燒變巖水文地質(zhì)參數(shù)分析范文

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1研究區(qū)疏干井概況

大南湖二號露天煤礦開采過程中，采掘場首先揭露第四系、侏羅系地層和燒變巖層，屆時(shí)燒變巖含水層潛水將涌入采掘場，成為采掘場直接充水水源。根據(jù)拉溝位置南側(cè)Ⅲ火燒區(qū)燒變巖含水層組在空間展布上的特點(diǎn)，需要采用地表降水井疏干方式預(yù)先降低燒變巖該含水層組地下水位，并在南幫、非工作幫相應(yīng)平盤設(shè)排水溝和集水坑，利用工作面潛水泵排除地下水［3］。本次施工的疏干降水井為地表預(yù)先疏干，適用于水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件較復(fù)雜的工作區(qū)。在Ⅲ火燒區(qū)地表施工6口疏干鉆孔，用深井泵將充水巖層地下水排出地表，預(yù)先降低水位和水壓，可減小采掘場排水壓力。

2Ⅲ火燒區(qū)燒變巖發(fā)育情況

2.1Ⅲ燒變巖發(fā)育范圍Ⅲ火燒區(qū)位于井田中部，走向近南西－北東向，東西長約3000m，南北寬約1400m，火燒面積大約4.2km2，造成礦區(qū)東南部3~30煤層燒蝕，見圖1。燒蝕深度最淺101.62m，最深226.42m，燒變巖厚度12.85~188.22m，地面標(biāo)高414.03~454.35m，第四系厚度0~13.10m。［1］水位埋深5.50~57.54m。水化學(xué)類型為Cl-Na型，礦化度16.5g/L［1］。本次施工針對該含水層進(jìn)行抽水試驗(yàn)，單位涌水量為4.995~58.995L/s.m，為強(qiáng)~極強(qiáng)富水含水層。該含水層的特性是接受大氣降水能力強(qiáng)，接受地下水補(bǔ)給較快，賦水空間大和下伏地層水力聯(lián)系密切。

2.2Ⅲ燒變巖露頭特征工作區(qū)6口降水井的孔位開孔即為燒變巖，周圍低洼地帶有少量的第四系細(xì)沙覆蓋，大部分地帶都為燒變巖直接出露區(qū)。燒變巖原巖主要為泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、炭質(zhì)泥巖及煤層，粒級偏小，在地層含硅質(zhì)、泥質(zhì)較多的層段，原巖燒變易發(fā)生陶瓷化。根據(jù)對露頭的觀察發(fā)現(xiàn)，燒變巖較為破碎，裂隙極為發(fā)育，具有一定的儲水空間，是良好的透水通道。具體見圖1~圖4露頭照片。煤層的火燒導(dǎo)致燒變巖改變了原巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，烘烤裂隙、燒融空隙、坍塌空隙都在燒變巖含水層不同程度的發(fā)育，因而燒變巖的儲水空間大小及導(dǎo)水通道的良莠具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性，這在6口降水井的滲透系數(shù)差別上也有所體現(xiàn)。

3降水井抽水試驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)

3.1降水井水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算6口降水井穿過均穿過燒變巖含水層，且燒變巖含水層頂界有自由水界面，為潛水含水層，所以參考潛水完整井計(jì)算公式。根據(jù)已知水文地質(zhì)參數(shù)（表1），參照潛水完整井計(jì)算公式（1）可得含水層滲透系數(shù)K及抽水影響半徑R，各井參數(shù)見表2。

3.2水文地質(zhì)參數(shù)差異性分析SJ6抽水試驗(yàn)較其他5井降深小、單位涌水量大，基本要差一個(gè)數(shù)量級，分析其原因有兩方面。（1）鉆探工藝不同。SJ6是采用沖擊鉆大鉆頭成孔，會(huì)導(dǎo)致成孔口徑大，填入的礫料量多，過水面積大；再者沖擊鉆會(huì)震碎井筒周圍本已破碎且裂隙發(fā)育的燒變巖巖層，形成井筒周圍的附加裂隙，增加了含水層導(dǎo)水通道，進(jìn)一步加大其進(jìn)水面積。（2）燒變孔洞。推測SJ6井筒周圍是原煤層燒燃坍塌，空隙發(fā)育，上部巖層燒變、破碎、坍塌嚴(yán)重的區(qū)域，地下燒變巖含水層孔隙、裂縫及空洞極為發(fā)育。其他5井的燒變巖坍塌破碎程度較低。

4結(jié)論

在燒變區(qū)域泥巖燒變后變形，裂隙孔隙發(fā)育，而砂巖在受煤層烘烤燒結(jié)后產(chǎn)生大量的裂隙孔隙形成導(dǎo)水通道，加之煤層燃燒后導(dǎo)致上覆巖層的坍塌，加大了燒變巖含水層的含水空間及導(dǎo)水通道。燒變巖受大氣降水、雪融水的補(bǔ)給形成燒變巖潛水巖。燒變巖含水層滲透性極好，水豐度大，為極強(qiáng)富水性巖層；且具備良好的透水通道，地下水徑流補(bǔ)給迅速，層內(nèi)水力關(guān)系密切，燒變巖含水層的非均質(zhì)性極強(qiáng)。

作者：劉同慶 楊雪 徐克全 單位：山東省煤田地質(zhì)局第五勘探隊(duì)