内蒙包日呼舒井田水文地质条件分析和矿井涌水量预测毕业论文.doc

河北理工大学毕业论文 论文题目：内蒙包日呼舒井田水文地质条件分析和矿井涌水量预测作 者： 董 磊 专业名称： 资源勘查工程 班 级： 11地质 学 号： 学院名称： 资源与环境学院 指导教师： 高 莲 凤 2011年 5月 3日摘 要矿井涌水问题是困扰煤矿井下安全的大问题，本文对内蒙包日呼舒井田水文地质条件分析和矿井涌水量预测进行了分析，并对矿井涌水量进行了预测。乌尼特煤田位于内蒙古自治区东北部，属兴安岭地层分区，是二连盆地群东段的断陷盆地。煤田出露的老地层仅有二叠系下统根敖包组和白垩系下统巴彦花组，几乎全部被第三、第四系所覆盖。本勘探区巴彦花组含两个煤组（A、B）13层煤，可采煤层7层（B1、B3、B4、B6、B8、B9 、B10）。该煤田所处大地构造位置属于大兴安岭内蒙古阿尔泰弧型构造带的东乌旗复背斜（级）南侧，处于次一级构造（级）乌尼特复向斜中，北邻乌兰陶勒盖复背斜（级），南邻乌斯尼黑复背斜（级），主体构造呈NNE向展布。本区处于中温带内蒙古中东部半干旱草原气候区，降水形式以暴雨为主，常见冰雹，延续时间短。蒸发强烈，干燥多风，降水少，决定了大气降水入渗补给地下者甚微，补给量有限。本文利用“大井法”预测B煤组涌水量，根据公式计算出B煤组涌水量为14849m3/d。依据预测结果，论文提出了井田防治水措施。关键词 内蒙包日呼舒井田 水文地质条件 矿井涌水量预测 “.比拟法”AbstractThe mine yield is the big problem which troubles the coal mines safety，the paper analyzes the regional geological conditions、filed hydrogeological conditions and filling water factor of the ChangTanXi filed , and then forecasted the mine yield.ZhunGeEr coal field formed in late Paleozoic Carboniferous and Permian， The coal-bearing strata mainly are Shanxi and Taiyuan groups，the main recoverable coal strata of ChangTanXi coal field is NO. 3、 5、 6、 9 coal. This field rolls terrain, cuts strongly and no good catchment terrain。The structure is overall westward，The single is mostly wavy, it is not good for enrichment and storage of groundwater.The field of atmospheric precipitation is mainly recharged source，It supplies underground aquifer through repeated coal formation outcrop and the outcrop of hidden beneath the loess ,Because this precipitation is scarce，It dont become the main filling water.Research thinks,The filling water rock group directly is Shanxi sandstone water-bearing fracture rock group， The main water channel is the caving zone and fracture zones that is formed in process of mining .By using the method of “DaJingFa” ,we forecast roadway system of NO.6 yield， According to the formula , we calculate the yield of NO.6 coal is 799m3/d.According to