鲁新煤矿水文地质补勘竣工总结地质报告讲解.docx

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鲁新煤矿水文地质补勘竣工总结地质报告讲解

鲁新煤矿首采工作面水体下安全开采技术研究

鲁新煤矿水文地质补勘竣工总结地质报告

新汶矿业集团地质勘探有限责任公司

2013年9月

编制单位：

新汶矿业集团地质勘探有限责任公司

总经理：

王恒强

总工程师：

赵兰春

报告编写：

王心玉高祥川

野外地质：

王心玉于洪岭

制图:

和小惠郁艳萍

审核：

李经海

附图目录

1、补勘水文钻孔工程布置图

2、补勘水文钻孔柱状图

3、钻孔抽水试验成果图

4、煤岩层对比图

5、补勘水文地质剖面图

附表目录

1、钻孔综合确定成果表

2、钻孔孔斜测量成果表

3、钻孔地温测量成果表

4、钻孔抽水试验成果表

附件

1、钻孔水质检测报告

一、概况

鲁新井田处于锡林郭勒盟高原，位于大兴安岭西坡，为大兴安岭山地和内蒙古高原的衔接部位，地面标高海拔+868～+922m。

除丘陵山顶局部出露基岩外，均为第四系表土覆盖。

井田南北长8.6km，东西宽5.4km，面积46.25km2，其中含煤面积34.53km2。

矿井采用立井开拓，于2008年8月31日开工建设，计划2013年12月份完成首采面安装并试生产。

矿井设计生产能力5.0Mt/a。

2012年12月北京天地科技股份有限公司开采设计事业部提出了《鲁新煤矿首采工作面水体下安全开采技术研究--鲁新煤矿水文地质补勘设计》（以下简称《补勘设计》），2013年2月集团公司组织有关专家对《补勘设计》进行了审查，作为补勘钻孔工程施工的依据。

鲁新井田首采区内，6、9、11煤层都存在着直接顶板为砂砾岩含水层的区域，在该区域回采时，存在出水、溃砂威胁。

必须采取合理的防治水技术措施，才能实现工作面的安全生产。

综合以往水文地质工作取得的成果及存在的问题，结合井田生产建设阶段的要求及有关规范，煤系砂岩地层含水层和新近系含水层均为影响矿井安全生产的重要含水层，而现有资料对煤系地层含水层与新近系含水层的认识程度不足，无法制定安全合理的矿井和工作面防治水技术措施，也就无法保证矿井的生产安全，因此，必须进行水文地质补勘，且将补勘孔留作长期观测孔，长期监测地下水动态，为制定合理的防治水技术措施提供可靠的技术资料，为防治水方案、开采方案的制定提供可靠依据，这是实现首采工作面和后续工作面安全开采的前提和基础。

2013年5月20日至2013年8月18日进行了补勘钻孔的野外施工，共完成钻探工程量2659.35m。

根据钻探、测井、抽水试验获取的地质、水文地质资料及水样测试等资料编制了本报告。

二、补充勘探设计主要技术要求

（一）、钻孔布置

1、布孔原则

（1）本次补勘的目的是为实现首采工作面的安全开采提供依据，因此本次补勘的重点选择在首采工作面，并尽量兼顾后续工作面，为后续工作面的开采提供依据；

（2）为了实现经济合理的原则，钻孔位置尽量布置在采动影响范围之外，距离工作面边界150～200m，留做长观孔使用；

（3）勘探层位主要为首采面的11、9、6煤层顶板砂岩含水层和新近系含水层。

2、钻孔布置

本次补勘共施工11个地面钻孔，其中，11煤层至9煤层顶板砂岩含水层孔暂定为6个（实际施工数目须根据施工过程中实际揭露含水层情况而定）、9煤层至6煤层顶板砂岩含水层孔2个、6煤层顶板砂岩含水层孔1个，新近系含水层孔2个，各孔位置见表1。

