工程地质学科的基本理论形态包括 成因演化论 、 结构控制论 和 相互作用论 ,这些理论有着相通的思想 方法 ,就是成因决定结构,结构控制行为,工程地质过程是工程建设与地质环境相互作用的过程。下面是我为大家整理的工程地质学论文，供大家参考。
工程地质学论文 范文 一：工程地质在水利水电工程中的价值
一、水利水电工程地质勘察的方法及其特点
工程地质测绘
工程地质测绘是水利水电工程地质勘察中一项基础工作，工程设计之前，地质人员要详细查明拟定建筑区工程地质条件的空间分布规律，并按照一定比例尺将其如实地反映在地形底图上，作为工程地质预测的基础，提供给设计部门使用。
工程地质勘探
对任何水利水电工程地质条件及工程地质问题，从地表到地下的研究，从定性到定量的评价，都离不开勘探工作，水利水电工程地质勘探包括：物探、钻探、坑探等。
工程地质野外试验野外试验是水利水电工程地质勘察中一项经常进行的重要的勘察方法，是获得工程地质问题定量评价和工程设计及施工所需要参数的主要手段。水利水电工程野外试验包括：钻孔压水试验、灌浆试验、荷载试验触探试验等。水利水电工程地质野外试验水平的发展，主要体现在试验仪器和设备的发展。
技术应用
3S技术是指全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)等三大技术系统的集成与总称。遥感技术是3S技术的基础，它提供主要的遥感信息源。GPS技术用于遥感信息的精确定位，GIS技术则为遥感信息的获取提供辅助信息和专家思维，并对所提取的各种信息进行管理和分析且具有制图功能。近年来，国内开始在一些特大型、大型水利水电工程地质勘察中采用3S技术，许多大型水利水电工程采用了3S技术并取得了丰硕成果。
水利水电工程地质的特点
水利水电工程地质的特点有：非凡性与复杂性、实践性与 经验 性、工程地质问题的长期性与隐伏性。
二、水利水电工程存在的工程地质问题和条件
水利水电工程建设中存在的工程地质问题
在水利水电工程建设中，由于工程建设对原有的地质环境的改变，形成了各种各样的工程地质问题，如：泥石流、斜坡滑动、斜坡崩塌、洞室围岩坍塌、溶洞、地质缺陷等。
库区工程地质问题
水库蓄水后，水位上升，水深加大，流速减缓，近坝一带水似静水体，形成一个广阔的人工湖，这就会对库区及其邻近地带的地质环境生产影响，产生库区渗漏、浸没、淤积、坍岸及诱发地震等工程地质问题。
水利水电工程地质条件
水利水电工程地质问题不是孤立、偶然发生的，它与水利水电工程建设区域的自然条件和环境有着极为密切的必然联系，其形成、发展和变化，都是工程活动对这里自然地质条件影响的结果，这些直接或间接地影响工程建筑物的规划、设计、施工和正常运用的地质条件就是工程地质条件，它主要是指：地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质特征、物理地质现象等。
三、水利水电工程中典型工程地质问题形成条件及对策
泥石流
泥石流形成条件有：流域内应有丰富的固体物质，并能源源不断地补给泥石流;要有陡峻的地形和较大的沟床纵坡;流域中上游应有由强大的暴雨或冰雪强烈消融及湖泊的溃决等形式补给的充沛水源。防治泥石流的原则是以防为主，兼设工程 措施 。可采用如下的防范措施：预防：在上游汇水区，做好水土保持，调整地表径流，加固岸堤;拦截：在中游流通区，设置一系列拦截构筑物;排导：在泥石流下游设置排导设施使泥石流顺利排除等措施。
斜坡滑动
斜坡滑动形成的条件：原有斜坡结构被破坏、斜坡外部荷载超过其承受能力等。斜坡滑动的防治措施：排水、消坡、抗滑桩、抗滑挡土墙、预应力钢索锚固措施、灌浆法、砂井砂桩加固法、焙烧发等。
斜坡崩塌
斜坡崩塌发生条件和发育因素：山坡坡度55-75度、表面凹凸不平;岩石性质和节理程度：软硬岩石互层组成;地质构造：岩层产状、构造作用。斜坡崩塌的治理措施：爆破或打楔、灌浆、调整地表水流、铺砌覆盖、坡面喷浆等等。
水库地震
水库地震是指水库蓄水后诱发的地震，水库地震发生的条件有：地质条件、激发条件，其中激发条件包括直接效应和间接效应。水库诱发地震以3级左右为主。我国最大的水库诱发地震是广乐省新丰江水库诱发地震级。矿山诱发地震震级在～级，一般震级较小，震源较浅。水库地震的防治措施：尽量减少对可诱发水库地震的地质条件的破坏、采用有效方法预测水库地震发生的频率和级别、做好预防水库地震应急预案等。(本文来自于《价值工程》杂志。《价值工程》杂志简介详见.)
四、结语
水利水电工程则是在各种地质环境中进行的，水利水电工程建筑物与地质环境之间必然产生一定方式的关联和制约，地质环境对水电工程建筑物的制约，可以由一定的作用影响工程建筑物的安全稳定和正常运用，也可以由于某些地质条件的欠佳而提高工程造价;而水利水电工程建设有可以各种方式影响地质环境，使其产生程度不同、范围不一的变化。因此，水利水电工程建设必须根据具体地质环境和工程建设方式、规模和类型，预见到其二者相互制约的基本形式和规律，才能合理有效地开发利用并妥善保护地质环境。
工程地质学论文范文二：论工程地质实践教学方式
杭州西郊群山环抱西湖，水光潋滟、山色葱郁，北、东一片广阔平原。杭州山水有湖光山色之盛，山、石、洞、泉之美，地貌类型多样。北东向延伸并向南西扬起的西湖复向斜构造，使杭州地势自南西向北东逐渐降低。区内总体可分为山地、平原两大地貌单元：西湖的西、西南大部分地区为低山丘陵区，外围北、东、南侧为平原区。低山丘陵区内又可进一步分为低山丘陵与山麓沟谷两个小区。平原区分为西湖及北侧菬溪流域的湖沼冲积平原小区和东南侧钱江流域的冲海积平原小区。
工程地质实践教学
工程地质实习是工程地质专业本科教学中十分重要的教学环节，是该专业4年教学中必不可少的实习。是学生在学完土质土力学、岩体力学、工程地质学基础、工程地质勘察等课程理论知识的基础上，按工程地质选址勘察、初步勘察阶段的技术要求，通过对工程地质条件的野外实地考察、测绘和有关勘察手段使用的现场参观和实践，使学生获得工程地质实践的感性知识并巩固和深化理论，促进理论与实际相结合，为今后从事工程地质选址勘察或勘察工作打下初步基础。
1.实习内容和要求。岩石、土的肉眼鉴定，地层剖面观察;褶皱和断裂构造的基本判识;岩体结构面类型、结构体形状识别，野外鉴别和判识不同岩体结构类型，岩体结构面测绘统计;土体结构类型识别;地下水类型及水文地质条件的了解;各种环境地质及不良地质现象(滑坡、溶洞、坍塌等)野外识别、调查、测绘，成因和对场地稳定性影响初步分析和评价;以掌握工程地质测绘工作方法为主，并参观了解静力触探、标贯、钻探编录和取样等工程地质勘探手段;在了解杭州市区区域地层、构造等基础上，以浙江大学附近区为主，通过工程地质测绘，资料收集，编制工程地质剖面图、平面图和选址勘察文字 报告 。
