水质全工业研究在探究不同含水层之间水力联系上应用

1、水质全工业研究在探究不同含水层之间水力联系上应用摘要：含水层的水质全工业分析在研究含水层之间水力联 系、划分储水单元等方面有重要意义。下面利用2009年山 东省滕东生建煤矿井下探放水工程中的水质全工业分析资 料来诠释其用途。关键词：水质全工业分析，砾岩，储水单元，水力联系。 中图分类号：f287. 2文献标识码：a文章编号：1 概况山东省滕东生建煤矿为查清3下107工作面顶板砂岩、侏罗系下覆砾岩的水文地质参数，在井下工作面顺槽内对砂 岩、砾岩含水层进行了疏放，其中，对水质的分析在研究含 水层受补给情况，划分储水单元等方面有重要意义。2. 水质化验数据统计与分析各个钻孔按设计要求行了水质化验，详

2、细水质化验数据见表lo各孔水质化验主要指标一览表表12. 1砾岩水质分析砾岩水质分析，详见砾岩水质对比表（表2）。通过对砾 岩的水质进行分析对比，我们可以将顶板砾岩水分成四组： 第一组：1、2、8、10号钻孔水；第二组：5号钻孔水；第三组：6、7、9、11、13、15、17号钻孔水；第四组：16号钻孔水通过统计分析，四组砾岩水各主要离子的含量如下所 述。第一组离子浓度含量相对较高，其中k+、na+离子平均 浓度为82. 84mmol/l, s042-离子平均浓度为67. 14mmol/l, 平均矿化度为6087. 60mg/l,平均总硬度为286. 52mg/lo第二组k+、na+离子浓度为6

3、6. 60 mmol/l, s042-离子 浓度为55. 00mmol/l,矿化度为5038. 84mg/l,总硬度为 259. 98mg/lo第三组k+、na+离子平均浓度为45. 42mmol/l, s042-离 子平均浓度为33. 04mmol/l,平均矿化度为3354. 12mg/l,平 均总硬度为119. 94mg/lo第四组k+、na+离子浓度为57. 59 mmol/l, s042-离子 浓度为4367mmol/l,矿化度为4249. 22mg/l,总硬度为 177. 71mg/lo砾岩水质对比表表2由表2可以明显看出，四组砾岩水质有明显的差别。结 合各组钻孔的位置，可根据首采面

4、上部砾岩水的四个组，将 砾岩水划分成四个独立储水单元。这四个储水单元，相互之 间不补给或补给很弱。2. 2砂岩水质分析将砂岩水水质相近的钻孔分别分析，砂岩水可分为2组:3、4号钻孔作为五组，12、14号钻孔作为六组，见表3。3砂水质对比表表3由表3可以看出，第五组、第六组的水质明显不同。第 五组离子浓度含量相对较高，与砾岩中的第四组（tdj107-16 号孔）水质较接近。第六组离子浓度相对含量较低，与砾岩 中的第三组（即切眼附近的砾岩水）水质较接近。由于两组砂岩钻孔揭露含水层的位置很近，而水质化验 数据确相差很大，可能原因是：%1 两组砂岩水不连通，均为独立储水单元；%1 由于两组钻孔施工顺序

5、相距约3个月，后期施工的第 六组钻孔由于受周围砾岩钻孔施工的影响导致砂岩水和砾 岩水串联，砂岩水受砾岩水的影响导致离子浓度降低。2. 3三灰水质分析三灰水质没有明显的特征，与砾岩水质中的第二组比较 接近，但仅凭这点不足以判断三灰水与砾岩水有水力联系。3综合分析以水中主要离子的摩尔浓度百分数绘制三角菱形水质 图（piper图），将各水样阴阳离子摩尔浓度百分含量投影到 菱形图上，制作图1：水质叠加图。通过水质叠加图可以发现：在阴阳离子分布图中，除水 样tdl3-2号孔含量比稍有差别以外，其他的水样阴阳离子 分布较集中，各孔中阳离子都是以na+、k+为主，含量百分 比都占阳离子的95%左右。阴离子都

6、是以s042-为主，含量 百分比占阴离子的70%左右。图1：水质叠加图通过水质叠加图与水质化验数据分析，各孔中水质的差 别主要是离子浓度的差别，离子之间的相对百分含量差别很 小。但离子浓度最低的第三组砾岩水和第六组砂岩水的离子 浓度也远远高出附近地表水的离子浓度（附近地表水的矿化 度 480mg/l,na+、k+含量都在 0. 5mmol/l 左右，so&not； 42- 的含量在2mmol/l左右），说明砾岩水并不存在上部第四系 水源的补给。切眼附近的砂、砾岩水与三灰的水的离子浓度 差别较大，说明tdl3-2号孔处的三灰水与切眼处的砾岩水 不存在水力联系。通过对钻孔简易放水试验所得的

7、数据分析，滕东生建煤 矿首采工作面涌水较大的位置集中在切眼以前100m的顶板 砾岩水，左右的范围内，此处经过一段时间的放水，涌水量 以明显降低，出水量较大的tdj107-7号孔水压已经下降至 0. 8mpa, tdj107-19号孔开始达到120 m3/h,放水五天后 流量降低至5 m3/h左右，说明顶板疏放水已经起到了一定 的效果。砾岩含水层自身的连通性较弱，多为净储量水，长时间 放水应该会明显降低砾岩的涌水量；另一方面说明顶板砾岩 水可能还存在未探明的储水单元，可能是以后安全生产的隐 患。建议矿方结合相关资料，选择合适的位置加密钻孔，充 分做好疏水降压工作，确保首采面的安全。参考文献：1 韩希伟、李永雷、邹双英山东省滕东省建煤矿3下 107工作面探放水工程施工总结山东省煤田地质局第一勘探