发表论文：浅谈淮南地区煤系基岩裂隙水富集特征与防治方法__58期

所属栏目：矿业论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:213

副标题#e#摘要：煤系基岩裂隙水富集，对煤矿的建设和每层的开采都具有一定的难度，甚至会给煤矿的安全生产带来隐患。因此许多水文地质工作者，对矿区煤系基岩的裂隙水富集情况都进行精确的研究。笔者在淮南地区进行煤田地质勘探多年，对该地区的煤系地层基岩裂隙水的富集特征与防治方法进行了研究，希望可以为该地区的矿井建设和煤层开采提供参考。
关键词：淮南地区  煤系基岩  裂隙水  富集特征  防治方法

华北地台区属于近海型含煤建造，广泛分布着以陆相碎屑岩为主的含煤沉积，含煤性好。淮南地区煤系地层以泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩及煤层为主，在煤系地层中不少地段的富水性较强，从而形成了基岩裂隙水遍及各个矿区，成为矿井生产建设中影响施工的重要因素。
一、裂隙富水性的影响因素
（一）构造对基岩裂隙水的控制
1、背斜轴部和倾伏端：在压应力作用下，顶部受拉，发生张性裂隙，有良好的储水空间，富水性好。倾伏端所受压应力减弱，以致消失，减弱部位应力释放，裂隙发育，消失地带岩石完整而阻水，因此富集地下水。
2、向斜轴部和翘起端：在压应力作用下，两异向轴部倾斜，往往伴有断裂和横裂隙，故两异水向轴部富集。至翘起端，挤压力逐渐减弱，应力释放，以裂隙形式表现构造作用，在应力消失地带，岩石完整而阻水，故形成相对富水段。
3、张性、张扭性断裂破碎带：是由引张力和张应力与剪切应力而产生的断裂带，中心部位应力集中，形成构造岩大小不一，胶结不住 ，孔隙率高。旁侧部位应力减弱，裂隙发育差，富水性相对减弱。
4、压性、压扭性断裂影响带：岩石相对位移时，因强大的牵引力产生张性羽状裂隙，有的可构成裂隙网格，具有良好的储水场所。而中心部位，岩石受挤压应力和剪切应力，研磨成较细的岩粉，破碎带狭窄常起阻水作用。
5、断裂交汇部位：几个断裂带的复合部位，张扭应力大，张扭裂隙发育，岩石破碎较剧，裂隙率有的达12.84~14.30%，且多组裂隙互相沟通，影响带宽度大，常形成裂隙纲络系统，储水空间大，有利于地下水富集。
6、断裂密集块段：断裂密集块段，往往发育不同方向，不同力学性质的断裂，相互交叉，岩层被分割得支离破碎，多组裂隙发育，构成网格状，有一定的贮水空间，是地下水富集的有利场所。
7、侵入接触地区：岩脉本身阻水，但冷却成岩后与围岩接触带发育成岩裂隙，它分布于侵入岩体和围岩接触带上，加之岩脉受后期断裂作用，产生破碎，因此地下水容易在这里富集。
（二）岩性对基岩裂隙水的影响
由于煤系地层的岩性是由粗细互层、软硬相间、成层性好的砂、泥岩组成，而砂、泥岩的颗粒、硬度、成份、性质、组合、埋深、层厚等都直接影响着裂隙发育程度，从而也影响着裂隙水的富集。
1、颗粒粗细：粗粒岩石孔隙度大，裂隙率也大，富水性相对较强。细粒岩石孔隙度小，裂隙短而浅，容易被粘性土充填，常起相对地隔水作用。
2、硬度大小：坚硬岩石受力后，产生脆性变形，裂隙率较大，贮水空间大。软弱岩石受力后，产生柔性变形，裂隙发育程度差，裂隙率较小，贮水空间相应也小。
3、化学成分：砂层和钙质含量较高的岩石，比泥质含量较高的岩石，裂隙相对发育。钙受胶结产生的裂隙稀而粗、延伸性好，水量相对富集。泥质胶结产生的裂隙密而细，延伸性差，故富水性就弱。
4、力学性质：砂岩质地脆，受力后以破碎方式释放应力，裂隙宽度大，切穿性较好，泥岩为柔性岩石，受力后以塑性绕曲变形，产生隐蔽裂隙，故砂岩较泥岩有利于地下水活动。
