袁店煤矿南风井井筒检查孔地质报告

1袁店一矿南风井井筒检查孔资料成果一、工程概况袁店一矿位于安徽省淮北市濉溪县与亳州市涡阳县交界处，行政区划属于濉溪县和涡阳县。本矿中心距宿州市约50km，距淮北市约52km。中煤国际工程集团南京设计研究院于2006年3月20日提出《袁店一矿南风井井筒检查孔设计技术说明》。受淮北矿业（集团）有限责任公司袁店一矿筹备处的委托，我队在检查孔工程中标后，与袁店一矿筹备处签定了《袁店一矿南风井检查孔承包合同》，并及时编写了《袁店一矿南风井检查孔施工组织设计》，得到袁店一矿筹备处审查同意后，我队2006年3月30日开始施工，于2006年4月20日野外施工全部结束。二、主要技术要求根据中煤国际工程集团南京设计院编制的《袁店一矿南风井井筒检查孔设计技术说明》，其主要技术指标如下：(一)井筒检查孔平面设计是根据袁店一矿南风井平面位置确定的。(二)袁店一矿南风井设井筒检查孔一个，为南风检孔。袁店矿井勘探区内04-69勘探钻孔已施工完成。检查孔施工时可参考04-69勘探钻孔柱状。(三)井筒检查孔施工必须符合《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）、《抽水试验规程》及其它国家现有规范、规程的规定。(四)检查孔应提供的资料及技术要求：1、南风检孔完整的地质柱状图、钻孔结构图、井温曲线图、抽水资料图，并应用物探测井法核定层位。沿南风检孔——04-69勘探钻孔之间的地质剖面图，并提供南风井井筒预想柱状图。2、提供检查孔详细的水文地质报告说明书。应做好简易水文观测工作，其中所提供的水文资料应包括整个钻孔所穿过的主要含水层（组）数量、埋藏条件、厚度、静水位、水头压力、渗透系数、水质、水温，地下水的流向、流速以及各含水层间的水力联系及与地表水的水力联系，划分出各主要含水层（组），并对其相互关系进行描述，预计井筒基岩段开挖时的涌水量和计算方法。同时查明地下水的自然水位标高。当井筒检查孔在打钻过程中出现缩径、塌孔等不良现象时，应及时记录其位置、土质及处理办法。钻孔结构图、井温曲线图、抽水资料图，并应用物探测井法核定层位。3、应对穿过的新生界各地层做物理力学性能试验：对于土层应测定其容重、2干比重、密度、天然含水率、空隙度、塑性指数、塑限、液限、内摩擦角、凝聚力、膨胀性、膨胀量、自由膨胀率等。当土层厚度小于800mm不足取一组试样时，也应尽量取样，并应在试验报告上加以说明。于砂层应测定其颗粒成分、容重、干比重、密度、天然含水率、空隙度、内摩擦角、凝聚力、渗透系数等。4、确定强、弱风化带界面、厚度，并对其岩性、裂隙松散破碎程度及含水性等进行描述。5、南风检孔在垂深360.00～383.00m范围内的每层岩层各取一组岩样，进行岩石力学性能试验。内容包括各岩层容重、含水率、吸水率、膨胀量、单轴抗压强度（含平均值及变异范围）、抗剪强度（含45°、50°、55°的剪应力的平均值及变异范围）、内磨擦角、凝聚力、弹性模量、割线模量、切线模量和泊松比。6、各检查孔在强风化带以下各含水层进行混合抽水试验，配合流量测井，分别计算各含水层单位涌水量及井筒开挖时预计涌水量等水文地质参数，以满足设计要求。抽水试验水位降低不应少于3次，稳定时间不得少于8小时。当q≤0.01时，应尽设备能力做一次最大降深抽水。7、南风检孔应全孔取芯。取芯率：土层和基岩中不少于75%，砂层、破碎带及软弱夹层不少于60%。钻孔取样时，应尽量避免扰动。8、检查孔每钻进20m测斜一次，钻孔偏斜率应控制在1.0%以内，并应测出倾角和方位角，且终孔距井筒中心不小于7.0m。9、检查孔施工完成后，必须用水泥砂浆严密封孔，质量应符合《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90），并设置检查孔封孔位置永久性标志，提出封孔报告。