the forecast results，This paper puts forward the measures of prevention and control of water of mine field.Keywords Zhun coal ChangTanXi mine field Hydrogeological conditions Mine yield prediction “DaJingFa”目 录摘 要2Abstract31前 言51.1研究意义51.2研究内容、研究方法51.3国内外研究现状51.4工作量72 井田位置与交通82.1井田位置82.2井田交通82.3 自然地理93区域地质概况103.1地层103.2构造123.2.1褶 曲123.2.2断 层134井田水文地质条件分析144.1区域水文地质概况144.1.1区域地层岩性及含（隔）水性特征154.1.2区域煤层直接充水含水层地下水的循环164.2 井田水文地质条件164.2.1岩性特征及含（隔）水性164.2.2井田水文地质勘查类型及复杂程度175 矿井涌水量分析与预测185.1矿床充水因素分析185.1.1地形地貌及气候条件185.1.2地表水、地下水185.1.3旧窑水文地质工程地质特征185.1.4矿床充水水源、通道195.2矿井涌水量预测195.2.1预测中各项参数的确定原则205.2.2先期开采地段巷道系统涌水量预测215.2.3涌水量预测结果评述22结论22参考文献24谢 辞251前 言1.1研究意义涌水问题是困扰煤矿井下安全的大问题，通过对矿井涌水量的预测，对合理选择开拓方案，采煤方法，制定排水疏干措施，确定排水设备等方面具有重要指导作用。1.2研究内容、研究方法本论文的主要内容为包日呼舒井田的水文地质条件的分析以及对矿井涌水量的研究，该论文主要应解决矿井所处位置的区域水文地质和矿井水文地质条件的详细资料的调查，通过对矿井煤层含水情况的了解，估计矿井涌水量的大小，对矿井井下安全问题提供技术支持。该论文主要运用“大井法”预测B煤组涌水量，稳定流解析法数学模型的承压转无压公式预测： 。得出为该井田开采到最后阶段的巷道涌水量。1.3国内外研究现状涌水在地下水面以下，F岩体中采矿、开挖墓坑或地下洞室时，地下水不断地流人场地的现象。这是工程建设中常遇到的工程地质间题。涌水不仅给施工带来困难，并且也是造成地下洞室围岩失稳、大坝墓坑渗透破坏或边坡塌滑的重要原因。如中国京广铁路的大瑶山隧洞，在施工中遇到规模大的断层破碎带或喀斯特发育的地段，均发生挟带泥沙的突然涌水，并且随着地下水的涌出，塌方频繁发生，严重影响施工的顺利进行。 涌水的发生突发性的涌水多发生在喀斯特发育的石灰岩地区（尤其有地下暗河系统）、规模大的断层带或透水性强烈的砂砾层以及基坑下卧有承压含水层等地区。据中国煤矿的调查资料，90%以上的突发性涌水发生在断层破碎带中。并且有的突发性涌水具有充沛的水源补给，其主要渗透通道与地表水或地下暗河或其他含水层有着良好的水力联系。在分析上述资料的基础上，选用合适的计算方法（如类比外推法、解析法、数值法和水均衡法等）预测基坑或地下洞室可能发生集中涌水的地段和涌水量，并评价涌水对工程的影响。涌水的防治除采取排水措施降低地下水位外， 对于涌水较大的溶洞、断层破碎带或砂砾层可采取灌策措施，以封堵地下水的渗流通道。中国的煤矿水害事故在复杂性上是世界上各采煤国中少有，甚至是罕见的。在现代科技的支持下，我们应用各种现代手段对矿井涌水量进行预测。例如奥灰岩溶水上带压开采技术、水害事故诊断与治理技术以及在电法超前勘探、音频电穿透、高密度直流电法、并上下瞬变电磁勘探、示踪试验方面、矿井涌水系统的灰色数值模型研究等，此外还有回归系数的显著性检验及回归预测方法王俊业（2000）用激电参数和电阻率参数对地层的富水性进行评价，取得了好的结果；底青云（2002）使用CSAMT法查找矿山顶板涌水隐患杨文钦（2002）、张保祥（2002）、郁万彩（2001）、蒋文（2004）等使用瞬变电磁法查明断层及顶板砂岩的导水性及富水性、勘查地下水资源及界定地下水位、评价断层空间位置及含水性和寻找地下含水构造；刘继东（1999）、李貅（2000）、袁江华（2002）、阎述（1999）等使用瞬变电磁法探测煤柱及圈定老窑采空区、勘察煤田矿井涌水通道、探测小浪底水库库区煤矿采空区和探测地下洞体的存在；陈爱云（2003）使用地质雷达在石质文物保护工程中查明岩体中含水裂隙和溶洞的分布规律及对文物的影响。