1、水文地质勘察报告项其远题目： 水 文 地 质 勘 察 设 计院 系： 地球与环境学院专业班级： 水文 11- 1 班 学 号： 2011300307 学生姓名： 项其远 指导教师： 刘启蒙 李小龙 2014年7月11日目录 一、概述大三下学期我们开设了水文地质勘查这门课程，作为我们水文与水资源专业的核心课程，需要进行课程设计来检验我们的学习成果和未来走向工作岗位的工作进行一次模拟。水文地质勘查谁研究水文地质的主要手段，需要我们运用各种不同的勘查手段（测绘、勘探、试验、观测等），经过一定的勘查程序去查明研究区基本的水文地质条件，解决专门的水文地质问题。这次我们课程设计的任务主要有两个，一个是对新
2、集二矿的水文地质条件进行勘察，主要是对其中的贯穿矿区的F10断层进行调查，通过我们实地的观察和听讲，结合所给的资料对进行水文地质勘探调查；二是对潘北煤矿-490m水平水文地质参数进行计算，通过运用aquifertest进行水文地质参数计算和对水文地质情况进行评估。总的来说，是为了锻炼我们综合使用各类勘探方法和进行分析的的能力，是为我们成为一个合格的水文地质工作者所做的必要准备。二、新集二矿F10断层水文地质勘探调查2.1、矿井概述 2.1.1、自然地理 新集二矿位于安徽省淮南市毛集实验区境内。西起1勘探线，与新集一矿矿井接壤，东至013勘探线，与新集三矿毗邻；南自1#煤层与阜凤逆冲断层交面线，
3、北到13-1煤底板-1000m高程的垂直投影线；井田东西走向长6.0km，南北倾向宽5.0km，井田面积约22km2。井田内有专用线至张集站与淮阜（淮南-阜阳）铁路线相连，张集站东至蚌埠站141km，西至阜阳站69km，分别与京沪、京九铁路相接；潘集谢桥、凤台张集两条公路在矿区中部通过，且与凤台颖上、凤台利辛、凤台蒙城等公路相接，可通往周围各县市；矿井中部有西淝河流过，向东南注入淮河，常年有水，可通百吨机帆船，凤台有较大的河港，水路运输极为方便。铁路、公路、水路构成了本矿便利的交通条件。本区属于季风、暖温带半湿润气候，四季分明，具夏季炎热多雨，冬季寒冷多风的大陆性气候特征。据凤台县气象局观测资
4、料：年平均气温15.1。年平均降雨量908mm，降雨多集中在6、7、8三个月份，约占全年降雨量的40%。年平均蒸发量1610.14mm（水面）。蒸发量大于降雨量，潮湿系数约0.5。相对湿度最大78%，最小10.14%，平均为74%。春季多东南风，夏季多东南及东风，秋季多东风，东北风，冬季多东北风，西北风，风速一般为2.83.5m/s，平均3.3m/s，最大风速22m/s (1978年8月8日，南风)。2.1.2、水文地质 地表水系主要有淮河（淮河在本井田范围以外），西淝河及人工沟渠。淮河河床宽约250300m，洪水时最大宽度达800m，水深最大17m，常见水位+16+18m，洪水水位+23m左
5、右，历史最低水位+12.36m，河床底部标高为+10m左右；1991年淮河最高水位峡山口+25.20m，鲁台孜+26.00m。西淝河最高水位24.82m，1991年闸上水位+24.03m。沿西淝河两岸有常年积水洼地，河岸以北称为花家湖，积水面积约22km（其中本井田内常年水域面积约12 km2），丰水季节与西淝河连成一片。1991年夏季洪水泛滥时，井田地表的70%以上被淹。 根据已掌握的地震历史资料，淮南市属于许昌淮南地震带，从地震活动性、断裂构造、地形变化及第四纪地质、地貌等方面的情况来看，许昌淮南地震带在新构造时期活动是比较明显的。建设部以建标2001156号颁发了关于发布国家标准（建筑抗
