赵集井检孔地质报告

一、工程概况赵集煤矿为亳州众和煤业有限责任公司计划筹建的矿井，矿井设计由煤炭工业合肥设计院进行承担，本矿井采用立井开拓方式，设主井、副井和风井3个井筒。为进一步查明各井筒及井底车场周围水文地质情况，煤炭工业合肥设计院并提出《关于赵集矿井补充地质钻孔工作的建议》。受亳州众和煤业有限责任公司（甲方）的委托，安徽省煤田地质局第三勘探队（乙方，以下简称三队）负责相关钻孔的施工。2010年4月7日，双方签订了《赵集矿井补充地质孔及检查孔 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 》，根据合同要求，我队及时组织编写了《赵集矿井补充地质孔及检查孔施工组织设计》，并通过甲方审查。2010年4月7日，我队开始野外钻探施工。至2010年8月3日所设计的4全钻孔全部施工结束，其中钻孔1终孔深度1050.73m；钻孔2终孔深度966.58m，钻孔3终孔深度1144.81m，钻孔4终孔深度1157.10m。由于本区地质条件较为复杂，按照设计要求，本次检查孔施工是分两个井口 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 同时进行，分别为井口位置方案Ⅰ1（南部方案）和井口位置方案Ⅱ2（东部方案）。根据勘探后的具体地质情况，7月26合肥设计院发函确定井口位置方案为“方案Ⅰ1（南部方案）”，同时再增加一个主井检查孔。东部方案做补充地质孔使用。根据甲方要求提出的地质报告包括:各钻孔的综合柱状图；风井、副井的井筒预想柱状图；钻孔3、钻孔4之间的连线地质剖面图；-900m井底车场的岩性切面图；井温曲线图；抽水试验综合成果图以及报告文字说明。本检查孔地质报告为“井口位置方案Ⅰ1”即“南部方案”。由于主井检查孔目前正在施工中，报告中暂不包括主检孔相关内容。二、主要技术要求根据煤炭工业合肥设计院提出的《关于赵集矿井补充地质钻孔工作的建议》及《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90），本次施工的主要地质技术要求如下：1、3个井筒均需穿过约为750m厚的新生界地层，为适应冻结法施工及井壁结构设计的需要，须对主要砂、土层取样做常规土工试验和冻结状态下的物理力学性能试验。2、各井筒检查孔要查明新生界松散地层各含水、隔水层（组）的情况，查明各含水层（组）地下水的流向和流速，埋藏条件、静止水位、水质、水温，含水层间及与地表水的联系情况。3、应切实做好水文观测工作，检查钻孔须探明各基岩含水层（包括风化带），尤其是可能遇到的富水性强的含水层和导水断层。主要含水层（组）应分层（段）进行抽水试验，以确定各含水层厚度，层位水压，岩石渗透系数，岩石孔隙度，以及各含水层（组）的预计井筒涌水量。4、3个井筒均需在-900m处设置车场和有关巷道及硐室，考虑到-850.0m以下还设置装载硐室、煤仓及有关巷道，今后二水平-1200.0m设置车场的需要。为此，3个井筒在标高-630m--780m之间和风化带以下50m，以及主井在标高-830m以下，副井和回风井在标高-880m~920m之间及标高-1180m以下岩层需加密取样进行岩石物理力学性质测试。5、查明井筒穿过的层段内有无断层及其它地质构造。并查明断层的产状，落差等有关参数。6.查明可采煤层的瓦斯含量、成分、压力及煤质情况，测定各可采煤层的物理力学性质（抗压强度、硬度等），并检测煤与瓦斯突出的危险性。根据检查钻孔成果，提交检查钻孔地质报告和测井资料，此外还应提交沿井筒中心线的完整的预测地质柱状图及剖面图，提供各检查钻孔连线的地质剖面图，并结合区域（矿井）资料分别提供-900m和-1200m水平井底车场的岩性切面图，预测马头门及井底车场处岩石的破碎情况及稳定性。三、任务完成情况及工程质量评价(一)任务完成情况1、钻孔本次施工钻孔2个，其中钻孔3（风井检查孔）按地质孔施工，钻孔4（副井检查孔）按井检孔施工。井筒、钻孔特征见下表2。井筒、井筒检查孔特征表表3-1 序号 井筒及钻孔号 坐标（m） 终孔深度（m） 纬距（X） 经距（Y） 1 风井 3697588.226 39477910.860 2 钻孔3设计座标 3697605.796 39477897.620 3 钻孔3复测座标 3697605.916 39477897.444 1144.81 4 副井 3697470.000 39478028.000 5 钻孔4设计座标 3697451.343 39478039.658 6 钻孔4复测座标 3697451.333 39478039.728 1157.102、钻探施工（1）钻探设备及施工工艺本次钻探施工所采用的设备为：TXB-1000A型钻机，NBB-250/60泥浆泵，4135柴油机，古尔兹16GS-75T潜水泵等。根据设计要求，钻孔3按地质孔施工，松散层及红层局部取芯，基岩段全取芯；钻4孔自10m以下开始全取芯。施工过程中，第四、新近系、古近系及风化基岩段先用ф110mm孔径钻至完整基岩，测井后及时提出中间资料。终孔完钻后进行了简易测温、数字测井工作。测井工作完成后，为保证抽水试验的完成，按照抽水设计要求先后采用Φ110mm、Φ127mm、Φ146mm、Φ168mm扩孔器逐级扩孔，进行粘土止水、下套管、检查止水、洗井、稳定水位、抽水试验等工作。在抽水试验的同时进行流量测井工作。抽水试验结束后起拔套管并用水泥砂浆对钻孔进行全孔封闭。