專利名稱：煤礦床水文地質(zhì)綜合勘查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水文地質(zhì)勘査方法。尤其涉及煤礦床水文地質(zhì)勘査方法。
背景技術(shù)：
煤炭能源是我國(guó)基礎(chǔ)能源，2008年發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到79253萬千瓦，其中火電占75. 9%。 煤礦區(qū)的水文地質(zhì)問題(井下突水和水資源短缺并存)是制約煤炭能源可持續(xù)發(fā)展的主要 問題之一。煤礦床水文地質(zhì)勘査是查明煤礦區(qū)水文地質(zhì)條件的方法，水文地質(zhì)勘査主要手 段和評(píng)價(jià)方法為
水文地質(zhì)測(cè)繪、水文地質(zhì)物探、水文地質(zhì)鉆探、水文地質(zhì)試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)、地質(zhì)分析法、 突水系數(shù)法、涌水量預(yù)測(cè)等。
由于采用手段和評(píng)價(jià)方法的不合理或不全面，使其勘査成果存在一定的片面性，主要 表現(xiàn)為1)對(duì)煤礦區(qū)水文地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)不充分；2)勘探周期長(zhǎng)；3)勘查成果誤差大；4) 評(píng)價(jià)出發(fā)點(diǎn)單一，未結(jié)合生態(tài)、資源進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種綜合的煤礦床水文地質(zhì)勘查方法，通過合理組合的手段和 評(píng)價(jià)方法，加強(qiáng)"三邊"工作，探采結(jié)合，縮短勘探周期，査明煤礦區(qū)水文地質(zhì)條件，并 充分考慮礦區(qū)開采、排水對(duì)環(huán)境的影響和排供結(jié)合，以達(dá)到為煤礦可持續(xù)性發(fā)展提供可靠 合理的水文地質(zhì)依據(jù)的目的。
本發(fā)明的目的是通過下述勘查方法實(shí)現(xiàn)的，其方法如下
1) 采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Positioning System)、遙感(Remote Sensing) 結(jié)合水文地質(zhì)測(cè)纟會(huì)，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System)建立煤礦 區(qū)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)。
2) 采用二維地震勘探或三維地震勘探對(duì)重點(diǎn)地段進(jìn)一步對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行地震勘探。
3) 采用瞬變電磁法、電測(cè)深法、電剖面法、激發(fā)極化法、充電法、自然電場(chǎng)法、電磁 頻率測(cè)深法、甚低頻電磁法之中二者或以上的組合方法對(duì)地下水進(jìn)行電法勘探。
4) 采用水文地質(zhì)鉆探(清水鉆探、可處理泥漿鉆探、定向水文地質(zhì)鉆探)驗(yàn)證物探成 果，并為水文地質(zhì)試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)。
5) 鉆探結(jié)束后，進(jìn)行地質(zhì)、工程、水文地質(zhì)測(cè)井。
6) 根據(jù)勘查目的進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)。
7) 對(duì)水化學(xué)、環(huán)境同位素測(cè)試結(jié)果進(jìn)行礦區(qū)水化學(xué)場(chǎng)和同位素場(chǎng)研究。
8) 對(duì)巖石物理力學(xué)采樣測(cè)試結(jié)果進(jìn)行煤層頂、底板穩(wěn)定性研究。
9) 采用綜合水文地質(zhì)分析方法對(duì)煤礦區(qū)水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析。10) 采用適宜的方法對(duì)煤層頂?shù)装逋凰ｋU(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
11) 采用數(shù)學(xué)手段對(duì)礦區(qū)排供環(huán)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，建立排、供、環(huán)三位一體系統(tǒng)平臺(tái)。 本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)1)適應(yīng)現(xiàn)階段形勢(shì)需要，勘査周期短，由以前的5 8年縮短
為1 3年；2)所獲得的信息大，滿足評(píng)價(jià)的需要；3)手段齊備，所獲的信息相互映證，提 高了成果資料的可信度；4)多種評(píng)價(jià)方法相互驗(yàn)證和優(yōu)化，所獲得的成果，為煤礦開采提供 合理、可信的水文地質(zhì)依據(jù)；5)在開采煤炭資源時(shí)，將水也作為資源，從排、供、環(huán)全方位 進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為煤礦可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)依據(jù)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
