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1煤田地质勘查工作的现状
1.1煤田地区的地质勘查工作无法满足实际的需要早在改革开放之前我国很多的煤田地区就意识到地质勘查工作的重要性,针对当地的实际情况制定了一系列的工作计划,为煤炭行业的发展创造了有利的条件,特别是地质勘探和矿井的防治水工作有了很大的进步。但是随着改革开放的深入,很多的管理机制出现了调整,基本的水文地质勘查的发展也受到一定的阻碍。为了满足实际经济的需要,全国开始大力开采煤矿,过分重视能源的开采,而忽视了水文地质勘查工作,给煤田地区带来了很大的危害,不利于煤炭的可持续利用。
1.2煤田地区的矿井防治水工作依旧得到了很好的发展随着市场经济的发展,对于煤矿能源的需求逐渐增加,煤炭行业开始出现了事业的发展期,但是由于长时间的开采很多大型的煤田上部的资源已经开始枯竭,为了满足工业生产的需要,开始实行深部的能源开采工作。深部开采工作不仅对开采技术提出了更高的要求,还会给地下环境造成一定的影响,因此在能源开采中开始重视煤矿的防治水工作,延长矿井的使用寿命,为社会的经济发展奠定坚实的基础。各个地方的政府部门开始结合当地的矿井情况来制定相关的防治水方案,投入大量的资金来加强地下环境的保护,减少能源开采带来的不利影响。例如山西省的矿业集团开始将防治水以及水文地质勘查作为未来发展的重点,利用先进的治理技术来缓解煤田地区的自然环境,实现资源的持续发展。
1.3煤田地区的环境问题引起了重视由于长期不规范的开采行为,使得煤田地区的水土环境受到极大的伤害,当地居民的生活也受到影响。在建立资源节约型和环境友好型社会的条件下,各地的发展开始重视自然环境的保护。国家加大了对煤田地区的资金投入,针对不同地区的自然环境制定了相应的工作计划,在发展当地经济的同时也应该重视地质环境的保护,这样才能更好更快地实现市场经济的健康持续发展。
1.4煤田地区受到各级部门的重视在煤田地区生态环境受到严重破坏的条件下,各级政府为了适应社会可持续发展的理念,开始转变煤矿开采的管理,将水文地质勘查工作作为工作的重心。例如很多地方的政府部门开始扩大对大型煤矿地区的水文地质勘查范围,根据勘查的结果来制定相应的煤炭开采计划。国家财政还针对现今各大煤矿区的实际运营情况设置了专门的水文地质勘查项目经费,为煤田的今后的发展奠定基础。设置的水文地质勘查机构需要对各地煤田的具体情况进行调查并记录,政府资金的支持以及部门的协助,可以大大改善煤田地区的地质环境。
2煤田地质勘查中的水文地质问题
本文作者:陈正华1,2周斌1,2邓智1,2作者单位:1外生成矿与矿山环境重庆市重点实验室2煤炭资源与安全开采国家重点实验室重庆研究中心
现有资料及存在的问题
本次研究工作收集了武山矿区详勘报告以及大量剖面图、平面图、水文地质图等图件,读取钻孔数据资料169个。在对资料进行整理后发现,建立该矿区水文地质模型存在如下困难:①岩体穿越泥盆系到三叠系所有地层,在GMS中建模存在一定难度;②钻孔分布不均,主要是探矿钻孔,分布在矿体附近;③矿区南部缺少钻孔控制,仅有的少量钻孔且深度也不够。
解决方案
在GMS中,建立Solid模型一般采用“horizon”方法,“horizon”指的Solid实体中出现的每个地层上界面,自下而上依次编号,故在层序正常地层中应用广泛。而研究区中心出现大型侵入岩(γ),使原有的正常层序地层被打乱。针对这种情况,将武山岩体(γ)假设为某一沉积地层,厚度在没有岩体出现的地方湮灭,以这种方式尝试在有岩体出现地方建立水文地质模型的可行性。考虑到Q覆盖了所有地层以及岩体,定义其horizonID为最上层8,而武山岩体穿越除了Q以外的其他沉积地层,将其horizonID设置为7,其余地层的horizonID自老至新依次设置为1~6,按照这种horizonID设置再按步骤建立水文地质结构模型。另外,根据现有资料,在深入研究矿区地质构造、地层厚度及展布的基础上,依据剖面图、地质图等资料,虚拟钻孔78个,从而解决钻孔分布不均以及深度不够的问题。图1为武山矿区分布的247个钻孔。
建立水文地质结构模型
1工程地质勘察水文地质的评价内容
1.1地下水对岩土结构和建筑物的作用和影响
在岩土工程中,地下水对岩土结构和建筑物的作用和影响已经成为最需要考量的问题,对地下水对岩土结构和建筑物的作用和影响进行重点预测,并根据相关评价结果,制定切实可行措施,对工程项目顺利实施有重要意义。勘察评价内容主要包括勘察目的、地下水埋藏情况、水位变化情况、场地稳定性、地下水对建筑材料的腐蚀情况等等。
1.2水文地质勘察要与建筑物地基类型结合
水文地质勘察需要与建筑物地基类型紧密结合,查明地质水文情况,可以为建筑物地基选择提供最准确地质资料。勘察内容评价主要包括水文地质历史情况、地下水成因类型、岩土性质、岩土风化程度、岩土物理力学性质等,还要将岩土、水文和建筑物三者因素进行对比分析,形成完善的评价体系。要在具体操作中判定和明确场地是不是存在地震断裂的地质情况、场地有没有断裂活动,周围有没有其他不良的地质作用。通过多元评价,为工程提供全面水文地质评价报告。
