煤矿床水文地质综合勘查方法.pdf

煤矿床水文地质综合勘查方法涉及水文地质勘查方法，其特点是采用：“3S”技术、水文地质测绘、水文地质物探、水文地质钻探和测井、水文地质试验和监测、综合水文地质分析方法、煤层顶底板评价技术、排供环三位一体评价技术等多种手段和评价方法的合理综合以达到对煤矿床水文地质条件有一全面、系统地认识。其成果可为煤矿可持续的发展提供水文地质技术条件支撑。

1、  煤矿床水文地质综合勘查方法，其特征在于，
1)采用“3S”技术、水文地质测绘，水文地质物探、水文地质钻探、水文地质测井、水文地质试验、采样测试和监测等八种勘查手段之中的五种或以上的组合。
2)采用综合水文地质分析方法、煤层顶板评价技术、煤层底板评价技术、排供环三位一体评价技术四种评价方法之中三种或以上的组合。

2、  根据权利要求1所述的勘查方法，其特征在于，所述“3S”技术是全球卫星定位系统(Global Positioning System)，遥感(Remote Sensing)，地理信息系统(GeographicInformation System)三种技术。

3、  根据权利要求1所述的勘查方法，其特征在于，所述的水文地质物探是：
1)二维地震勘探或三维地震勘探。
2)瞬变电磁法、电测深法、电剖面法、激发极化法、充电法、自然电场法、电磁频率测深法、甚低频电磁法之中二者或以上的组合。

4、  根据权利要求1所述的勘查方法，其特征在于，所述的水文地质钻探为清水钻探、可处理泥浆钻探、定向水文地质钻探，或其中一部分。

5、  根据权利要求1所述的勘查方法，其特征在于，所述的水文地质测井为扩散法、流量测井，或其中之一。

6、  根据权利要求1所述的勘查方法，其特征在于，
1)所述的水文地质试验为抽水试验、注水试验、放水试验、连通试验，或其中部分试验。
2)所述的监测是对水体的水位、水量、水质进行动态观测。

7、  根据权利要求1所述的勘查方法，其特征在于，所述的综合水文地质分析方法为地层层序分析、构造分析、古地理分析、古岩溶分析、古气候分析、数学地质分析、水化学场分析、同位素场分析、充水因素分析，或其中部分分析方法。

8、  根据权利要求1所述的勘查方法，其特征在于，
1)所述的煤层顶板评价技术为顶板稳定性评价、顶板含水层突水危险性评价、老窑水和地表水体突水危险性评价。
2)所述的煤层底板评价技术为底板稳定性评价，底板含水层突水危险性评价。