1) 收集以往資料，對(duì)煤礦區(qū)衛(wèi)片進(jìn)行遙感解釋，對(duì)解釋結(jié)果，運(yùn)用GPS到野外實(shí)地驗(yàn) 證和水文地質(zhì)測(cè)繪，用MAPGIS建立煤礦區(qū)地理信息系統(tǒng)。
2) 對(duì)煤礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)(斷層、陷落柱等)進(jìn)行三維地震勘探，并用瞬變電磁法、電 測(cè)深法對(duì)其富水性和導(dǎo)水性進(jìn)行確定。
3) 實(shí)施水文地質(zhì)抽水孔和觀測(cè)孔及水文測(cè)井，并進(jìn)行單孔抽水試驗(yàn)和群孔抽水試驗(yàn)， 確定含水層水文地質(zhì)參數(shù)(含水層深度、厚度、巖性、滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)、彈性釋水系數(shù) 等)，取水樣進(jìn)行水化學(xué)和同位素測(cè)試分析。
4) 進(jìn)行水位和水質(zhì)動(dòng)態(tài)觀測(cè)。用因子分析和聚類分析等方法確定影響水位和水質(zhì)的因素。
5) 用古地理分析、古巖溶分析、古氣候分析等方法對(duì)煤系底板奧陶系灰?guī)r進(jìn)行水文地 質(zhì)條件分析。用因子分析和聚類分析方法對(duì)水化學(xué)場(chǎng)、同位素場(chǎng)進(jìn)行分析。
6) 取煤層頂、底板巖樣進(jìn)行巖體力學(xué)試驗(yàn)，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，用成熟的評(píng)價(jià)方法 對(duì)其突水危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定突水危險(xiǎn)性分區(qū)。
7) 建立煤礦區(qū)水文地質(zhì)模型和數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用MODFLOW建立排供環(huán)三位一體評(píng)價(jià)模型。
實(shí)施例2:
1) 收集以往資料，對(duì)煤礦區(qū)航片進(jìn)行遙感解釋，對(duì)解釋結(jié)果，運(yùn)用GPS到野外實(shí)地驗(yàn) 證和水文地質(zhì)測(cè)繪，用MAPGIS建立煤礦區(qū)地理信息系統(tǒng)。
2) 對(duì)煤礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)(斷層、陷落柱等)進(jìn)行三維地震勘探，并用電磁頻率測(cè)深法、 甚低頻電磁法對(duì)其富水性和導(dǎo)水性進(jìn)行確定。
3) 實(shí)施水文地質(zhì)抽水孔及水文測(cè)井，并進(jìn)行單孔抽水試驗(yàn)，確定含水層各種水文地質(zhì) 參數(shù)(含水層深度、厚度、巖性、滲透系數(shù))，取水樣進(jìn)行水化學(xué)和同位素測(cè)試分析。
4) 進(jìn)行水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)。用頻譜分析方法分析影響水位的因素。
5) 用地質(zhì)分析、構(gòu)造分析等方法對(duì)煤系頂板含水層進(jìn)行水文地質(zhì)條件分析。用因子分析和模糊聚類分析方法對(duì)水化學(xué)場(chǎng)、同位素場(chǎng)進(jìn)行分析。
6) 取煤層頂板巖樣進(jìn)行巖體力學(xué)試驗(yàn)，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，用成熟的評(píng)價(jià)方法對(duì)其 頂板突水危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定突水危險(xiǎn)性分區(qū)。
7) 建立煤礦區(qū)水文地質(zhì)模型和數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用MODFLOW建立排供環(huán)三位一體評(píng)價(jià)模型。
實(shí)施例3:
1) 收集以往資料，對(duì)煤礦區(qū)航片進(jìn)行遙感解釋，對(duì)解釋結(jié)果，運(yùn)用便攜式GPS到野外 實(shí)地驗(yàn)證和水文地質(zhì)測(cè)繪，用ARCGIS建立煤礦區(qū)地理信息系統(tǒng)。
2) 對(duì)煤礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)(斷層、陷落柱等)進(jìn)行二維地震勘探，并用電測(cè)深法、激發(fā) 極化法對(duì)其富水性和導(dǎo)水性進(jìn)行確定。
3) 實(shí)施水文地質(zhì)抽水孔及水文測(cè)井，并進(jìn)行單孔抽水試驗(yàn)，確定含水層各種水文地質(zhì) 參數(shù)(含水層深度、厚度、巖性、滲透系數(shù))，取水樣進(jìn)行水化學(xué)和同位素樣分析。
4) 進(jìn)行水位和水質(zhì)動(dòng)態(tài)觀測(cè)。用頻譜分析方法和因子分析方法確定影響水位和水質(zhì)的 因素。
5) 用古地理分析、古巖溶分析、古氣候分析、地質(zhì)分析、構(gòu)造分析等方法對(duì)煤系頂?shù)?板含水層進(jìn)行水文地質(zhì)條件分析。用主因子分析和模糊聚類分析方法對(duì)水化學(xué)場(chǎng)，同位素場(chǎng) 進(jìn)行研究。
6) 取煤層頂?shù)装鍘r樣進(jìn)行巖體力學(xué)試驗(yàn)，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，用成熟的評(píng)價(jià)方法對(duì) 其頂板突水危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定危險(xiǎn)性分區(qū)。