5、岩层组合：砂岩与泥岩的组合比，在地层中一般是越往上越大，在潘集地区的20煤以上；10~17煤层间和8煤以下，砂岩比依次变小，而漏水孔率、渗透系数和单位涌水量均依次变小。
6、埋藏深度：根据大量岩裂隙孔#p#副标题#e#抽水资料看出，钻孔单位涌水量随深度增加而逐渐变小，井筒出水也多发生在浅部，如潘集许多深井井筒除分别在350及410米以上发生突水外，往下掘进未曾发生过突然涌水现象。
7、成层厚度：厚度愈大的砂石，裂隙平均间距愈大，裂隙发育程度及其发育其上的砂岩厚度，裂隙间距愈大，其张开性和延伸性愈好，从而使裂隙度与张开、延伸性之间又呈现一定的约制关系。
二、基岩裂隙水的富集特征
（一）裂隙水赋存的成层性
裂隙水的成层性是以裂隙的成层性为基础的，而裂隙的成层性又导源于垂向上的变化，即由砂泥岩相互交替成层的性质所决定的，由于砂岩和泥岩裂隙发育的程度不同，同一砂岩层中的裂隙常相互贯通，而透过上下的泥岩层则比较困难，从而使砂岩成为相对的含水层，泥岩成为相对的隔水层。因此粗细岩层的接触面往往是出水的通道。
（二）裂隙水运移的多变性
基岩裂隙水有相对的成层性，但不具有向岩层的倾伏方向顺层流动的特征。经淮南地区层位大致相当的多个钻孔的裂隙水水头资料分析，水头没有顺地层倾向降低趋势，而且经群井抽水试验的水位下降漏斗图，也得到了证实。潘集地区几个矿井的主、付井及中央风井的注浆前后出水量的不规则变化，更加说明了这种运动的特征。
（三）裂隙水分布的不均匀性
岩石的富水性，主要取决于岩石的裂隙性，而煤系砂岩的裂隙，一般不甚发育，裂隙两端尖灭，延展与串通性不强，故简易水文观测，虽有泥浆明显消耗，但短时间即恢复正常。井下所见也是在局部裂隙发育地段，才有暂时出水现象的发生。 
（四）裂隙水补源的局限性
煤系地层一般均有较厚的新生界松散层复盖，各组松散层之间，又有厚层粘土分布，彼此间无明显地水力联系，底部砂砾层呈条带状分布，半封闭状态，基本属于静储量，特别底部发育的一层粘土，层位稳定有它一定的隔水性，而煤系露头虽与第四系地层局部接触，但风化裂隙多为残积粘土充填，也在一定程度上起着隔水作用。加之煤系砂岩，由于本身裂隙不发育，又被厚层粘土岩和煤层间隔，断层导水性又弱，故各个含水层之间无密切联系，其补给及循环条件较差，因而决定了砂岩裂隙水是静储量。许多水文孔抽水试验，都是水位恢复极慢，流量有明显变小，呈疏于曲线，从井巷各个出水点观测，也证明突然出水，都是超始很猛，减小很快，并呈逐渐疏干趋势。
三、基岩裂隙水的防治方法
（一）合理确定冻结深度
由于整个煤系均被第四系松散冲积层复盖，且普遍较厚，井筒施工穿过时均采取冻结方法解决，但基岩露头往下，还有30米左右的风氧化带，裂隙发育，多水蚀现象，紧接风氧化带之下，虽为完正基岩，因长期暴露剥蚀，含水也很丰富。在这种新地层厚、风氧化带深、基岩浅部会水层多的情况下，确定合理的冻结深度，十分重要。
（二）采取多种堵水方法
为了实现干打井，加快井筒施工速度，对冻结段以下的砂岩含水，各个矿区分别采取了地面、工作面和壁后等不同的注浆堵水方法，基本上都取得了把井筒淋水减少到最少限度的效果。潘集矿区注浆过程和效果来看，各种方法综合运用是治理井筒淋水的有效途径。
（三）大胆试验边掘边放
由于煤系地层砂岩裂隙含水层较多，如果层层注浆，既影响工期又多花费投资，加之这些砂岩裂隙局部发育，联通性差，补给来源微弱，因此进行了探水放水试验。
总之，基岩裂隙水的富集规律，是许多因素综合作用的结果，但地层、岩性是裂隙水富存的基础，地质构造是控制基岩裂隙水的重要条件，补给来源只在某些地区才是不容忽视的。实践告诉我们，只要准确的识别富水层位和蓄水构造，掌握影响因素和富集特征，就能判断是否有水、水量多大、会延续多长时间、要不要采取措施等。做到心中有数，而基岩裂隙水的防治措施，不外就是四个字，即：一探、二放、三过、四堵，许多#p#副标题#e#事实证明是行之有效的。