但我国地质和水文地质条件复杂，南北条件差异很大，水害类型多种多样，不可能有一种理论像牛顿定律那样放之四海而皆准。因此，任何一个受到水害威胁的矿区、都应该进行水害防治的具体研究工作，而不能完全以“规程” 或“理论”为准绳来指导矿井水害防治工作。在国外，应用解析法预估采坑地下水涌水量；用有限单元数值法计算采掘场地下水涌水量；利用地质渗流模型预测设计矿井的涌水量。早在上世纪60年代，国外学者Victor Vacquier（1957）等提出了用激电二次场衰减速度找水的思想；CSAMT是1975年由Myron Goldstein提出；瞬变电磁法最初是由前苏联学者在20世纪30年代提出用于解决地质构造问题；利用地质雷达技术的有美国、加拿大、瑞典、俄罗斯等国家。还应用了最近距离法、泊松分布函数计算法、双重付里叶级数分析法等预测方法。这些方法的应用虽还处于探索阶段。1.4工作量在该论文的完成过程中，煤田地质局153队野外工作主要的水文地质工作量如下表1。表1 水文地质工作量统计表工 作 项 目单 位工 作 量1:1万地质水文地质测绘km225钻孔抽水试验抽水段泉 水 调 查水 样个9件2钻孔简易水文地质观测孔282 井田位置与交通2.1井田位置乌尼特煤田包日呼舒井田位于内蒙古自治区的东北部，属锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗乌里雅斯太镇管辖。其地理坐标为： 东经：11720301172700北纬：451100451800（图1）。2.2井田交通1铁 路经张家口、赛汗塔拉、赤峰可分别与京包线、集二线、京通线、叶赤线铁路相连，通往全国各地。集宁至通辽的集通铁路，全长943.35km，已于1994年5月建成通车。锡兰铁路，全长205.6km，其中锡（锡林浩特）桑（桑根达来）段154.4km, 2001年末建成通车，桑兰（正兰旗）段51.2km。该铁路为本井田煤炭外运的主要通道。2公 路勘查区位于锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗境内，区内无铁路，但简易公路纵横，从勘探区到东乌珠穆沁旗政府乌里雅斯太镇46 km，经101国道向西南230 km与锡林浩特市相通，东距霍林郭勒市130 km。此外，锡林浩特市西郊有民航机场，每周有定期航班，飞往呼和浩特市及北京。详见交通位置图图1图1 乌尼特煤田位置交通图2.3 自然地理1地形地貌井田位于内蒙古高原的东北部，大兴安岭中段西侧，乌斯尼黑至额尔敦敖包、巴彦敖包低山丘陵区之间。总观地势南高北低，南部最高点海拔1136.30米，北部最低点乌拉盖戈壁，海拔830米，相对高差306.30米，平均海拔8501000米。盆地地形起伏不大，大部分为波状高平原及河谷平原，其周围为低山丘陵，地貌形态为构造剥蚀、剥蚀堆积及倾斜河谷平原。2水文、气象煤田内湖泊较多，星罗棋布，较大的有柴达诺尔、劳日特昭巴润诺尔、额仁诺尔、阿尔勒诺尔及托格若诺尔等。最大湖泊为阿尔勒诺尔，面积9.64平方公里，水深11.5米，最深达2米左右，此湖常年积水，其余为季节性湖泊。本区处于北温带内蒙古中东部半干旱草原气候区，据东乌旗气象资料：夏季较热、最高气温36.8；冬季严寒，最低气温-39.7。年平均降水量254.8毫米，蒸发量1968.5毫米，蒸发量为降水量的7倍。最大冻土深度为3.46米。35月为风季，以南西西或北西西为主，一般风力为36级，最大10级。3区域地质概况3.1地层乌尼特煤田位于内蒙古自治区东北部，属兴安岭地层分区，是二连盆地群东段的断陷盆地。煤田出露的老地层仅有二叠系下统根敖包组和白垩系下统巴彦花组，几乎全部被第三、第四系所覆盖。煤田内发育有厚达千米以上的早白垩纪沉积岩和新生代的堆积物。而现有钻探资料未揭露齐全，故结合区域地层从老到新各时代地层分述如下：一、石炭系（C）在乌尼特煤田内没有出露，钻孔中揭露岩性为浅变质砂岩、泥岩、凝灰质粉砂岩及岩屑晶屑凝灰岩。二、叠系下统格根敖包组（P1g）本组地层在煤田西北部有小部分出露，在地表的岩性是黄褐色岩屑晶屑凝灰岩、晶屑凝灰岩、凝灰质砂岩、砾岩，夹有灰岩透镜体，并含有腕足及海百合等动物化石。钻孔中所见岩性是凝灰质砂岩、砂岩、砾岩，镜下鉴定有轻微变质。石炭、二叠系构成了乌尼特煤田的基底地层。三、白垩系下统巴彦花组（K1b）该地层仅在煤田西部边缘有较少出露，产状较为平缓，向盆内倾斜，倾角10左右。煤田内除东乌旗煤矿附近有小面积出露外，全部被第三、第四系所覆盖。巴彦花组地层按颜色、岩性、岩层组合、测井曲线特征及微古生物组合面貌可划分为四个岩段。