2.实习教学。实习分为四条路线，路线一为大桥地层剖面路线，六和塔→钱塘江大桥北铁路线→八卦田→玉皇山;路线二为钱塘江岸—南高峰不良地质现象调查路线;路线三为浙大—青芝坞—灵峰—玉皇山—玉泉;路线四为浙大—黄龙洞—蝙蝠洞。实习内容为系统识别杭州地区地层岩性及其分界标志层;进行岩性描述，对出露岩石的颜色、成分、结构、构造、化石和风化程度等进行观察和描述，掌握观察方法和描述要点并采集岩样标本;岩体结构类型野外判别方法;滑坡识别、形态测绘等;洞穴调查、测绘;落水洞、岩溶塌陷调查;岩体节理裂隙统计;判识地貌单元及确定分区界线等内容。
工程地质实践 教学方法 探讨
工程地质学是一门实践性很强的科学，很多的工程地质现象，仅通过书本上的概念、理论而不配合一定的实习，是收不到良好的教学效果的。正如俗话所说“实践出真知”，充分说明了实验实习教学的重要性。通过实习可以验证、巩固和学习与实验有关的理论知识，加深对学科知识的理解，培养学生符合辩证唯物主义的、实事求是的科学思维和严谨的工作作风，激发和培养学生的创造能力。
1.激发学生对工程地质的兴趣。杭州作为实习基地本身对学生即是很大的吸引力。在实习过程中循循诱导学生对工程地质专业的热爱。启发式教学具有多种功能，通过启发教学，能激励学生的兴趣和探索精神，调动学生的主动性和积极性，从而使学生切实地掌握知识和技能，促进学生智力因素、非智力因素以及思想品德的形成和发展。每一条实习路线，都要在实习前布置好任务;每爬一座山，都要每位同学抱着征服高山的勇气，去翻越它，研究它，并对工程地质现象了然于心。对率先完成任务的小组要给予奖励。在山上野餐时，表演节目活跃气氛。激发同学的实习热情。在实习过程中，老师应该对实习地的风土人情、历史地理有所了解，把地质现象与人文知识、风俗习惯、经济发展联系起来。比如某些特殊地形地貌在古代兵家战争中起过什么作用;一个地区的地层与该地的闻名土特产有什么关系;某些因地质作用形成的湖光山色在当地有哪些民间 传说 ，在旅游业中起到什么作用等。这些都会增强学生对大自然的兴趣，从而也增强对工程地质的兴趣。
2.培养学生的独立观察能力。科学研究是从观察开始的，工程地质学更是如此，有的人对丰富的地质现象熟视无睹，而有的人则善于观察并有所发现，二者的区别在于对观察的重视不够，观察能力不同。野外实习是培养学生观察能力最具体而有效的方式。做到勤于观察、善于观察。勤于观察是指学生能积极主动地进行独立观察。野外实习时，对欲让学生观察的现象，老师一般都作了预习，心中有数。切实而有效的方法是让学生自己去观察、去发现，老师可通过提示、点拨要观察内容。善于观察是指把看到的不同现象进行对比，找出其本质上的成因联系。实习时老师可给学生示范，抓住两至三个现象深入剖析，学生便可举一反三，掌握思路和方法在此过程中，老师应特别注意鼓励学生提出自己的看法和解释，即使错了也没关系。
3.培养学生的团队协作精神。任何工程都是一个系统工程，都需要团结协作、分工明确，在很多情况下，单靠个人能力已很难完全处理各种错综复杂的问题并采取切实高效的行动，所以团队合作精神的训练也是非常重要的。可以通过地层实测剖面和独立填图阶段训练学生团队合作精神，在进行工作前，需按掌图、记录、定点、测量产状和采集标本等任务分工，对最后成果的整理分析也要采用讨论式的方法上各小组的成员都发表意见，集思广益最终完成图件的绘制，杜绝单打独斗。
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第一部分 矿井概括1 矿区自然地质环境地理位置及交通情况晒口煤矿位于福建省邵武市城东的晒口街道办境内。矿区位于邵武市城区方位121度、直距公里，即晒溪桥—新铺一带。地理坐标：东经117°33′～117°36′、北纬27°16′～27°19′。闽江三大支流之一的富屯溪，316国道和鹰厦铁路东西中横贯矿区，矿区与周边主要城市的铁路里程分别为：南平154公里、福州320公里、厦门535公里、鹰潭159公里。矿区往南部36公里与京福高速公路相接，交通十分便利（详见交通位置图）。交通位置图、地形地貌矿区地貌系属起伏不平的中至低山区，主要山脉走向呈北北东—南南西、一般海拔标高为200～350m，最高点云屏山，海拔标高为；矿区最低侵蚀基准面富屯溪河床，其海拔标高约178m。区内由于不同时代的岩性差异，风化侵蚀后呈不同的自然地貌景观，中—下侏罗统漳平组及梨山组的砂、砾岩层分布区、基岩裸露，山脊狭窄陡峻，多为单面山，沟谷发育陡直；晚三叠统焦坑组的粉砂岩和前震旦纪的变质岩群及花岗岩等分布区，则为低缓的山丘。区内第四系冲积平地较少，主要分布于富屯溪和晒溪两岸。 水系区内地表水流颇为发育，主要水系有富屯溪、晒溪及6条常年性山间小溪。富屯溪为矿区的主要水体，自西北向东南横贯矿区中部，为焦坑井田和晒口井田地表天然的分界线，河床宽50～150m。根据邵武水文站历年（1963至1972；1976至1980；1990至1996）资料表明：年平均流量，最大流量6400m3/s（1967年6月22日），最小流量（1979年10月）。洪水期一般出现在4～6月份，最大洪水发生在1998年6月22日（流量未测得），矿区东部新铺村一带，洪水位标高；矿区西部的晒口村一带，洪水位标高，与晒口大桥桥面相差。晒溪为富屯溪的一级支流，发源于罗峰山，自北向南流经下沙新村、洒溪桥，于晒口村西注入富屯溪，年平均流量28m3/s，最大流量（1967年6月22日），最小流量（1961年1月15日），洪水期一般与富屯溪同时出现。1998年6月22日，出现最高洪水位（流量未测得），标高为。枯水季节最低水位标高为。新铺溪流量为～，其它6条常年性小溪流量约为～10L/s。气象及地震情况矿区气象属亚热带潮湿性气候，据邵武气象站历年来（1963年至2005年）气象观测资料阐明如下：气温：平均温度℃，一般于7、8、9月份气温较高；最高温度可达℃（分别出现在1971年7月31日、2003年7月16日及31日）；而于12、1、2月份气温较低，最低温度可降到℃，一般甚少下雪。降水量：历年平均年降水量，最大可达。降水一般多集中在4、5、6月份，占全年总降雨量约40-50%；但在个别年份雨季提前于3月开始或推迟到7月止。日最大降雨量（出现在1970年6月26日），连续降雨最长可达25天（1966年）。 蒸发量：年平均总蒸发量 mm；一般在7月份或8月份为最大，占全年总蒸发量约30～40%，最大月蒸发量达。潮湿度：1964年～2005年潮湿系数在～间，平均为。 历年绝对湿度平均值毫巴，以6～8月最高；月平均值达毫巴以上；最大可达毫巴，最小达毫巴，年平均相对湿度为81%。风向及风速：在9月份至次年12月，晴天早晨多雾，一般须到十点左右方可消散，风向多为西北，历年平均风速，6～8月份东风和南风较多。