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罗园井田水文地质特征及矿井涌水量预测

更新时间:2020-12-07&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;浏览次数:2042

淮南煤田是我国的重要煤炭生产基地之一, 由于生产的发展和开采规模的不断扩大,已出现矿区开发强度大、后备矿井接替紧缺、煤炭资源日趋紧张的局面。对于构造复杂, 断层发育, 特别是地层陡倾或倒转的含煤地层的煤炭资源开发, 目前实际生产矿井较少, 淮南煤田西部只有国投新集能源股份有限公司的新集三矿( 原八里塘井田) 一个生产矿井。罗园井田与该矿相邻, 同处一个地质构造单元, 目前勘探工作刚刚结束, 如何做好水文地质工作、正确预算矿井的涌水量, 为矿井设计部门提供可靠的水文地质依据, 显得尤为重要。

 

  1 井田概况

 

  罗园井田位于安徽省颍上县境内, 行政区划属安徽省阜阳市颍上县, 西邻刘庄深部勘查区, 东部有连塘李勘查区, 北部与谢桥煤矿接壤( 图1) 。井田地处淮南煤田中段南缘阜凤逆冲推覆构造部位, 阜凤逆断层直接冲覆在谢桥—古沟向斜南翼的二叠纪含煤地层之上, 其含煤地层为石炭系太原组, 二叠系山西组、下石盒子组和上石盒子组。根据区域资料和本区钻孔揭露证实, 太原组所含煤层, 无工业开采价值, 山西组及上、下石盒子组共含煤30 余层, 其中主要可采煤层为13- 1、11- 2、8、6- 1、5- 1、4- 2 煤层, 平均总厚12.20m, 次要可采煤层为17- 1、16- 1、9- 1、7- 2、7- 1、4- 1 煤层, 平均总厚6.28m, 不可采煤层为25、20、18- 1、1 等煤层。井田内煤系地层在倾向剖面中从浅到深形成了由“陡倾斜”、“缓倾斜( 伴有次级褶曲) ”和“原地系统简单向斜”等三个构造块段组成的总体构造样式( 图2) 。阜凤断层上覆外来系统断层发育, 其构造复杂程度中等, 局部复杂, 水文地质、工程地质条件复杂, - 600m 以浅地层陡倾或倒转, 为矿井设计的一水平; 下伏原地系统构造相对简单, 水文地质、工程地质条件简单—中等。

 

  2 井田水文地质特征

 

  井田含水层( 组) 由新生界松散砂层孔隙水、二叠系砂岩裂隙水、石炭系太原组岩溶裂隙水、奥陶系岩溶裂隙水和寒武系岩溶裂隙水五个含水岩组组成。隔水岩组为新生界新近系、第四系松散层隔水层( 组) 和二叠系隔水层( 段) 。

 

  2.1 含水层( 组) 水文地质特征

 

  2.1.1 新生界新近系、第四系松散层含水层( 组)井田内新生界松散层厚度105.90~341.03m, 平均厚度208.20m, 其厚度变化受古地貌形态控制, 由井田中部的35 线向东西两边逐渐增厚, 自上而下可分为四个含水层( 组) 、三个隔水层( 组) 。

 

  浅部第1、二含水层( 组) 。岩性以浅黄—灰黄色粉、细砂为主, 夹薄层粘土和砂质粘土, 富水性中等,q =1.81 ~5.79L/( s·m) , k =2.87 ~10.78m/d, 矿化度0.32~0.43g/L, 水质类型为HCO3·Ca- Na, 接受大气降水和地表水补给, 是农业灌溉和居民生活用水水源。

 

  中深部第三含水层( 组) 。上部以灰白色、灰黄色中细砂为主, 含粗砂和粉砂, 夹多层粘土薄层, 下部由灰绿、杂色、浅棕红色中细砂和半固结粘土组成。

 

  q=0.125~1.169L/( s·m) , k=0.515~2.445m/d, 水质为HCO3·Cl- Na, 是矿井主要供水层位, 在31- 37 线南部含水层直接覆盖基岩之上。