自下而上为：下部砂泥岩段、含煤段，上部砂砾岩段和顶部砂泥岩段。每个段的主要岩性特点、分布范围及厚度变化，从老到新分叙如下：（一）下部砂泥岩段（K1b1）该段顶部为绿灰色、浅灰色，向深处变为灰绿色、绿色。少见或几乎不见植物炭屑。以频繁互层的泥岩、粉砂岩为主，夹有分选、磨圆差的砂岩、砾岩薄层。厚度一般为150200m。（二）含煤段（K1b2）该段是一套以灰色、暗灰色的泥岩、粉砂岩、黑色炭质泥岩和煤层为主的岩层，夹中细粒砂岩薄层。段内发育A、B两个煤组13层煤，是主要含煤段，也是勘探目的层。煤层底部多见具水平、隐水平层理的深湖相泥岩和浅湖相粉砂岩，内有保存完好的植物叶支介动物化石和完好的植物叶片化石，多见缓波状层理，纹层由大量炭化植物碎片所显示。因此煤层主要是在湖盆淤浅后的泥炭沼泽环境中形成的。砂岩分选、磨圆均较好，说明经过较长时间的搬运，该段厚达200m。（三）上部砂岩砾岩段（K1b3）该段是盆地较晚时期产物，是一套白灰、浅灰的冲洪积砂岩、砾岩沉积，其间夹有粉水岩薄层。砂岩、砾岩成分复杂，多岩屑，多杂基，分选磨圆很差，泥质胶结，杂基支撑，胶结极差。岩石疏松，块状层理为主。沿纵向、横向大部分地区均有不同程度的剥蚀，该段厚达290m。（四）顶部砂泥岩段（K1b4）该段主要发育在盆地北部，是一套以浅灰色为主的泥岩、粉砂岩互层沉积。局部见有红色、绿色泥质团块和中厚层砂岩。一般厚度为50150m四、第三系上新统（N2） 本统在煤田内分布广泛，覆盖了巴彦花组含煤地层，主要为湖相红色粉砂质粘土及砂砾石层沉积。红色粘土下部局部见厚20m左右的玄武岩，该统与其下地层呈角度不整合接触，最大厚度104.73米。五、全新统（Q4）该统遍布于煤田内和煤田外围的山间、山前的低洼处，成因类型繁多，有风积物，冲积物，洪积物，坡积物和湖积物。最大厚度100m，一般为515m左右，与下伏地层假整合接触。3.2构造乌尼特煤田所处大地构造位置属于大兴安岭内蒙古阿尔泰弧型构造带的东乌旗复背斜（级）南侧，处于次一级构造（级）乌尼特复向斜中，北邻乌兰陶勒盖复背斜（级），南邻乌斯尼黑复背斜（级），主体构造呈NNE向展布。（图2）3.2.1褶 皱白垩世巴彦花组地层沉积后，本区发生轻微褶皱、形成了主体呈北东南西向的乌尼特复向斜。复向斜宽缓较对称，西翼发育，东翼稍陡而不很发育，被盆缘同沉积断裂所限。向斜的核部，由巴彦花组顶部砂泥岩段组成。乌尼特复向斜向斜总体呈北东向展布，轴部位于巴润莫尔果其格与乌尼特牧场的连线上，轴部地层由白垩系下统巴彦花组组成，向斜长100公里，宽40-50公里，向斜的西北翼正是乌兰陶勒盖复背斜的东南翼，向斜的东南翼正是乌斯尼黑复背斜的西北翼，这两个复背斜的翼部地层也正是乌尼特煤田的基底地层。复向斜的大部分地区均被第三、第四系松散沉积物所覆盖。通过钻探资料得知复向斜内南、北分别各为一个次级小向斜，中间夹一次级小背斜。次级向、背斜走向均与总体构造线方向一致。在复向斜的东南翼存在一条与复向斜走向基本一致的同沉积控制性盆缘正断层构造。3.2.2断 层盆缘断裂初步确定乌尼特煤田东南缘具有与盆地总体方向一致的断裂存在，断层性质为正断层，断面倾向北西，倾角约50，此断裂在盆地的发展演化过程中起到了控制作用，可以推断该煤田东南缘的断裂是具有同沉积性质的控制性盆缘断裂。4井田水文地质条件分析4.1区域水文地质概况井田受构造的控制，两侧为构造剥蚀地形，由低山丘陵，波状高平原组成。中部为剥蚀堆积地形，由巴拉格尔郭勒河谷平原及倾斜平原组成。乌尼特牧场五分场南的古朔根架子标高1101.30m，为煤田最高点，最低点为乌拉盖戈壁,标高820m，为煤田最低侵蚀基准面。本区处于中温带内蒙古中东部半干旱草原气候区，为典型的大陆性气候。夏季温热、但时间较短、昼夜温差大，冬季严寒且漫长，春冬季多风。最高气温36.8，最低气温-39.7，年平均降水量254.8mm，年平均蒸发度1968.5mm，最大冻土深3.46m。3-5月为风季，风向以南西西或北西西为主，一般风力3-6级，最大风力达10级以上。降水少且不均匀，多集中在6-8月，占全年的65%以上，降水形式以暴雨为主，常见冰雹，延续时间短。蒸发强烈，干燥多风，降水少，决定了大气降水入渗补给地下者甚微，补给量有限。巴拉格尔郭勒发源于大兴安岭山地西坡的托马特山，属高原内陆水系，由南至北全长142km，至乌斯尼黑一带渗入地下，成为地下潜流。其上段为较完整的树枝状水系，中、下段处于老年期，水系形状极不规则。据19581980年观测资料，月平均流量0.0011.96m3/s，最大洪水量2.62m3/s，年平均径流量1.98亿立方米。