2 序号 深度/m 土性 单轴抗压 三轴剪切 单轴蠕变 -5℃ -10℃ -15℃ -20℃ -5℃ -10℃ -15℃ -20℃ -5℃ -10℃ -15℃ -20℃ 围压（MPa） 2~6 2~8 2~8 4~8 1 150～160 粘土 2 200～220 粘土 3 260～280 粘土 4 310~320 粘土 5 330~340 粘土 6 360~370 粉砂岩 7 470~500 粉砂岩 8 600~620 巨砾石 9 710~720 粉砂岩 各项试验组数小计 5×3 9×3 9×3 4×3 1×3 4×3 4×3 3×3 3×4 8×4 8×4 5×4 各项试验组数合计 81 36 96 备注：除了进行表中的冻土力学性能测定外，还进行如下内容的测定：1.测定所取土样的结冰温度；2.测定所取土样冻土导热系数、比热或比热容；3.测定所取土样的冻胀率和冻胀力；4.测定所取土样的弹性模量和泊松比；5.测定冻土单轴应力与应变关系曲线；7.测定冻土单轴蠕变参数；8.测定冻土三轴剪切强度指标（C、φ）。表2-1检查孔冻土取样位置及试验内（2）取芯及取样方法①松散层：利用ф108mm岩芯管取芯，严格控制回次进尺，保证岩芯采取率。②基岩：采用ф89mm取芯管取芯，确保了岩芯直径大于80mm，满足了岩石力学的测试要求。③上钻取芯严格按操作规程操作，取芯后，洗净装箱编号、鉴定、取样。④冻土样的采取及包装：在设计冻土样的取样位置由安徽理工大学及三队地质技术人员跟班及时采取样品，装袋后随即装入样品铁桶腊封。运输采用柳条框装，并在样筒间塞入麦草以防相互碰撞，及时托运到安徽理工大学冻土试验室。采样及测试情况一览表表3-2 样品类别 样品数量（个） 委托试验单位 钻孔3 钻孔4 常规土样（组） 0 45 安徽省煤田地质测试中心 冻土样（组） 0 9 安徽理工大学 岩石力学样（组） 25 26 安徽理工大学 煤样 1 0 安徽省煤田地质测试中心 瓦斯样 1 0 安徽省煤田地质测试中心(3)钻孔垂直度钻孔垂直度是取得可靠地质资料的基础，也是保证施工顺利的必备条件。因此我们在施工过程中采取了多种防斜及纠斜措施。防斜主要是合理掌握钻进参数，增加加重管的数量。施工中及时掌握钻孔的偏斜情况，发现超偏及时采取措施。由于采取了有效的防纠斜措施，较好地保证了钻孔的垂直度，满足了设计要求。2个钻孔终孔偏斜情况如下：钻孔偏斜情况一览表表3-3 孔号 孔深（m） 测深（m） 斜距（m） 斜率（%） 方向（°） 钻孔3 1144.81 1140.00 15.83 1.39 238°33′ 钻孔4 1157.10 1151.00 11.26 0.98 239°27′（4）钻孔结构各钻孔钻进至终孔层位后，先后采用Φ108mm、Φ127mm、Φ146mm及Φ168mm的扩孔钻头进行分级扩孔。（5）水文工作钻探过程中按施工组织设计要求及时进行了简易水文观测。两个钻孔均对基岩（包括红层）进行混合含水层抽水1次，并同时进行流量测井工作。（6）测井工作按施工设计要求，对所有施工钻孔均进行了数字测井工作。使用渭南煤矿专用设备厂生产的TYSL-3Q型数字测井仪。全孔测量了三测向电阻率、自然电位、自然伽玛、人工伽玛等参数曲线。并测量了井径、井斜、简易井温。按设计要求在相应的抽水试验过程中进行了流量测井。为保证测井资料的成果质量，所测参数均在钻孔扩孔前进行。采样间隔选用0.05m、测量速度小于900m/h，简易井温测量是在测量其它参数前后，分别以20m的间隔点测的方式作两次测量。流量测井以间隔5m的点测方式进行测量。所测参数曲线与各岩层的物性特征吻合较好，成果质量可靠。测井成果质量及工程质量符合《测井规范》的甲级标准。（7）钻孔封闭终孔经现场初步验收后，将进行全孔封闭。封孔材料为32.5R优质硅酸盐水泥、细砂及清水，以1:2:0.7的配比配制水泥砂浆，采用泵入法泵入孔内，进行全孔封闭，封孔质量合格。封孔情况见表3-4。各钻孔封孔情况一览表表3-4 孔号 封闭段距（m） 用料（水泥：砂：水）kg 封孔时间 钻孔3 0-1144.81 16550：33100：11585 2010.7.5 钻孔4 0-1157.10 16700：33400：11690 2010.8.3（二）工程质量评价施工过程中，严格执行《关于赵集矿井补充地质钻孔工作的建议》，按相关规程及《施工组织设计》规范施工，并自始至终接受甲方负责人的监督检查，保证了工程质量。本工程原始资料齐全、可靠，测井工程质量为甲级，其它各项指标均达到合同书中规定的技术要求，各单项工程在钻孔完工后，均由甲方代表在现场进行了验收。综合评定工程质量为优质。各钻孔主要验收指标见表3-5。各钻孔主要验收指标一览表表表3-5 孔号 第四系、新近系深度（m） 古近系深度（m） 孔深（m） 采取率(%) 偏斜率(%) 测井 采样 原始资料 松散层 基岩 钻孔3 356.95 712.69 1144.81 粘土90%砂层75% 红层74%基岩82% 1.39 甲 合格 齐全可靠 钻孔4 357.15 750.65 1157.10 粘土85%砂层78% 红层71%基岩80% 0.98 甲 合格 齐全可靠四、地质成果(一)地层赵集矿南部方案钻孔揭露的地层自上而下有：第四系、新近系、古近系及二叠系上石盒子组，各钻孔揭露的地层厚度见表4-1，现分别叙述如下：地层情况统计表表4-1 孔号地层 钻孔3 钻孔4 深度 厚度 深度 厚度 第四、新近系（Q+N） 第四系（Q） 91.75 91.75 92.30 92.30 新近系（N） 356.95 265.20 357.15 264.85 古近系（E） 712.69 750.65 二叠系（P） 上石盒子组（P2s） 1144.81 1157.101、第四系（Q）第四系假整合于下部新近系地层之上，厚度分别为：钻3孔:91.75m,钻4孔:92.30m。其粘土类及砂类所占比例见表4-2。