根据《中国地震参数区划图》(GB18306―2001)，本区抗震设防烈度为6度，地震动峰值加速度为。2 地质特征地层矿区在大地构造中的位置属于南华后加里东准地台华夏台隆遂（昌）建（瓯）台拱的南部，在区域地质构造中的笔架山—香林铺中生代复式向斜内的虎庵山—同青桥背斜的东南翼，呈一大致向东倾伏缓波状的单斜，延深至东部被F1逆断层切割，断层上盘的前震旦系地层出露于地表。矿区出露地层有：前震旦纪变质岩群、上三迭统焦坑组、下侏罗统梨山组，中侏罗统漳平组和第四系。焦坑组为煤系地层。⑴前震旦纪变质岩群AnZ主要出露于矿区的西部、东部及北部，为上三迭统焦坑组煤系地层沉积的基底，岩性主要为千枚岩、变质砂岩、云母石英片岩和少量细晶片麻岩及板岩等组成。⑵上三迭统焦坑组T3j主要出露于矿区的西部，而东部及北部仅零星出露，属含煤地层，以第一标志层底部为界，分上、下段。地层厚度由南向北（沿走向）逐渐增大，自0～372米；自西向东（沿倾向）逐渐变薄自218～60米。焦坑组下段为主要含煤段，岩性复杂，岩相变化频繁，厚度变化较大，中下部以厚层状砂砾岩为主，上部为粉砂岩及较稳定的中厚煤层（DE煤层）。焦坑组上段以湖泊相的粉砂岩为主，分布较普遍，岩性变化不甚明显，为良好的隔水层。⑶下侏罗统梨山组本组地层分布较普遍，为煤系地层的盖层。岩性变化不大，以河床相的长石、石英砂岩为主，间夹石英质砾岩和粉砂岩，为矿区的主要含水层。表1-2-1 各地层关系表系 统 组 段 层厚m 岩性特征 接触关系第四系（Q） 0～56 为坡积黄土层，内含滚石、洪积亚粘土，河床冲积砾石层及河漫滩砂土层 角度不整合侏罗系 中统 漳平组 上段 240 砾石成份复杂的砾岩或砂砾岩 假整合 下段 角度不整合 下统 梨山组 上段 240 河床相的长石石英砂岩为主，间夹石英质砾岩和粉砂岩 假整合 下段 240 三迭系 上统 焦坑组 上段 288 湖泊相粉砂岩为主，夹细---中粒砂岩和少量透镜状含砾砂岩 角度不整合 下段 82 中下部以厚层状砂砾岩为主，夹有透镜状砂岩、粉砂岩，并夹凝灰质砂岩，火山角砾岩与凝灰质泥岩。上部为粉砂岩及较稳定的中厚煤层（DE煤层） 前震旦纪变质岩群 不详 千枚岩、变质砂岩、云母石英片岩和少量细晶片麻岩及板岩 ⑷中侏罗统漳平组主要分布在矿区的东部和北部，为砾石成份复杂的砾岩或砂砾岩，分为上下两段。⑸第四系（厚度0～56米，一般厚度12米）为坡积黄土层，内含滚石、洪积亚粘土，常为耕作区，河床冲积砾石层及河漫滩砂土层等。、构造矿区构造的复杂程度中等，为一向东倾伏缓波状的单斜构造，倾角为20～30度，以断层构造为主，褶曲构造也十分发育。矿区内较大的断层均在矿区边缘；井内落差～10米的北东向及南东向中、小断层密布，并往往与褶曲共生，断褶并存导致矿区内倾向及走向地层起伏变化。⑴断层矿区内较大的断层大致有17条，按其性质和延伸展布方向，大致可分为二组：一组，近于南北及北东向的逆断层为主，如F1、F4、F6、F8(北端)及F9；正断层有F2、F16及F20。另一组，近于东西向的正断层为主，如F3、F5、F14及F21，逆断层有F8（西端）及F10。上述断层主要分布在矿区的西部、东部及北部的边缘，而矿区内比较稀少。各主要断层分述如下：F1逆断层：位于矿区的东部边缘，全长约6000米以上，倾向约80°～90°，倾角40°～50°，斜断距大于1000米，为矿井的东部边界。F4逆断层：位于焦坑井田东南部，全长约1850米，倾向110°～ 140°，倾角40°～50°，斜断距小于40米。F16正断层：位于晒口井田中部，全长约1400米，倾角72°，斜断距约50米。F20正断层：位于焦坑及晒口井田中部，全长约350米，向南北两端即消失。倾向110°，倾角80°，斜断距较小而往深部消失。故对煤层没影响。F10平推逆断层（外围原F13）：位于矿区北部边缘，为矿井北部边界，全长约5000米以上，断导走向近东南，倾向往北，地表倾角偏陡约60°～ 70°，斜断距不详。但据矿井巷道揭露，井下小断层甚为发育。晒口井田常见岩、煤层挤压褶曲，且伴随着小断层产生。焦坑井田常见倾向及斜交小断层。⑵褶曲矿区为一往东倾伏的单斜构造，沿走向、倾向呈现次一级褶皱。煤系地层产状变化不大，一般倾向70°～120°，浅部的倾角20°～30°，向深部变缓为10°～25°。主要次级褶曲分述如下：轴向北东褶曲：发育于焦坑组下段角砾岩中，分布在1至6勘探线的西部，两翼宽约150米，幅度20～25米。轴向近东西:分布矿区西部，宽为70～80米，两翼倾角10°～ 25°向东倾伏，延伸约100米。据矿井巷道揭露，煤层沿走向出现向、背斜相间褶曲形态，往深处幅度相对减少，轴向为西偏北，向东倾伏。更次级的小型褶曲一般轴向延深数十米左右，幅度几十公分至十余米，往往与小断层相伴生，两者在成因上具有关联。但这些构造不破坏煤层的连续性。⑶岩浆岩矿区岩浆岩分布广泛，岩种繁多，侵入时代主要有早至中三叠世的印支期，晚三叠世至侏罗纪的燕山早期。主要分布在矿区的西部和南部的边缘，次为东部的F1断层上盘地层之中。前印支期中、酸性岩中主要有白云母花岗岩及石英闪长岩侵入于变质岩中，共同构成煤系地层的基底。燕山期中酸性岩浆岩侵入岩及喷出岩，主要有安山凝灰岩（成煤之前）、石英斑岩、安山斑岩、火山角砾岩及少量辉绿岩等，尤以石英斑岩及安山斑岩对煤层影响较大，呈小型岩墙及岩脉岩沿断层或褶曲走向侵入，造成煤层变薄，尖灭，给开采带来极大的困难。总之，矿井构造类别属中等复杂型。煤层及煤质煤层矿井主要可采煤层为焦坑组下段的DE煤层，属较稳定的简单～较复杂类型可采煤层。顶板岩性为黑色的砂质泥岩，含植物化石碎片，可见黄铁矿条带或结核，局部为粗砂岩，个别直接顶夹～的炭质泥岩伪顶。底板为灰黑色角砾岩或砂砾岩，常相变为含砾砂岩。主要可采煤层特征见表1-2-2：主要煤层特征表表1-2-2煤层编号 煤层厚度(m)最小—最大平均（点数）结构 稳定性 顶板岩性特征 底板岩性特征DE 焦坑井田 —简单至较复杂 不稳定 煤层顶板为细粉砂岩，局部为粗粉砂岩、细砂岩，少数地段夹～厚的炭质泥岩伪顶。一般顶板节理裂隙不发育。煤层直接顶板厚度变化较大，一般由东向西变薄，而个别点至尖灭。 底板主要为角砾岩或砂砾岩，也有见深灰色的细砂岩或粗粉砂岩，岩石一般坚硬而碎，不易产生形变且煤层底板一般含承压水较微弱，具有岩质疏松等特点。 晒口井田 — 煤质： 以亮～半亮型的粉～粉块～块状煤为主，煤质化验结果见表1-2-3。煤质化验结果一览表 表1-2-3煤层编号 工业分析 全硫Sd,t(%) 磷Pb(%) 容重ARD 发热量Qv,d(MJ/kg) Mad(%) Ad(%) Vdaf(%) DE 由上表结果表明：DE煤层为中灰、中硫、低磷、中高发热量的无烟煤。