根据多年观测，每年4月为丰水期，6月为枯水期，11月至翌年3月为结冰期，因为径流深度小，结冰即断流。据观测，巴拉格尔郭勒与煤田周边的降水情况关系不密切，大兴安岭中段山地的积雪量和降水量、降水强度对河水的涨落起决定作用。故丰水期多出现在融雪期的4月，枯水期有时会在雨季出现。煤田周边分布有较多湖泊（蒙语称诺尔），最大的湖泊为阿尔勒诺尔，其位于勘探区北东约40km，面积9.64km2，水深11.5m，最深达2m左右，常年有水，其余均为季节性湖泊，经常干涸。4.1.1区域地层岩性及含（隔）水性特征一、第四系松散层孔隙含水层主要分布在巴拉格尔郭勒河谷平原及两侧倾斜平原，低山丘陵、波状高平原的相对低洼部位亦有零星分布。含水层成因复杂，岩性多变，各种成因的第四系地层互相交错，掺杂。总规律为巴拉格尔郭勒古河道中央部位，含水层最厚，可达81.09m，向两侧渐薄。岩性多变，河谷平原以含砾中粗、中细砂占优势，常间夹砂质粘土或粘质砂土。倾斜平原区为含泥砂砾石与含砾粘质砂土，透水性差。富水性因地而异，差异较大，基本规律为自巴拉格尔郭勒古河道向两侧富水性递减，水位埋深渐深。影响富水性的主要因素是含水层厚度及泥质成分含量。含水层厚度大，泥质成分含量少，则富水性好，反之则差。水化学成分复杂多变。乌尼特牧场周边为ClSO4NaMg型水，矿化度2.89g/L，之西普遍差，矿化度大部分大于3g/L，之东为微咸水，矿化度1-3g/L。近巴拉格尔郭勒古河道中央及两侧水质较好，矿化度0.81.6g/L。二、第三系上新统孔隙含水层乌尼特煤田及周边的上新统孔隙含水层，受构造、地形、地貌、古地理的控制，因地而异，变化较大。在巴拉格尔郭勒河谷平原，上新世为湖泊相，岩性以砂质粘土、粘土为主，不含水。在倾斜平原、波状高平原，上新世早期为河流相或河湖交互相，岩性为泥质砂砾石、含砂砾粘土夹砂质粘土，富水性依其泥质成分含量多少而有较大的差异，单位涌水量普遍小于0.5L/s.m。至上新世晚期与河谷平原发展为统一湖盆，岩性以粘土、砂质粘土为主。乌尼特煤田周边以微咸水为主，矿化度13g/L。三、下白垩统砂岩裂隙、孔隙含水组仅在东乌旗煤矿、乌尼特牧场有极零星出露，全煤田分布。由泥质胶结的砂岩、砂砾岩构成含水组。受古地理环境及后期构造变动的影响，含水层厚度变化较大，地下水循环交替缓慢，水质较差，富水性不均匀。四、基岩裂隙含水层主要分布在由上古生界、侏罗系上统地层组成的低山丘陵区。岩性有石炭、二叠系的轻变质海相碎屑岩，侏罗系上统火山碎屑岩，海西、燕山期岩浆岩。含裂隙潜水，储水空隙以风化裂隙为主、次为构造裂隙，发育深度一般为2030m，含水特点为：含水不连续、水位埋深不稳定、水量贫乏，富水性弱且不均匀，水质较好。 五、隔水层第四系孔隙含水层与第三系孔隙含水层间，以第三系上部红色、棕红色粘土、砂质粘土为隔水层，基本全区发育，隔水性好。第三系孔隙含水层与下白垩统砂岩裂隙、孔隙含水组间，以第三系下部粘土、砂质粘土及下白垩统顶部砂质泥岩、泥岩为隔水层，隔水性较好。4.1.2区域煤层直接冲水含水层地下水的循环乌尼特煤田的主要可采煤层为B组煤。开发B组煤的直接充水含水层为第四系砂岩裂隙含水岩组，石炭系上统太原组砂岩裂隙含水岩组。本煤田降水量少，煤层直接充水含水层补给区面积小，地形起伏大，沟谷纵横且切割深，无良好的汇水地形。构造总体为向西倾斜，具波状起伏的单斜，对地下水的富集、储存不利。煤层直接充水含水层的补给量极小，富水性差，水文地质条件简单。4.2 井田水文地质条件4.2.1岩性特征及含（隔）水性将井田内各地层岩性特征及含（隔）水性分述如下：勘探区位于乌尼特煤田的东北部，西界距乌尼特牧场（总场）约11km，所处地貌类型为巴拉格尔郭勒河谷平原与之东的倾斜平原。总体为东高西低、南高北低，最高点位于勘探区的东南角，标高903.80m，最低点为勘探区的西北角，标高837.50m，煤层位于当地最低侵蚀基准面之下，矿坑水自然排泄面标高840m。4月中旬，巴拉格尔郭勒丰水期时，河水曾到达6-2、6-3孔周围。含水层勘探区内含水层有第四系孔隙含水层，下白垩统砂岩裂隙、孔隙含水组。第三系上新统孔隙含水层在本区不发育，见到的上新统地层以砂质粘土、粘土为主，不含水。第四系孔隙含水层（Q1-4）全区分布。河谷平原区，主要由更新统冲、洪积含泥砂砾石、夹中细砂、粉细砂与全新统冲积、沼泽堆积含砾中细砂、淤泥质粉细砂组成，其间一般夹2-3层砂质粘土、粘土。