第四系地层砂、粘土厚度统计表表4-2 孔号 厚度（m） 粘土（m） 百分比（%） 砂（m） 百分比（%） 钻3 91.75 45.70 55.9 36.05 44.1 钻4 92.30 52.15 63.4 30.15 36.6 平均 92.03 48.93 59.7 33.1 40.4注：表土层10m未参与统计（1）全新统（Q4）钻3孔厚度29.05m，钻4孔厚度30.20m。岩性以褐黄色粉砂、细砂、粘土质砂为主，夹薄层粘土。含砂层2～4层，厚度分别为19.05m、15.10m。砂层结构松散，连续性较好，透水性较强，是第四系的主要含水层。砂层中见螺丝化石及蚌壳化石碎片。粘土可塑性较强，含有砂礓块。顶部近地表0.50m为褐黄色耕植土，为近代河流泛滥堆积而成。本统有2～4个沉积旋回组成，属河流相～河漫滩相沉积。（2）更新统（Q1～3） 上段：钻3孔厚度23.85m，钻4孔厚度23.65m，岩性以褐黄色、红褐色砂质粘土、粘土为主，夹2层细砂及粘土质砂，粘土类厚度分别为17.15m、17.95m。粘土可塑性强，膨胀量大，含较多钙质结核及少量铁锰质结核。下段：钻3孔厚度38.85m，钻4孔厚度38.45m，岩性以红褐色粉砂、细砂与红褐色加少许灰绿色灰白色砂质粘土、粘土呈互层状，含砂2～3层，砂类厚度分别为10.30m、9.35m，砂层结构松散。粘土具较强的可塑性，含少许钙质结核及铁锰质浸染。本统属河漫滩相～牛轭湖相沉积。2、新近系（N）新近系与下伏古近系地层呈不整合接触，新近系厚度钻3孔265.20m，钻4孔264.85m。其粘土类及砂类所占比例见表4-3。新近系地层砂、粘土厚度统计表表4-3 孔号 厚度（m） 粘土(m) 百分比(%) 砂（m） 百分比（%） 钻3 265.20 177.90 67.1 87.30 32.9 钻4 264.85 157.35 59.4 107.5 40.6 平均 365.03 167.6 63.25 97.4 36.75（1）上新统（N2）上段：钻3孔厚度15.35m，钻4孔厚度14.65m。为单一粘土层，以棕红色粘土、砂质粘土为主，厚度分别为15.35m，14.65m，粘土类致密，可塑性强，含钙质结核及铁锰质结核，为一重要的较明显的沉积间断古剥蚀面，是新近系与第四系的分界线。下段：钻3孔厚度98.95m，钻4孔厚度101.85m，以棕红色、棕黄色、红褐色细砂、粉砂、砂岩盘及粘土质砂为主，夹红棕色、红褐色、微绿色粘土及砂质粘土。砂层结构松散，矿物成分以石英、长石为主，次为云母，粘土类致密，可塑性强，本段含有8～13层粘土、砂质粘土，有1层钙泥质胶结的砂岩（盘），厚度0.75m，较坚硬，有水溶蚀现象；砂类厚度分别为34.80m，58.60m，下部砂层单层厚度较大，粘土质含量较低。本统属河流相沉积，分布比较稳定。（2）中新统（N1）上段钻3孔厚度112.80m，检2孔厚度112.50m。以灰绿色、褐黄色、少许灰白色厚层状粘土、砂质粘土、钙质粘土组成。粘土类厚度大，致密，可塑性强，局部呈半固结状，含有钙质及较多钙质、铁锰质结核，具静压滑面。下段钻3孔厚度38.10m，钻4孔厚度35.85m，以褐黄色细砂、粉砂、砾石、砂砾组成，砂类厚度分别为：20.25m，32.55m,底部发育有多层砾石及砂砾，成份主要以石英质、砂岩质及灰岩质砾石为主，分选、磨圆较差，棱角-次棱角状，砾径3-5cm。本段属河流相沉积，分布较稳定。3、古近系（E）古近系“红层”揭露厚度分别为钻孔3厚度355.74m，钻孔4厚度393.50m,平均374.62m。岩性主要为粉砂岩和砾岩。粉砂岩：棕红色，含云母矿物，粗砂和少量细砾。局部具灰绿色花斑，泥质胶结，较疏松。砾岩层：以灰色砾岩为主，成分复杂，主要由灰岩、石英砂岩、燧石组成。次棱角～次圆状，砾径（3～15cm）大小不等，由紫红、棕红色粉砂质及泥质胶结。胶结质量差，易崩解。与下伏二叠系地层呈不整合接触。其粉砂岩及砾岩所占比例见表4-4古近系地层统计表表4-4 孔号 深度/厚度 粉砂岩(m) 百分比(%) 砾岩（m） 百分比（%） 钻孔3 712.69/355.74 164.19 46.15 191.55 53.85 钻孔4 750.65/393.50 169.88 43.17 223.62 56.834、二叠系（P）（1）上石盒子组（P2s）施工钻孔仅揭露地层二叠系上石盒子组，厚度分别为钻3孔432.12m，钻4孔209.77m。其中，钻3孔、钻4孔终孔层位均为1煤（组）下。主要由泥岩、粉砂岩、砂岩、杂色泥岩、破碎带和煤及炭质泥岩组成。岩性以泥岩为主，其次为细～粗粒砂岩和粉砂岩，中上部多紫色，灰绿色。由上而下杂色渐少，下部以灰色为主，砂岩多浅灰～灰白色。各类岩性比例详见表4-5。上石盒子组地层煤岩层厚度统计表表4-5 孔号 地层揭露厚度(m) 泥岩（m） 百分比（%） 粉砂岩(m) 百分比(%) 砂岩（m） 百分比（%） 煤（m） 百分比（%） 钻孔3 432.12 299.68 69.40 44.70 10.30 71.28 16.50 2.03 0.47 钻孔4 406.45 203.44 50.05 159.68 39.3 41.23 10.10 2.10 0.52(2)风氧化带风氧化带的厚度，一般受岩性、构造、地下水的流动及古地理环境等多种地质因素影响。两个钻孔风氧化带深度、厚度均有差别，其中钻孔3强风化带深度720.50m，弱风化带深度745.15m，岩性以灰黄色泥岩、褐紫色细砂岩为主，RQD平均值约为60%。钻孔4强风化带深度767.84m，弱风化带深度787.81m，岩性以褐黄色、棕红色及灰绿色泥岩、粉砂岩及粗砂岩主，岩芯较破碎，RQD平均值仅为28%。强风化带岩石松软多为碎块状，裂隙发育，强度降低。