发布日期:2022-10-05 浏览次数:次 科研问题问AI
摘要:煤系基岩裂隙水富集,对煤矿的建设和每层的开采都具有一定的难度,甚至会给煤矿的安全生产带来隐患。因此许多水文地质工作者,对矿区煤系基岩的裂隙水富集情况都进行精确的研究。笔者在淮南地区进行煤田地质勘探多年,对该地区的煤系地层基岩裂隙水的富集特征与防治方法进行了研究,希望可以为该地区的矿井建设和煤层开采提供参考。
关键词:淮南地区 煤系基岩 裂隙水 富集特征 防治方法
华北地台区属于近海型含煤建造,广泛分布着以陆相碎屑岩为主的含煤沉积,含煤性好。淮南地区煤系地层以泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩及煤层为主,在煤系地层中不少地段的富水性较强,从而形成了基岩裂隙水遍及各个矿区,成为矿井生产建设中影响施工的重要因素。
一、裂隙富水性的影响因素
(一)构造对基岩裂隙水的控制
1、背斜轴部和倾伏端:在压应力作用下,顶部受拉,发生张性裂隙,有良好的储水空间,富水性好。倾伏端所受压应力减弱,以致消失,减弱部位应力释放,裂隙发育,消失地带岩石完整而阻水,因此富集地下水。
2、向斜轴部和翘起端:在压应力作用下,两异向轴部倾斜,往往伴有断裂和横裂隙,故两异水向轴部富集。至翘起端,挤压力逐渐减弱,应力释放,以裂隙形式表现构造作用,在应力消失地带,岩石完整而阻水,故形成相对富水段。
3、张性、张扭性断裂破碎带:是由引张力和张应力与剪切应力而产生的断裂带,中心部位应力集中,形成构造岩大小不一,胶结不住 ,孔隙率高。旁侧部位应力减弱,裂隙发育差,富水性相对减弱。
4、压性、压扭性断裂影响带:岩石相对位移时,因强大的牵引力产生张性羽状裂隙,有的可构成裂隙网格,具有良好的储水场所。而中心部位,岩石受挤压应力和剪切应力,研磨成较细的岩粉,破碎带狭窄常起阻水作用。
5、断裂交汇部位:几个断裂带的复合部位,张扭应力大,张扭裂隙发育,岩石破碎较剧,裂隙率有的达12.84~14.30%,且多组裂隙互相沟通,影响带宽度大,常形成裂隙纲络系统,储水空间大,有利于地下水富集。
6、断裂密集块段:断裂密集块段,往往发育不同方向,不同力学性质的断裂,相互交叉,岩层被分割得支离破碎,多组裂隙发育,构成网格状,有一定的贮水空间,是地下水富集的有利场所。
7、侵入接触地区:岩脉本身阻水,但冷却成岩后与围岩接触带发育成岩裂隙,它分布于侵入岩体和围岩接触带上,加之岩脉受后期断裂作用,产生破碎,因此地下水容易在这里富集。
(二)岩性对基岩裂隙水的影响
由于煤系地层的岩性是由粗细互层、软硬相间、成层性好的砂、泥岩组成,而砂、泥岩的颗粒、硬度、成份、性质、组合、埋深、层厚等都直接影响着裂隙发育程度,从而也影响着裂隙水的富集。
1、颗粒粗细:粗粒岩石孔隙度大,裂隙率也大,富水性相对较强。细粒岩石孔隙度小,裂隙短而浅,容易被粘性土充填,常起相对地隔水作用。
2、硬度大小:坚硬岩石受力后,产生脆性变形,裂隙率较大,贮水空间大。软弱岩石受力后,产生柔性变形,裂隙发育程度差,裂隙率较小,贮水空间相应也小。
3、化学成分:砂层和钙质含量较高的岩石,比泥质含量较高的岩石,裂隙相对发育。钙受胶结产生的裂隙稀而粗、延伸性好,水量相对富集。泥质胶结产生的裂隙密而细,延伸性差,故富水性就弱。
4、力学性质:砂岩质地脆,受力后以破碎方式释放应力,裂隙宽度大,切穿性较好,泥岩为柔性岩石,受力后以塑性绕曲变形,产生隐蔽裂隙,故砂岩较泥岩有利于地下水活动。
5、岩层组合:砂岩与泥岩的组合比,在地层中一般是越往上越大,在潘集地区的20煤以上;10~17煤层间和8煤以下,砂岩比依次变小,而漏水孔率、渗透系数和单位涌水量均依次变小。
6、埋藏深度:根据大量岩裂隙孔