南风井、南风检孔特征一览表序号名称坐标(m)井筒深(m)钻孔终孔深度(m)纬距(X)经距(Y)1南风井3713370.00039459930.000374.202南风检孔3713352.74339459919.891390.0304-69钻孔3713597.75039460063.410779.000526.88(已施工)三、任务完成情况及工程质量评价（一）钻孔位置钻孔的位置由设计部门提供，我队在施工前后分别进行了定、复测工作。检查孔及井筒中心坐标见表3-1，相对位置见图3-1。3钻孔及井筒中心坐标一览表表3-1钻孔X（m）Y（m）H（m）检查孔3713352.71839459919.87327.52井筒3713370.00039459930.000图3-1钻孔相对位置及平面偏斜示意图（二）施工方法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8GS40T潜水泵等。检查孔设计要求自10m以下全取芯。施工过程中，第四、第三系及风化基岩段先用ф108mm孔径钻至完整基岩，基岩段用ф89mm取芯管全取芯至孔底。钻进至150m附近，停钻测流速流向后，继续取芯钻进。钻进至灰岩后立即停钻并进行声速测井及数字测井工作。在施工过程中，为了防止钻孔偏斜，采取每钻进20-30m测斜一次的跟踪测斜方式。在钻孔完成后，即扩孔、下套管进行抽水试验，在抽水的同时，对抽水段进行流速流量测井工作。泥浆使用双聚泥浆，配制成分主要是聚炳烯胺和聚炳烯睛、纯碱、粘土粉等，泥浆性能应达到粘度18-23秒，比重1.02-1.10，PH值8-9,失水量小于15ml/30min。加强泥浆的三级管理，严格遵守泥浆的配制方法和操作程序。南风井注：图中尺寸单位米3.414-1.912.8310.10917.257南风检42、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。运输采用柳条筐装，并在样筒间塞入麦草以防相互碰撞，及时托运到甲方指定的实验单位（安徽理工大学）冻土试验室。（三）钻孔结构钻进至终孔层位后，先后采用Φ108mm、Φ127mm、Φ146mm及Φ168mm的扩孔钻头进行分级扩孔。Φ108mm扩至孔底，Φ146mm扩至301m,Φ168mm扩至261m。Φ127mm套管下至301m。下套管时，使用托盘、海带止水。一切准备就绪后，进行洗孔抽水。抽水试验结束后起套管，用水泥砂浆对钻孔进行全封闭，共使用水泥8.65吨，黄砂17.3吨，水泥、砂子及水按1：2：0.7的比例搅成水泥砂浆，对钻孔进行全封闭。钻孔结构见图3-2。图3-2钻孔结构示意图止水段孔径孔径套管孔径Φ108mmΦ146mmΦ127mmΦ168mm395.13mm301.00mm261.00m5（四）工程完成情况工程完成情况见表3-2、表3-3及表3-4。检查孔特征一览表表3-2施工日期松散层基岩钻孔结构起止深度（m）采取率（%）起止深度（m）风氧化带深度(m)采取率（m）04.3.9~04.4.240~261.0583261.05~395.13282.2881ф168mm:261mф146mm:301mф108mm:395.13m主要地质任务完成情况一览表表3-3项目孔深(m)座标采样物探抽水孔斜钻孔封闭XY设计3903713352.74339459919.891土工样、冻土样、力学样、水样、水泥砂浆样数字测井、简易井温、流量测井、地下水流速流向测定抽基岩混合水不大于1%全孔封闭实际395.133713352.71839459919.837全部完成全部完成已做0.86%全孔封闭采样及测试情况一览表表3-4项目数量测试单位土工样25组53个安徽煤田地质测试中心冻土样95个安徽理工大学力学样6组24个安徽理工大学水样1安徽煤田地质测试中心砂浆样1安徽理工大学（五）工程质量评价1、该孔严格按照《淮北矿业(集团)有限责任公司袁店一矿南风井检查孔设计要求》进行施工，除钻孔偏斜率要求不超过1%以外，其它各项指标均按照《煤田勘探钻孔工程质量验收标准（1987）》进行验收，验收情况见表3-5。