水质全工业研究在探究不同含水层之间水力联系上应用

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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

2、设计要求行了水质化验，详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286.52m

3、g/Lo第二组K+、Na+离子浓度为66.60mmol/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57.59mmol/L,S042-离子浓度为43・67mmol/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

4、合各组钻孔的位置，可根据首采面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

5、连通，均为独立储水单元；%1由于两组钻孔施工顺序相距约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

6、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¬；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

7、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120m3/h,放水五天后流量降低至5m3/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

8、择合适的位置加密钻孔，充分做好疏水降压工作，确保首采