7) 建立煤礦區(qū)水文地質(zhì)模型和數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用MODFLOW建立排供環(huán)三位一體評(píng)價(jià)模型。
權(quán)利要求
1、煤礦床水文地質(zhì)綜合勘查方法，其特征在于，1)采用“3S”技術(shù)、水文地質(zhì)測(cè)繪，水文地質(zhì)物探、水文地質(zhì)鉆探、水文地質(zhì)測(cè)井、水文地質(zhì)試驗(yàn)、采樣測(cè)試和監(jiān)測(cè)等八種勘查手段之中的五種或以上的組合。2)采用綜合水文地質(zhì)分析方法、煤層頂板評(píng)價(jià)技術(shù)、煤層底板評(píng)價(jià)技術(shù)、排供環(huán)三位一體評(píng)價(jià)技術(shù)四種評(píng)價(jià)方法之中三種或以上的組合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勘査方法，其特征在于，所述"3S"技術(shù)是全球衛(wèi)星定位系 統(tǒng)(Global Positioning System),遙感(Remote Sensing),地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System)三禾中技術(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勘査方法，其特征在于，所述的水文地質(zhì)物探是-1) 二維地震勘探或三維地震勘探。2) 瞬變電磁法、電測(cè)深法、電剖面法、激發(fā)極化法、充電法、自然電場(chǎng)法、電磁頻率 測(cè)深法、甚低頻電磁法之中二者或以上的組合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勘查方法，其特征在于，所述的水文地質(zhì)鉆探為清水鉆探、 可處理泥漿鉆探、定向水文地質(zhì)鉆探，或其中一部分。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勘査方法，其特征在于，所述的水文地質(zhì)測(cè)井為擴(kuò)散法、流 量測(cè)井，或其中之一。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勘查方法，其特征在于，1) 所述的水文地質(zhì)試驗(yàn)為抽水試驗(yàn)、注水試驗(yàn)、放水試驗(yàn)、連通試驗(yàn)，或其中部分試驗(yàn)。2) 所述的監(jiān)測(cè)是對(duì)水體的水位、水量、水質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勘查方法，其特征在于，所述的綜合水文地質(zhì)分析方法為地 層層序分析、構(gòu)造分析、古地理分析、古巖溶分析、古氣候分析、數(shù)學(xué)地質(zhì)分析、水化學(xué)場(chǎng) 分析、同位素場(chǎng)分析、充水因素分析，或其中部分分析方法。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勘査方法，其特征在于，1) 所述的煤層頂板評(píng)價(jià)技術(shù)為頂板穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、頂板含水層突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、老窯水 和地表水體突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。2) 所述的煤層底板評(píng)價(jià)技術(shù)為底板穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，底板含水層突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勘査方法，其特征在于，所述的排供環(huán)三位一體評(píng)價(jià)技術(shù)采 用數(shù)學(xué)手段對(duì)為礦井排水量、礦井需水量、礦山生態(tài)環(huán)境進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。
全文摘要
煤礦床水文地質(zhì)綜合勘查方法涉及水文地質(zhì)勘查方法，其特點(diǎn)是采用“3S”技術(shù)、水文地質(zhì)測(cè)繪、水文地質(zhì)物探、水文地質(zhì)鉆探和測(cè)井、水文地質(zhì)試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)、綜合水文地質(zhì)分析方法、煤層頂?shù)装逶u(píng)價(jià)技術(shù)、排供環(huán)三位一體評(píng)價(jià)技術(shù)等多種手段和評(píng)價(jià)方法的合理綜合以達(dá)到對(duì)煤礦床水文地質(zhì)條件有一全面、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)。其成果可為煤礦可持續(xù)的發(fā)展提供水文地質(zhì)技術(shù)條件支撐。
文檔編號(hào)G01V1/00GK101620275SQ20091016674
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者傅耀軍, 華解明, 方向清 申請(qǐng)人:中國(guó)煤炭地質(zhì)總局水文地質(zhì)局