李東雪，盧玲敏

（中國(guó)煤炭地質(zhì)總局 第二水文地質(zhì)隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054000）

1 工程概況

邢東井田隸屬于冀中能源股份有限公司，位于邢臺(tái)市東北部。主要可采煤層為2 號(hào)煤，其厚度穩(wěn)定，據(jù)以往勘探資料，勘查區(qū)主采2 號(hào)煤層位于區(qū)域巖溶水位之下，屬帶壓開采區(qū)，煤層開采除受頂板水害之外，更嚴(yán)重的是面臨下伏區(qū)域奧灰強(qiáng)含水層巖溶水的威脅。據(jù)區(qū)域巖溶水文地質(zhì)條件分析，邢東井田處于百泉泉域的東北部，斷層較多，區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，中奧陶統(tǒng)峰峰組、馬家溝組巖溶裂隙較發(fā)育，地下水補(bǔ)、蓄條件良好，礦井中西部賦存有較豐富的巖溶水。

2011 年4 月13 日邢東礦井2127 工作面發(fā)生涌水，涌水量估測(cè)20 m3/h，4 月17 日19 時(shí)水量達(dá)到125 m3/h，出水初期伴隨有H2S 氣體及瓦斯溢出，之后水量最高達(dá)到210 m3/h。通過這起涌水事故充水水源判定及水害治理過程，發(fā)現(xiàn)該勘查區(qū)以往奧灰含水層水文地質(zhì)勘探工作嚴(yán)重不足。鑒于此，在該區(qū)開展水文地質(zhì)補(bǔ)充勘查工作。

2 勘查方法

2.1 勘查手段選擇

邢東礦勘查區(qū)地表均被第四系松散沉積物覆蓋，屬于全掩蓋區(qū)，地勢(shì)平坦。從地質(zhì)目的和經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，選擇地面物探（瞬變電磁、可控源音頻大地電磁法2 種）、水文地質(zhì)鉆探、地球物理測(cè)井、抽水試驗(yàn)、連通試驗(yàn)、取樣測(cè)試（水化學(xué)、環(huán)境同位素、巖石力學(xué)測(cè)試、KI）、動(dòng)態(tài)觀測(cè)、工程測(cè)量等多種手段相結(jié)合的勘查手段。

2.2 勘查目的層確定

邢東礦井開采2 號(hào)煤層，埋深較淺的礦井西部主要充水含水層為2 號(hào)煤頂板砂巖裂隙含水層和下石盒子組底部砂巖裂隙含水層；隨著開采深度的增加，煤層底板奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層成為煤層開采的主要威脅，奧陶系巖溶裂隙含水層成為主要充水含水層。

根據(jù)對(duì)邢東礦充水含水層的分析研究，此次水文地質(zhì)補(bǔ)充勘查的主要目的層為奧陶系巖溶裂隙承壓含水層。

3 完成工作量及其質(zhì)量評(píng)述

3.1 完成主要工作量

邢東礦奧灰水文地質(zhì)補(bǔ)充勘查工程項(xiàng)目完成地面瞬變電磁物理點(diǎn)28 個(gè)，可控源音頻大地電磁法物理點(diǎn)162 個(gè)；完成水文地質(zhì)鉆探7 754.16 m/6孔；完成地球物理測(cè)井7 736.20 實(shí)測(cè)米；完成單孔抽水試驗(yàn)7 層次，多孔抽水試驗(yàn)1 層次（含連通試驗(yàn)1 次），群孔抽水試驗(yàn)1 層次；完成工程測(cè)量6點(diǎn)；采取并化驗(yàn)水質(zhì)全分析樣17 個(gè)，同位素樣16個(gè)；示蹤劑樣203 個(gè)；測(cè)試巖石力學(xué)樣96 組，見表1。

表1 完成工作量統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of completed workload

3.2 勘查工作質(zhì)量評(píng)述

3.2.1 鉆孔工程測(cè)量

此次鉆孔測(cè)量，收集的起算點(diǎn)有2 個(gè)國(guó)家Ⅱ控制點(diǎn)，其平面成果屬1954 年北京坐標(biāo)系，1956 年黃海高程，高斯投影3°帶第37 帶成果，中央子午線為111°。經(jīng)實(shí)地踏勘均保存完好，可以滿足此次工程點(diǎn)的定測(cè)。此次測(cè)量?jī)x器為深圳INTECH QS-01A 型GPS 測(cè)量系統(tǒng)，精度為5 mm+1 ppm；北京博飛BTS-802C 型全站儀，精度為2″。測(cè)量成果滿足《全球定位系統(tǒng)（GPS） 測(cè)量規(guī)范》《煤炭資源勘探工程測(cè)量規(guī)程》 的要求，質(zhì)量合格，可以用于勘探工程及勘查報(bào)告。