可作为动力、化肥、发电、水泥用煤、民用生活煤等。 矿井开采技术条件 岩石工程地质特征煤层顶板常见灰黑色，薄至中厚层状的细粉砂岩，局部为粗粉砂岩或细砂岩，但个别地方煤层与直接顶间夹一层～米厚的炭质泥岩伪顶，往往在炮采时与煤层一起采出，而影响煤质。底板主要为灰黑色角砾岩或砂砾岩，岩相变为含砾砂岩，也有见深灰色的细砂岩或粗粉砂岩，质硬，不易产生变形且煤层下伏地层（底板）一般含承压水较微弱，对煤层开采影响不大。但由于矿区内构造较发育，局部地段受断层、褶曲和岩浆岩脉的影响，岩石节理裂隙发育，岩石较破碎，局部岩体质量较差，同时局部地段存在较弱夹层，建议在这些地段开拓过程中，应加强维护，防止冒顶事故的发生。 瓦斯、煤尘和煤的自燃根据历年瓦斯鉴定确认该矿为低瓦斯矿井。焦坑井田瓦斯含量为－，瓦斯主要成份是：CH4约，CO2约，晒口井田瓦斯含量为－，瓦斯主要成份是：CH4约，CO2约。但随着开采深度的增加，在独头上山或独头长巷、通风不良处易造成CO、CH4等有害气体聚集，在今后矿井生产过程中应加强矿井通风管理，经常进行瓦斯监测，做好生产过程中防尘、防爆、防自燃工作，以防意外事故发生。矿区的无烟煤的挥发分为3%左右，无煤尘爆炸危险，建矿至今从未发生过粉尘爆炸事故。煤矿无烟煤燃点较高，不易发生自燃，但在矿井井田局部块段的顶层煤，由于顶层煤中含硫量突然变高，在此煤层开采揭露后硫化物迅速氧化放热，若通风不良，散热不及导致煤层氧化放热聚集，最终发生煤层自燃。晒口煤矿煤层自燃现象仅局部块段会发生，采用跟底进尺，后退回采的开采方法，采用工作面煤壁洒水等措施可以防止煤层自燃现象的发生。水文地质山区地形，地表排泄条件好。地表水系发达，主要水源是河流及降雨。降水丰富、集中在4－7月，年平均降雨1200－1300mm/年，降水量1700－1800mm，是矿坑充水的主要来源。岩性单一，以碎屑岩为主，含水性质单一，均为基岩裂隙水，由于含水层受构造裂隙控制，具有穿层性和和相互分隔的特点，各个含水带之间联通性差。晒口煤矿大部分煤层位于河流侵蚀面以下，虽然富屯溪、洒溪流经矿区，因留设了有效的保护煤岩柱，河水下渗微弱，对矿区充水影响不大。矿井的主要充水方式有三种基本类型：Ⅰ类：大气降水、地表水、潜水 → 矿区浅部采动裂隙及构造裂隙 →采空区新生含水层 → 采掘工作面涌出。Ⅱ类：大气降水、地表水、潜水 → 承压含水层 → 构造裂隙 → 采掘工作面涌出。Ⅲ类：承压含水层 → 覆岩冒落带、裂隙带两带 → 采掘工作面涌出。井田的水文地质条件属基岩裂隙类简单型。根据福煤（邵武）煤业有限公司晒口煤矿提供的矿井涌水量数据，-200m～-600m水平平均涌水量，最大涌水量，其中，-200m～-400m水平平均涌水量，最大涌水量。地温根据福建省煤炭工业（集团）有限责任公司于2006年5月18日提交的《福建省邵武市邵武煤矿资源/储量核实报告（焦坑及晒口井田）》和矿方提供的技术资料，晒口煤矿平均地温梯度G＝℃/100m，介于℃/100m和3℃/100m，属于中常温类矿井。根据地质报告，预计在矿井-400～-600水平，地温将达到27℃～30℃。矿区开采情况晒口煤矿范围原为邵武煤矿开采，其煤炭开采历史悠久，早自清朝光绪二十三年至民国元年，由盐商陈远复主办开采；民国元年至三十六年，由义记公司开采，主要采焦坑井田浅部（即云坪寺之北至焦坑村北东一带）露头煤，均为私人小煤窑土法开采。1958年—1963年，开始有计划地进行建井开采工作，但仍以小煤窑开采为主。重点开采焦坑井田的浅部煤层，日产约500吨，几年总产量约万吨。1960年起由省燃料局正式接收为省属企业，正式命名为邵武煤矿，并于1959年开始由省燃料局设计院对矿井进行总体规划设计，设计矿井服务年限为45年。焦坑井田一号井主平峒1959年6月动工兴建，1964年6月投产，以平硐—暗斜井方式开拓，设计生产能力为21万吨/年。晒口井田二号井于1960年开始兴建，1961年1月正式投产，以片盘斜井方式开拓，设计生产能力为15万吨/年。随着开采水平的延深，原有的生产系统满足不了矿井生产能力需要，为实现焦坑—晒口井田联合集中生产，扩大矿井生产能力，1972年由省煤炭工业设计院对矿井进行技改扩建设计，1973年4月至1974年5月新建一对箕斗斜井至-40水平，将一、二号井-40水平运输大巷贯通，构成统一的运输提升系统，箕斗主斜井负责提煤，副井负责供电、排水，技改扩建后矿井生产能力增至45万吨/年。为了开采-200和-400水平煤炭资源，从1981年开始由省煤炭工业设计院对第三、四水平开拓延伸进行设计，在二号井副井旁新掘一条908m长的新副井至-200水平，箕斗主斜井往下延伸至-200水平，形成-200水平生产系统。该系统于1993年建成投入使用。随着资源逐渐枯竭，1995年重新核定矿井生产能力为21万吨/年。第二部分 1． 矿井自然环境和地质概括矿区地貌系属起伏不平的中至低山区，主要山脉走向呈北北东—南南西、一般海拔标高为200—350米，最高点云屏山，海拔标高为米；而长年性地表水流发育的富屯溪，则为本矿区最低侵蚀基准面，其海拔标高约178米。本地表水系主要为富屯溪，最大流量为6500m3/s，最小流量为，平均流量为，洪水期水位最高标高达+，枯水期河流最低标高+170m，流量随季节性变化。其次为晒溪，河床最低标高+，最高洪水位+米,洪水期最大流量为，最小流量为，流量随季节性变化。本区属亚热带潮湿性气候，据邵武市气象局资料，每年4~6月为雨季，11月至次年1月为旱季，历年平均降水量为，气候温和，雨水充沛。2．地层含水性矿区出露地层有前震旦纪变质岩群、上三迭统焦坑组、下侏罗统梨山组，中侏罗统漳平组和第四系。现对各地层的富水性简述如下：⑴、前震旦系变质岩群主要出露于矿区的西部、东部及北部，为上三迭焦坑组煤系地层沉积的老基底，岩性主要为千枚岩、变质砂岩、云母石英片岩和少量细晶片麻岩及板岩等组成。⑵、三叠系上统焦坑组主要出露于矿区的西部，而东部及北部仅零星出露，属含煤地层，系山麓堆积相---冲积相的角砾岩、砂砾岩及砂岩，湖泊相的粉砂岩、细砂岩或透镜状砂岩、砾岩和煤层等。地层厚度由南向北（沿走向）逐渐增大，自0---372米；自西向东（沿倾向）逐渐变薄自218---60米。焦坑组上段风化带为弱含水层，单位涌水量、渗透系数为。焦坑组上段以湖泊相的粉砂岩为主，夹细---中粒砂岩和少量透镜状含砾砂岩等组成，中厚层状、层理发育，含植物化石碎片偶见少量瓣鳃类动物化石，本地层分布较普遍，岩性变化不甚明显，为良好的隔水层。⑶、侏罗系下统梨山组本组地层分布较普遍，系为煤系地层的盖层。岩性一般纵横变化不大，以河床相的长石、石英砂岩为主，间夹石英质砾岩和粉砂岩，为矿区的主要含水层。由于基岩裂隙发育不均一，该含水层可分为相互分隔的三个含水带，其中中带即第二含水带中等含水、单位涌水量、渗透系数为，其他两个带均为弱含水带。