【摘要】：水害是造成煤礦群死群傷事故的主要地質(zhì)災(zāi)種,研究煤礦(井)地下水賦存的地質(zhì)控制機(jī)理和規(guī)律、預(yù)測(cè)富水區(qū)分布,是制定煤礦防治水措施、提高煤炭科學(xué)產(chǎn)能的重大科學(xué)命題。內(nèi)蒙古自治區(qū)與陜西省接壤區(qū)分布有許多大型現(xiàn)代化礦井,煤礦生產(chǎn)時(shí)常受到水害威脅。本文以沉積地質(zhì)學(xué)、層序地層學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、及巖相古地理學(xué)理論為指導(dǎo),以烏審旗-橫山地區(qū)延安組3-1煤層(首采煤層)至直羅組為重點(diǎn)研究層位,采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、試樣分析、信息集成、定性與定量相結(jié)合的方法,從沉積作用、成巖作用剖析了研究區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的層序地層控制、巖相古地理面貌及富水性的沉積控制機(jī)理與規(guī)律,預(yù)測(cè)了富水區(qū)分布。結(jié)果表明:(1)區(qū)內(nèi)發(fā)育6種層序界面。Aalenian-Bajocian期沉積充填序列劃分為3個(gè)(三級(jí))層序(層序Ⅰ、層序Ⅱ、層序Ⅲ),Bathonian-Callovian期有2個(gè)(三級(jí))層序(層序Ⅳ、層序Ⅴ),每個(gè)層序由低位體系域(LST)、水進(jìn)體系域(TST)和高位體系域(HST)組成。層序Ⅲ水進(jìn)體系域、高位體系域因受剝蝕和上部河道沖刷作用而保留較差;層序Ⅳ、Ⅴ的各體系域發(fā)育較完整。3-1煤層頂板至直羅組含水層主要賦存在層序Ⅲ、層序Ⅳ、層序Ⅴ低位體系域的河流、層序Ⅳ、層序Ⅴ水進(jìn)體系域分流河道中;隔水層主要發(fā)育在高位體系域的三角洲平原泛濫平原及沼澤環(huán)境。(2)Bajocian期層序Ⅱ(高)+Ⅲ(低)物源來自NE,古流向NE-SW;Bathonian期層序Ⅳ、Callovian期層序Ⅴ期物源來自NW,古流向NW-SE。Bajocian期3-1煤層至2-2煤層、2-2煤層至2-1煤層砂體為分流河道沉積,發(fā)育差;Bajocian期“真武洞砂巖”、Bathonian期“七里鎮(zhèn)砂巖”及Callovian期“高橋砂巖”為河道及分流河道沉積。(3)3-1煤層頂板至直羅組含水層劃分為粗粒砂巖、中粒砂巖、細(xì)粒砂巖及粉砂巖四類;隔水層劃分為泥質(zhì)(粉)砂巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥巖四類。區(qū)內(nèi)是以孔隙為主要賦水空間的含水層,含水層劃分為承壓強(qiáng)、中等及弱透水孔隙含水層。層序Ⅱ(高)+Ⅲ(低)粗砂巖含水層為承壓強(qiáng)透水孔隙含水層;層序Ⅱ(高)+Ⅲ(低)中粒砂巖、層序Ⅳ、Ⅴ粗、中粒砂巖含水層為承壓中等透水孔隙含水層;層序Ⅱ(高)+Ⅲ(低)、層序Ⅳ、Ⅴ細(xì)粒砂巖、粉砂巖含水層為承壓弱透水孔隙含水層。(4)河道砂體分選性、磨圓度較分流河道好,比決口扇、天然堤、泛濫平原、河漫灘更好,有效孔隙度和滲透率高,透水性強(qiáng)。同一古河道中,河道邊部向中心的砂體有效孔隙度和滲透率變大,透水性增強(qiáng)。平面上,河流上游至下游表現(xiàn)為:分選性和磨圓度越好,基質(zhì)含量越低,有效孔隙度和滲透性越高。(分流)河道中心單層砂厚度大、粒度粗、砂地比高,向兩側(cè)厚度變小,粒度變細(xì),砂地比降低。砂巖孔滲條件呈層序Ⅱ(高)+Ⅲ(低)層序Ⅳ層序Ⅴ規(guī)律。含水層滲透系數(shù)隨有效孔隙度增加呈指數(shù)增加,隨有效孔隙度增大到一定程度,其微小變化會(huì)引起滲透系數(shù)較大變化,有效孔隙度與含水率呈正線性關(guān)系。含水層砂巖自生礦物塑性彎曲變形、定向排列、脆性礦物貼面接觸;鈣質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)及石英、長(zhǎng)石次生加大,使其孔滲條件變差;鈣質(zhì)含量高則透水能力強(qiáng);長(zhǎng)石溶蝕作用改善煤層頂板物性。后期成巖作用后砂體均質(zhì)性增強(qiáng),孔滲條件、透水性變好。(5)采用五度法將3-1煤層至直羅組間富水區(qū)類型評(píng)價(jià)為強(qiáng)富水區(qū)、較強(qiáng)富水區(qū)、中等富水區(qū)、較弱富水區(qū)和弱富水區(qū)。強(qiáng)富水區(qū)主要分布于古河道中心或分流河道下游中心砂體分布區(qū);較強(qiáng)富水區(qū)主要分布在河道邊緣部中心或分流河道上游中心部位;中等富水區(qū)主要分布在河道邊緣及分流河道上游部位;較弱富水區(qū)主要分布在古河道邊緣及河漫灘、泛濫平原等部位;弱富水區(qū)主要分布在河漫灘、泛濫平原及沼澤等沉積部位。預(yù)測(cè)結(jié)果在巴彥高勒礦井311306工作面和311201工作面回采中被證實(shí)是合理可靠的。
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD745
【圖文】：

