專利名稱：一種露天煤礦采場底部巖層的探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采礦工程領(lǐng)域，尤其涉及一種露天煤礦采場底部巖層的探測方法。
背景技術(shù)：
針對煤炭開采過程中礦井水，目前主要以抽排為主，大量的礦井水被排出礦區(qū)，一方面造成了水資源的浪費(fèi)，另一方面占用大量土地，對地表土壤植被造成污染。特別是露天煤礦在開采過程中，首先需要進(jìn)行礦體疏干，將開采地層的地下水降至開采水平以下，以保證正常生產(chǎn)和安全。這些礦井水被經(jīng)過地面凈化處理后排放，形成了大范圍的水坑，占用了大量的土地資源，同時(shí)，由于礦區(qū)多處于干旱地區(qū)，地表蒸發(fā)量大，大量的水資源被蒸發(fā)造成水資源浪費(fèi)，且目前大多數(shù)礦區(qū)礦井水僅僅經(jīng)過簡單凈化處理，含有大量的污染元素，對地表土壤和植被造成了嚴(yán)重污染。煤炭開采過程中水資源的保護(hù)和利用已成為煤炭開采特 別是露天煤礦開采面臨的嚴(yán)峻問題。露天煤礦在開采過程中，隨著地層的剝離將形成礦坑。如果能在這些礦坑中選取合理位置，建立儲水空間，在露天礦回填過程中形成地下水庫，同時(shí)構(gòu)筑回灌水和抽水管道，進(jìn)行水體的調(diào)配，實(shí)現(xiàn)水資源在地下的儲存和利用，就能解決水資源在地面的被蒸發(fā)浪費(fèi)的問題，同時(shí)節(jié)省了土地面積。而建設(shè)地下水庫的一個(gè)重要問題就是防滲要求，特別是針對水庫建設(shè)對底板的要求進(jìn)行特殊的探測。因此，為建設(shè)地下水庫，保護(hù)和利用水資源，有必要開展針對坑底底板的地質(zhì)探測，為選擇合理的地下水庫建設(shè)地址提供參考。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠合理調(diào)配水資源的分布式地下水庫及其導(dǎo)流方法。本發(fā)明提供一種露天煤礦采場底部巖層的探測方法，包括以下步驟對采場底部巖層進(jìn)行物探，獲取隔水層的分布和厚度、含水層的分布和厚度、斷層分布和斷層落差的初步數(shù)據(jù)；根據(jù)物探的初步數(shù)據(jù)，對隔水層、含水層、斷層進(jìn)行鉆孔勘探，根據(jù)鉆孔勘探獲取的隔水層的分布和厚度、含水層的分布和厚度、斷層分布和斷層落差的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，對水庫進(jìn)行初步選址；對初步選定水庫的巖層進(jìn)行取樣，獲取巖層樣品的滲透性系數(shù)和透水率；根據(jù)滲透性系數(shù)和透水率，確定水庫地址。優(yōu)選地，所述對水庫進(jìn)行初步選址的步驟包括選取隔水層的厚度為3-10米、無斷層或斷層落差小于3米、無巖溶發(fā)育區(qū)域、巖層分布均勻的地質(zhì)環(huán)境作為初步選定水庫。優(yōu)選地，所述確定水庫地址的步驟包括當(dāng)滲透性系數(shù)> 10°厘米/秒和透水率^ 100呂榮時(shí)，重新探測選取水庫地址。優(yōu)選地，所述確定水庫地址的步驟包括當(dāng)滲透性系數(shù)< 10_6厘米/秒和透水率〈I呂榮時(shí)，確定為最終水庫地址
優(yōu)選地，所述對采場底部巖層進(jìn)行物探的步驟還包括巖溶探測，巖溶探測進(jìn)一步包括探測巖溶洞穴的分布、被覆蓋巖溶區(qū)的基巖溶蝕帶及地下水的平面分布。優(yōu)選地，所述對隔水層、含水層、斷層進(jìn)行鉆孔勘探的步驟還包括，對巖溶地區(qū)的鉆孔應(yīng)穿過巖溶強(qiáng)烈發(fā)育帶。優(yōu)選地，所述對采場底部巖層進(jìn)行物探的步驟還包括對區(qū)域構(gòu)造背景進(jìn)行分析，對區(qū)域構(gòu)造背景進(jìn)行分析進(jìn)一步包括對采場底部周圍300千米范圍內(nèi)的地層巖性、表層和深部構(gòu)造、區(qū)域性活斷層、現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場、重磁異常及地震活動(dòng)進(jìn)行分析；調(diào)查采場周邊20-40千米范圍內(nèi)的區(qū)域性斷裂及其活動(dòng)性；對周邊8千米范圍內(nèi)的構(gòu)造地質(zhì)進(jìn)行整理和測量，判斷對水庫底部有影響的活斷 層。