⑷、第四系残坡积层和冲洪积层为坡积黄土层，内含滚石、洪积亚粘土，常为耕作区，河床冲积砾岩石层及河漫滩砂土层等。主要分布于富屯溪，晒溪两岸及矿区西部山脚一带，河岸以冲积层砂、砾石为主，山脚一带以坡积含砂土为主，渗透系数。3.构造含水性和导水性晒口煤矿主要构造以断层为主，分别为近于南北及北东向的逆断层为主以及近于东西向的正断层为主。大断层都在矿区边缘，井内落差米的北东向及南东向中小断层密布，断层导水性弱或基本不导水。4矿井充水条件充水水源分析⑴大气降水大气降水是矿区的主要补给水源，它通过地表潜水层及采空区塌陷裂隙补给深部裂隙承压含水层中，成为矿坑的直接补给来源。⑵裂隙含水岩层水主要赋存于三叠系上统焦坑组（T3j）砂岩、砂砾岩、含砾砂岩的裂隙中。含水层呈透镜体分布，浅部富水性中等~弱；深部富水性弱～极弱。主要表现为顶板的滴水和渗水，通过调查分析煤层底板的涌水量极小，底板突水的可能性极小。充水通道分析矿井充水的水源主要是大气降水，其次是地表水和潜水。主要充水通道是煤层采动时上覆岩层被破坏造成“两带”沟通引起的山体基岩和表土裂隙，塌陷区域，以及采动使断褶构造活化而形成的断褶导水带。5矿井涌水量、水害预测及其评估-40m水平涌水量由一采区、二采区、三采区涌水量构成，-200m水平涌水量由五采区、六采区、七采区涌水量构成。矿井排水主要是通过-200m水平中央水泵抽水至-40m水平中央水泵，再由－40中央泵房经箕斗井两趟管路排至地面后流入富屯溪。-200m～-600m水平平均涌水量，最大涌水量，其中，-200m～-400m水平平均涌水量，最大涌水量。通过矿区水文地质特征及充水分析，矿井主要充水因素为大气降水、地表水、线状断层带、基岩裂隙水。通过开展矿区水患现状调查，分析矿井水害现状，矿井目前无大的水害威胁。通过对矿井实际涌水量观测，矿井目前实际观测的最大涌水量为880m3/h，平均涌水量为580m3/h。近些年本矿开采老空区已封闭，留有排水口，存在小部分积水基本能通过排水口排出，对下部的开采影响较小。晒口煤矿目前的排水能力满足生产要求，但仍要做好季节防治水工作。6.矿井防水害措施矿井主要充水因素为大气降水、含水岩层和采空区积水。矿井地表水体为沟谷水，含水岩层富水性弱，断层导水性弱，地表水和地下水对开采影响不大，但为了做到预防为主，确保矿井正常生产，对于强降雨后，对采空区的补给，在矿井生产过程中必须做好以下防治水措施：1、煤矿企业必须在雨季来临前，派专门人员对防治水工作进行全面检查。2、矿井生产时，应做好水文地质调查工作，在矿井范围内进行水患分析预报；加强职工防治水知识教育，特别是透水预兆、应急措施知识的普及教育；坚持“有疑先停、有疑必探、先探后采（掘）”的原则，配备探放水设备。3、各矿井在开采下山水平时，要对各矿井主平硐及以上水平的矿井水采取“堵、截、引”等措施排出地面，留设足够隔水煤柱，严防上水平的通过钻孔裂隙带直接馈入下水平，造成额外排水负担。4、在各个生产水平开采过程中，必须留设足够的隔水煤柱、采空区煤柱、护巷煤柱、断层隔离煤（岩）柱、矿井边界煤柱等保安煤柱，确保矿井安全生产。5、矿井在开采过程中必须做好水文观测工作，应根据实际涌水量情况，及时扩大水仓容量和更换相应型号、功率的水泵。同时做好水泵及其供电线路维护工作，保持井下排水设备完好和正常运转，确保有足够的排水能力。6、断层为弱导水或局部弱导水，对矿井充水一般无威胁。但矿区中褶皱构造发育，一般在背斜轴部由于张性裂隙的发育，会形成较大面积的含水层，且含水量较大。对此断裂带、构造带应加强矿山地质及水文地质工作，密切注意井巷围岩、断层破碎带、掘进面等涌水特征，发现顶板淋水加大，顶板来压等透水预兆时，应立即停止作业，采取防范措施。
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工程地质是一门认知工程-地质相互作用规律和过程的科学,它的使命是保障人类工程活动的安全。下面是我为大家整理的工程地质论文，供大家参考。
工程地质论文 范文 一：隧道工程地质雷达检测分析
【摘要】通过实际工程应用，介绍地质雷达的特点、原理和探测解析 方法 ;在隧道工程的超前地质探测预报以及隧道结构检测的应用中，证明了地质雷达的实用性、先进性及其实际应用中的重要作用。
【关键词】公路隧道;地质雷达;检测;超前预报;应用
1、工程概况
小北山二号隧道为长隧道，按左、右线分离布设。左线隧道起讫里程ZK19+571～ZK21+091，长1520m，揭阳端洞口采用削竹式，洞口设计标高，惠来端洞门采用削竹式，洞口设计标高，坡高～，隧道最大埋深约209m。右线隧道起讫里程ZK19+599～ZK21+081，长1482m，揭阳端洞口采用削竹式，洞口设计标高，惠来端洞门采用削竹式，洞口设计标高，坡度～，隧道最大埋深约212m。隧道位于丘陵地区，山体地形陡峭，山体植被较发育，山体发育花岗岩孤石，大小不一。隧址区基底主要为燕山期花岗岩，局部见辉绿岩岩脉，覆盖层由粘土、全～强风岩组成，基岩由中~微风化岩组成。隧址区地下水类型主要为 潜水 ，含水层主要为第四系松散层的孔隙及中～微风化岩的风化裂隙。
2、地质雷达的发展及其应用
随着社会的高速发展，有很多的方便加上很多的仪器可以在岩土勘察中使用，重要的方法有弹性波法及其电磁波法。在实际工程当中经常使用的电磁波法就是地质雷达，隧道地震探测仪比较适合远距离宏观的地质问题探测;并且地质雷达方法可以结合高频电磁波而进行非常快的无损伤探测，因此频段非常高的话可以在隧道结构当中进行检测。公路的隧道工程埋深、规模以及数量随着时间的增加而不断地变多，而在施工的过程当中也遇到了很多复杂的工程地质条件。虽然说在设计以前都作了非常详细地质勘察，但是在隧道实际的开挖施工当中，还会有非常多的问题发生的。从这些方面就可以很好地说明，在隧道施工过程当中的围岩稳定性状况以及一些掌子面前方的实际情况，并且做出及时地超前预报。当隧道发生一些事故或者竣工以后，应该结合现行的规范上面要求以及隧道本身的结构特性，不但应该在隧道的表面进行观测以及净空断面进行测量，需要的时候还应该采用地质雷达进行一些更深入的检测，例如围岩的密实完整稳定的情况、钢拱架的分布情况、有无离析以及蜂窝麻面、衬砌混凝土的均匀一致性以及相对应的完整性以及衬砌有效厚度等等。经过实际的情况可以证明，地质雷达技术可以在隧道的施工当中作出非常详细的超前地质预报。现在，地质雷达检测技术已经发展到了单点探测以及连续探测的实时自动成图。而国外的国家探地雷达基本上是单脉冲雷达，其工作的频率在50到2G赫兹，最为代表性的国家是美国和加拿大。我们国家所生产的一系列地质雷达，结合地下工程的超前预报的特点，采用的是脉冲调制式，这个的探测距离非常大，而且分辨率也非常高，其工作的频率大约在160到220兆赫兹，其探测的距离可以达到40到60米，可以很好地适应超前地质预报以及部分的工程检测。