3.2.2 地面物探

瞬變電磁：實(shí)際完成測(cè)量分3 個(gè)剖面，28 個(gè)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)距為10 m。

可控源音頻大地電磁法：此次可控源音頻大地電磁法共布設(shè)測(cè)線13 條，測(cè)線總長(zhǎng)2 410 m，點(diǎn)距20 m 及10 m，共計(jì)物理點(diǎn)162 個(gè)，其中重復(fù)觀測(cè)檢查點(diǎn)12 個(gè)。

按《規(guī)程》 要求檢查量不低于總工作量的3%～5%，總均方相對(duì)誤差≤15%。施工共布檢查點(diǎn)12 個(gè)，占觀測(cè)點(diǎn)總數(shù)的7.41%（>3%），單測(cè)點(diǎn)上各測(cè)道總的平均均方相對(duì)最大誤差為13.43%（<15%），符合相關(guān)規(guī)范要求。

3.2.3 水文地質(zhì)鉆探

勘查完成水文地質(zhì)鉆孔6 個(gè)，完成鉆探工程量7 754.16 m。所有鉆孔全部按設(shè)計(jì)要求完成地質(zhì)任務(wù)，鉆孔終孔層位及長(zhǎng)觀層位見表2。對(duì)施工鉆孔根據(jù)有關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了評(píng)級(jí)驗(yàn)收。

表2 鉆孔性質(zhì)一覽Table 2 List of drilling properties

根據(jù)以上各項(xiàng)內(nèi)容對(duì)所有施工鉆孔進(jìn)行綜合評(píng) 級(jí)，全部為甲級(jí)，見表3。

表3 鉆探成果綜合評(píng)級(jí)Table 3 Comprehensive rating of drilling results

3.2.4 抽水試驗(yàn)

3.2.4[0-9]+1 單孔抽水試驗(yàn)

此次勘探完成的7 層次單孔抽水試驗(yàn)，其中奧陶系中統(tǒng)八段巖溶裂隙含水層抽水試驗(yàn)6 層次；奧陶系中統(tǒng)峰峰組+上馬家溝組混合抽水試驗(yàn)1 層次。全部達(dá)到優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，抽水試驗(yàn)優(yōu)質(zhì)率達(dá)100%，見表4。

表4 單孔非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)質(zhì)量一覽Table 4 Quality list of single-hole unsteady flowpumping test

3.2.4[0-9]+2 群（多） 孔抽水試驗(yàn)

（1） 群（多） 孔抽水試驗(yàn)布置。

北區(qū)多孔抽水試驗(yàn)選擇礦井北部的水5 孔作為抽水主孔，水1、水2、水4、水9、D 水11、20041 孔及井下2127 工作面突水點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。為了解井下2127 工作面突水點(diǎn)的具體突水水源，在水9 孔投放示蹤劑，2127 工作面突水點(diǎn)采樣。

南區(qū)群孔抽水試驗(yàn)利用南部水1、水2 孔作為抽水主孔，水3、水4、水5、水9、D 水11 孔及井下2127 工作面突水點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。進(jìn)行3 次降深分階段的抽水：第1 次降深先抽水1 孔，出水量控制在70%左右；第2 次降深利用水1 孔做全泵量最大能力的抽水；第3 次降深利用水1、水2 孔同時(shí)做最大能力的抽水。

（2） 群（多） 孔抽水試驗(yàn)涌水量及水位觀測(cè)。

為降低日變幅對(duì)水位的影響，2 次抽水試驗(yàn)以孔內(nèi)連續(xù)2 日水位平均值作為靜水位，以停泵前1日水位平均值作為動(dòng)水位。

多孔抽水試驗(yàn)?zāi)康膶訛閵W陶系峰峰組巖溶裂隙含水層，采用非穩(wěn)定流抽水，盡抽水設(shè)備機(jī)械能力作了一次最大降深抽水試驗(yàn)，時(shí)間自2014 年1 月18 日～1 月25 日，歷時(shí)168 h。抽水主孔總流量為25.668 m3/h，降深93.956 m。水4 觀測(cè)孔降深為0.677 m、20041 觀測(cè)孔降深為0.764 m。其它孔降深隨著與主孔距離而變化，在0.225~0.764 m，見表5。