9、  根据权利要求1所述的勘查方法，其特征在于，所述的排供环三位一体评价技术采用数学手段对为矿井排水量、矿井需水量、矿山生态环境进行综合评价。

煤矿床水文地质综合勘查方法
技术领域
本发明涉及水文地质勘查方法。尤其涉及煤矿床水文地质勘查方法。
背景技术
煤炭能源是我国基础能源，2008年发电装机容量达到79253万千瓦，其中火电占75.9％。煤矿区的水文地质问题(井下突水和水资源短缺并存)是制约煤炭能源可持续发展的主要问题之一。煤矿床水文地质勘查是查明煤矿区水文地质条件的方法，水文地质勘查主要手段和评价方法为：
水文地质测绘、水文地质物探、水文地质钻探、水文地质试验和监测、地质分析法、突水系数法、涌水量预测等。
由于采用手段和评价方法的不合理或不全面，使其勘查成果存在一定的片面性，主要表现为：1)对煤矿区水文地质条件认识不充分；2)勘探周期长；3)勘查成果误差大；4)评价出发点单一，未结合生态、资源进行综合评价。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合的煤矿床水文地质勘查方法，通过合理组合的手段和评价方法，加强“三边”工作，探采结合，缩短勘探周期，查明煤矿区水文地质条件，并充分考虑矿区开采、排水对环境的影响和排供结合，以达到为煤矿可持续性发展提供可靠合理的水文地质依据的目的。
本发明的目的是通过下述勘查方法实现的，其方法如下：
1)  采用全球卫星定位系统(Global Positioning System)、遥感(Remote Sensing)结合水文地质测绘，应用地理信息系统(Geographic Information System)建立煤矿区地理信息系统平台。
2)采用二维地震勘探或三维地震勘探对重点地段进一步对地质构造进行地震勘探。
3)采用瞬变电磁法、电测深法、电剖面法、激发极化法、充电法、自然电场法、电磁频率测深法、甚低频电磁法之中二者或以上的组合方法对地下水进行电法勘探。
4)采用水文地质钻探(清水钻探、可处理泥浆钻探、定向水文地质钻探)验证物探成果，并为水文地质试验和监测提供基础。
5)钻探结束后，进行地质、工程、水文地质测井。
6)根据勘查目的进行水文地质试验和监测。
7)对水化学、环境同位素测试结果进行矿区水化学场和同位素场研究。
8)对岩石物理力学采样测试结果进行煤层顶、底板稳定性研究。
9)采用综合水文地质分析方法对煤矿区水文地质条件进行分析。
10)采用适宜的方法对煤层顶底板突水危险性进行评价。
11)采用数学手段对矿区排供环进行综合评价，建立排、供、环三位一体系统平台。
本发明具有如下的优点：1)适应现阶段形势需要，勘查周期短，由以前的5～8年缩短为1～3年；2)所获得的信息大，满足评价的需要；3)手段齐备，所获的信息相互映证，提高了成果资料的可信度；4)多种评价方法相互验证和优化，所获得的成果，为煤矿开采提供合理、可信的水文地质依据；5)在开采煤炭资源时，将水也作为资源，从排、供、环全方位进行综合评价，为煤矿可持续发展提供技术依据。
具体实施方式
实施例1：
1)收集以往资料，对煤矿区卫片进行遥感解释，对解释结果，运用GPS到野外实地验证和水文地质测绘，用MAPGIS建立煤矿区地理信息系统。
2)对煤矿区构造复杂区(断层、陷落柱等)进行三维地震勘探，并用瞬变电磁法、电测深法对其富水性和导水性进行确定。
3)实施水文地质抽水孔和观测孔及水文测井，并进行单孔抽水试验和群孔抽水试验，确定含水层水文地质参数(含水层深度、厚度、岩性、渗透系数、导水系数、弹性释水系数等)，取水样进行水化学和同位素测试分析。
4)进行水位和水质动态观测。用因子分析和聚类分析等方法确定影响水位和水质的因素。
5)用古地理分析、古岩溶分析、古气候分析等方法对煤系底板奥陶系灰岩进行水文地质条件分析。用因子分析和聚类分析方法对水化学场、同位素场进行分析。
6)取煤层顶、底板岩样进行岩体力学试验，对其稳定性进行评价，用成熟的评价方法对其突水危险性进行评价，确定突水危险性分区。
7)建立煤矿区水文地质模型和数学模型，运用MODFLOW建立排供环三位一体评价模型。
实施例2：
1)收集以往资料，对煤矿区航片进行遥感解释，对解释结果，运用GPS到野外实地验证和水文地质测绘，用MAPGIS建立煤矿区地理信息系统。
2)对煤矿区构造复杂区(断层、陷落柱等)进行三维地震勘探，并用电磁频率测深法、甚低频电磁法对其富水性和导水性进行确定。
3)实施水文地质抽水孔及水文测井，并进行单孔抽水试验，确定含水层各种水文地质参数(含水层深度、厚度、岩性、渗透系数)，取水样进行水化学和同位素测试分析。
4)进行水位动态观测。用频谱分析方法分析影响水位的因素。
5)用地质分析、构造分析等方法对煤系顶板含水层进行水文地质条件分析。用因子分析和模糊聚类分析方法对水化学场、同位素场进行分析。
6)取煤层顶板岩样进行岩体力学试验，对其稳定性进行评价，用成熟的评价方法对其顶板突水危险性进行评价，确定突水危险性分区。
7)建立煤矿区水文地质模型和数学模型，运用MODFLOW建立排供环三位一体评价模型。
实施例3：
1)收集以往资料，对煤矿区航片进行遥感解释，对解释结果，运用便携式GPS到野外实地验证和水文地质测绘，用ARCGIS建立煤矿区地理信息系统。
2)对煤矿区构造复杂区(断层、陷落柱等)进行二维地震勘探，并用电测深法、激发极化法对其富水性和导水性进行确定。
3)实施水文地质抽水孔及水文测井，并进行单孔抽水试验，确定含水层各种水文地质参数(含水层深度、厚度、岩性、渗透系数)，取水样进行水化学和同位素样分析。
4)进行水位和水质动态观测。用频谱分析方法和因子分析方法确定影响水位和水质的因素。
5)用古地理分析、古岩溶分析、古气候分析、地质分析、构造分析等方法对煤系顶底板含水层进行水文地质条件分析。用主因子分析和模糊聚类分析方法对水化学场，同位素场进行研究。
6)取煤层顶底板岩样进行岩体力学试验，对其稳定性进行评价，用成熟的评价方法对其顶板突水危险性进行评价，确定危险性分区。
7)建立煤矿区水文地质模型和数学模型，运用MODFLOW建立排供环三位一体评价模型。