层、中粗砂岩,分布于各大沟谷中,易接受大气降水的补给及地表水的补给。
分布于梁峁地带的红土、黄土,入渗条件差,接受大气降水的补给量少,属相对隔水层。
地下水在向沟谷两侧运动过程中,一部分以泉的形式排泄,大部分以蒸发形式排泄于大气中。
碎屑岩裂隙含水系统,由刘家沟组、石千峰组、上、下石盒子组、山西组、太原组构成。
山西组以上地层在沟谷两侧有出露。
由于本区沟深壁陡,而且降水多以暴雨形式,因此大气降水的入渗量很小。
随着埋深愈来愈大,岩石的节理裂隙愈来愈不发育,加之砂岩之间厚层的泥岩间隔,地下水的补给条件变差。
山西组、太原组含水层仅接受少量的侧向补给,地下水在自西向东径流过程中,除少数以泉的形式排泄外,主要以径流方式向区外排泄。
煤层开采后,矿井排水则成为主要的排泄形式。
碳酸盐岩溶、裂隙含水系统,由石灰岩、白云质灰岩组成,石灰岩岩溶裂隙发育,空间具有不均一性,富水性有强有弱,为复杂的含水系统,属天桥泉域。
勘探区地表未有出露,属深埋迳流区,主要接受东部岩溶水的侧向补给,岩溶水由东向西迳流,出区外向黄河排泄。
四、矿井水文地质类型
本矿位于xx区块北部,属典型的黄土高原,地表植被稀少,沟谷深切,梁峁发育,大气降水入渗条件差,地下水补给来源贫乏。
区内构造简单,断层不发育。
上煤组(山西组)地层由于埋藏深,砂岩裂隙不发育,地下水的补给条件差,砂岩含水性极弱,水文地质类型属二类一型。
下煤组(太原组)地层岩石的含水性亦很弱,但由于奥陶系灰岩岩溶裂隙发育,含水性强,且静水压力大。
开采下煤组将受到奥灰水的严重威胁,水文地质类型属二类二型。
综合分析认为:
煤层开采由于受奥灰水的威胁而变的复杂,矿井水文地质类型应为二类二型,属于水文地质条件中等矿井。
第三节充水因素分析
一、相邻生产矿井水文地质条件及充水因素分析
本区东南部区外xx中分布村办、联营煤矿4座,开采4、9号煤层,日产原煤400~600t。
斜井开采,绞车提升,斜井坡度6°~18°,水平开采长度不超过300m,采煤方法为巷式。
据调查了解,矿井构造简单断层稀少,断层落差小于1.00m,采煤过程中,煤层顶板有少量淋头水,煤层底板渗水,矿井涌水主要来自9号煤层裂隙。
煤层水具有腐蚀性,为酸性水。
袁家庄矿取水样分析,矿化度2662g/L,全硬度1338.21,PH值5.50,水质类型为SO4-Ca·Mg型。
生产矿井涌水量在100~300m3/d,用3寸水泵排水,7~8小时即可排完,矿井涌水量对井下采煤影响不大,属水文地质条件简单矿井。
综上所述,生产矿井充水因素为煤层顶底板砂岩裂隙水及9号煤层裂隙水,随着煤层的开采进入矿井。
此外,生产矿井靠近煤层露头,大气降水通过煤层露头顺层补给煤系地层。
二、矿井充水因素分析
矿井主采煤层为山西组4号煤层、太原组7上、7、8、9号煤层,在开拓过程中,山西组、太原组裂隙水会随着煤层开采后的顶板冒落、底板破坏而进入矿井。
由于山西组、太原组砂岩裂隙含水层埋藏深,节理裂隙不发育,地下水的补给条件差,含水性极弱。
因此,其对煤层的开采影响甚微。
奥陶系灰岩厚度大,分布面积广,石灰岩山区,岩石风化强烈,节理裂隙发育,大气降水入渗条件好,上述特征使石灰岩具备了岩溶裂隙发育,且空间上具有不均一性,富水程度非常复杂的含水系统。
本次勘探W302号钻孔测得奥灰水位埋深238.12m,水位标高815.11m。
9号煤层底板距奥灰界面64.63m,9号煤层底板隔水层承受的静水压力达5.076MPa。
由公式Ts=P/M-Cp,(Ts:
突水系数,P:
隔水层承受的水压MPa,M:
底板隔水层厚度m,Cp:
采矿对隔水层底板扰动破坏厚度取10m)计算,W302号孔,9号煤层底板突水系数为0.093。