弱风化带只是预呈风氧化状，岩石强度、完整程度均变化不明显，各钻孔风氧化带深度、厚度见表4-6。强弱风化带深度、厚度表表4-6 孔号 强风化带深度（m） 强风化带厚度（m） 弱风化带深度（m） 弱风化带厚度（m） RQD（%） 岩石稳定性 钻孔3 720.50 7.81 745.15 24.65 60 不稳定 钻孔4 767.84 17.19 787.81 19.97 15 不稳定（二）构造本矿井井筒及检查孔附近构造比较复杂，根据地震资料及钻探揭露 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 共有三条断层存在，分别为DFS80，断距0-25米、DFS81断距约0-20米和DFS82断距0-10米，均为逆断层。DFS80穿过钻孔3和钻孔4，其中钻孔3所揭露的1煤为下盘煤层，受该断层影响，在剖面断层穿过处，钻孔3，940米左右，及钻孔4，860米左右，现场钻探岩芯亦破碎严重，RQD均为0-10%左右，特别在钻孔3，930-980米段，岩芯裂隙发育，呈糜棱状、角砾状破碎，角砾大小不一，棱角分明，并具明显的挤压揉皱现象和挤压破碎特征的张扭性破碎带，与物探地震反应基本一致。根据三维地震资料反应DFS81断层切割红层，穿过钻孔3，由于红层岩性固结程度差，结构较松软，因此该断层在钻探中表现并不明显。DFS82,根据物探资料位于钻孔4约1200米处，钻孔未施工至此深度，未能揭露。由于两孔未有对比煤层及标志层揭露，因此，在勘探断层对比上，只能通过对钻探岩芯不同程度的挤压破碎等现象进行分析，其破碎特征见表4-7、表4-8。钻孔3岩石破碎特征表表4-7 序号 破碎深度（m） 岩性 层位 RQD值（%） 岩性特征 1 712.69-717.00 泥岩 风化带 >30 裂隙发育，风化破碎 2 774.00-785.00 细砂岩 1煤上 >10 裂隙发育，碎块状 3 785.00-792.00 泥岩、粉砂岩 1煤上 >40 裂隙发育，局部见糜棱状破碎。 4 827.00-848.00 粉细砂岩 1煤上 >20 垂直裂隙发育 5 870.00-873.00 泥岩 1煤上 >50 揉皱现象，糜棱状破碎 6 893.00-896.00 粉砂岩 1煤上 >20 裂隙及滑面发育 7 899.00-906.00 泥岩 1煤上 >10 揉皱现象，局部糜棱状破碎 8 939.00-944.00 泥岩 1煤上 >50 滑面、裂隙发育，揉皱现象 9 944.00-950.00 泥岩 1煤上 0 揉皱现象，呈糜棱状完全破碎 10 950.00-963.00 泥岩 1煤上 >40 滑面、裂隙发育，揉皱现象 11 1005.00-1015.00 粉砂岩 1煤上 0 裂隙发育，碎块状完全破碎 12 1015.00-1041.00 粉砂岩 1煤上 >10 裂隙发育，碎块状破碎 13 1061.00-1070.00 泥岩 1煤下 0 裂隙发育，碎块状破碎 14 1099.05-1111.90 破碎带 1煤下 >10 裂隙及滑面发育，碎块状破碎 15 1119.00-1133.00 粉砂岩 1煤下 >10 局部垂直裂隙发育，碎块状破碎钻孔4岩石破碎特征表表4-8 序号 破碎深度（m） 岩性 层位 RQD值（%） 岩性特征 1 754.00-768.00 泥岩 风化带 >30 裂隙发育，风化破碎 2 779.00-786.00 泥岩 风化带 >10 裂隙发育，风化破碎 3 861.00-876.00 粉砂岩 1煤上 >10 裂隙及滑面发育 4 882.00-884.00 泥岩 1煤上 0 裂隙发育，岩芯破碎 5 897.00-905.00 泥岩 1煤上 >30 裂隙及滑面发育 6 935.00-942.00 粉细砂岩 1煤上 >10 裂隙发育，岩芯破碎 7 955.00-961.50 粉砂岩 1煤上 >30 垂直裂隙发育，岩芯破碎 8 981.00-990.00 泥岩 1煤上 >10 裂隙发育，岩芯破碎 9 1078.00-1088.00 粉砂岩 1煤层 >20 垂直裂隙发育，岩芯破碎五、检查孔水文地质特征（一）、含、隔水层（组、段）划分检查孔穿过新生界松散层厚度；钻孔3，356.95m，钻孔4，357.15m。根据检查孔钻探取芯和地球物理测井成果综合分析，同时结合《赵集井田煤炭勘探报告》，检查孔穿过新生界松散层可划分出4个含水层（组）和3个隔水层（组），古近系（红层）划分为2个含水层（段）和1个隔水层（段），基岩二叠系划分为1个隔水层（段）。各含、隔水层（组、段）划分情况见表5-1。本矿井为新近系及第四系松散层覆盖下的全隐蔽裂隙充水矿床，地下水含、隔水层可根据其赋存介质特征进一步划分为新生界松散层含、隔水层（组）、古近系“红层”含、隔水层（段）和二叠系煤系隔水层（段）。1、新近系、第四系松散层含、隔水层（组）井筒区域内松散层厚度分别为，钻孔3，356.95m,钻孔4，357.15m，平均357.05m。按其岩性组合特征及其与区域水文地质剖面对比，自上而下可划分为四个含水层（组）和三个隔水层（组），现自上而下分述之。（1）、第一含水层（组）一般自地表垂深3～5m起，底板埋深29.05m～30.20m，平均29.63m，含水砂层总厚19.05～15.10m平均17.08m。岩性主要以褐黄色粉砂、细砂、粘土质砂为主,夹3层薄层粘土组成。砂层结构松散，成分以石英、长石为主，次为云母，具水平层理；粘土中含砂礓及铁锰质结核。垂深20m左右普遍发育有一层灰黑色富含腐植质的粘土或砂质粘土，厚约1～1.5m，含螺蚌化石或碎片。近地表0.50m左右为褐黄色耕植土壤。由区域水文资料表明，一含分布稳定，水质较好，富水性中等～强，开采条件简单。区内灌溉机井多开凿于此层内，水量30～50m3/h。