钻孔最大揭露厚81.09m，水位埋深1.947.37m，水位标高843836m，单位涌水量以0.1850.715L/s.m的占大多数，最大2.06L/s.m，矿化度以小于1g/L的为主，富水性以中等为主，南部富水性强。倾斜平原区，由坡积、洪积泥质砂砾石组成，泥质含量高，透水性差，厚度薄，单位涌水量普遍小于0.1L/s.m，富水性弱，水位埋深普遍大于10m。下白垩统砂岩裂隙、孔隙含水组全区分布，含水介质以孔隙为主、裂隙次之，地表无出露。主要由含煤段顶砂砾岩段及含煤段的砂岩、砂砾岩与泥岩、砂质泥岩组成复杂的含水系统。砂岩、砂砾岩以泥岩胶结为主、较疏松。尤其是含煤段顶的砂岩、砂砾岩多为接触式胶结，疏松易碎，岩芯采取率低、厚度变化大、相变频繁。影响富水性的主要因素为：砂岩、砂砾岩厚度大、则富水性好，小则富水性差；泥质含量多则富水性差，少则富水性好。单位涌水量0.0251.143L/s.m，富水均匀性差，以中等富水性为主。水头埋深2.8526.60m。埋深与所处地貌位置有关，河谷平原区埋深浅，倾斜平原区埋深大。水头标高834.51843.26m，矿化度0.7911.48g/L，水质较好。隔水层第四系孔隙含水层与下白垩统砂岩裂隙、孔隙含水组间，有全区分布的第三系砂质粘土、粘土及下白垩统砂砾岩段之上的砂泥岩段（该段以泥岩、砂质泥岩为主，局部夹透镜状薄层砂岩）为隔水层，厚度大于35m，隔水性好。4.2.2井田水文地质勘察类型及复杂程度本勘探区为第四系覆盖的全掩盖型井田，煤层位于当地最低侵蚀基准面之下，构造简单，未见断层。井工开采煤层的直接充水含水层为下白垩统砂岩裂隙、孔隙含水组。含水介质以孔隙为主、裂隙次之。含水组由不同粒级的砂岩（除粉砂岩外）、砂砾岩夹砂质泥岩、泥岩、煤等构成复杂的含水系统，单位涌水量0.025L/s.m1.143L/s.m，均匀性差，以0.1L/s.mq1L/s.m的占优,富水性中等。勘探区内无常年有水地表水体，补给条件差,较易疏干。综上，依据煤、泥炭地质勘查规范（DZ/T02152002），井工开采煤层直接充水含水层的水文地质勘查类型为：下白垩统孔隙砂岩充水为主的水文地质条件中等矿床，即一类二型。5 矿井涌水量分析与预测5.1矿床充水因素分析5.1.1地形地貌及气候条件勘探区位于巴拉格尔河谷平原与之东的倾斜平原，地势较平缓，标高837.5903.8m，比高66.3m。巴拉格尔郭勒河水仅在丰水期的4月可到达勘探区的6-2、6-3孔周围，其余时间干涸。本区属中温带内蒙古中东部半干旱草原气候区，为典型的大陆性气候。特点为：夏季温热、短暂，冬季寒冷、漫长，昼夜温差大、风多、干燥、蒸发强烈。降水少、且多集中在6-8月，占全年的65%以上。倾斜平原区（位于勘探区东部），地形有利于自然排水，排泄大气降水通畅。河谷平原区（位于勘探区西部），由于地势平缓，排泄大气降水缓慢，局部低洼部位，在雨季见有暂时性积水。5.1.2地表水、地下水全区分布，含水介质以孔隙为主、裂隙次之，地表无出露。主要由含煤段顶砂砾岩段及含煤段的砂岩、砂砾岩与泥岩、砂质泥岩组成复杂的含水系统。砂岩、砂砾岩以泥岩胶结为主、较疏松。尤其是含煤段顶的砂岩、砂砾岩多为接触式胶结，疏松易碎，岩芯采取率低、厚度变化大、相变频繁。影响富水性的主要因素为：砂岩、砂砾岩厚度大、则富水性好，小则富水性差；泥质含量多则富水性差，少则富水性好。单位涌水量0.0251.143L/s.m，富水均匀性差，以中等富水性为主。水头埋深2.8526.60m。埋深与所处地貌位置有关，河谷平原区埋深浅，倾斜平原区埋深大。水头标高834.51843.26m，矿化度0.7911.48g/L，水质较好。5.1.3旧窑水文地质工程地质特征东乌旗煤矿:位于乌尼特煤田西部，隶属东乌旗，西距本区约30km。是乌尼特煤田唯一的一个小煤矿。以斜井为主要运输巷道，用放炮、镐刨方式进行开采，大巷采用铁轨绞车运输。开采煤层只有一层(B煤组)，厚度512m。煤层向东南微倾，倾角69度。煤层本身裂隙发育，无褶皱，局部有小断层，最大断距2m。煤层易风化，高二氧化碳，低瓦斯。冬天井下温度67，夏天10。煤层顶板为34m厚泥岩，底板为疏松砂岩。顶、底板稳固性均很差。矿井水主要来自顶、底板，以淋水、渗透水的形式进入矿井，日排水量66m3。煤矿集中冬季开采，夏季因煤易风化一般不开采，年产褐煤2.5万吨，开采的煤主要供给东乌旗发电厂使用。电厂年需1.21.5万吨，其余民用，均由汽车运输。5.1.4矿床冲水水源、通道水源：下白垩统地层分布广泛，厚度大。矿井生产过程中，直接充水水源来自下白垩统砂岩裂隙、孔隙含水组，充水形式为渗水、淋水。