3、探测的原理以及方法
结合设计的图纸以及设计的任务书按照规定进行开展地质超前预报的工作，其预测应该是沿着隧道纵向三十米的范围以内对一些不安全的地质问题进行检查，对前面的地层岩性变化以及水文地质特征(软弱岩层的分布、断层发育及其影响带、水的赋存情况等)进行探测，对隧道围岩的级别进行分析，并列出一些施工的建议，确保隧道施工的安全，减少一些不必要的损失，为动态的设计提供所需要的地质参数，从而可以更好地为隧道施工进行服务。本次的地质预报使用的是地质雷达系统，运用了空气耦合型100兆赫兹的天线，结合探测的前方岩石的特点以及现场施工的条件，对距离30米左右进行详细地探测。而这次预报的工作面位于ZK19+735里处的地方，使用一些点测的方式，使用一系列的方法对工作面的正前方进行详细地预测。
4、数据的处理以及得出来的结果
对实际测量出来的资料用一系列的软件进行处理分析，再结合现场的岩性所具体的实际情况，选择一个比较适合的相对介电常数，进而得出来一些成果，在成果的解释当中，开始的时候，假如发现了有非常明显的反相位反射波组出现的话，就应该岩性变坏的一个表现;假如发现了有非常明显的正相位强波反射波组出现的话，就应该是岩层岩性变好的一个表现，结合反射波反射强度的实际大小就可以区分反射界面前方介质的一系列的特征。依据雷达数据处理结果并结合地质资料分析得出以下预报结果：(1)掌子面为强风化花岗岩，上方自稳能力差，中部伴随严重掉块，局部潮湿明显，推断围岩级别为Ⅴ级。(2)掌子面右侧前方4~10m(ZK19+739~ZK19+745)区域反射信号强烈，同相轴紊乱，推测此区域与掌子面情况类似，有明显破碎带，围岩完整性差，推断围岩级别为Ⅴ级。(3)掌子面前方10~15m(ZK19+745~ZK19+750)区域反射信号衰退稳定，同相轴平稳但仍存在断开处，推测此区域岩性略微好转，但依旧破碎且含水，推断围岩级别为IV级。(4)掌子面前方15~30m(ZK19+750~ZK19+765)区域信号较弱，加大增益后发现同相轴较为连续，推测此区域岩性好转，级别应为IV级。依据结果给出的建议：(1)ZK19+735掌子面围岩为强风化花岗岩，自稳能力差，局部潮湿明显，中部掉块严重，应严格控制进尺，加强支护，预防坍塌。(2)掌子面前方10m区域围岩与掌子面情况相似，稳定性差，破碎带明显，容易坍塌。严格控制进尺，及时做好初期支护工作并保证强度，防止掉块与坍塌，同时做好排水工作。(3)掌子面前方20m区域后，岩性有所好转。建议采用上下台阶方法，并严格控制进尺，及时做好初期支护工作并保证强度，防止掉块与坍塌，同时做好排水工作。
5、结束语
地质雷达在隧道工程施工或者是后期的运营过程当中，可以很好地对工程的质量进行详细地检测，可以更严格地控制工程的质量，更好地检查工程的缺陷。假如说天线的频率特性以及工作的方法有一定的影响，而地质雷达在对介质参数的探测当中，还存在很多的争议，那么经过不断地完善以及发展，地质雷达在隧道工程检测当中一定有一个非常重要的角色。综上所述，应用地质雷达在地质超前预报当中可以精准地探测预报隧道施工当中危害的工程施工安全的相关地质灾害。而地质雷达可以探测出来隧道的结构中重要的施工缺陷，可以为有问题的隧道提供一些非常可靠的依据，这样就可以提高工作的效率，并且节省一些资金。
工程地质论文范文二：福仁山隧道工程地质研究
【摘要】福仁山隧道是中国水电十四局承建的西成铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段的一座典型隧道工程。该隧道地处秦岭南麓低中山区，位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，内部组成与构造变形十分复杂，工程地质现象较为特殊，具有一定的研究意义。
【关键词】福仁山隧道;工程地质特征;地质构造
1福仁山隧道工程概述
目前在建的西成客运专线按国铁Ⅰ级、双线建设，设计时速250公里每小时，功能以客运为主，从西安出发，穿越秦岭经陕西汉中、翻越米仓山进入四川境内，经四川广元至江油与绵成乐客运专线相接直抵成都，预计线路通车后，将大大缩短西安到成都的直线距离。从西安到汉中仅需1小时、到成都需3小时。该项目由西安至四川江油段和成绵乐城际铁路两段组成，全长660公里，项目投资估算总额约为688亿元。西成客专陕西段全长公里，建设工期5年。中国水电十四局负责西成铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段，正线全长。该标段主要包括：罗曲隧道进出口路基工程，隧道工程4座(包括部分得利隧道6330m、福仁山隧道、罗曲隧道、范家咀隧道)总长度，桥梁3座(金水河特大桥、酉水河大桥、金龙河大桥)总长度。福仁山隧道地处秦岭南麓低中山区，隧道范围平均海拔1200m，最高海拔为，洞身地表起伏较大，地表自然坡度为30°~40°，分布有众多基岩“V”形侵蚀谷，多为南北展布，隧道区域山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。隧道起讫里程为DK159+。进口位于金水河牛角坝，出口位于酉水河宋家堰，最大埋深929m，最小埋深46m，洞身均位于直线以上，隧道以3‰上坡进洞至DK162+900后以8‰下坡出洞。进口位于金水河右岸坡地上，隧道中含有一座斜井，为本标段重点控制隧道。本隧道建筑限界采用《高速铁路设计规范》(TB10621—2009)中规定的限界尺寸，隧道内采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92m2，隧道内线间距为.曲线上隧道衬砌内轮廓不加宽，施工针对围岩情况采取短进尺、分部开挖和初期支护，二次衬砌及时跟进，以确保施工安全。
2沿线气候条件
本区域为亚热带湿润季风气候，特点是温暖湿润，四季分明，降水量多集中在夏秋季节，常有暴雨灾害，年平均气温℃，极端最高气温℃，极端最低气温℃，年平均降水量，年平均蒸发量，最大积雪厚度4cm。
3工程地质特征
地层岩性
