专利名称：一种露天煤矿采场底部岩层的探测方法
技术领域：
本发明涉及采矿工程领域，尤其涉及一种露天煤矿采场底部岩层的探测方法。
背景技术：
针对煤炭开采过程中矿井水，目前主要以抽排为主，大量的矿井水被排出矿区，一方面造成了水资源的浪费，另一方面占用大量土地，对地表土壤植被造成污染。特别是露天煤矿在开采过程中，首先需要进行矿体疏干，将开采地层的地下水降至开采水平以下，以保证正常生产和安全。这些矿井水被经过地面净化处理后排放，形成了大范围的水坑，占用了大量的土地资源，同时，由于矿区多处于干旱地区，地表蒸发量大，大量的水资源被蒸发造成水资源浪费，且目前大多数矿区矿井水仅仅经过简单净化处理，含有大量的污染元素，对地表土壤和植被造成了严重污染。煤炭开采过程中水资源的保护和利用已成为煤炭开采特 别是露天煤矿开采面临的严峻问题。露天煤矿在开采过程中，随着地层的剥离将形成矿坑。如果能在这些矿坑中选取合理位置，建立储水空间，在露天矿回填过程中形成地下水库，同时构筑回灌水和抽水管道，进行水体的调配，实现水资源在地下的储存和利用，就能解决水资源在地面的被蒸发浪费的问题，同时节省了土地面积。而建设地下水库的一个重要问题就是防渗要求，特别是针对水库建设对底板的要求进行特殊的探测。因此，为建设地下水库，保护和利用水资源，有必要开展针对坑底底板的地质探测，为选择合理的地下水库建设地址提供参考。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够合理调配水资源的分布式地下水库及其导流方法。本发明提供一种露天煤矿采场底部岩层的探测方法，包括以下步骤对采场底部岩层进行物探，获取隔水层的分布和厚度、含水层的分布和厚度、断层分布和断层落差的初步数据；根据物探的初步数据，对隔水层、含水层、断层进行钻孔勘探，根据钻孔勘探获取的隔水层的分布和厚度、含水层的分布和厚度、断层分布和断层落差的准确数据，对水库进行初步选址；对初步选定水库的岩层进行取样，获取岩层样品的渗透性系数和透水率；根据渗透性系数和透水率，确定水库地址。优选地，所述对水库进行初步选址的步骤包括选取隔水层的厚度为3-10米、无断层或断层落差小于3米、无岩溶发育区域、岩层分布均匀的地质环境作为初步选定水库。优选地，所述确定水库地址的步骤包括当渗透性系数> 10°厘米/秒和透水率^ 100吕荣时，重新探测选取水库地址。优选地，所述确定水库地址的步骤包括当渗透性系数< 10_6厘米/秒和透水率〈I吕荣时，确定为最终水库地址
优选地，所述对采场底部岩层进行物探的步骤还包括岩溶探测，岩溶探测进一步包括探测岩溶洞穴的分布、被覆盖岩溶区的基岩溶蚀带及地下水的平面分布。优选地，所述对隔水层、含水层、断层进行钻孔勘探的步骤还包括，对岩溶地区的钻孔应穿过岩溶强烈发育带。优选地，所述对采场底部岩层进行物探的步骤还包括对区域构造背景进行分析，对区域构造背景进行分析进一步包括对采场底部周围300千米范围内的地层岩性、表层和深部构造、区域性活断层、现代构造应力场、重磁异常及地震活动进行分析；调查采场周边20-40千米范围内的区域性断裂及其活动性；对周边8千米范围内的构造地质进行整理和测量，判断对水库底部有影响的活断 层。优选地，所述对隔水层、含水层、断层进行钻孔勘探的步骤还包括钻孔的深度应进入到隔水层、相对隔水层或枯水期地下水位以下5-10米的位置。优选地，根据所述对采场底部岩层进行物探的步骤和所述对隔水层、含水层、断层进行钻孔勘探的步骤获取的数据，绘制水库区综合地质图、地质剖面图和坝体基岩地质图。优选地，所述对初步选定水库的岩层进行取样的步骤还包括，从表面到表层以下3-5米内的岩层进行取样。采用上述技术方案后，具有如下有益效果本发明通过物探和钻孔勘探初步选定水库地址，然后通过对岩层样品的分析，来获取岩层的渗透性系统和透水率，最后根据渗透性系统和透水率选取防渗性能最佳的水库。从而能够合理地利用地下水库，保护地下水资源。


图I是本发明一实施例中采场底部区域的分布；图2是图I中的断层的剖视图。
具体实施例方式下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式
。露天煤矿采场底部岩层的探测方法，包括以下步骤对采场底部岩层进行物探，获取隔水层的分布和厚度、含水层的分布和厚度、断层分布和断层落差的初步数据；根据物探的初步数据，对隔水层、含水层、断层进行钻孔勘探，根据钻孔勘探获取的隔水层的分布和厚度、含水层的分布和厚度、断层分布和断层落差的准确数据，对水库进行初步选址；较佳地，选取隔水层的厚度为3-10米、无断层或断层落差小于3米、无岩溶发育区域、岩层分布均匀的地质环境作为初步选定水库。因为具有一定厚度的隔水层不易渗水；断层落差过大，容易形成渗水通道；岩溶发育区域也容易渗水；岩层分布均匀的地址环境稳定。因此，同时满足上述条件的地址环境可以初步选定为较佳的水库地址，是否能够确定为最终的地址，需要对初步选定水库的岩层的渗透性系统和透水率进行检测。