圖 1.1 2017 年煤礦各類事故統(tǒng)計(jì)（據(jù)國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局，2017）.1.1 Coal mine accidents Statistics of 2017（according to the State Coal Mine Supervision Bureau,2017）礦水害事故發(fā)生的原因十分復(fù)雜，其中礦井水文地質(zhì)條件不清，尤

第 2 章 研究區(qū)水文地質(zhì)背景第 2 章 研究區(qū)水文地質(zhì)背景2.1 自然地理研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏審旗、陜西省橫山縣及榆林市榆陽區(qū)境內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 108°51′08″~109°35′42，北緯：37°58′11″~39°03′11″，平面形態(tài)為不規(guī)則多邊形，面積 2447km2（圖 2.1）。研究區(qū)地處黃土高原與毛烏素沙漠過渡帶，毛烏素沙漠東緣，地形總體呈東北部高、西南部低，海拔高度+1086.6m~+1341.2m，地形最大高差 254.6m。地表大部分被風(fēng)積沙覆蓋，僅在麻界、大墩梁等地見黃土梁崗地貌，沙體形態(tài)有新月形、波狀，表生稀疏的沙蒿、沙柳（圖 2.2）。

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙寶峰;;沉積和構(gòu)造特征對(duì)含水層富水性的影響[J];工程勘察;2015年09期

2 王鵬飛;代鳳強(qiáng);王根盛;曾方祿;江球;王永國(guó);;音頻電穿透技術(shù)在呼吉爾特礦區(qū)的應(yīng)用[J];煤炭技術(shù);2015年07期

3 張新武;張冬;張維建;;基于GIS技術(shù)頂板砂巖富水性多元信息預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)[J];煤礦現(xiàn)代化;2015年03期

4 穆鵬飛;朱開鵬;牟林;;黃隴侏羅紀(jì)煤田洛河組砂巖富水規(guī)律[J];中國(guó)煤炭地質(zhì);2015年05期

5 趙寶峰;;基于含水層沉積和構(gòu)造特征的富水性分區(qū)[J];中國(guó)煤炭地質(zhì);2015年04期

6 崔雪麗;李文平;;綜采頂板砂巖富水性多元信息預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)[J];煤田地質(zhì)與勘探;2015年01期

7 石磊;;蒙陜接壤區(qū)納林河二號(hào)礦井首采工作面頂板富水性探查[J];中國(guó)煤炭地質(zhì);2014年10期

8 劉德民;連會(huì)青;韓永;李飛;;基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤層頂板砂巖含水層富水性預(yù)測(cè)[J];煤炭技術(shù);2014年09期

9 武強(qiáng);;我國(guó)礦井水防控與資源化利用的研究進(jìn)展、問題和展望[J];煤炭學(xué)報(bào);2014年05期

10 王東東;邵龍義;李智學(xué);胡一鴻;;鄂爾多斯盆地延安組層序地層格架與煤層形成[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版);2013年06期

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1 陳通;王蘇健;鄧增社;馮潔;馮海;;彬長(zhǎng)礦區(qū)洛河組砂巖含水層富水性分區(qū)預(yù)測(cè)[A];煤礦隱蔽致災(zāi)因素及探查技術(shù)研究[C];2015年

2 喻林;劉池洋;趙俊峰;;鄂爾多斯盆地東北部直羅-安定組的物源分析[A];第九屆全國(guó)古地理學(xué)及沉積學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

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1 王世新;新疆吐哈盆地南緣構(gòu)造演化地質(zhì)特征及聚—成煤規(guī)律[D];吉林大學(xué);2013年

2 王東東;鄂爾多斯盆地中侏羅世延安組層序—古地理與聚煤規(guī)律[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京);2012年

3 魏欽廉;高分辨率層序分析與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)[D];成都理工大學(xué);2008年

4 趙俊峰;鄂爾多斯盆地直羅—安定期原盆恢復(fù)[D];西北大學(xué);2007年

5 梁積偉;鄂爾多斯盆地侏羅系沉積體系和層序地層學(xué)研究[D];西北大學(xué);2007年

6 景繼東;巨厚礫巖頂板突水機(jī)理及防治技術(shù)研究[D];山東科技大學(xué);2007年

7 國(guó)漢芬;煤礦安全事故致因因素經(jīng)濟(jì)學(xué)分析與風(fēng)險(xiǎn)管理方法[D];對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué);2007年

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1 宣良瑞;臥龍湖煤礦K3砂巖富水性評(píng)價(jià)及8101面涌水水源分析[D];安徽理工大學(xué);2014年

2 崔雪麗;綜采頂板砂巖富水性多元信息預(yù)測(cè)模型與應(yīng)用[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2014年

3 李新鳳;砂巖含水層富水性預(yù)測(cè)及水害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究[D];山東科技大學(xué);2010年

4 吳良興;大型煤礦礦區(qū)的資源環(huán)境承載力研究[D];西北大學(xué);2009年

5 鄭小杰;陜北斜坡中東部早中侏羅世沉積體系及油氣富集規(guī)律研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2009年

6 何衛(wèi)軍;鄂爾多斯盆地南部侏羅系直羅組—安定組沉積體系研究[D];西北大學(xué);2007年

7 沈慧珍;宿南礦區(qū)第四含水層水文地質(zhì)特征研究[D];安徽理工大學(xué);2005年

8 梁積偉;鄂爾多斯盆地東北部山西組高分辨層序地層及沉積微相研究特征研究[D];西北大學(xué);2004年

9 高佩玲;山前洪積扇與沖洪積平原多層結(jié)構(gòu)含水層地下水模型的研究及應(yīng)用[D];新疆大學(xué);2001年

本文編號(hào)：2725243