隧道通过的地层主要有第四系全新统(Q4)，志留系下统(S1)，元古界中上统(Pt2-3)及太古界(Ar)的构造岩类。(1)第四系全新统(Q4)主要包括：膨胀土(Q4d19)、卵石土(Q4d17)、碎石土(Q4d17、p17)、块石土(Q4d18)，多为灰黄色，粒径小于或等于2-60mm的约占10%，大于60-100mm的约占25%，大于200mm的约占55%。(2)志留系下统(S1)：片岩夹大理岩(S1Sc+Mb)，大理岩(S1Mb)、片岩(S1Sc)、主要为灰黄青灰色变晶结构，片状块状构造。(3)元古界中上统(Pt2-3)：变粒岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb)，大理岩夹片麻岩(Pt2-3Mb+Mb)。多为灰褐色，浅灰色，风化厚度约为1-10mm。(4)太古界(Ar)：片麻岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb)，灰褐色，浅灰色粒状变晶结构，块状结构，风化厚度2-8mm。(5)构造岩类主要包括：碎裂岩，多为青灰色、灰褐色，宽度约20-65m，工程地质较差。
地质构造
福仁山隧道位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，相当于秦岭造山带的蜂腰部位，隧道主体位于佛坪窟窿的南半部，历经多次地质构造活动的影响，其内部组成与构造变形十分复杂。目前已经发现的主要断层包括：f66、f67、f68、f69、f70、f70-1、f71、f71-1、f71-2，其中f66为逆断层，产状N65°-N80°W(65°-N75°)，破碎带宽约为10-30m，断层带物质成分为碎裂岩，局部夹断层角砾岩，断裂带内部岩体较为破碎，隧道洞身通过地段为DK159+856~DK159+。f67为逆断层，产状N60°-N80°W(50°-N65°)，断裂带宽30~40m，内部成分为断层角砾，洞身通过地段为DK160+281~DK160+318。另外，隧道段还发育两处背斜及一处向斜，背斜核部洞身中心里程为DK165+543~DK169+062，岩体破碎，节理发育，向斜核部未穿过洞身，富水，岩体破碎，节理发育，由于隧道区各地质体的发育时代，构造运动强烈，区域性大断裂贯穿东西，发育数条低序次断裂，岩石节理裂隙较发育，分布较多节理密节带，岩体较破碎-较完整。
不良地质及特殊岩土
(1)隧道范围内不良地质为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶，岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中，以溶洞形式发育，溶洞直径约1-3m，可见延伸深度大于10m，不完全填充，充填物为角砾及杂砂土。(2)隧道范围内的特殊岩土为膨胀土，具弱-中等膨胀性。
4工程设计情况
针对福仁山隧道地层岩性多样、地质构造复杂、不良地质现象多发的工程地质特点，施工单位在详细的实地勘察和室内研究的基础上，制定了较为科学合理的设计方案：(1)洞口工程采用斜切式洞门，并设置明洞段，出口采用倒斜切式洞口边仰坡设置截水天沟，边坡采用锚网喷支护。(2)洞身工程隧道内部采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92m2，隧道采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护设置喷混凝土，锚杆，钢筋网，钢架，二次衬砌等，各衬砌类型预留变形量，特殊地形地质地段对支护 措施 采用管棚，小导管等措施进行了加强。
参考文献：
[1]王毅才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社,2013.
[2]兰州铁道学院.隧道工程[M].北京：人民铁道出版社,1977.
[3]张咸恭.工程地质学[M].北京.地质出版社,1983.
[4]高速铁路设计规范(TB10621—2009)[S].2009.
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概述地质毕业论文是指地学类专业学生毕业前，为了全面表述学业水平而撰写的一篇综合性学术论文或某一领域的专业论文，要求论点新颖，论据充分，论证过程合理、科学，数据翔实可靠，结论明确。岩浆岩的观察与描述对岩浆岩的观察，一般是观察其颜色、结构、构造、矿物成分及其含量，最后确定其岩石名称。肉眼鉴定岩浆岩，首先看到的就是颜色。颜色基本可以反映出岩石的成分和性质。 对岩浆岩进行肉眼鉴定:第一步是要依据其颜色大致定出属于何种岩类比如，若是浅色，一般为酸性岩（花岗岩类）或中性岩（正长岩类）；若是深色，一般为基性岩或超基性岩。由酸性岩到基性岩，深色矿物的含量逐渐增多，岩石的颜色也就由浅到深。同时还要注意区别岩石新鲜面的颜色和风化后的颜色。还可根据其中暗色矿物与浅色矿物的相对含量来进行描述，如暗色矿物含量超过60%者为暗色岩，在30—60%者为中色岩，在30%以下者为浅色岩。第二步是观察岩浆岩的结构与构造据此，便可区分出是属深成岩类、浅成岩类或是喷出岩类。根据岩石中各组分的结晶程度，可分为全晶质、半晶质和玻璃质等结构。不仅要对全晶质的结构区分出显晶质或隐晶质结构，还要对其中的显晶质结构岩石按其矿物颗粒大小，进一步细分出等粒、不等粒、粗粒或细粒等结构。对具有斑状结构的岩石要描述斑晶成分、基质的成分及结晶程度。假如岩石中矿物颗粒大，呈等粒状、似斑状结构，则属深成岩类；假如矿物颗粒微细致密，呈隐晶质、玻璃质结构，则一般皆属喷出岩类；假如岩石中矿物为细粒及斑状结构，即介于上述两者之间，属于浅成岩类。观察岩石中矿物有无定向排列，进而就能推断岩石的形成环境，含挥发组分多少以及岩浆流动的方向。若无定向排列称之为块状构造；若有定向排列，则可能是流纹构造、气孔构造或条带状构造。深成岩、浅成岩大多是块状构造；喷出岩则为流纹构造和气孔构造等。对于岩石中有规律排列的长柱状矿物、气孔捕虏体等均要观测其方向。第三步是观察岩浆岩的矿物成分矿物成分是岩石定名最重要的依据。岩浆岩类别是根据SiO2含量百分比确定的，而SiO2含量可在岩石矿物成分上反映出来。假如有大量石英出现，说明是酸性岩；如果有大量橄榄石存在，则表明是超基性岩；如果只有微量或根本没有石英和橄榄石，则属中性岩或基性岩。假如岩石中以正长石为主，同时所含石英又很多，就可判定是酸性岩；倘若以斜长石为主，暗色矿物又多为角闪石，属于中性岩；若暗色矿物多系辉石，则属基性岩。对于岩石中凡能用肉眼识别的矿物均要进行描述。首要的是描述主要矿物形态、大小及其性质。沉积岩的观察与描述沉积岩是分布于地表的主要岩类。它种类繁多，岩性变化较大。野外识别沉积岩，其最显著的宏观标志就是成层构造，即层理。据此，很容易与岩浆岩、变质岩相区别。根据沉积岩成因、结构和矿物成分，可进一步区分出次一级的类别。凡具碎屑结构，即碎屑粒径大于2—毫米，被胶结物胶结而成的岩石，是碎屑岩；凡具泥质结构，即粒径小于毫米，质地均匀、较软，有细腻感，常具页理的岩石是粘土岩；凡具化学和生物化学结构，多为单一矿物组成的岩石，是化学岩和生物化学岩。