 

  底部第四含水层( 组) 。以灰绿色粉、细砂层为主间夹砂砾层、砾石层、粘土砾石构成, 砾石层间夹有薄层褐黄色粘土, 砂质粘土。含水层在39 线以西全区分布, 以东则局部缺失。q=0.075 6~0.025L/( s·m) ,k=0.097~0.145m/d, 富水性弱, 矿化度1.52~1.898g/L, 水质类型Cl- Na, 是煤系地层的间接充水含水层。

 

  2.1.2 二叠系砂岩裂隙含水层( 组)

 

  煤系砂岩含水层( 段) 岩性以中、细粒砂岩为主,局部为粗粒砂岩和石英砂岩, 分布于煤层、粉砂岩和泥岩之间, 岩性厚度变化均较大, 除1、5、8 煤顶板上砂岩较稳定外, 其余分布均不稳定。依照与主要可采煤层之间的关系和对矿坑充水影响程度的大小, 可划分为基岩风化带—13- 1、11- 2 煤层顶底板、8—4- 1 煤层顶底板3 个含水层( 段) 。其富水性与砂岩裂隙的发育程度、闭合程度及大小密切相关, 井田内砂岩裂隙发育程度具不均一性, 砂岩含水性有很大差异。根据简易水文地质观测结果,主采煤层含水层段有12 个钻孔( 占井田钻孔的10%左右) 消耗量大( >5m3 /h) , 但井田内抽水资料表明q =0.00 0 4 ~0.00 1 02L/( s·m) , k =0.00 101 ~0.0136m/d, 说明砂岩裂隙含水层富水性弱, 补给条件差, 是以消耗储存量为主的不均一含水层( 段) 。

 

  2.1.3 太原组灰岩岩溶裂隙含水层( 组)

 

  太原组灰岩在本区埋藏近于直立, 钻孔未*揭露, 据区域地层资料, 该组厚度约130m, 含灰岩13 层。除第3、4、12 三层灰岩厚度大、分布稳定外,其余均为薄层灰岩。太原组上部1~4 层灰岩为开采1 煤时底板进水直接充水含水层( 组) 。根据井田内3个灰岩延深孔资料, 1 ~4 层灰岩厚度为17.72 ~24.86m, 平均20.28m, 3、4 灰岩岩溶较发育, 1、2 层灰岩厚度小, 岩溶裂隙不发育, 裂隙多为方解石充填, 简易水文地质观测未发现漏水钻孔。井田内1~4层灰岩抽水试验2 次, q=0.001 88~0.011 7L/( s·m) ,k=0.007~0.083 9m/d, 富水性弱, 水质类型为Cl- Na,矿化度1.466~1.467g/L, 水温24~29℃。另据相邻新集三矿资料, 太原组石灰岩钻孔见溶洞高度0.1~3.43m, 平均岩溶率0.89%, 岩溶现象以溶隙为主, 溶孔、溶洞次之。

 

  2.1.4 奥陶系岩溶裂隙含水层( 组)

 

  据区域地层资料, 该组厚度约270m, 以灰岩为主, 裂隙较发育, 但分布不均。井田内见奥灰钻孔1个, 揭露厚度为238.55m, 未发现漏水。据区域资料,q=0.013~1.394L/( s·m) , 富水性不均一, 为太原组的直接补给水源。

 

  2.1.5 寒武系岩溶裂隙含水层( 组)

 

  本组岩性为灰、浅红或棕红色厚层灰岩或白云质灰岩, 夹紫红、灰绿、灰黄等杂色含钙砂质泥岩和粉砂岩。井田内在西部共有6 个钻孔揭露, 钻孔揭露厚度为775.96m, 钻探过程中未发现漏水。据颍凤区普查报告, 裂隙、溶洞在浅部风化带发育, 漏水孔率达60%以上, 抽水资料显示含水性强、但具有不均一的特点。

