xx矿水文观测孔设计 

郏县大兴煤业有限公司水文观测孔设计

摘要：介绍了大兴煤业为获取准确的水文地质资料，决定采取井下施工钻

孔，并经过现有资料的分析，对钻孔设计、钻机选择、钻孔位置等进行确定，从而确保矿井安全生产的一些具体做法。 关键词：水文观测；钻孔；含水层；水压

0 引言

郏县大兴煤业有限公司位于平顶山市郏县黄道乡叶沟村北部，南距郏县县城17Km。矿井二1煤层资源储量1208.87×104t，其中动用的资源储量(111b)类170.15万t，探明的经济基础储量（121b）类391.51万t，推断的内蕴经济的资源量647.21万t；保有的资源储量1038.72万t。本区地质构造简单，煤层层位基本稳定，水文地质条件中等，工程地质条件简单，具有较好的开采条件。

1 水文观测孔设计目的

由于郏县大兴煤业有限公司开采的二1煤层底板以下寒武系、石炭系灰岩的含水性及水压不清楚，其水压资料直接关系到二1煤层开采方案的设计。为此，特设计二1煤层底板水文观测孔。

2 水文地质分析

依据区域水文地质特征并结合矿区岩性及含水性等特征，对主要含隔水层划分如下： 2.1 水文地质边界条件

景家洼正断层沟通了矿区与西部寒武系强含水层的水力联系，为矿区的补给边界；北部聂沟正断层切断了矿区与北部含水层的水力联系，构成阻水边界；南部1.32km为杏树口平移断层，使二1煤层顶、底板直接充水含水层与石炭系太原组地层接触，构成弱透水边界；东部无限边界。 2.2 主要含水层与隔水层

（1）寒武系张夏组白云质灰岩含水层

在矿区无出露，厚52.10m，由西向东埋深增大，岩溶裂隙的发育程度和富水性也随之减弱。属于弱富水的岩溶裂隙承压水，是二1煤层底板水的间接充水含水层。

（2）本溪组铝土质泥岩隔水层

在矿区无出露，厚4.70～34.20m，平均厚10.60m。由北向南埋深增大，分布连续，隔水性良好，可视为石炭寒武上下两含水层的隔水层。

（3）太原组上、下部石炭系灰岩含水层与中部砂泥岩隔水层发育在井田西部，被第四系覆盖。

下部石灰岩含水层，厚8.44～17.69m，平均厚13.28m。由北向南埋深增大，岩溶裂隙的发育程度和富水性也随之减弱，属弱富水的岩溶裂隙承压水，是二1煤层底板的间接充水含水层。据抽水实验，单位涌水量0.00264升/秒·米，渗透系数0.00505米/日，水位标高355.34m。

上部石灰岩含水层，厚8.17～27.35m，平均厚13.34m。随着由北向南含水层埋深增加，岩溶裂隙发育程度和富水性也随之减弱，水位标高也随着降低。属弱富水的岩溶裂隙承压水，是二1煤层底板水的直接充水含水层。根据抽水资料，单位涌水量0.00308升/秒·米，渗透系数0.0107米/日，水位标高：349.14m～279.67m。水质类型HCO3-Na-Ca-Mg型。

中部砂泥岩隔水层，厚18.30～32.70m，泥质岩类占60%以上，是一个良好的隔水层。

（4）二1煤层的顶板砂岩含水层

煤层顶板由砂锅窑砂岩、香炭砂岩及大占砂岩组成，厚17.40～74.39m，平均厚52.54m。露头区和风化带裂隙发育，透水性好，深部裂隙不发育，富水性弱。属弱富水的裂隙承压水，是二1煤层顶板的直接充水含水层。据抽水资料，单位涌水量0.00503升/秒·米，渗透系数0.00662米/日，水位标高356.42m，水质类型HCO3-Na-Ca-Mg型。 2.3 断层带水文地质特征

（1）景家洼正断层

在本矿井田的西部通过，该断层落差60～100m，断层南西盘对口部位

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岩性为太原组和张夏组地层，多为脆性岩石。因此，除断层带本身含有一定的构造裂隙承压水外，还使矿区与西部寒武系的强含水层勾通。

（2）老庄逆断层

在矿区的西部通过，该断层落差30～50m，对上盘(东部)二1煤层顶板直接对口煤系地层，断层可视阻水边界。对下盘(西部)二1煤层顶板直接对口太原组，断层可视为弱透水边界。 2.4 矿床充水因素分析

井田以走向长臂采煤法开采多年，原井田+100m以上大部采空。现未采煤层主要在+100～100m，+100以上只剩余少部分。

2000年以前，井田内井巷系统工程未全部形成，井下涌水量不稳定，涌水量在60～180m3/h。2000年以来，井下涌水量逐渐下降，目前的正常涌水量10～20m3/h，最大涌水量30m3/h。