参照全国实际资料,正常块段内一般不大于0.15,构造破坏块段一般不大于0.06标准,所计算的突水系数界于上述临界值之间,存在奥灰水的威胁。
分析区域资料,愈往西煤层底板承受的水压愈大,见图6-3-1。
虽然本区构造简单,勘探中未发现断层,但小断层是存在的,断层带岩体强度低,是奥灰水突入的薄弱地带,因此在今后工作中,应加强断裂构造研究,进一步查清奥灰水的分布规律,预防造成底板突水事故。
第四节矿井涌水量
依据勘探设计,首采区圈定于勘探区南部,大致为3000×3000m3的正方形区域,计算矿井涌水量时,可将首采区的面积,看成是相当于一个理想“大井”的面积,利用大井法进行计算。
涌水量计算公式:
Q=1.366KM(2H-M)/LgR0—Lgr0
其中:
R=10S
r0=0.59a
R0=R+r0=10S
+0.59a
式中:
Q——矿井涌水量(m3/d)
K——渗透系数(m/d)
M——含水层厚度(m)
S——水位降深(m)
H——水柱高度(m)S=H
R——大井影响半径(m)
r0——大井引用半径(m)
R0——大井引用影响半径(m)
a——大井边长(m)
山西组以上地层涌水量、太原组涌水量计算参数采用W302号钻孔抽水试验成果,计算结果见表6-4-1。
表6-4-1涌水量计算参数表
含水层名称
K
(m/d)
M
(m)
H(H=S)
(m)
R
(m)
a
(m)
r0
(m)
R0
(m)
Q
(m3/d)
P1S
0.00125
98.15
576.54
203.84
3000
1770
1973.84
3734.7
C3t
0.00757
46.23
650.02
565.55
3000
1770
2335.55
4976.9
开采第一水平4号煤层时,矿井涌水量采用山西组以上地层涌水量,即正常涌水量为3734.7m3/d。
开采第二水平煤层时,上部含水层基本处于疏干状态,矿井涌水量取太原组涌水量,即正常涌水量为4976.9m3/d。
大井法计算,参数选用正确,计算结果可靠。
第五节供水水源
一、勘探区供水现状
本区范围现有自然村11个,人口约5000人,生活饮用水取自沟中泉水。
泉水出露于第三系xx组红土底部之砾岩层。
泉水流量一般在3~30m3/d,泉水流量动态变化大,属不稳定泉。
水质类型为HCO3-CaMg型,矿化度小于0.5g/L,水质良好。
正常年份基本可满足群众生活饮用。
每到枯水季节,干旱年份生活用水非常紧张,需要出村到十多里外的地方拉水,以解决吃水问题。
总体来看,浅部地层地下水资源匮乏,本地区生活饮用水比较紧张,不适宜做供水水源。
二、供水方向
经本次勘探结合区域资料,分析本区的水文地质条件,碎屑岩裂隙水,水量小,富水弱,无供水意义。
据区域资料:
本区灰岩含水层分布广,面积大,含水丰富,是理想的供水水源。
含水层的补给以大气降水为主,河谷渗漏次之。
地下水的迳流受基底构造控制,由东向西迳流。
含水层单位涌水量0.32~29.7L/s.m,水质类型为HCO3-Ca·Mg型,矿化度一般小于0.5g/L。
在灰岩水泄水地段,黄河沿岸钻孔出水量一般大于5000m3。
xx东张性断裂,走向南北,倾向西,倾角82°,断距80m,长5km。
xx镇在该断裂带打井取灰岩水,水量较为可观。
本区东北xx集团xx井田沿主巷(NW~SE向)布置的奥灰抽水孔,涌水量20~98m3/h,单位涌水量0.011~0.278L/s·m,水位标高837~852m。
奥灰水在水平和垂直方向上均具有不均一性,本矿确定工业广场后,应进行专门水源勘探,确定供水井位置。
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