（二）、钻孔结构及技术要求

1、钻孔结构及施工

（1）孔深：

按表1进行；

（2）孔斜：

按规程要求进行；

（3）孔径：

抽水孔井管直径建议按133mm考虑，可根据所选抽水设备加以调整；

（4）采用合适的过滤器，既要保证施工效果，又要保证抽水效果；

（5）止水层位和止水材料要满足止水要求；

（6）取芯率按规程要求，并要求做好岩芯摆放，对岩芯进行编号，贴上标签，注明取样日期、深度和岩性，并通知有关部门采取样品，未经委托单位和设计方许可，不能擅自处理；

（7）抽水试验结束后，精确测量钻孔坐标；

（8）各取芯钻孔全孔进行常规测井；

（9）各孔均留做长观孔；

（10）施工顺序：

每组钻孔按照钻孔深度由浅到深施工，即每组钻孔先施工浅部钻孔，后施工深部钻孔。

钻孔布置表1

钻孔

名称

钻孔位置

坐标

孔深

（m）

取芯

层位

钻孔

用途

水1

X=20663429.33

Y=5071421.45

至基岩

新近系取芯

新近系含水层，长观

水2

X=20663590.20

Y=5071017.82

至11煤层

基岩取芯

11煤层至9煤层间下段含水层，抽水、长观

水3

X=20663621.55

Y=5070991.76

至11煤层

11煤层至9煤层取芯

11煤层至9煤层间上段含水层，抽水、长观

水4

X=20663424.19

Y=5070461.01

至11煤层

基岩取芯

11煤层至9煤层间下段含水层，抽水、长观

水5

X=20663397.97

Y=5070429.70

至11煤层

11煤层至9煤层取芯

11煤层至9煤层间上段含水层，抽水、长观

水6

X=20663372.10

Y=5070398.81

至9煤层

9煤层至6煤层取芯

9煤层直接顶板含水层，

抽水、长观

水7

X=20663063.23

Y=5070029.91

至6煤层

无

6煤层直接顶板含水层，

长观

水8

X=20663037.51

Y=5069999.20

至11煤层

基岩取芯

11煤层至9煤层间下段含水层，抽水、长观

水9

X=20663011.79

Y=5069968.48

至11煤层

11煤层至9煤层取芯

11煤层至9煤层间上段含水层，抽水、长观

水10

X=20662985.41

Y=5069936.97

至9煤层

9煤层至6煤层取芯

9煤层直接顶板含水层，

抽水、长观

水11

X=20662958.95

Y=5069905.06

至基岩

新近系取芯

新近系含水层，

长观

2、抽水试验技术要求

抽水孔进行抽水试验时，要对已施工钻孔进行同步水位观测。

稳定流抽水试验技术要求：

（1）抽水前，必须观测天然水位，并且进行洗孔。

（2）准确记录抽水开始时间，稳定时间，观测水位时间应与观测孔观测时间相对应；

（3）进行三次水位下降，最大降深介于含水层厚度的1/3～1/2之间。

三次降深最好符合：

S1=Smax；S2=2/3Smax；S3=1/3Smax。

（4）稳定延续时间，延续时间必须符合有关规程要求。

（5）抽水试验过程中，在试验开始前，观测一次水温，然后每隔4小时观测一次，并同时观测气温。

观测水温时，要求温度计在水中浸没10～15分钟。

（6）抽水试验结束后或抽水试验过程中因故停抽，均要求对抽水孔和其它观测孔进行水位恢复观测，恢复水位的观测频率为1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30min（累积时间），以后每隔30分钟观测一次，直至结束。

3、长观孔观测要求

抽水试验结束后，对已施工钻孔要进行长期观测。

三、工程施工情况

新汶矿业集团地质勘探有限责任公司接到施工任务后，安排160号钻机施工，卢广胜负责现场施工，于洪岭、王心玉为现场地质技术负责人，周佳为现场测井负责人，共同完成该补勘项目的野外施工。

（一）、钻探工程量

本次水文补勘共施工11个钻孔，工程量2659.35m。

8个钻孔各进行一次抽水试验。

其中，水2、水4、水5、水8、水9孔终孔层位为11煤层底板，水6、水10孔终孔层位为9煤层底板，水1、水11孔终孔层位为进入基岩，水7孔终孔层位为6煤层底板，水3孔终孔层位为进入凝灰岩6.23m。

详见下表3。

说明：

水3号孔原设计终孔层位为11煤层底板，由于钻孔钻进时发现该处地层与预想地层差距较大，层位不易确定，经过跟矿方商议决定，终孔层位改为揭露凝灰岩，以准确判定地层层位。