 

  2.2 隔水层( 组) 水文地质特征

 

  2.2.1 新生界新近系、第四系松散层隔水( 组)井田内新生界松散层自上而下可划分三个隔水层( 组) 。第1、二隔水层( 组) 位于井田内新生界松散层的中浅部, 底板平均埋深97.44m, 全区发育, 岩性以粘土、砂质粘土为主, 天然状态下对地表水、浅层地下水( 新生界第1、二含水层) 能起一定隔水作用。

 

  第三隔水层( 组) 位于井田内第四含水层( 组) 之上,底板平均埋深206.89m, 隔水层( 组) 厚度平均为39.07m, 由厚层粘土、砂质粘土和多层细、粉砂组成。

 

  粘土质质细密, 纯度高, 可塑性较强, 具滑感, 但厚度分布不稳定, 在井田的南部沉积缺失, 造成第三含水层( 组) 直接于基岩风化带接触; 在其余地区是重要的隔水层( 组) , 基本能阻断上部含水层( 组) 与下部第四含水层( 组) 间的水力。

 

  2.2.2 二叠系隔水层( 段)

 

  区内各主要可采煤层顶底板砂岩含水层之间均有泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和煤层等隔水岩层分布,这些岩层是稳定的、较为良好的隔水层或相对隔水层, 可有效的阻隔砂岩含水层之间的水力。山西组1 煤层底板距太原组1 灰间距10.18~22.69m, 平均15.28m, 主要由泥岩、粉砂岩、砂质泥岩互层、局部夹有细粒砂岩组成, 可视为1 煤层底部隔水层( 段) , 正常情况下对太原组岩溶水能起一定隔水作用。

 

  2.3 充水因素分析

 

  2.3.1 充水水源

 

  罗园井田位于新集矿区中南部, 与新集三矿同处同一构造地质单元, 其水文地质、工程地质条件条件类似。矿井充水水源由新生界松散层砂层孔隙水、煤系砂岩裂隙水和岩溶裂隙水三部分组成。

 

  2.3.1.1 新生界新近系、第四系砂层孔隙水

 

  井田内新生界松散层第四含水层( 组) 直接覆盖在煤系之上, 天然条件下, 第四含水层( 组) 水通过煤系基岩风化带垂直渗透补给。补给量大小与第四含水层( 组) 的富水性及基岩风化带岩性和渗透性大小有关。

 

  2.3.1.2 煤系砂岩裂隙水

 

  煤系砂岩水是矿坑直接充水水源, 区内主要煤层之间砂岩裂隙含水层分布于泥岩、砂质泥岩、粉砂岩之间。砂岩裂隙不发育, 分布不稳定, 富水性差异较大, 抽水试验结果和生产矿井出水点水量变化趋势, 均表明煤系砂岩裂隙含水层具有含水性弱, 以储存量为主, 补给水源贫乏的特点。但在局部砂岩裂隙发育地段, 井巷掘进中储存量砂岩水可能瞬时突水,造成危害。

 

  2.3.1.3 石灰岩岩溶裂隙水

 

  井田内钻孔见1 煤层2 个点, 绝大部分都被冲刷不可采, 所以1 煤无开采价值。4- 1 煤底板距石炭系太原组第1层灰岩平均距离108.50m, 开采4- 1煤层时, 太原组岩溶含水层对煤层开采无影响。只有在断层切割煤系使4- 1 煤与灰岩间距变小, 或使煤层与灰岩直接对口, 灰岩水以断层带为突破口进入矿坑时, 会造成突水事故。

 

  2.3.2 充水通道

 