一含水可作为该井田工业和生活饮用水的水源。该组上部为潜水，下部水具弱承压性，为一复合型潜水～弱承压含水层（组）。地下水主要补给来源为大气降水渗入，其次为侧向迳流补给。一含水的排泄主要为蒸发和人工开采。（2）第一隔水层（组）底板埋深52.90～53.85m，平均53.38m。隔水层厚度17.15～17.95m,平均17.55m左右。岩性由褐黄色、红褐色粘土或砂质粘土夹2层细砂或粘土质砂组成。顶部富含砂礓块、钙质或铁锰质结核，可作为一含、一隔分界标志。粘土（类）质纯致密，可塑性较强。该层分布较稳定，一般隔水性能较好，但在局部地带隔水层较薄使其具有弱透水性。（3）第二含水层（组）底板埋深91.75～92.30m，平均92.03m。含水砂层厚度10.30～9.35m，平均9.83m，占总厚度的24.3～26.5%。岩性以红褐色细砂、粉砂为主夹粘土或砂质粘土，砂层与粘土（类）呈互层状结构。井田内此层段的沉积环境属河间阶地相，砂层不太发育，厚度、岩性均变化大，分布不稳定。局部地段含水砂层不发育。本组为一孔隙型复合承压含水层，砂层发育分布不均，富水性也相对强弱不一。以层间水平迳流补10.30m～9.35m给为主，在局部地带接受一含的越流补给，水位变化基本上与一含升降同步，并滞后于一含。据相邻许疃煤矿71-7、72-5、X-2孔抽水资料：q=0.119～0.216L/s.m，K=0.877～3.80m/d，水质类型为HCO3·Cl·SO4-Na·Mg·Ga。该含水层富水性中等，水质较好，各项指标均能满足生活饮用水标准，可以作为供水水源。（4）第二隔水层（组）底板埋深107.10～106.95m,平均107.03m。隔水层厚度14.65～15.35m，平均15.00m，占100%。该段为单一粘土层，以棕红色粘土、砂质粘土为主。粘土类一般可塑性好，膨胀性强，结构致密，分布稳定，隔水性能好。（5）第三含水层（组）底板埋深206.05～208.80m，平均207.43m。砂层厚34.80～58.60m，平均46.70m。占总厚度的35.2～57.5%。岩性以棕红色、棕黄色、红褐色细砂、粉砂、砂岩盘及粘土质砂为主，夹粘土或砂质粘土8～13层，砂层中主要矿物成分为石英，次为长石及云母片，结构松散。含水砂层厚薄受中部粘土（类）控制，将含水层分为上、下两部分：上部砂层质纯，单层厚度较大。局部含有1层透镜状钙质胶结的砂岩（盘），厚度0.75m。坚硬，局部有水溶蚀现象。下部砂层不太发育，质不纯，含泥质量增高。本组属孔隙类承压含水层（组），受区域水平迳流补给。其富水性随砂层分布厚度而异，一般情况下该含水层富水性较强。据相邻任楼矿52-5孔抽水资料，q=0.274l/s.m，Kcp=1.69m/d。据相邻许疃煤矿70-3孔抽水资料：q=0.217～0.227L/s.m，K=1.194～2.18m/d，水质类型HCO3·Cl·SO4-Na·Mg·Ga。该含水层上部水质尚好，在一、二含水量不足时三含上部水可以作为生活饮用水水源；三含下部水质较差，不宜做生活饮用水水源。（6）第三隔水层（组）底板埋深318.85～321.30m，平均320.08m。隔水层厚度80.55～96.15m，平均88.35m。占71.4%～85.5%。上部及中部岩性以灰绿色、棕黄色、褐黄色砂质粘土、厚层状粘土为主，夹砂层或粘土质砂6层。上部粘土（类）厚度大，可塑性强，膨胀性强。下部由钙质粘土，砂质粘土夹薄层砂及粘土质砂组成。砂质粘土为褐黄色、微绿色，呈半固结状，可塑性差；钙质粘土为灰白色，成分以钙质为主，呈半固结状，致密，坚硬，偶见侵蚀性小溶洞，为湖滨回水湾静水环境沉积。厚度0～50m，变化较大，分布不稳定。该层（组）粘土类可塑性好，膨胀性强，厚度大，分布稳定，隔水性良好，是区域及井田内重要的隔水层（组）。由于它的存在使其以上各含水层地下水及地表水、大气降水与其下的四含水、煤系水失去水力联系。（7）第四含水层（组）底板埋深356.95～357.15m，平均357.05m,砂层厚20.25～32.55m。占总厚度的53.10～90.80%。四含沉积厚度受古地形控制，古地形低洼处四含沉积厚度较大。四含岩性复杂，以砾石、砂砾、砾石、中细砂及粘土质砂为主，其间夹有2～3层薄层状粘土、砂质粘土。砾石成份多为石灰岩块及砂岩块，砂砾无分选性或分选性差。从总体上看四含泥质含量高，渗透性差，补给条件较差。其地下水主要依靠区域层间迳流，水平径流条件差，处于滞缓状态。与煤系砂岩裂隙含水层通过风化裂隙带构成一定水力联系，而与上覆一、二、三含水层无直接水力联系。据本井田2-5孔抽水试验资料，q=0.004034l/s,K=0.01794m/d。水化学类型为HC03·Cl·SO4-k+Na，矿化度1.151g/l，全硬度28.37德国度。据相邻许疃井田66-68-4孔抽水试验资料，q=0.106l/s,Kcp=0.3165m/d，富水性弱～中等。水化学类型为Cl·SO4·HCO3～Na·Mg·Ca，矿化度1.214g/l，全硬度31.23德国度。该层（组）分布稳定，砂层结构松散，富水性较强。生产实践证明四含覆盖在煤系地层之上，是浅部煤层开采时矿坑充水的主要补给水源之一。