图1补勘工程图

水文补勘钻探工程量一览表表2

孔号

钻孔坐标

工程量

（m）

终孔层位

用途

X

Y

Z

水1

5071534.182

20663403.732

872.387

109.35

基岩

新近系含水层长观孔

水2

5071016.964

20663588.689

872.471

149.41

11煤层底板

11煤层至9煤层下段含水层抽水，长观

水3

5070989.531

20663626.394

872.620

533.88

11煤层底板

11煤层至9煤层上段含水层，抽水、长观

水4

5070462.261

20663424.149

872.367

241.65

11煤层底板

11煤层至9煤层间下段含水层，抽水、长观

水5

5070428.226

20663399.887

872.417

252.86

11煤层底板

11煤层至9煤层上段含水层，抽水、长观

水6

5070401.381

20663373.745

872.219

215.81

9煤层底板

9煤层直接顶板含水层，抽水、长观

水7

5070045.424

20663059.251

872.207

214.01

6煤层底板

6煤层直接顶板含水层，长观

水8

5069994.528

20663038.161

873.056

292.64

11煤层底板

11煤层至9煤层间含水层，抽水、长观

水9

5069517.967

20662627.492

872.117

295.92

11煤层底板

11煤层至9煤层间含水层，抽水、长观

水10

5069933.957

20662988.214

872.116

250.60

9煤层底板

9煤层直接顶板含水层，抽水、长观

水11

5069899.399

20662962.678

872.244

103.22

基岩

新近系含水层,长观

总计

2659.35

（二）孔位测量

补勘钻孔水2、水3、水4、水5、水6、水7、水8、水10、水11复测坐标与设计坐标误差在5m以内，由于水1号孔位于牧户土豆地内，经过与矿方协商，水1孔向北移70m，水9号孔由天地科技股份有限公司开采设计事业部修改，水9孔向西南移500m。

（三）施工设备

1、钻探设备：

配TXB—1000A型钻机3台；NBB-250/60型泥浆泵3台；100马力柴油机3台；17米钻塔3部，柴油发电机组一部。

2、抽水设备：

深井潜水泵6台；测管及配套工具4套，

（四）施工工艺

1、施工工序

钻孔施工时采用分段施工二次成孔方法，即先用小径施工至终孔层位后，进行地球物理测井取得地质资料，然后再进行扩孔、下套管、止水、洗井、抽水试验等工作，取得水文地质资料。

2、钻进施工时的机具配置

取芯钻进时，松散层中采用ф108mm短岩芯管或取土器取芯钻进，随着钻孔的延深，改为长岩芯管，进入基岩后，钻具配置为ф50mm钻杆+ф65mm加重钻铤+ф89mm岩芯管+取芯钻头。

扩孔时用ф245mm、ф219mm、ф190mm、ф133mm钻头，配备ф83mm加重管，确保孔斜达到要求。

3、钻孔结构及套管应用

水1号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф219mm钻头扩孔至30.00m；下ф168mm井口管30.10m，高出地表0.10m。

用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆，然后用ф89mm取芯钻头钻进至终孔深度109.35m，用水泥封闭90.00～109.35m，再用ф133mm钻头扩孔至90.00m，于46.18～90.00m下ф89mm花管43.82m，上部接ф89mm实管46.48m，高出地面0.30m，花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量的清水反复洗井至水清沙净后，安装YHYC200型水位遥测仪。

图2水1号孔、水2号孔钻孔结构图

水2号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф245mm钻头扩孔至16.43m，下ф219mm井口管16.63m，高出地表0.20m，用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф89mm取芯钻头钻进至11煤层底板后，用水泥封闭120.00～149.41m，用ф190mm扩孔钻头扩至104.00m，下ф146mm套管104.30m，高出地面0.30m，用2t水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф133mm钻头扩孔至120.00m，于孔深99.00～120.00m下入ф89mm花管21.00m，抄手段长5.00m。

花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量清水反复洗井至水清沙净后进行9煤层至11煤层下段含水层抽水试验。

抽水完成后观测恢复水位达规范要求后安装YHYC200型水位遥测仪。

水3号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф245mm钻头扩孔至15.71m，下ф219mm井口管15.80m，高出地表0.09m，用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф89mm取芯钻头钻进至凝灰岩后，用4t水泥自孔底封至114.65m。

用ф190mm扩孔钻头扩至94.50m，下ф146mm套管94.80m，高出地面0.30m，用2t水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф133mm钻头扩孔至114.65m，于孔深88.96～114.65m下入ф89mm花管25.69m，抄手段长5.54m。