優(yōu)選地，所述對隔水層、含水層、斷層進(jìn)行鉆孔勘探的步驟還包括鉆孔的深度應(yīng)進(jìn)入到隔水層、相對隔水層或枯水期地下水位以下5-10米的位置。優(yōu)選地，根據(jù)所述對采場底部巖層進(jìn)行物探的步驟和所述對隔水層、含水層、斷層進(jìn)行鉆孔勘探的步驟獲取的數(shù)據(jù)，繪制水庫區(qū)綜合地質(zhì)圖、地質(zhì)剖面圖和壩體基巖地質(zhì)圖。優(yōu)選地，所述對初步選定水庫的巖層進(jìn)行取樣的步驟還包括，從表面到表層以下3-5米內(nèi)的巖層進(jìn)行取樣。采用上述技術(shù)方案后，具有如下有益效果本發(fā)明通過物探和鉆孔勘探初步選定水庫地址，然后通過對巖層樣品的分析，來獲取巖層的滲透性系統(tǒng)和透水率，最后根據(jù)滲透性系統(tǒng)和透水率選取防滲性能最佳的水庫。從而能夠合理地利用地下水庫，保護(hù)地下水資源。


圖I是本發(fā)明一實(shí)施例中采場底部區(qū)域的分布；圖2是圖I中的斷層的剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。露天煤礦采場底部巖層的探測方法，包括以下步驟對采場底部巖層進(jìn)行物探，獲取隔水層的分布和厚度、含水層的分布和厚度、斷層分布和斷層落差的初步數(shù)據(jù)；根據(jù)物探的初步數(shù)據(jù)，對隔水層、含水層、斷層進(jìn)行鉆孔勘探，根據(jù)鉆孔勘探獲取的隔水層的分布和厚度、含水層的分布和厚度、斷層分布和斷層落差的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，對水庫進(jìn)行初步選址；較佳地，選取隔水層的厚度為3-10米、無斷層或斷層落差小于3米、無巖溶發(fā)育區(qū)域、巖層分布均勻的地質(zhì)環(huán)境作為初步選定水庫。因?yàn)榫哂幸欢ê穸鹊母羲畬硬灰诐B水；斷層落差過大，容易形成滲水通道；巖溶發(fā)育區(qū)域也容易滲水；巖層分布均勻的地址環(huán)境穩(wěn)定。因此，同時(shí)滿足上述條件的地址環(huán)境可以初步選定為較佳的水庫地址，是否能夠確定為最終的地址，需要對初步選定水庫的巖層的滲透性系統(tǒng)和透水率進(jìn)行檢測。
對初步選定水庫的巖層進(jìn)行取樣，獲取巖層樣品的滲透性系數(shù)和透水率；根據(jù)滲透性系數(shù)和透水率，確定水庫地址。較佳地，如表I所示，根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘查規(guī)范GB50287-99》制定采場底部巖層滲透性等級分類標(biāo)準(zhǔn)，作為水庫建設(shè)選址的重要依據(jù)。如果滲透性等級為第一等級，則可以直接作為水庫使用；如果為第二等級就需要采取適度防滲工程才可以使用，例如利用高密度聚乙烯膜、膨潤土防水墊、無紡布排水網(wǎng)等防滲材料作為防滲結(jié)構(gòu)層；如果為第三等級，需要實(shí)施高強(qiáng)度防滲工程，例如制作防滲墻作為防滲結(jié)構(gòu)層；如果為第四等級，需要對其他地區(qū)重新探測，選取適合的水庫。
權(quán)利要求
1.一種露天煤礦采場底部巖層的探測方法，其特征在于，包括以下步驟 對采場底部巖層進(jìn)行物探，獲取隔水層的分布和厚度、含水層的分布和厚度、斷層分布和斷層落差的初步數(shù)據(jù)； 根據(jù)物探的初步數(shù)據(jù)，對隔水層、含水層、斷層進(jìn)行鉆孔勘探，根據(jù)鉆孔勘探獲取的隔水層的分布和厚度、含水層的分布和厚度、斷層分布和斷層落差的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，對水庫進(jìn)行初步選址； 對初步選定水庫的巖層進(jìn)行取樣，獲取巖層樣品的滲透性系數(shù)和透水率； 根據(jù)滲透性系數(shù)和透水率，確定水庫地址。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探測方法，其特征在于，所述對水庫進(jìn)行初步選址的步驟包括選取隔水層的厚度為3-10米、無斷層或斷層落差小于3米、無巖溶發(fā)育區(qū)域、巖層分布均勻的地質(zhì)環(huán)境作為初步選定水庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探測方法，其特征在于，所述確定水庫地址的步驟包括當(dāng)滲透性系數(shù)> 10°厘米/秒和透水率> 100呂榮時(shí)，重新探測選取水庫地址。