6、震设计规范）的通知，按设计规范有关规定淮南抗震设防烈度为7度。根据2001年8月实施的中国地震动峰参数区划图（GB18306-2001）。本矿地震动反映谱特征周期为0.40s（2区），地震动峰值加速度为0.05g（2区）相应地震基本烈度为VI度。 本井田地处淮河冲积平原，地势平坦，地面标高一般都在+18+23m，西部和南部略高，东部和北部略低，沿西淝河两岸地面标高多在+19m以下，0204勘探线，地面有明显的台阶状起伏，高差23m。 本井田属地温高异常区，平均地温梯度为3.4 /百米。其中-550m水平的地温均达31以上，最高达37，属一级热害区；-800m水平的地温均高于37，属二级热害区。
7、另据邻区新集井田13勘探线的恒温观测孔实测资料，恒温带深度为地表向下20m，温度为17.1。2.1.3、地层 本井田属于淮南煤田的一部分，煤田内的地层除缺失上奥陶统、中、下石炭统及中、上三叠统和中、下侏罗统外，从下元古界到第四系均有不同程度的发育，见表3-1。 井田内基岩均被新生界所覆盖，经钻探揭露和控制的有：下元古界、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系和第四系。其中二叠系的山西组和上、下石盒子组为主要含煤地层。 现将地层由老至新叙述如下： 一、下元古界(Pt1)：主要由灰灰绿色片麻岩、角闪片岩、角闪斜长片麻岩、浅红色混合花岗岩、花岗片麻岩组成。分布于本井田的中、南部，呈东西向展布
8、，叠覆于煤系和寒武系之上，为F02逆冲断层上盘。钻探揭露最大铅垂厚度为475.52m。二、寒武系( C )：由灰褐色褐红色中厚层状灰岩、鲕状灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩、白云岩、泥岩、褐色薄层状钙质粉砂岩、砂质泥岩组成；分布于本井田中、北部，呈东西向展布，位于阜凤逆冲断层与阜凤下夹片断层之间，叠覆于煤系之上。钻探揭露最大铅垂厚度853.00m。 三、奥陶系中下统（O12）：由浅灰灰白色中厚层状结晶灰岩、白云质灰岩、夹薄层绿色铝质泥岩组成；为煤系的沉积基底，局部地段呈夹片状分布于阜凤逆冲断层之下片麻岩和原地系统之间。井田内有2个钻孔揭露，厚度不全，据区域资料全层厚度大于270m，与下伏地层呈假整合
9、接触。 四、石炭系上统太原组（C3t）：由1013层浅灰深灰色灰岩、含泥灰岩、生物碎屑灰岩和砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，含不稳定煤层57层。其中4、12号灰岩全区稳定，12号灰岩富含蜓 科化石。该地层在原地系统中，厚130140m，夹片中也有部分残存。 五、二叠系山西组(Plsh)：底部以致密的海相泥岩与太原组分界。多为砂质泥岩，内含菱铁结核，见有个体较小的瓣鳃类和腕足类动物化石及虫迹（见图版0707孔、0302孔），中下部含煤两层。中部为中、粗粒石英砂岩（见图版0402孔、0302孔），含泥岩及粉砂岩包体。上部为浅灰色砂质泥岩、粉砂岩。山西组为二叠系第一含煤段，主要分布在原地系统内。本组厚36
10、.8486.06m，平均57.53m。 六、二叠系下石盒子组(P1X)：由灰深灰色泥岩、砂质泥岩、砂泥岩互层、粉砂岩、浅灰色铝质泥岩或鲕状花斑铝质泥岩、灰白色富含菱铁质团粒的细、中、粗砂岩和石英砂岩组成（见图版0402孔）。中上部含煤812层。5号煤顶板为砂泥岩互层，具混浊层理和虫迹。4-2煤层下部20m左右的鲕状花斑铝质泥岩或铝质泥岩为全井田的标志层，底部以 “骆驼脖子” 中、细粒砂岩与山西组分界。本组为二叠系第二含煤段，本组厚76.77172.35m，平均146.33m。 七、二叠系上石盒子组(P2S)：本组地层仅北部保存尚全。根据邻区资料，本组厚度为546m。由深灰色砂岩、泥岩及浅灰灰绿