花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量清水反复洗井至水清沙净后进行9煤层至11煤层上段含水层抽水试验。

抽水完成后观测恢复水位达规范要求后安装YHYC200型水位遥测仪。

图3水3号孔、水4号孔钻孔结构图

水4号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф245mm钻头扩孔至15.17m，下ф219mm井口管15.26m，高出地表0.09m，用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф89mm取芯钻头钻进至11煤层底板后，用水泥封闭236.00～241.65m，用ф190mm扩孔钻头扩至212.00m，下ф146mm套管212.37m，高出地面0.37m，用4t水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф133mm钻头扩孔至236.00m，于孔深207.00～236.00m下入ф89mm花管29.00m，抄手段长5.00m。

花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量清水反复洗井至水清沙净后进行9煤层至11煤层下段含水层抽水试验。

抽水完成后观测恢复水位达规范要求后安装YHYC200型水位遥测仪。

水5号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф245mm钻头扩孔至18.81m，下ф219mm井口管18.98m，高出地表0.17m，用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф89mm取芯钻头钻进至11煤层底板后，用0.5t水泥自孔底封至218.00m。

用ф190mm扩孔钻头扩至191.00m，下ф146mm套管191.36m，高出地面0.36m，用3.5t水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф133mm钻头扩孔至218.00m，于孔深186.00～218.00m下入ф89mm花管32.00m，抄手段长5.00m。

花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量清水反复洗井至水清沙净后进行9煤层至11煤层上段含水层抽水试验。

抽水完成后观测恢复水位达规范要求后安装YHYC200型水位遥测仪。

水6号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф245mm钻头扩孔至18.84m，下ф219mm井口管15.04m，高出地表0.20m，用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф89mm取芯钻头钻进至9煤层底板后,用水泥封闭197.00～215.81m，用ф190mm扩孔钻头扩至168.00m，下ф146mm套管168.37m，高出地面0.37m，用3t水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф133mm钻头扩孔至197.00m，于孔深163.00～197.00m下入ф89mm花管34.00m，抄手段长5.00m。

花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量清水反复洗井至水清沙净后进行6煤层至9煤层间含水层抽水试验。

抽水完成后观测恢复水位达规范要求后安装YHYC200型水位遥测仪。

图4水5号孔、水6号孔钻孔结构图

水7号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф245mm钻头扩孔至15.81m，下ф219mm井口管15.92m，高出地表0.11m，用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф89mm取芯钻头钻进至6煤层底板后,用水泥封闭201.02～214.01m，用ф190mm扩孔钻头扩至174.00m，下ф146mm套管174.20m，高出地面0.20m，用4t水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф133mm钻头扩孔至201.02m，于孔深166.48～201.02m下入ф89mm花管34.54m，抄手段长7.52m。

花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量清水反复洗井至水清沙净后安装YHYC200型水位遥测仪。

水8号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф245mm钻头扩孔至16.30m，下ф219mm井口管16.67m，高出地表0.37m，用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф89mm取芯钻头钻进至11煤层底板后,用水泥封闭276.60～292.64m，用ф190mm扩孔钻头扩至244.25m，下ф146mm套管244.65m，高出地面0.40m，用4.5t水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф133mm钻头扩孔至276.60m，于孔深239.25～276.60m下入ф89mm花管37.35m，抄手段长5.00m。

花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量清水反复洗井至水清沙净后进行9煤层至11煤层间含水层抽水试验。

抽水完成后观测恢复水位达规范要求后安装YHYC200型水位遥测仪。

图5水7号孔、水8号孔钻孔结构图

水9号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф245mm钻头扩孔至15.14m，下ф219mm井口管15.36m，高出地表0.22m，用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф89mm取芯钻头钻进至11煤层底板后,用水泥封闭278.00～295.92m，用ф190mm扩孔钻头扩至243.00m，下ф146mm套管243.30m，高出地面0.30m，用4t水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф133mm钻头扩孔至278.00m，于孔深235.00～278.00m下入ф89mm花管43.00m，抄手段长8.00m。

花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量清水反复洗井至水清沙净后进行9煤层至11煤层间含水层抽水试验。