表5 水5 抽水觀測(cè)孔信息一覽Table 5 Information list of No.5 pumping observation hole

群孔抽水試驗(yàn)?zāi)康氖窃谧罡凰囟伪M機(jī)械最大能力進(jìn)行大強(qiáng)度抽水，充分暴露勘查區(qū)水文地質(zhì)條件，了解奧陶系峰峰組含水層地下水流場(chǎng)連通性及與上馬家溝組含水層的水力聯(lián)系。時(shí)間自2014 年4 月23 日～5 月2 日，歷時(shí)216 h 完成3 次降深分階段的抽水，見表6~表7。

表6 群孔抽水試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)Table 6 Statistical table of group-holes pumping test

表7 水1、水2 抽水觀測(cè)孔信息一覽Table 7 Information list of No.1 and No.2 pumping observation hole

3.2.5 動(dòng)態(tài)觀測(cè)

長(zhǎng)期觀測(cè)孔8 個(gè)（水1、水2、水3、水4、水5、水9、D 水11、20041），觀測(cè)層位主要為奧陶系巖溶裂隙含水層。

3.2.5[0-9]+1 區(qū)內(nèi)觀測(cè)孔

此次鉆孔施工結(jié)束后即刻投入長(zhǎng)觀，開始觀測(cè)時(shí)間隨鉆孔完工時(shí)間各異。觀測(cè)儀器采用水文自動(dòng)觀測(cè)儀、人工萬能表和導(dǎo)線測(cè)量，觀測(cè)導(dǎo)線在投入使用前均進(jìn)行了測(cè)量標(biāo)記，使用中每隔一個(gè)月校對(duì)一次，抽水期間每二日校對(duì)一次，觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，真實(shí)可靠，詳見表8~表9。

表8 多孔抽水試驗(yàn)動(dòng)態(tài)觀測(cè)孔基本情況一覽Table 8 Basic conditions list of dynamic observation hole in porous holes pumping test

表9 群孔抽水試驗(yàn)動(dòng)態(tài)觀測(cè)孔基本情況一覽Table 9 Basic conditions list of dynamic observation hole in group holes pumping test

3.2.5[0-9]+2 動(dòng)態(tài)觀測(cè)成果

取得了年內(nèi)水位動(dòng)態(tài)（旱季、雨季） 與日內(nèi)水位微動(dòng)態(tài)的變化規(guī)律，為礦井涌水量評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。

3.2.6 采樣與測(cè)試

此次勘查過程中，對(duì)鉆孔揭露的2 號(hào)煤層頂板以上20 m 至奧灰頂界面之間的巖石力學(xué)樣、含水層水樣（全分析樣、水同位素樣） 進(jìn)行了系統(tǒng)采樣及送檢。共采集各種樣品362 個(gè)（組），其中煤芯煤樣15 個(gè)，瓦斯樣15 個(gè)，水質(zhì)全分析樣17 個(gè)，水同位素樣16 個(gè)，示蹤劑樣203 個(gè)，巖石力學(xué)樣3 孔96 組。所有樣品的采集及包裝均按有關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，采樣符合要求，滿足化驗(yàn)需要，詳見表10。

表10 各種樣品采樣化驗(yàn)一覽Table 10 List of sample tests for various samples

4 結(jié) 語

此次勘探手段采用了水文地質(zhì)物探、水文地質(zhì)鉆探、地球物理測(cè)井、單孔抽水試驗(yàn)、群（多） 孔抽水試驗(yàn)、采樣化驗(yàn)、動(dòng)態(tài)觀測(cè)等相結(jié)合的方法。工程布置遵循突出重點(diǎn)、點(diǎn)面結(jié)合、一孔多用的基本原則。完成可控源音頻大地電磁法物理點(diǎn)162個(gè)，完成地面瞬變電磁物理點(diǎn)28 個(gè)；完成水文地質(zhì)鉆探7 754.16 m/6 孔；完成地球物理測(cè)井7 736.20 實(shí)測(cè)米；完成單孔抽水試驗(yàn)7 層次，多孔抽水試驗(yàn)1 層次（含連通試驗(yàn)1 次），群孔抽水試驗(yàn)1 層次；完成工程測(cè)量6 點(diǎn)；采取并化驗(yàn)水質(zhì)全分析樣17 個(gè)，同位素樣16 個(gè)；測(cè)試巖石力學(xué)樣96 組；示蹤劑樣203 個(gè)。此外還完成測(cè)量、動(dòng)態(tài)觀測(cè)等輔助工作。各種勘查方法的有機(jī)配合，基本完成了設(shè)計(jì)中提出的目的任務(wù)，為邢東煤礦下一步工作開展提供了技術(shù)支持。