11、色砂岩组成，含煤2129层，根据沉积特征、岩性组合和含煤情况，本组自下而上分为三、四、五、六、七，共五个含煤段。与下伏地层为整合接触。八、二叠系石千峰组(P2sh)：为非含煤地层。主要由灰绿、紫红色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩、紫红色中、细砂岩、含砾石英砂岩及数层花斑状泥岩等组成。底部以灰白浅紫红色中粗粒砂岩或含砾石英砂岩与下石盒子组分界。厚度大于200m。 九、三叠系下统(T1)：三叠系下统分布于井田东北缘，仅有凤09孔揭露，控制不全，厚度不详。据区域资料主要由褐红紫红色泥岩、砂质泥岩，夹中、细粒砂岩、含砾石英砂岩组成。 与下伏地层整合接触。 十、下第三系(E)：分布于寿县老人仓断层以南，下部以紫
12、红色砾岩、砂砾岩为主，中夹粉砂岩、砂质泥岩、泥岩薄层。砾石成份以片麻岩、石灰岩砾为主，分选磨圆不佳。上部以紫红色浅紫红色的粉、细砂岩，砂砾岩，砂泥岩互层为主，夹有砂质泥岩及泥岩薄层。在泥岩中偶见腹足类口盖化石。全层固结程度低，疏松易碎，控制最大厚度747.71m。 与下伏地层不整合接触。 十一、上第三系(N)：井田内新生界松散层底部，普遍发育有钙质粘土，夹数层不稳定中、细砂，局部见12层泥灰岩。直接覆盖于基岩之上。未作专门工作，地层划分依据不够充分，厚度不详。 十二、第四系(Q)：下部为上第三系，岩性变化较大，以灰绿、浅黄、褐红等杂色厚层状粘土、钙质粘土为主，夹有数层中砂、细砂、粘土质砂薄层。
13、下部以中、细砂和粘土质砂为主，夹数层不稳定粘土。上部以细砂、粘土质砂为主，夹不稳定的粘土。近地表处含较多的砂礓。揭露厚度48.40203.20m，平均113.94m。2.1.4、构造 淮南煤田位于华北板块东南缘，北邻蚌埠隆起，南靠合肥坳陷，东起郯庐断裂，西止商丘府城断裂，东西长180km，南北宽1525km，面积约3200km2。煤田呈复向斜形态，轴向北西西东西。复向斜两翼低山残丘出露前震旦系变质岩、震旦、寒武系、奥陶系石灰岩。轴部地面平坦开阔，石炭、二叠系地层掩盖在新生界松散层之下，地层倾角平缓，一般为520，由一系列宽缓褶曲组成，谢桥古沟向斜、陈桥背斜、潘集背斜为其主要构造单元。北北东向区
14、域性断层大致平行于郯庐断裂，总体构成一组向西倾斜的阶梯式构造。 本区位于华北板块东南部，东西向构造和北北东向构造组成了本区的基本构造格局。这种格局与华北古板块的边缘构造带有关，东西向构造归古板块南部边缘的北淮阳构造系；北北东向构造属东部边缘的郯庐系。 谢桥古沟向斜地处淮南复向斜南部，东起新城口断层，西至江口集断层，长约80km。西段40km为谢桥向斜，形态清楚，两翼完整，研究程度较高；东段古沟向斜开阔、埋藏深，情况不详。谢桥向斜两翼均由石炭、二叠系组成，轴部仅西段有三叠系，枢纽时有起伏。北翼地层平缓，一般为1020，南翼煤系普遍被外来推覆的古老地层覆盖。南翼原地系统地层倾斜向北，浅部倾角平缓，
15、中深部为1020，深部加大到2530，显示出宽缓的小型波状起伏；南翼异地系统（推覆体）由上元古界、寒武系、奥陶系及部分石炭、二叠系组成，地层走向近东西，总体倾向北，倾角变化大，局部倒转。推覆体内分支逆冲断层构成叠瓦扇组合，其走向大致相互平行，断面倾角浅部陡立，深部平缓，并逐渐并入主推覆面上。叠瓦扇的发展显示出由前往后的上叠形式。推覆构造分支断层之间形成了若干断夹块，断夹块内或以砾岩为主，或以震旦、寒武系为主，或以石炭、二叠系为主，孔集和八里塘煤矿即处于断夹块之中。 区内影响煤系地层赋存的构造运动主要发生在印支、燕山期。 谢桥古沟向斜是重要的含煤构造，孔集、八里塘、花家湖、新集、罗园、张集、谢桥