抽水完成后观测恢复水位达规范要求后安装YHYC200型水位遥测仪。

图6水9号孔、水10号孔钻孔结构图

水10号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф245mm钻头扩孔至15.42m，下ф219mm井口管15.52m，高出地表0.10m，用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф89mm取芯钻头钻进至9煤层底板后,用水泥封闭244.55～250.60m，用ф190mm扩孔钻头扩至203.40m，下ф146mm套管203.70m，高出地面0.30m，用3t水泥壁后注浆至孔口返浆。

用ф133mm钻头扩孔至244.55m，于孔深196.36～244.55m下入ф89mm花管48.19m，抄手段长7.04m。

花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量清水反复洗井至水清沙净后进行6煤层至9煤层间含水层抽水试验。

抽水完成后观测恢复水位达规范要求后安装YHYC200型水位遥测仪。

水11号孔：

首先用ф89mm取芯钻头钻进至第四系界面以下，然后用ф219mm钻头扩孔至28.90m；下ф168mm井口管29.10m，高出地表0.20m。

用1吨水泥壁后注浆至孔口返浆，然后用ф89mm取芯钻头钻进至终孔深度103.22m，再用ф133mm钻头扩孔至103.22m，于50.72～103.22m下ф89mm花管52.50m，上部接ф89mm实管51.12m，高出地面0.40m，花管外缠铁丝，外壁焊接钢条使套管位于钻孔中间。

用大量的清水反复洗井至水清沙净后，安装YHYC200型水位遥测仪。

图7水11号孔钻孔结构图

4、孔斜

本次水文补勘11个钻孔均按设计要求进行了全孔系统测斜。

测斜采用JJX～3型测斜仪，天顶角误差小于0.5°，由孔底至孔口系统测斜。

每20m获取一个天顶角、方位角资料。

由于钻孔钻进时采取了有力的防斜措施，本次所施工钻孔偏斜均较轻微，孔斜最小为水11号孔，终孔103.22m，天顶角0.3°；最大水3号孔，终孔533.88m，天顶角为5.1°；孔斜全达到了设计要求。

钻孔孔斜、地温一览表表3

孔号

测井深度（m）

孔斜（°）

地温（℃）

水1

106.50

0.9

8.3

水2

146.67

1.2

11.20

水3

532.00

5.1

16.9

水4

239.00

1.1

14.2

水5

249.90

2.1

13.3

水6

213.20

1.9

9.8

水7

210.43

1.2

8.8

水8

290.00

3.0

12.6

水9

293.00

3.0

13.5

水10

245.50

1.9

12.5

水11

102.00

0.3

12.2

5、钻具全长丈量

各孔施工过程中为确保孔深的准确性，均按设计要求在规定的深度或层位丈量了钻具全长，并进行了合理评差。

共丈量钻具全长27次，并全部进行了合理评差，丈量次数和质量均达到了设计要求。

（五）测井工作

本次补勘施工的所有钻孔均按测井规程要求进行了地球物理测井工作，共获取测井实测米数2628.20m，占钻探总进尺的98.83%。

根据2010年颁布的地质矿产行业标准《煤炭地球物理测井测井规范》，对本次施工的11个钻孔测井质量进行了全孔评级，均为甲级孔，甲级率100%。

施工的11个钻孔均分段进行了数字测井，层段之间测井曲线均有重合，衔接良好。

测有视电阻率、自然伽玛、密度、声速、井径五条曲线，岩石地层还进行了砂、泥、水体积百分比分析，所测曲线能较好的反映地层物理性质，较好地反映了钻孔的地层特征，测井质量达到甲级标准。

测井曲线见《补勘钻孔柱状图》。

补勘水文钻孔测井深度表表4

孔号

钻探深度

（m）

测井深度

（m）

测井占钻探

的百分比（%）

水1

109.35

106.50

97.39

水2

149.41

146.67

98.17

水3

533.88

532.00

99.65

水4

241.65

239.00

98.90

水5

252.86

249.90

98.83

水6

215.81

213.20

98.79

水7

214.01

210.43

98.33

水8

292.64

290.00

99.10

水9

295.92

293.00

99.01

水10

250.60

245.50

97.96

水11

103.22

102.00

98.82

（六）简易地温测量

钻孔达到终孔层位后，对钻孔进行简易地温测量，测温时由孔口至孔底系统测量，每20米测一个点。

井温测量结果详见《钻孔井温记录表》。

（七）样品采集化验

水文补勘采取了水样9件，每次抽水试验时取样一件，另外牧户水井水样一件，质量全部合格。

水样委托山东泰山矿产资源检测