通道:裂隙、孔隙：原生裂隙、孔隙及采煤过程中因震动或煤层开采使地层原始应力状态改变，局部应力卸荷而产生的局部应力集中，易形成大量裂隙。回采中，下白垩统砂岩水将沿孔隙、裂隙通道进入矿井。若采用壁式采煤、全面陷落法管理顶板，则形成的冒落带、裂隙带是矿井充水的重要通道。人为通道：区内施工的钻孔，虽然按设计要求进行了封闭，但未进行透孔检查，封闭质量不详。如果封闭效果不佳，则沿钻孔可能使各含水层（组）发生水力联系，回采揭露时易发生突水、涌砂。随着井筒、巷道的揭露，沿井壁将有地下水渗入矿井。5.2矿井涌水量预测本井田的可采煤层为B组煤，其直接充水含水层第四系孔隙含水层，下白垩统砂岩裂隙、孔隙含水组。本论文主要预测先期开采地段B组煤的巷道系统涌水量。“大井法”是根据地下水动力学原理，用数学解析的方法对给定边界值和初值条件下的地下水运动建立解析式，进而达到预测矿井涌水量的目的。将该煤矿巷道系统分布的范围假设为一个理想的大井，在疏干过程中矿坑的涌水量包括其周围的水位降低呈现相对稳定状态时，即认为以坑为中心形成的地下水辐射流场，扩展到补给边界，达到相对稳定，且地下水不随时间变化，形成动平衡状态，未来矿井巷道开拓时，含水层地下水流场将发生改变，由承压水转为无压，因此采用大井法承压水转无压完整井公式计算的结果可靠，故本次也采用该法预测矿井涌水量。5.2.1预测中各项参数的确定原则“大井”法首采区第一开采水平巷道系统涌水量预测将首采区巷道系统概化为与之面积等效的“大井”，用稳定流解析法数学模型的承压转无压公式预测：Q大井= 式中：渗透系数（K）：根据7-2、13-1、JKZ11孔下白垩统砂岩含水组抽水试验资料，取完整井稳定流公式计算值的算术平均值，K=0.229m/d。初始水头值（H）：取7-2、13-1孔下白垩统砂岩含水组静止水头标高的算术平均值与首采区钻孔下白垩统砂岩含水组底界标高算术平均值之差，H=350.1m。含水层厚度（M）：取首采区钻孔下白垩统砂岩厚度的算术平均值，M=81.23m。残余水柱高（h）：取第一水平标高与7-2、13-1孔下白垩统砂岩含水组底界标高算术平均值的差值，h=198.80m。引用影响半径（R）：用经验公式计算，R=1723m巷道系统（“大井”）引用半径（r0）：r0.= =2515m（P为首采区边长）巷道系统（“大井”），引用半径（r0）（图3）：先期开采地段为长方形，根据引用半径计算公式（图4），得出 R0=R+r=4238m图3 引用影响半径示意图巷道系统形态图示计算公式符号说明正方形a为边长ro=0.59aro为引用影响半径，m；a为巷道系统长度，m；b为巷道系统宽度，m；为与比值相关的系数如下表 :ba00.20.40.60.81.01.001.121.141.161.181.18矩形a为长度，b为宽度。ro= 图4引用影响半径计算方法表5.2.2先期开采地段巷道系统涌水量预测将先期开采地段巷道系统直接充水含水岩组概化为均质、各向同性、等厚无限含水层，将先期开采地段复杂的巷道系统概化为一个与之面积等效的“大井”，用稳定流解析法数学模型的承压转无压公式预测涌水量： 本论文主要预测B组煤先期开采地段巷道系统涌水量预测，开采B组煤的直接充水含水层为第四系孔隙含水层，下白垩统砂岩裂隙、孔隙含水组，预测用的参数有：渗透系数：K =0.229m/d；含水层厚度：M =81.23m；初始水头值：H =350.1m；引用半径：r0 =2515m；地下水降落半径：RO =r0R=2515m1723m=4238m，三者之间的关系如上图3；各计算参数的选取方法见“预测中各项参数的确定原则”，将以上相应参数代入公式得Q =14849m3/d。 5.2.3涌水量预测结果评述大井”法预测结果代表的是首采区开采到最后阶段的涌水量，即静态预测，而实际开采过程是一个循序渐进过程。下白垩统砂岩含水组以储存量为主，补给量不足，随着疏干时间的增加，储存量的消耗，涌水量有变小的趋势，此时，决定涌水量的主要因素是含水组的区域补给强度。故，在正常情况下，“大井”法预测结果偏大。文地质模型概化基本符合本区实际情况，水文地层参数选择合理，预测结果基本可靠，可作为可行性研究、矿井初步设计的依据。但应注意的是：预测是根据假设矿井开拓方案进行的。开拓方案的变更，涌水量随之必有变化，请使用时注意。结论该论文通过对包日呼舒井田的区域地质条件以及井田水文地质条件的分析,同时对B组煤涌水量进行预测，得出了以下结论：1）本区开采煤层的直接充水含水层为下白垩统砂质裂隙、孔隙含水组。最低侵蚀基准面为乌拉盖戈壁、标高820m，煤层位于最低侵蚀基准面之下。