16、、刘庄等大型、特大型煤矿分布在谢桥向斜两翼。 本井田位于淮南复向斜的谢桥向斜南翼，颖凤区阜凤推覆构造的中段，构造线方向近东西。 花家湖井田构造示意图井田内阜凤逆冲断层将外来系统自南向北推覆于原地系统（含煤地层）之上。 由于受由南向北强大的压应力作用，形成了以阜凤逆冲断层为主体的上叠式推覆构造。推覆构造各组成部分2.1.5、F10断层 位于井田中深部，横贯全井田，倾向南，倾角7073，落差90400m，走向近东西，落差由新集井田的90m延伸到本井田04勘探线达400m，往东至井田边界有变小趋势，到011013勘探线推断落差280m。F10断层在06勘探线以西由以下几个孔控制：在111孔577.6
17、0m处缺失13-1 煤及13-1煤下的花斑泥岩标志层；0102孔657.24m缺失13-1 煤、11-2煤及其相应的花斑泥岩标志层；0307在751.60m缺失13-1煤至太原组2灰之间全部层位；0503孔在803.10m缺失13-1煤至太原组3灰之间全部层位。0605孔在933.3m缺失6-1煤至太原组顶部全部层位,局部三维地震控制，属查明断层。现在的水文地质工作就是查明该断层的导水性能，因为煤层上方是含水灰岩二下方是奥陶系灰岩，若是F10断层成为导水断层，那么对采煤工作面的威胁时巨大的。于是需要进行水文地质钻探，查明富水性和导水能力，为下一步的的煤矿开采工作进行必要的数据收集和风险评估。2
18、.2、水文地质钻探2.2.1、设计依据设计编制依据：根据国投新集能源股份有限公司新集二矿提高1煤组煤炭资源高效开采示范工程矿井水文地质补充勘查设计和新集二矿技术部门提出的技术要求编写。执行标准：煤矿防治水规定（国家安全生产监督管理总局令 第28号）；煤、泥炭地质勘查规范DZ/ T0215-2002；矿区水文地质工程地质勘探规范GB12719-91；煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准MT/ T 1091-2008；煤矿床水文地质勘查工程质量标准MTT 1163-2011煤炭地质勘查钻孔质量标准MT/T 1042-2007；煤炭地质钻探规程MT/T 1076-2008；地质勘探安全规程
19、AQ2004-2005等。2.2.2、工程概述 目的任务： 控制推覆体地层界面。 控制F10、F11断层位置、落差以及断层带分布情况，为井下石门过断层提供地质及水文地质资料。 查明各煤层赋存情况，提高储量级别。 查明太原组灰岩和奥灰的位置、灰岩岩溶发育情况。 钻孔技术参数及要求： 孔号：GB0605 设计孔口坐标：X：3620850，Y：39462630。 设计孔深：进入奥陶系灰岩终孔，设计孔深1000m。 孔斜要求：按钻孔设计终孔层位的实际深度计算，最大孔斜度和终孔孔斜度均不得超过“孔深每增加100m孔斜允许递增1”标准。 取芯层段：0100m可无芯钻进，100140m取芯控制基岩界面（约1
20、11m见基岩）钻进，在基岩界面已经控制的情况下， 140430m可每隔30m取芯一次，430m以下至终孔要求取芯。 采取率： 岩芯采取率：断层破碎带不低于60%；其他层段不低于70% 。 煤芯采取率：长度采取率不低于75%；重量采取率不低于60%。钻遇地层： 新生界松散层:（Q）：0-111m，由松散状砂和粘土类土组成。 推覆体：111-441m，厚330m，岩性为寒武灰岩夹薄层泥岩。 二叠系: P21：441-520m，厚79m。预计471m见11-2煤（厚262 m），495m见11-1煤（厚0.87 m）。 P12：520-685m，厚165m。预计532m见9煤，543m见8煤（厚2.