含、隔水层（组、段）划分表表5-1 地层孔号 钻3孔 钻4孔 底板深度（m） 厚度（m） 砂/粘土厚度（m） 底板深度（m） 厚度（m） 砂/粘土厚度（m） 系 统 含、隔水层及强弱风氧化带 第四系（Q） 全新统（Q4） 第一含水层（组） 29.05 29.05 19.05 30.20 30.20 15.10 更新统（Q1-3） 第一隔水层（组） 52.90 23.85 17.15 53.85 23.65 17.95 第二含水层（组） 91.75 38.85 10.30 92.30 38.45 9.35 新近系(N) 上新统（N2） 第二隔水层（组） 107.10 15.35 15.35 106.95 14.65 14.65 第三含水层（组） 206.05 98.95 34.80 208.80 101.85 58.60 中新统(N1) 第三隔水层（组） 318.85 112.80 80.55 321.30 112.50 96.15 第四含水层（组） 356.95 38.10 20.25 357.15 35.85 32.55 古近系（E） 始～渐新统（E） 上部含水层段 405.85 48.90 430.95 73.80 中部隔水层段 675.80 269.95 708.00 277.05 下部含水层段 712.69 36.89 750.65 42.65 二叠系（P） 上石盒子组（P2S） 风化带含水层段 745.15 32.46 787.81 37.16 1煤上下隔水层段 1144.81 399.66 1157.10 369.292、古近系“红层”含、隔水层（段）古近系“红层”揭露厚度355.74～393.50m，平均374.62m左右，根据现场实际勘探情况结合《赵集井田煤炭勘探报告》可分为三个含、隔水层（段）。（1）古近系“红层”上部含水层（段）厚度48.90～73.80m，平均61.35m，多为浅红色粉砂质泥质砾岩，呈半胶结状或胶结状，砾石成分为石英岩、石灰岩、砂岩，磨园度较好，砾径1～8cm，局部夹粉砂岩。（2）古近系“红层”中部隔水层（段）厚度269.95～277.05m，平均273.50m，以砖红色粉砂岩为主，含少许砾岩，岩性松软，泥质胶结，隔水性较好。（3）古近系“红层”下部含水层（段）厚度约36.89～42.65m，平均39.77m，多为红色砂砾岩、砾岩，砾石成分以石英岩、石灰岩、砂岩为主，磨圆度中等，泥、钙质胶结。井田内局部地段直接覆盖在可采煤层之上，煤层开采时，会成为矿井充水的补给水源之一。据3-3孔“红层”抽水试验，q=0.005842l/s,K=0.004645m/d，富水性弱。水化学类型为SO4·HCO3·CL-K+Na·Mg·Ca，矿化度1.205g/l，全硬度9.80德国度。3、二迭系隔水层（段）二叠系岩性由砂岩、泥岩、粉砂岩、煤层等组成，并以泥岩、粉砂岩为主。其中泥岩、粉砂岩可视为隔水层，砂岩层组成含水层，各含水层之间均有相应的隔水层阻隔。含水层的富水性主要取决于岩层裂隙的发育程度、连通性和补给条件。地下水主要储存和运移在以构造裂隙为主的裂隙网络之中，以储存量为主。据区域生产矿井实际资料，井下揭露的突水点变化规律一般是开始涌水量较大，随时间延长衰减较快，呈淋水或滴水状态，仅少量突水点呈流量稳定的长流水。总的来说，煤系砂岩裂隙含水层富水性较弱。根据区域资料及煤层赋存的位置关系，仅可划分为1个隔水层（段），1煤组上、下隔水层(段)由于施工钻孔终孔位置为1煤上下，其底板埋深，均为其终孔位置，1144.81～1157.10m，岩性以灰绿色、灰色，局部紫斑杂色的粉砂岩、泥岩为主夹薄层细砂岩。该段隔水性能较好。钻探揭露时钻孔没有发生漏水现象，钻孔泥浆消耗量很小，隔水性能较好。(二)抽水试验及其成果本次施工的钻3孔、钻4孔均进行了红层与基岩混合含水层抽水试验：采用潜水泵进行稳定流抽水。抽水试验严格按《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》和《煤田地质勘探钻孔抽水试验质量标准》执行。其中钻3孔抽水试验质量为优质，钻孔4抽水质量为合格。抽水试验情况及成果见表5-2。本次抽水水质为Cl·HCO3-K·Na型水型水，矿化度在1.516～1.531g/l之间。水质化验见表5-3。抽水试验成果表表5-2 孔号 含水层名称 静止水位深度（m） 起止深度厚度(m) 恢复水位深度(m) 降深(m) 涌水量(l/s) 单位涌水量(l/s.m) 渗透系数(m/d) 影响半径(m) 钻3孔 红层与基岩混合 8.70 362.95-1144.81261.80 17.81 37.88 2.53 0.06679 0.02528 60.23 30.41 2.16 0.07103 0.02613 49.16 23.05 1.81 0.07852 0.02788 38.49 钻4孔 红层与基岩混合 9.10 359.85-1146.21272.12 10.50 20.22 2.92 0.1444 0.05054 45.44 16.98 2.68 0.1578 0.05412 39.50 13.35 2.38 0.1783 0.05439 32.53表5-3 Cl·HCO3-K·Na 1.531 5.98 8.33 Cl·HCO3-K·Na 1.516 5.26 8.30(三)井筒涌水量估算1、涌水量估算方法及公式的选择本次采用地下水动力学估算井筒涌水量。当井筒水位降至含水层底板时，h0=0m，地下水处于承压转无压状态，因而采用承压-无压完整井裘布依公式，利用抽水试验所取得的水文地质参数，分别进行井筒涌水量的估算。估算公式：（1）R=10S（2）R0=R+r0（3）式中：Q—井筒涌水量(m3/h)K—渗透系数(m/d)M—含水层厚度(m)R—引用影响半径(m)r0—井筒半径(m)R0—井筒影响半径(m)S—水位降深(m)2、利用抽水试验所取得水文地质参数估算井筒涌水量（1）风井井筒涌水量估算①利用钻3孔红层与基岩混合抽水试验所取得的水文地质参数，估算风井(362.95～1144.81m)全井筒涌水量。K=0.02643m/d，含水层厚度M=261.80m，静止水位埋深为8.70m。