  井田内断层构造发育, 共查出断层23 条, 其中正断层8 条, 逆断层15 条, 钻孔穿过断点129 个。断层带岩性以泥岩、粉砂岩为主, 含砂岩碎块, 岩芯受构造挤压破碎, 碎粒状和鳞片状, 无含水迹象, 简易水文观测仅发现2 孔漏水。据井田内36- 3z 孔对F05 断层带抽水资料, 水位标高- 20.75m, q =0.000394L/( s·m) , k=0.002 79m/d, 富水性弱, 与区域资料相吻合。从井田内的断层岩性、简易水文地质观测及抽水资料分析, 说明井田煤系内断层带富水性弱, 导水性差。但在断层切割坚硬脆性的灰岩地层, 将会造成围岩裂隙发育, 特别是灰岩与煤岩层对口部位是突水的主要诱发因素。突水事故, 往往是以抗压强度薄弱的断层带为突水通道进入矿坑, 一般由渗水现象逐渐增大到股流涌出。

 

  3 矿井涌水量预算

 

  罗园井田的矿井设计第1水平为- 600m, 通过井田内含水层( 组) 水文地质特征和充水因素分析可知, 在留设防水煤岩柱的条件下, 新生界松散层第四含水层( 组) 不作直接充水含水层( 组) , 矿井直接充水含水层( 组) 为煤系砂岩裂隙水, 而太原组岩溶水对开采4- 1 煤层危害较大。

 

  3.1 开采煤系煤层时矿井涌水量

 

  开采煤层时, 矿井充水主要是4- 1~13- 1 煤层顶底板砂岩水, 为科学有效的预算开采煤系地层时矿井的涌水量, 采用生产矿井比拟法和地下水动力学法分别预算矿井涌水量, 以作对比。

 

  3.1.1 生产矿井比拟法

 

  罗园井田与新集三矿同处于阜凤逆冲推覆构造部位, 地质构造、开采煤层、水文地质和开采技术条件等方面基本相似, 因此, 利用新集三矿开始生产初期年平均水量209.60m3 /h 作为正常涌水量, 历年矿井水量值500m3 /h 作为矿井水量。其比拟的基本条件如表1。

 

  3.2 太原组1~4 层灰岩矿井突水量

 

  井田内揭露1 煤层可采点稀少, 大部分地段均被冲刷无煤, 因此1 煤不具备开采条件, 但开采4- 1 煤时, 因断层错动使得4- 1 煤与太原组灰岩间距缩小或对口( 图2) , 可能造成太原组灰岩突水。

 

  井田内太原组1~4 层灰岩抽水2 次, 其中单孔抽水1 次, 孔组抽水1 次, 为有效、科学估算其水量,结合邻区矿井资料, 采用地下水动力学公式估算其突水量。

 

  4 结语

 

  通过对井田内水文地质条件、充水因素的分析, 采用生产矿井比拟法, 预算开采4- 1—13- 1 煤层矿井正常涌水量为316m3 /h, 涌水量755m3 /h; 地下水动力学法预算正常涌水量为328m3 /h。两种计算方法预算的矿井正常涌水量大小基本一致, 可供设计部门设计矿井抽排水系统参考。

 

  采用地下水动力学法预算的太原组灰岩矿井突水量( 即灾害水量) 为798m3 /h, 该值仅为理论公式的计算值, 仅供设计参考。

 

  受地质条件和采煤方法的限制, 与倾斜及缓倾斜煤层相比, 本井田( 陡倾斜煤层) 矿井充水具有如下规律:

 

  ①出水层位多, 出水面广。

 

  ②同一含水层不同标高水量分布不匀。

 

  ③含水层裂隙发育, 渗透性好, 突水点初期水量大, 但衰减较快。

 

  ④与新生界松散层有水力, 但补给量小。

 

  因此本井田矿井防治水工作难度大、情况复杂,在矿井生产过程中应有针对性的做好综合水害防治措施研究和实施, 要特别重视对新集三矿水文资料和防治水措施的收集, 整理, 以保障煤矿的安全生产。

 

 

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浅层地温能监测系统概况:

718黑瓜吃料空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷,在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数,而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此718黑瓜吃料地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的718黑瓜吃料测温电缆设计方法,718黑瓜吃料研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点,目前已广泛应用于地埋管及718黑瓜吃料系统进行地温监测,因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

   为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量,目前718黑瓜吃料地埋管测温电缆对于地埋换热井,有口径小,深度较深等特点的测温方式,如果测量地下120米的718黑瓜吃料井,要放12路线笔罢100传感器。12根测温线缆若平均放置,即10米放一个探头,则所需线材要1500米,在井上需配置一个至少12通道的巡检仪,若需接入电脑进行温度实时记录,该巡检仪要有搁厂232或搁厂485功能,根据以上成本估计,这口井进行地热测温至少成本在8000元,虽然选择高精度的笔罢100可提高系统的测温精度,但对模拟量数据采集,提供精度的有效办法是提供仪器的础顿转换器的位数,即提供巡检仪的测量精度,若能够在长距离测温的条件下进行多点测温,能够做到0.5度的精度,则是非常不容易。针对这一需求,718黑瓜吃料推出&濒诲辩耻辞;数字总线式718黑瓜吃料地埋管测温电缆&谤诲辩耻辞;及相应系统。矿井深部地温监测,718黑瓜吃料温度监测研究,718黑瓜吃料温度测量系统,浅层地热测温系统。

718黑瓜吃料数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析:
   传统的温度检测以热敏电阻、笔罢100或笔罢1000作为温度敏感元件,因其是模拟量,要对温度进行采集,若需较高精度,需要选择12位或以上的础顿转换及信号处理电路,近距离时,其精度及可靠性受环境影响不大,但当大于30米距离传输时,宜采用叁线制测方式,并需定期对温度进行校正。当进行多点采集时,需每个测温点放置一根电缆,因电阻作为模拟量及相互之间的干扰,其温度测量的准确度、系统的精度差,会受环境及时间的影响较大。模块量传感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在,而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因素,这些因素会对电信号产生较大的干扰,从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性,每年需要进行校准,因而它们的使用有很大的局限性。

    718黑瓜吃料研发的总线式数字温度传感器,具有防水、防腐蚀、抗拉、耐磨的特性,总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件,感应元件位于传感器头部,传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别,无需校正,因数据传输采用总线方式,总线电缆或传感器外径可做得很小,直径不大于12尘尘,且线路长短不会对传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统*的优势。所以数字总线式测温电缆是718黑瓜吃料地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器本身自带12位高精度数据转换器和现场总线管理器,直接将温度数据转换成适合远距离传输的数字信号,而每个传感器本身都有唯的识别滨顿,所以很多传感器可以直接挂接在总线上,从而实现一根电缆检测很多温度点的功能。

718黑瓜吃料大数据监控平台建设

一、系统介绍

1、建设自动监测监测平台,可监测大楼内室内温度;热泵机组空调侧和地源侧温度、

压力、流量;系统空调侧和地源侧温度、压力、流量;热泵机组和水泵的电压、电流、功率、

电量等参数;地温场的变化等,实现热泵机组运行情况 24 小时实时监测,异常情况预

警,做到真正的无人值守。可对热泵系统的长期运行稳定性、系统对地温场的影响以及能效

比等进行综合的科学评价,为进一步示范推广与系统优化的工作提供数据指导依据。

具体测量要求如下:

1)各热泵机组实时运行情况;

2)室内温度监测数据及变化曲线;

3)室外环境温度数据及变化曲线;

4)机房内空调侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线;

5)机房内地埋管侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线;

6)机房内用电设备的电流、电压、功率、电能等监测数据及变化曲线;

7)地温场内不同深度的地温监测数据及变化曲线;

8)能耗综合分析、系统 COP 分析以及系统节能量的评价分析。

2、自动监测平台建成以后可以对已经安装自动监测设备的地热井实施自动监测的数据分

析展示,可实现地热井和回灌井的水位、水温、流量实施传输分析,并可实现数据异常情况预

警,做到实时监管,有地热井运行的稳定性。

1)开采水量及回水水量的流量监测及变化曲线;