《河南省郏县黄道乡原田大刘山煤业有限公司储量报告》预测正常涌水量80m3/h，最大涌水量120m3/h。

井田内最大涌水量主要受大气降水影响，井田下一步向-100m水平开采，正常涌水量会加大，预计正常涌水量80～120m3/h，建议增大井下排水设备。

目前的井下涌水量较小，地下水处于半枯竭状态，与《河南省禹县煤田郏县大刘山井田勘探地质报告》测得的涌水量差距较大。其原因是本地区煤、铝资源已全面开采多年，地下含水层的含水量大幅度下降。尤其是井田东部为无限阻水边界，新峰矿务局六矿在东部开采多年，现开采标高低于本井田，是本井田涌水量下降的重要影响因素。 2.5 矿床水文地质勘查类型

矿区煤层的顶底板直接充水含水层单位涌水量均小于0.1升/秒·米。水文地质条件都比较简单，且以顶板砂岩裂隙含水层充水为主。按照《煤炭资源勘探规范》，矿区水文地质类型为中等。 2.6 矿井涌水量预测

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根据河南省有色金属地质矿产局第四地质大队2007年8月编写的《河南省郏县景家洼煤业有限公司大刘山煤业分公司二1煤层储量核实报告》，矿井正常涌水量80m3/h,最大为120m3/h。 2.7 水文观测孔数量及位置

初步布置水文观测孔2个。其中

1#观测孔设计在一采区皮带运输下山巷道中，其坐标 X：3774874.035， Y：38423943.885， Z：-81.6m。 2#观测孔设计在一采区轨道运输下山巷道中，其坐标 X：3774890.694， Y：38423973.548， Z：-82.3m。 2.8 孔深及孔径。

孔深：

根据寒武灰岩的位置确定了1#观测孔深105m，探入寒武灰岩10m。 根据L6灰岩的位置确定了2#观测孔深85m，探入L6灰岩6m。（由于柱状资料所限，不能准确查出二1煤层距寒武灰岩精准距离，以上孔深数据均为根据原大刘山煤矿初步设计、大刘山煤矿综合柱状图资料查询判断数值）

孔径：两个观测孔径均为75mm。 2.9 寒武系灰岩溶水水压预测。

根据查阅矿井井上下对照图，矿井灰岩露头标高：Z1=300m,根据查阅矿井采掘工程平面图，钻孔孔口标高Z2分别为1#孔-81.6,2#孔为-82.3m。

1#孔水压=（Z1-Z2）/100=300-（-81.6）/100=3.8MPa 2#孔水压=（Z1-Z2）/100=300-（-82.3）/100=3.8MPa

3 钻孔施工

3.1 钻孔施工要求

（1）孔口套管长25m（水压在1MPa时，套管长度>5m；水压在1-2MPa时，套管长度>10m；水压在2-3MPa时，套管长度>20m；水压>3MPa时，套管长度>20m）。

（2）要求固管后做耐压试验，耐压值应>5MPa

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（3）必须安装控制闸阀、防喷、反压装置及可安装测压表的装置。 （4）施工单位应根据设计编制钻孔施工安全技术措施。 3.2 钻探验证设计

（1）验证钻孔布置

此次钻探真对寒灰含水层和石炭系L6灰岩含水层，其钻孔参数较为简单。均为垂直二1煤底板打钻孔。

（2）单孔设计

所有验证钻孔设计均为俯角孔，采用金刚石钻头钻进，钻孔第一层开孔?113mm，下入?89mm套管，套管长度15m，1#孔第二层下到铝土，将寒灰上部所有含水层全部堵好，寒灰与其它含水层不窜水。下第二层套管后换?66mm的取芯钻或金刚石钻头，钻进至终孔。2#孔第二层下到石炭系中部隔水层。下套管时，外口连接加工好的高压法兰盘，法兰盘外连接装压力表的短节，短节外接三通，然后接高压闸阀。 3.3 钻探施工

（1）钻机的选择

钻孔施工采用杭钻ZLY537-150型全方位防爆液压钻机一台， NB-6/3-7.5型注浆泵一台。

ZLY537- 150型钻机

适用钻孔角度范围0°～360°，钻进能力孔深达到150m，钻杆直径适用Φ75mm钻杆钻进；立轴提升能力20KN，给进力15.5KN；升降机提升能力2000kg；外形尺寸1600×950×1500mm，总重量850kg。电动机型号Y180M-4，额定功率11.0KW。

NB-6/3-7.5型注浆泵

NB-6/3-7.5型三缸泵为卧式往复单作用活塞泵。该泵具有两种缸径和四档速度，最大流量250L/min，最大压力可达6Mpa，外形尺寸长、宽、高1000×995×650，总重量520Kg。

（2）钻孔定位及开孔

钻孔定位由矿专业测量人员按设计要求进行标定，钻机固定后按钻孔

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