本钻孔偏移距离3.414m，偏斜率0.86%；数字测井质量为甲级，抽水试验进行三次降深抽水,流量误差在1～3%之间，水位误差小于1%。止水、洗井、含水层埋藏深度、原始记录等各项指标均符合特级孔标准；抽水试验符合《稳定流抽水试验质量标准》的要求，抽水试验评为合格；各种样品均按照设计要求进行采取，并送到资质较高的测试单位进行测试，因而结果可信度高。封孔取6样经测试质量可靠，综合评定检查孔质量为优。验收情况一览表表3-5孔深（m）松散层深度(m)采取率简易水文（次）实测/应测抽水试验(次)钻孔封孔测井松散层基岩395.13261.058381101/1011(合格)全封(合格)甲级2、测井工作按设计要求，对检查孔进行了数字测井工作，使用渭南煤矿专用设备厂生产的TYSC-3Q型数字测井仪，全孔进行了比例尺为1：200的三侧向电阻率、自然电位、密度、自然伽玛、井径、简易井温、井斜等参数的测量工作，对可采煤层进行了比例尺为1：50的三侧向电阻率、自然伽玛、密度三种参数的放大测量。按施工设计要求，在相应的抽水试验层段进行了流量测井。为保证测井资料的成果质量，所测参数均在扩孔前进行。为不遗漏0.4m以上的煤层，采样间隔选用0.5m，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间隔点测的方式作两次测量。井斜测量采用钻探每钻进20-30m跟踪测量的方式，流量测井以间隔2.0m的点测方式进行测量。所测参数技术条件选择合理，各参数曲线与煤岩层的物性特征吻合较好，岩煤层物性差异明显，煤层定性定厚可靠，成果质量优良。测井工程质量符合《测井规范》的甲级标准。四、地层及构造（一）地层检查孔揭露的地层自上而下有：第四系、上第三系、二叠系下石盒子组、山西组。现分述如下：1、第四、第三系（Q+N）第四系厚度为89.30m，以黄褐色、灰褐色、灰绿色粘土质砂、粉砂、细砂及粘土为主，细砂和粉砂均不同程度的含粘土、钙质及钙质砂礓，少量铁锰质结核。粘土可塑性较强，膨胀量大。第三系埋深261.05m,厚度为171.75m，以褐黄色、红棕色及灰绿色粘土和砂层为主，含较多钙质，夹钙质粘土。底部有粘土砾石和砾石，砾石多为石英质、灰岩质，坚硬，棱角状至次棱角状，含铁锰质结核。此地层一般水平纹理7较为明显，底部弱固结，可塑性较差，易崩解松散。第四、第三系粘土类厚171.05m，占总厚的68.1%；砂类厚80.0m，占总厚的31.9%。与下伏地层呈不整合接触。3、二叠系下统下石盒子组（P1xs）揭露深度从261.05m-360.85m，厚度为99.80m。顶部为深黄色～灰色风化泥岩，中部为细砂岩、粉砂岩及泥岩，最下部为铝质泥岩，含菱铁鲕粒，分布不均，局部富集。含粉砂质及铁锰质。4、二叠系下统山西组（P1s）埋深从360.85m-395.13m，厚度为34.28m，以泥岩、粉砂岩及细砂岩为主，灰色、少量灰绿色。（二）构造本孔未发现断层破碎带等构造迹象，地层倾角较缓，一般在120～200，裂隙较发育，在泥岩中滑面较发育。五、井筒水文地质特征（一）含隔水层（组、段）划分及特征南风井检查孔穿过新生界松散层厚度261.05m。依据本检查孔钻探取芯和地球物理测井成果，同时结合矿井精查地质报告，松散层可划分出四个含水层（组）和三个隔水层（组）；二叠系地层可划分为一个含水层（段）和二个隔水层（段），各含、隔水层（组、段）划分情况见表5-1。现自上而下分述如下：1、新生界松散层含、隔水层（组）（1）第一含水层（组）一般自地表垂深3-5m起，底板埋深32.95m，含水层有效厚度为11.15m。岩性主要由浅黄色、棕黄色粉砂、细砂、粘土质砂组成，其中夹6层粘土及砂质粘土，含少量钙质结核。砂层结构松散，富水性强。据农用机井抽水结果，单井涌水量达