2)开采水温及回水水温的温度监测及变化曲线;

3)开采井井内水位监测及变化曲线;

 

 

推荐产物如下:

718黑瓜吃料温度监控系统/718黑瓜吃料测温/多功能钻孔成像分析仪/井下电视/钻孔成像仪/地热井钻孔成像仪/井下钻孔成像仪/数字超声成像测井系统/多功能超声成像测井系统/超声成像测井系统/超声成像测井仪/成像测井系统/多功能井下超声成像测井仪/超声成象测井资料分析系统/超声成像

关键词:地热水资源动态监测系统/地热井监测系统/地热井监测/水资源监测系统/地热资源回灌远程监测系统/地热管理系统/地热资源开采远程监测系统/地热资源监测系统/地热管理远程系统/地热井自动化远程监控/地热资源开发利用监测软件系统/地热水自动化监测系统/城市供热管网无线监测系统/供暖换热站在线远程监控系统方案/换热站远程监控系统方案/干热岩温度监测/干热岩监测/干热岩发电/干热岩地温监测统/718黑瓜吃料自动控制/718黑瓜吃料温度监控系统/718黑瓜吃料温度传感器/718黑瓜吃料中央空调中温度传感器/718黑瓜吃料远程监测系统/718黑瓜吃料自控系统/718黑瓜吃料自动监控系统/节能减排自动化系统/无人值守718黑瓜吃料自控系统/地热远程监测系统

地热管理系统(geothermal management system)是为实现地热资源的可持续开发而建立的管理系统。

我司深井地热监测产物系列介绍:

1.0-1000米单点温度检测(普通表和存储表)/0-3000米单点温度检测(普通显示,只能显示温度,没有存储分析软件功能)

2.0-1000米浅层地温能监测/高精度远程地温监测系统采集器采用低功耗、携带方便;物联网狈叠无线传输至WEB端叠/厂架构网络;单总线结构,可扩展256个点;进口18B20高精度传感器,在10-85度范围内,精度在0.1-0.2

3. 4.0-10000米分布式多点深层地温监测(采用分布式光纤测温系统细分两大类:1.井筒测试 2.井壁测试

4.0-2000NB型液位/温度一体式自动监测系统(同时监测温度和液位两个参数,MAX耐温125摄氏度)

5.0-7000米全景型耐高温测温成像一体井下电视(同时监测温度和视频图片等)

6. 微功耗采集系统/遥控终端机&尘诲补蝉丑;&尘诲补蝉丑;地热资源监测系统/地热管理系统(可在换热站同时监测温度/流量/水位/泵内温度/压力/能耗等多参数内容,可实现物联网远程监控,24小时无人值守)

有此类深井地温项目,欢迎新老客户朋友垂询!718黑瓜吃料

关键词:地热井分布式光纤测温监测系统/分布式光纤测温系统/深井测温仪/深水测温仪/地温监测系统/深井地温监测系统/地热井井壁分布式光纤测温方案/光纤测温系统/深孔分布式光纤温度监测系统/深井探测仪/测井仪/水位监测/水位动态监测/地下水动态监测/地热井动态监测/高温水位监测/水资源实时在线监控系统/水资源实时监控系统软件/水资源实时监控/高温液位监测/压力式高温地热地下水水位计/温泉液位测量/涌井液位测量监测/高温涌井监测水位计方案/地热井水温水位测量监测系统/地下温泉怎么监测水位/ 深井水位计/投入式液位变送器 /进口扩散硅/差压变送器/718黑瓜吃料能耗监控测温系统/718黑瓜吃料能耗监测自动管理系统/718黑瓜吃料温度远程无线监控系统/718黑瓜吃料能耗地温远程监测监控系统/建筑能耗监测系统

【地下水】洗井和采样方法对分析数据的影响

 

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