当井筒水位降至含水层底板1144.81m时，水位降深为静止水位埋深与含水层底板深度的差值S=1144.81-8.70=1136.11m，风井井筒半径r0=3.50m。②风井井筒涌水量估算结果利用上述参数及公式(1)、(2)、(3)，结算风井筒涌水量见表5-3。估算风井井筒涌水量及参数选择表表5-3 含水层名称 K(m/d) M(m) S(m) R(m) r0(m) R0(m) Q(m3/h) 基岩混合含水层 0.02643 261.80 1136.11 1847 3.50 1850 287风井全井筒涌水量，Q=287m3/h。副井井筒涌水量估算①利用钻孔4基岩混合抽水试验所取得的水文地质参数，估算副井(359.85-1146.21m)全井筒涌水量。K=0.05468m/d，含水层厚度M=272.12m，静止水位埋深为9.10m。当井筒水位降至含水层底板1146.21m时，水位降深为静止水位埋深与含水层底板深度的差值S=1146.21-9.10=1137.11m，副井井筒半径r0=4.05m。②副井井筒涌水量估算结果利用上述参数及公式(1)、(2)、(3)，结算副井筒涌水量见表5-4。估算副井井筒涌水量及参数选择表表5-4 含水层名称 K(m/d) M(m) S(m) R(m) r0(m) R0(m) Q(m3/h) 基岩混合含水层 0.05468 272.12 1137.11 2659 4.05 2663 600.6副井全井筒涌水量，Q=600.6m3/h。4、井筒涌水量估算及评述（1）、采用抽水试验资料计算其井筒涌水量，当井筒水位分别降至含水层底板时，各井筒涌水量结果见表5-5。（2）、采用抽水试验资料估算其井筒涌水量，当井筒水位分别降至含水层底板时，风井井筒涌水量为287m3/h，主井井筒涌水量为600.6m3/h。（3）、流量测井未测部份的涌水量估算方法采用抽水试验取得的预想井筒总涌水量与流量测井已测部份估算井筒涌水量之差为未测部份的井筒涌水量。（4）、建议采用抽水试验取得资料估算风井井筒涌水量287m3/h，主井井筒涌水量为600.6m3/h，作为井筒设计与施工的参考依据。流量测井与井筒预想柱状涌水点对照表表5-5 孔号 钻孔流量测井 井筒预想柱状 井筒分层涌水量（m3/h） 井筒总涌水量（m3/h） 地层 出水点位置起----止（m） 相对出水点位置起----止（m） 钻3孔（风检） 古近系（E） 388.35-405.85 388.34-403.65 32 287 698.20-712.70 698.20-712.69 159 二叠系（P） 771.15-779.00 778.52-782.93 82 779.00-1144.81 782.93-1144.81 15 钻4孔（副检） 古近系（E） 396.35-406.85 396.35-406.85 46 600.6 564.50-597.45 564.50-597.54 183 677.15-689.99 677.15-689.54 202 708.00-716.40 708.00-716.40 139 二叠系（P） 716.40-1157.10 716.40-1157.10 30.60 此次流量测井过程中，测量方法正确，测井质量良好，曲线异常反映明显。各含水层深度、厚度依照常规测井曲线确定，使各含水层的深度厚度划分准确，测流成果符合规范要求，达到合格标准。本次流量测井过程中，（五）井筒水文地质类型评价1、井筒水文地质类型划分的依据原煤炭工业部1993年[269]号颁发的《煤矿建设井筒水文地质工作规定〈暂行〉》中的井筒水文地质条件分类方案作为本次井筒水文钻孔3流量测井图钻孔4流量测井图地质类型划分的依据。2、井筒水文地质类型根据钻探和三维地震资料，检查孔范围内构造较为复杂，附近有三条断层存在，分别DFS80、DFS81和DFS82三条断层，最大落差25m，岩芯多处出现构造破碎及揉皱现象。利用抽水试验资料估算风井井筒涌水量为287m3/h，副井井筒涌水量600.6m3/h。综合评定赵集煤矿井筒水文条件为较复杂类型。（六）各含水层的补给、径流、排泄及水力联系1、新生界松散层第一含水层（组）该组上部属潜水，下部属弱承压水，为多层结构的复合含水层（组）。主要靠大气降水和地表水体垂直渗透补给，地下水循环交替条件良好，水位随季节变化大，主要排泄途径为蒸发和人工开采。在区域范围内，一含水上部接受河流上游的补给，同时又通过河流的径流排泄到河流的下游。一含下部水以层间迳流为主，在一隔薄弱地带也可越流补给二含。2、新生界松散层第二、三含水层（组）均属多层结构的承压含水层（组），以区域层间迳流为主，其次在一、二隔薄弱地带，二含接受一含越流补给或越流补给三含。二者的排泄方式主要为侧向径流，其次二含和三含上部也有相当部分水为人工开采。由于三含之下有分布较稳定、隔水性能良好的三隔存在，使一、二、三含水与四含水及煤系水失去水力联系。3、新生界松散层第四含水层（组）四含属承压含水层，其上有隔水性良好的第三隔水层（组）所阻隔，其地下水与地表水及一、二、三含地下水无水力联系。总体上看，在自然条件下，四含地下水水平径流条件差，区域补给微弱，处于滞缓状态。4、上石盒子上部砂岩裂隙含水层地下水上石盒子上部砂岩裂隙含水层（段）由于砂岩裂隙局部较发育，富水性较强，渗透性较好，在自然状态下，地下水运动缓慢，处于半封闭状态，地下水补给、排泄条件差，以储存量为主。主要为区域层间补给、迳流、排泄。同时，由于矿井排水，二叠系砂岩裂隙水以突水、淋水和涌水的形式向矿坑排泄，垂向上各含水层（段）之间都有相应的隔水层，正常情况下无直接水力联系。区域范围内煤系砂岩裂隙水补给水源缺乏，水平迳流微弱，以静储量为主，故二叠系砂岩裂隙水对煤层开采不会造成大的威胁。