1.3地下水对工程建设的作用和影响
1水文地质与工程地质勘查
勘查内容有很多,水文地质是其中一项,主要是对地下水进行研究,包括化学成分、物理特征、形成条件、分布规律、资源储存量、对工程建设的影响等具体内容。一方面,水文地质属于基础环境,对上部结构的稳定和持久性影响甚大;另一方面,水文地质也属于岩土的一部分,与岩土工程特性密切相连。由于对水文地质条件的忽视,工程地质勘查结果不完整,则易导致建筑物沉降塌陷,甚至引发安全事故。所以必须重视水文地质在工程地质勘查中的作用。
2水文地质评价内容分析
从实际工程建设中不难发现,分析很多事故的原因时,勘测报告存在缺陷十分突出。综合历史经验,在今后需注意以下几点:首先,要加强对水文地质条件的认识,仔细分析地下水与岩土工程和建筑物之间的相互关系,能够预测出潜在危害,并积极做好防范准备;其次,建筑物地基有很多基础类型,对勘查要求各不相同。所以实际勘查时应结合具体情况,了解这一地基形式适应的水文地质情况,并搜集相关资料。另外,不同条件下,地下水对岩土工程会产生不同程度的影响,应具体分析应该评价的重点问题。主要有以下问题:①当建筑物基础深埋于地下水水位以下时,要考虑水体对钢筋混凝土的影响,是否会对钢筋形成腐蚀;②如果建筑基础下部有承压含水层存在,在开挖基坑过程中,承压水可能会冲毁基坑底板,需对此可能性进行分析预测;③若施工现场的基础持力层为膨胀土、强风化岩、软质岩石等岩土体,施工时地下水活动可能会导致土体崩解或软化,需对此情况加以考虑;④基坑开挖工作涉及到地下水位以下时,需开展富水性和渗透性试验,以免工程日后出现渗水现象。同时人工降水也会引起土体一定程度上的沉降,进而降低建筑稳定性,应加强注意;⑤对于压缩层内存在松散、饱和的粉土和粉细砂的地基基础而言,管涌、液化潜蚀等可能性也不容忽视。
3岩土水理性质分析岩土与地下水在相互作用
时表现出来的性质就是水理性质,对岩土的形变程度及强度有一定影响,某些情况下甚至直接关乎建筑物的稳定性。然而在以往的地质勘查中,岩土水理性质常被忽视,以至于最终勘查结果并不完整。地下水在岩土中有多种赋存形式,对水理性质的影响程度也有很大差异,需作具体分析。从地下水的赋存方式来看,可分为3种:①重力水。②结合水。在砂土中较少,主要赋存于粘性土中,又可细分为两大类:一是强结合水,受水分子影响较大,强结合水会被吸附在岩土颗粒周围形成一层薄膜,吸附力能达到10MPa,与岩土表面结合最为牢固。③毛细管水,通过毛细管作用赋存在岩土毛细管缝隙中,包括悬挂毛细管水、孤立毛细管水几种,主要赋存在粉土和砂土中。除了毛细管力,还受重力影响,而且还能传递静水压力。若重力小于毛细管力,水位便会上升,所以地下潜水面的上部形式多为一个与保水带有水力联系的含水量较高的湿水层。此外,在岩土空隙中垂直流动时,毛细管水还可能会软化土体,对建筑物形成腐蚀,甚至会增强土壤的盐渍性。关于岩土水理性质的参数,通常从以下5点考虑:①透水性。即在重力作用下水体能够渗透岩土的性能,常用渗透系数来表示,可通过抽水试验计算渗透系数。透水性受岩土强度和颗粒大小等因素影响较大;②给水性。是一项不可忽视的水文地质参数,即在重力作用下岩土自身能够流出水量的性能。通常用给水度来表示,可通过实验来确定;③软化性。常用软化系数表示,指的是在浸水之后岩土力学性能降低的性质,多用于判断岩石的耐水性和耐风化能力。④崩解性。指岩土浸水湿化后,由于土粒连接被削弱、破坏,使土体崩散、解体的特性。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等密切相关;⑤胀缩性。是由颗粒表面结合水膜吸水变厚、失水变薄造成的。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、基坑隆起的重要原因之一,对地基变形和土坡表层稳定性有重要影响。
一对矿井开采受水害影响程度的评价
1受采掘破坏或影响的含水层
1.1大井受采掘破坏或影响的含水层
四含:补给条件较差,q91=0.0005943(22B4孔)~0.4025(4-54孔)L/s•m,富水性弱—中等。煤系砂岩裂隙水:补给条件差,以净储量为主,q91=0.00044(南6B2孔)~0.06004(4-518孔)L/s•m,富水性弱。太灰岩溶含水层:其补给条件差,补给水源不充沛,q91=0.00033(南2B5孔)~0.2477(设4孔)L/s•m,富水性弱—中等。
1.2西部井受采掘破坏或影响的含水层
四含:补给条件较差,据09-S1和06-观1孔抽水资料q=0.0064~0.008L/s•m,富水性弱。煤系砂岩裂隙水:补给条件差,以净储量为主,据南6B2孔抽水资料,q91=0.00044L/s•m,富水性弱。太灰岩溶含水层:其补给条件差,补给水源不充沛,据南26B5和设4孔抽水资料,q91=0.00033~0.2477L/s•m,富水性弱—中等。