21、5m），552.5m见7-2煤，579m见7-1煤，588m见6-1煤（厚3.42 m），629m见4-2煤。 P11：685-743m，厚58m。预计706m见1上煤（厚4.2 m），715m见1煤（厚5.68 m）。 石炭系：C3t：743-888m，厚145m，含有10-13层灰岩夹泥岩和砂岩，其中4灰和12灰最厚。 奥陶系：O1+2：888m以下为奥陶系石灰岩。详见钻孔预想柱状图施工期：自开钻之日起计算130天。2.2.3、钻孔施工工艺钻孔结构：为保证后续施工的安全顺利，本孔基岩风化带以上要求用套管加水泥进行永久隔离止水。钻孔穿过基岩风化带后，根据钻探和测井成果综合确定护壁套管下入深度
22、，见附图。钻 孔孔 径（mm）深 度（m）套管直径下入深度（m）一 开钻进1330140180mm 0140扩孔2200140二 开钻进133140725127mm0300扩孔170140300扩孔150300725108mm30072591725770抽水段-7701000裸孔 施工主要设备： TXJ1600型钻机 17m或22m四角钻塔 4135100KW柴油机 NBB250/60型泥浆泵 泥浆除砂器 泥浆搅拌机 电、气焊其主要设备技术性能参见表。TXJ-1600型钻机技术参数一览表钻进深度 （50mm钻杆）1600m回转器转速 （r/min）75、150、300升降机单绳提升速度 （m/
23、s）0.8、 1.6、 3.21单绳提升能力 （KN）60提升钢丝绳直径 （mm）22卷筒容绳量 （m）180给进方式主动钻进V带根数（C型带） （根）5外形尺寸（长宽高 mm）202022101400使用动力柴油机4135 （KW）58电动机Y250M-4（KW）55质量 （kg）3515NBB250/60型泥浆泵技术参数一览表公称流量 （L/min）250 150 80 40活塞往复次数 （次/min）166、 98、 54、 26公称压力 （Mpa）6吸浆管内径 （mm）89排浆管内径 （mm）50 活塞行程 （mm）100活塞直径 （mm）85配备动力 （KW）30外形尺寸（长L宽W高
24、H）（mm）214812601000质量（不含动力） （kg）1548施工工序：设备安装 技术交底 一开133mm无芯钻进（100m开始取芯至140m） 测井 扩孔220mm（0140m）下180mm护臂套管 固井 二开113mm分段取芯钻进（100430m） 91mm取芯钻进（4301000m）至终孔 测井扩孔170mm（140300m）扩孔150mm（300725m）下入127mm（0300m）+108mm（300725m）固井封孔（7701000m） 洗孔抽水验收交井 提交施工总结报告。钻具组合：220mm刮刀钻头+68mm钻铤 + 50mm钻杆 + 六方立轴。170mm刮刀钻头+68m
25、m钻铤 + 50mm钻杆 + 六方立轴。150mm刮刀钻头+68mm钻铤 + 50mm钻杆 + 六方立轴。133mm复合片钻头+68mm钻铤+ 50mm钻杆+ 六方立轴。91mm合金钻头+ 89mm岩芯管+ 68mm钻铤+ 50mm钻杆。 钻进参数：复合片、金刚石、合金钻头钻进参数规 格镶焊方式组数粒数钻 压KN转数r/min水量L/min220mm复合片-1530150250170mm复合片-1530150250150mm复合片-1520150250133mm复合片-101515015020091mm负前角612102075150150200钻井液：施工中，0100m采用细分散泥浆进行钻进，