（七）各主要含水层（组、段）的评价1、新生界松散层第一含水层（组）上部属潜水，下部属弱承压水，分布稳定，结构松散。透水性强，含水丰富，属中等富水性孔隙含水层，直接接受大气降水补给，水质较好，是矿区内人畜饮用及农业灌溉的水源。2、新生界松散层第二含水层（组）该层组为多层结构的松散层孔隙含水层（组），砂层结构松散，透水性强。该层可为矿区饮用的水源。3、新生界松散层第三含水层（组）该层（组）砂层厚度不大，分布不稳定，结构松散，富水性较强。随着深度的增加，水质逐渐变差，但上部水仍可作饮用水。六、工程地质关于井筒岩土工程地质，我们对土工实验、岩芯鉴定及岩石物理力学性质实验资料，进行了综合分析。（一）松散层工程地质特征对第四系和新近系松散层工程地质特征的认识，主要是通过土工试验、冻土试验、岩芯鉴定、测井解释和施工实践等途径进行了解。1、岩芯鉴定（1）、第四系松散层厚91.75～92.30m。根据岩芯鉴定和测井曲线解释综合划分：钻3孔共划分12层，其中砂类7层，厚度36.05m，占44.1%。粘土类5层，厚45.70m，占55.9%。钻4孔共划分18层，其中砂类8层，厚度30.15m，占36.6%；粘土类10层，厚度52.15m，占63.4%。（2）、新近系松散厚度265.20～264.85m。根据岩芯鉴定和测井曲线解释综合划分：钻3孔46层，其中砂类20层，厚度87.30m，占32.9%。粘土类26层，厚177.90m，占67.1%。钻4孔共划分54层，其中砂类30层，厚度107.50m，占40.6%；粘土类24层，厚度157.35m，占59.40%。从各钻孔取芯看，第四系松散层未固结，主要为软塑性粘土、砂质粘土及松散的粉砂、细砂。粘土可塑性强，膨胀量大。中部岩性以砂层为主，砂层厚度大，结构松散，下部以未固结粘土为主，其厚度大，可塑性强，膨胀量大，局部遇水易崩解松散。底部为半固结状砂质粘土、粘土及粘土夹砾石，可塑性差。2、土工实验按照设计要求，两个施工钻孔只有钻孔4（副井检查）进行了土工样及冻土样品采集，共取常规土工实验样84个。常规土工实验样由安徽省煤田地质测试中心完成。土工实验项目按设计要求进行。就钻孔4情况，从土工试验成果分析可以看出。（1）、土的密度随埋深大致上略呈递增关系，但不明显。（2）、土的含水量与埋深、固结程度密切相关。一般是含水量随埋深、固结程度增加呈递减关系。三含以上，即208.80m以上的粘土含水率大，为14.70-34.3%，平均22.01%；三含以下的粘土仅为13.00-26.1%，平均18.76%。（3）、土的压缩系数随埋深呈递减关系。（4）、土的塑性指数与土的矿物成分密切相关，与土的固结程度呈正比关系。孔深208.80m（三含）以上的粘土塑性指数为19.10-45.40，平均25.85左右，三含以下的粘土塑性指数17.10-33.50，平均23.08左右。在182.75-192.50处，粘土半固结程度较高，其塑性指数仅为45.4-45.3。（5）、总的来说，土的膨胀性第四系粘土层小于新近系粘土层。但新近系底部的半固结状粘土的膨胀量最低。第四系粘土膨胀量为0.089-2.858，平均0.961；自由膨胀率为48-86%，平均69.71%；新近系粘土膨胀量为0.048-2.71，平均1.284；自由膨胀率为52-150%，平均87.59%；底部粘土膨胀量为0.121，自由膨胀率60-68%。（6）、按膨胀量的分类标准划分，赵集煤矿新生界松散层厚层粘土属典型的膨胀土。总之，新近系、第四系松散层厚度大，而且粘土所占比例较大，遇水易崩解松散，工程地质条件复杂，对井筒冻结施工不利。3、冻土试验冻土试验样由安徽理工大学及三队地质技术人员按采样规程及时采取，根据设计要求，冻土样在钻孔4进行采集,共9组其中5组松散层样4组红层样，具体情况见安徽理工大学提供的《赵集煤矿检查孔冻结岩土力学性能试验报告》。淮北地区建井生产实践表明，冻结法施工中松散层主要存在两个工程地质问题：一、上部粘土层（埋深106.95-107.10m以上），含大量的强结合水，在普通的冻结条件下，很难冻结，易产生失稳。二是下部（埋深206.05-208.80m以下）粘土厚度大，粘土的冻胀性将会造成冻结管的断裂，冻层溶化。两淮地区冻结法施工中都曾发生此类事故，故在今后的建井施工中应特别予以重视。（二）基岩工程地质特征对基岩段工程地质特征的认识，主要是通过岩石物理力学性质试验和岩芯鉴定来进行了解的。1、古近系红层总厚355.74～393.50m，平均374.62m左右，其中粉砂岩厚度164.19～169.88m，占总厚度的43.17%～46.15%；砾岩厚度191.55～223.62m；占总厚度的53.85～56.83%。通过钻探施工中岩芯可以看出，红层主要由紫红色呈半固结状的粉砂岩及砾岩组成，且砾岩胶结胶质量差，砾岩中砾石成份主要由灰岩质、砂岩质及石英质砾石组成，分选性及磨圆性差。在红层中，两钻孔共采集力学样品15组，其中钻孔3，7组，钻孔4，8组。从岩石物理力学性质试验成果可以看出红层中岩石的抗压及抗拉强度较低，膨胀率较高。这和红层中岩石的固结程度不高，胶结质量差有一定关系。其中，粉砂岩抗压强度0.60-6.37MPa，平均3.11MPa；抗拉强度0.34-0.81MPa，平均0.53MPa。膨胀率3.22-8.4%.平均6.01%。砾岩抗压强度0.68-31.28MPa，平均18.37MPa；抗拉强度0.47-2.23MPa，平均1.39MPa。膨胀率2.87-4.32%.平均3.42%。古近系红层厚度大，而且固结程度差，遇水易崩解松散甚至泥化，工程地质条件较复杂，对些均对井筒冻结施工不利。2、二叠系基岩段总厚406.45～432.12m，其中砂岩厚度41.23～