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的探測方法，其特征在于，所述確定水庫地址的步驟包括當(dāng)滲透性系數(shù)< 10_6厘米/秒和透水率< I呂榮時(shí)，確定為最終水庫地址。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探測方法，其特征在于，所述對采場底部巖層進(jìn)行物探的步驟還包括巖溶探測，巖溶探測進(jìn)一步包括探測巖溶洞穴的分布、被覆蓋巖溶區(qū)的基巖溶蝕帶及地下水的平面分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測方法，其特征在于，所述對隔水層、含水層、斷層進(jìn)行鉆孔勘探的步驟還包括，對巖溶地區(qū)的鉆孔應(yīng)穿過巖溶強(qiáng)烈發(fā)育帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探測方法，其特征在于，所述對采場底部巖層進(jìn)行物探的步驟還包括對區(qū)域構(gòu)造背景進(jìn)行分析，對區(qū)域構(gòu)造背景進(jìn)行分析進(jìn)一步包括 對采場底部周圍300千米范圍內(nèi)的地層巖性、表層和深部構(gòu)造、區(qū)域性活斷層、現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場、重磁異常及地震活動(dòng)進(jìn)行分析； 調(diào)查采場周邊20-40千米范圍內(nèi)的區(qū)域性斷裂及其活動(dòng)性； 對周邊8千米范圍內(nèi)的構(gòu)造地質(zhì)進(jìn)行整理和測量，判斷對水庫底部有影響的活斷層。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探測方法，其特征在于，所述對隔水層、含水層、斷層進(jìn)行鉆孔勘探的步驟還包括鉆孔的深度應(yīng)進(jìn)入到隔水層、相對隔水層或枯水期地下水位以下5-10米的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探測方法，其特征在于，根據(jù)所述對采場底部巖層進(jìn)行物探的步驟和所述對隔水層、含水層、斷層進(jìn)行鉆孔勘探的步驟獲取的數(shù)據(jù)，繪制水庫區(qū)綜合地質(zhì)圖、地質(zhì)剖面圖和壩體基巖地質(zhì)圖。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探測方法，其特征在于，所述對初步選定水庫的巖層進(jìn)行取樣的步驟還包括，從表面到表層以下3-5米內(nèi)的巖層進(jìn)行取樣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種露天煤礦采場底部巖層的探測方法，包括以下步驟對采場底部巖層進(jìn)行物探，獲取隔水層的分布和厚度、含水層的分布和厚度、斷層分布和斷層落差的初步數(shù)據(jù)；根據(jù)物探的初步數(shù)據(jù)，對隔水層、含水層、斷層進(jìn)行鉆孔勘探，根據(jù)鉆孔勘探獲取的隔水層的分布和厚度、含水層的分布和厚度、斷層分布和斷層落差的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，對水庫進(jìn)行初步選址；對初步選定水庫的巖層進(jìn)行取樣，獲取巖層樣品的滲透性系數(shù)和透水率；根據(jù)滲透性系數(shù)和透水率，確定水庫地址。本發(fā)明通過物探和鉆孔勘探初步選定水庫地址，然后通過對巖層樣品的分析，來獲取巖層的滲透性系統(tǒng)和透水率，最后根據(jù)滲透性系統(tǒng)和透水率選取防滲性能最佳的水庫。從而能夠合理地利用地下水庫，保護(hù)地下水資源。
文檔編號G01V9/00GK102937724SQ20121047302
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者曹志國, 彭蘇萍, 張建民, 張鐵義, 陳玉玖, 黃玉凱, 楊峰 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華寶日希勒能源有限公司, 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)