对初步选定水库的岩层进行取样，获取岩层样品的渗透性系数和透水率；根据渗透性系数和透水率，确定水库地址。较佳地，如表I所示，根据《水利水电工程地质勘查规范GB50287-99》制定采场底部岩层渗透性等级分类标准，作为水库建设选址的重要依据。如果渗透性等级为第一等级，则可以直接作为水库使用；如果为第二等级就需要采取适度防渗工程才可以使用，例如利用高密度聚乙烯膜、膨润土防水垫、无纺布排水网等防渗材料作为防渗结构层；如果为第三等级，需要实施高强度防渗工程，例如制作防渗墙作为防渗结构层；如果为第四等级，需要对其他地区重新探测，选取适合的水库。
权利要求
1.一种露天煤矿采场底部岩层的探测方法，其特征在于，包括以下步骤 对采场底部岩层进行物探，获取隔水层的分布和厚度、含水层的分布和厚度、断层分布和断层落差的初步数据； 根据物探的初步数据，对隔水层、含水层、断层进行钻孔勘探，根据钻孔勘探获取的隔水层的分布和厚度、含水层的分布和厚度、断层分布和断层落差的准确数据，对水库进行初步选址； 对初步选定水库的岩层进行取样，获取岩层样品的渗透性系数和透水率； 根据渗透性系数和透水率，确定水库地址。
2.根据权利要求I所述的探测方法，其特征在于，所述对水库进行初步选址的步骤包括选取隔水层的厚度为3-10米、无断层或断层落差小于3米、无岩溶发育区域、岩层分布均匀的地质环境作为初步选定水库。
3.根据权利要求I所述的探测方法，其特征在于，所述确定水库地址的步骤包括当渗透性系数> 10°厘米/秒和透水率> 100吕荣时，重新探测选取水库地址。
4.根据权利要求3所述的探测方法，其特征在于，所述确定水库地址的步骤包括当渗透性系数< 10_6厘米/秒和透水率< I吕荣时，确定为最终水库地址。
5.根据权利要求I所述的探测方法，其特征在于，所述对采场底部岩层进行物探的步骤还包括岩溶探测，岩溶探测进一步包括探测岩溶洞穴的分布、被覆盖岩溶区的基岩溶蚀带及地下水的平面分布。
6.根据权利要求5所述的探测方法，其特征在于，所述对隔水层、含水层、断层进行钻孔勘探的步骤还包括，对岩溶地区的钻孔应穿过岩溶强烈发育带。
7.根据权利要求I所述的探测方法，其特征在于，所述对采场底部岩层进行物探的步骤还包括对区域构造背景进行分析，对区域构造背景进行分析进一步包括 对采场底部周围300千米范围内的地层岩性、表层和深部构造、区域性活断层、现代构造应力场、重磁异常及地震活动进行分析； 调查采场周边20-40千米范围内的区域性断裂及其活动性； 对周边8千米范围内的构造地质进行整理和测量，判断对水库底部有影响的活断层。
8.根据权利要求I所述的探测方法，其特征在于，所述对隔水层、含水层、断层进行钻孔勘探的步骤还包括钻孔的深度应进入到隔水层、相对隔水层或枯水期地下水位以下5-10米的位置。
9.根据权利要求I所述的探测方法，其特征在于，根据所述对采场底部岩层进行物探的步骤和所述对隔水层、含水层、断层进行钻孔勘探的步骤获取的数据，绘制水库区综合地质图、地质剖面图和坝体基岩地质图。
10.根据权利要求I所述的探测方法，其特征在于，所述对初步选定水库的岩层进行取样的步骤还包括，从表面到表层以下3-5米内的岩层进行取样。
全文摘要
本发明提供一种露天煤矿采场底部岩层的探测方法，包括以下步骤对采场底部岩层进行物探，获取隔水层的分布和厚度、含水层的分布和厚度、断层分布和断层落差的初步数据；根据物探的初步数据，对隔水层、含水层、断层进行钻孔勘探，根据钻孔勘探获取的隔水层的分布和厚度、含水层的分布和厚度、断层分布和断层落差的准确数据，对水库进行初步选址；对初步选定水库的岩层进行取样，获取岩层样品的渗透性系数和透水率；根据渗透性系数和透水率，确定水库地址。本发明通过物探和钻孔勘探初步选定水库地址，然后通过对岩层样品的分析，来获取岩层的渗透性系统和透水率，最后根据渗透性系统和透水率选取防渗性能最佳的水库。从而能够合理地利用地下水库，保护地下水资源。
文档编号G01V9/00GK102937724SQ20121047302
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者曹志国, 彭苏萍, 张建民, 张铁义, 陈玉玖, 黄玉凯, 杨峰 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华宝日希勒能源有限公司, 中国矿业大学(北京)