勘探区及邻近无常年有水地表水体。水文地质勘查类型为“一类二型”，即以孔隙砂岩充水为主的水文地质条件中等矿床。2）勘探区被第四系地层广泛掩盖，建井疏干排水及生产疏干排水均应设防渗排水沟，以免循环回灌，加大涌水量。3）涌水量预测是根据假设开采方案进行的，随开采方案的变更，其结果会有出入，请使用时注意。4）区内钻孔均按设计要求全部进行了封闭，但未进行透孔检查，封闭质量不详，在钻孔周围回采煤层时，应进行超前探放水或留煤柱避开钻孔，避免因钻孔沟通了各含水层间的水力联系而引发的透水、涌砂事故发生。5）勘探区西、西南界周边第四系孔隙含水层含水较丰富，富水性较好，供水水源有保障。建议：应根据用水目的进行水质论证。6） “大井法”对B组煤进行了涌水量预测，得出涌水量为14849m3/d，该数据为先期开采地段开采到最后阶段的正常涌水量。7）在未来建井、煤矿生产过程中，建议设站（点）进行地下水动态及疏干排水长期观测，以掌握地下水动态变化规律，为煤矿安全生产、矿井疏干排水提供更为翔实的依据。参考文献1刘洋,张幼振,2010. 浅埋煤层工作面涌水量预测方法研究J.采矿与安全工程学报, 27(1): 116-120.2周凤魁,范晓东,车睿.大井法在矿坑涌水量预测中的应用J.科技成果纵横,2007,(5) :79-80.3马洪超,林立新.大井法预测矿坑涌水量J.采矿技术,2009,9(2):53-55.4华解明.“大井法”预测矿井涌水量问题探讨J.中国煤炭地质,2009,21(6): 45-47.5王雅,向玉国,徐先进. 试论煤矿涌水量计算参数的推求J.中国水运,2008,8(4):70-71.6 李才华,滕伟福,高超.某矿井水文地质特征分析及涌水量预测J.安全与环境工程,2009,16(6):100-104.7 李志锋,李巍.浅谈矿井水的防治措施J.西部探矿工程,2009,(1): 119-120.8 张玉法,张秀军,邹冠贵.白皎煤矿涌水量的预测J.采矿技术，2009，9(6)： 49-50.9 V. Vitkova，J. Genevas, Milliard. Influence of alamethicin on the passive water permeability of model lipid membranes and on the morphology of giant lipid vesiclesJ.Journal of Materials Science,2004，10(29):42-46.10 B.Indrarabna，P. Ramanda，N. Singh,1994. Numerical analysis of water inflow into underground excavations recent developments.J.The international Mine Water Association,(4):67-71.11 武强,金玉洁，1995.华北型煤田矿井防治水决策系统M.北京：煤炭工业出版社.135-154.12 李世海.矿井涌水量的灰色预测研究J.四川地质学报,1994,(1):76-78.13 巨天乙矿井涌水量的逐步回归分析与预报J.西安科技学院学报，1994,（1）：47-51+4614陈南春矿井涌水量灰色模型预测J中国煤田地质，1991,（2）：46-49谢 辞在两年年学习期间，得到导师高莲凤副教授悉心的教导，使我在学术研究及做人做事上均受益匪浅。本人本科毕业论文得以顺利完成得到了很多老师、同学以及单位的帮助。在此表示深深的感谢！首先要特别感谢我的导师高莲凤老师的精心指导。在论文的前期工作中，高老师推荐我看了很多相关的文章和书籍，在论文的选题、在野外实习中、后期的室内工作以及论文的写作、修改及最终定稿的整个过程中，高老师都给予了我非常耐心和全面的指导和帮助，费了不少心。同时，四年来，在生活上、学习上，高老师也给予我很多关怀、鼓励和帮助，在此对高老师表示衷心的感谢和深深的祝福！在论文开题过程中，马亚杰老师、张振国老师等对本人论文的选题、提纲和思路等都提出了宝贵意见和建议，对于她们给予的悉心指导和无私帮助，我在此表示衷心的感谢和敬意！感谢我的家人对我的关爱以及多年来对我学业上的理解和支持！由于我水平有限，时间仓促，许多工作做的不够深入，在认识上和资料引证方面可能有不当和错误之处，敬请批点评指正。袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