26、100m以下采用不分散低固相聚合物钻井液进行钻进，煤系地层主要采用 PHP(水解聚丙烯酰胺 )，起到絮凝泥浆中的钻屑、劣质粘土 ，改善泥浆流动性，减小摩阻，提高钻速。采用钠羧甲基纤维素 (CMC)降失水剂来降低泥浆失水 ，抑制泥岩水化膨胀和巩固井壁；提高泥浆悬浮和携带岩屑能力。采用 R59钻井液提高泥浆的润滑携砂能力减少钻具回转阻力。其配浆主要材料如表5. 主要泥浆材料计划表 序号名 称规 格单 位数 量1钠膨润土一 级吨102纯碱Na2Co3吨0.33高粘纤维素HV-CMC吨0.44石灰CaO吨25氯化钙CaCl2吨0.56增粘剂PAC-141吨0.37水解聚丙烯酰胺HPHkg208腐植酸钾
27、KHm吨19锯 末吨1 配浆材料：钠澎润土，纯碱，高粘度纤维素，腐植酸钾， PAC141或水解聚丙烯酰胺； 泥浆性能参数要求：漏斗粘度：1822S，密度：1.011.04 g/cm3 ，失水量：815 ml / 30min，ph值：78，泥皮厚：0.51.0 mm，含砂量小于1。 泥浆性能观测：做好泥浆性能观测工作，发现性能达不到施工要求时，及时进行调整，并做好记录，同时做好固相清理工作，以防止孔内事故发生。简易水文观测： 全孔按照矿区水文地质工程地质勘探规范（GB12719-91）、煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准（MT/T 1091-2008）、和煤田地质勘探钻孔简易水文地质
28、观测规程做好简易水文观测。发现漏水，应立即通知水文地质人员，准确记录漏失段起止深度、漏失量、同时停钻测定近似稳定水位（一般不少于8小时），抽水试验目的层段内，不得使用任何手段及材料进行堵漏。对漏水段是进行抽水试验还是堵漏，应与矿方协商确定。如需进行抽水试验，下套管、固井封闭止水以及抽水试验等单项工程设计均需另编，报经矿方审批。如需堵漏，堵漏方法、堵漏材料根据实际情况确定，对于所使用的堵漏方法、堵漏材料、使用量以及整个堵漏过程均应做详细记录。岩芯编录时，要注意加强对水文地质、工程地质特征的描述。 消耗量观测：每小时观测1次，不足1小时的回次，每回次观测1次，发现冲洗液漏失时，每1030min观测
29、1次。 回次水位观测：在每次钻程的上钻后、下钻前各观测1次水位，如因护壁而需灌孔，可免测回次水位。 钻孔消耗量和回次水位观测，次数应达到应测次数的100 。2.2.4、成孔工艺 测井工作：钻孔下套管前以及终孔后应进行数字测井，测井项目为：自然伽马、密度、三侧向电阻率、自然电位、声波时差、井斜、井径等，其质量要求符合现行规程规定。下套管：为保证安全施工，钻孔见基岩后，穿过风化带，揭露至坚硬、完整、新鲜的岩石后，需测井、扩孔、下护壁套管（为保证护壁套管的稳固，一般要求套管底头穿过基岩界面3050m，套管外部环状间隙全部用水泥浆压注充填）。 编写下套管、止水施工设计，并提出具体要求和措施，报经矿方批
30、准后方可实施。 套管运抵井场，应由专门技术人员检查验收套管材质、规格以及出厂合格证等相关数据，并详细记录存档。对套管进行排列、通径、丈量、编号，同时维护处理好冲洗液，并进行圆孔，下管前对钻塔、升降系统，制动系统，工器具和附件等进行认真检查。 套管质量要求：无缝钢管，要求外表无裂纹，无明显弯曲，椭圆，凹凸等现象。 准确丈量扩孔钻具，保证扩孔台阶与套管长度误差不大于0.5m。 下管前应该先用长度不少于20m的同径或大一径套管先通孔一次，如不顺畅则应该用相应钻头再次扩孔，以保证套管能顺利下入。 下套管时按照预先编排好的直径和长度，顺序下入孔内，同时由下往上依次记录。 下套管采用TXJ - 1600型钻机升降机，提引短节提吊，安全卡瓦夹持，丝扣连接或电焊连接进行下管。 固井止水及检查：每次下