由于各类沉积岩的岩性差别，因此在鉴定方法上也不相同1、碎屑岩的肉眼鉴定鉴定碎屑岩时着重观察其岩石结构与主要矿物成分。首要的是看碎屑结构。抓住这一特征，就不会与其他岩石相混淆了。要仔细观察碎屑颗粒大小：粒径大于2毫米是砾岩，2—毫米是砂岩， —毫米是粉砂岩。粉砂岩颗粒肉眼难以分辩，用手指研磨有轻微砂感。按砂岩的粒径又可定出粗砂岩（2—毫米）中砂岩（—毫米）和细砂岩（—毫米）。对于砾岩，还应注意观察其颗粒形状，颗粒外形呈棱角状者是角砾岩，系圆状或次圆状者为砾岩。其次，看碎屑岩的矿物成分（碎屑颗粒成分和胶结物成分）。砾岩类的碎屑成分复杂，分选较差，颗粒较大，一般不参与定名；砂岩，主要矿物成分有石英、长石和一些岩石碎屑。在碎屑岩中，常见的胶结物有铁质（氧化铁和氢氧化铁）、硅质（二氧化硅）、泥质（粘土质）、钙质（碳酸钙）等。铁质胶结物多呈红色、褐红色或黄色。硅质最硬，小刀刻不动。钙质滴稀HCI起泡。弄清楚了结构和成分，就可为碎屑岩定名。例如，碎屑矿物成分以石英为主，其含量超过50%，长石和岩屑含量均小于25%的砂岩，叫做石英砂岩。也可按其胶结物命名，如可称某岩石为铁质石英砂岩。碎屑岩中可见化石，但一般保存较差。 火山碎屑岩的鉴别比较困难。因为，它在成因上具有火山喷发和沉积的双重性，是一种介于岩浆岩与沉积岩之间的过渡型岩石。常常是以其成因特点、物质成分、结构、构造和胶结物的特征来区别于碎屑岩。2、粘土岩的肉眼鉴定鉴定粘土岩的主要依据是其泥质结构。粘土岩矿物颗粒非常细小，肉眼仅能按其颜色、硬度等物理性质及结构、构造来鉴定。它多具滑腻感，粘重，有可塑性、烧结性等物理性质。若是纯净的粘土岩，一般为浅色的土状岩石。层理是粘土岩中最明显的特征，因此，人们就按粘土岩层理（倘层理厚度小于1毫米称页理）及其固结程度进行分类，将固结程度很高、页理发育，可剥成薄片者称作页岩。页岩常含化石。粘土岩中以页岩为主。将那些固结程度较高、不具页理，遇水不易变软者称泥岩。最后，再根据颜色与混入物的不同进行命名，如可称作紫红色铁质泥岩、灰色钙质页岩等。3、化学岩和生物化学岩的肉眼鉴定此类岩石中分布最广和最常见的有碳酸盐岩、硅质岩、铁质岩和磷质岩，尤以碳酸盐类岩石分布为广。有无生物遗骸是判断属于生物化学岩或是化学岩的标志。化学岩成分常较单一。它们多为单矿物岩石，故此，可按其矿物的物理性质进行鉴定。 化学岩具有化学结构，即结晶粒状结构和鲕状结构等；生物化学岩具生物结构，即全贝壳结构、生物碎屑结构等。 综合上述，在观察和描述沉积岩时应注意： 要描述岩石整体的颜色，区分岩石是碎屑结构、泥质结构或结晶结构和生物结构等； 据其矿物成分、颗粒大小及颜色上的差异，观察岩石的层理，注意层面上波痕、泥裂等构造特征； 要描述组成岩石的主要矿物、碎屑物及胶结物等成分。 对砾石的形状、大小、磨圆度和分选性等特征要描述，并要确定胶结类型，以及胶结程度。 对沉积岩命名时应遵循“颜色+胶结物+岩石名称”的法则。此外，还需注意沉积岩体形状、岩层厚度及产状、风化程度、化石保存情况及其类属。变质岩的观察与描述我国区域变质岩系十分发育，时代自太古宙到期中生代均有出露。其变质岩石类型十分复杂，主要有片麻岩、粒状岩石（变粒岩、浅粒岩）、片岩、千枚岩、变质硅铁质岩、大理岩、变质铁镁质岩及区域混合岩等。有关原岩建造主要有超基性到酸性喷出岩（包括熔岩、凝灰岩）、硬砂岩、各种沉积岩及不同性质的侵入岩。上述变质岩类均属不同的原岩建成造经受不同时期、不同类型区域变质作用的结果。区域变质作用的主要类型大致可分为地壳演化早期造盾阶段的区域中高温变质作用，及造盾阶段之后与造山运动有关的区域动力热流变质作用、区域低温动力变质作用和埋深变质作用。不同成分的原岩经受不同类型的区域变质作用，在一定的温高压力条件下，形成各具特征的矿物和常见矿物共生组合，并因之分别构成不同温压条件的麻粒岩相、角闪岩相（高角闪岩 、低角闪岩相）、绿片岩相（高绿片岩相、低绿片岩相）、蓝闪石片岩相（蓝闪绿片岩相、蓝闪石—硬柱石片岩相）及次绿片岩相（浊沸石相和葡萄石—绿纤石相）。我国区域层状变质岩系按大地构造运动可分为12期，从太古宙迁西期—新生代喜马拉期变质岩系均有。所以，变质岩系的发生和发展与大地构造环境和地壳演化有密切的关系。在全球构造位置上，我国处于欧亚板块、太平洋板块及度板块的结合部位，地质环境差异较大，发展历史很不相同，因而区域地质各具特色，造成变质岩石类型复杂，岩石相对难以识别。 在野外鉴别变质岩的方法、步骤与前述岩浆岩类似，但主要根据是其构造、结构和矿物成分。这是因为，变质岩的构造和结构是其命名和分类的重要依据。第一步可先根据构造和结构特征，初步鉴定变质岩的类别。譬如，具有板状构造者称板岩；具有千枚构造者称千枚岩等。具有变晶结构是变质岩的重要结构特征。例如，变质岩中的石英岩与沉积岩中的石英砂岩尽管成分相同，但前者具变晶结构，而后者却是碎屑结构。第二步再根据矿物成分含量和变质岩中的特有矿物进一步详细定名。一般来讲，要注意岩石中暗色矿物与浅色矿物的比例，以及浅色矿物中长石和石英的比例，因这些比例关系与岩石的鉴定有着极大关系。例如，某岩石以浅色矿物为主，而浅色矿物中又以石英居多且不含或含有较少长石，就是片岩；若某岩石成分以暗色矿物为主，且含长石较多，则属片麻岩。变质岩中的特有矿物，如蓝晶石、石榴子石、蛇纹石、石墨等，虽然数量不多，但能反映出变质前原岩以及变质作用的条件，故也是野外鉴别变质岩的有力证据。关于板岩和千枚岩，因其矿物成分较难识辩，板岩可按“颜色+所含杂质”方式命名，如可称黑色板岩、炭质板岩；千枚岩可据其“颜色+ 特征矿物”命名，如可称银灰色千枚岩、硬绿泥石千枚岩等。 在野外，还要观察地质体产状、变质作用的成因。比如，石英岩与大理岩两者在区域变质与接触变质岩中均有，就只能根据野外产状和共生的岩石类型来确定。假如此类岩石围绕侵入体分布，并和板岩共生，则为接触变质形成；假如此类岩石呈区域带状分布，并和具片状或片麻状构造的岩石共生，则为区域变质所形成。 对变质岩我们也应描述岩石总体颜色，注意其岩石结构。若为变晶结构，则要对矿物形态进行描述。注意观察岩石中矿物成分是否定向排列，以便描述其构造。用肉眼和放大镜观察可见的矿物成分应进行描述。若无变斑晶，就按矿物含量多少依次描述；若有变斑晶，则应先描述变斑晶成分，后描述基质成分。至于其它方面，如小型褶皱、细脉穿插、风化情况等，亦应作简略描述。在为变质岩定名时，应本着“特征矿物+片状（或柱状）矿物+基本岩石名称”的原则。如，可将某岩石定名为蓝晶石黑云母片岩。
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第一部分 矿井概括1 矿区自然地质环境地理位置及交通情况晒口煤矿位于福建省邵武市城东的晒口街道办境内。矿区位于邵武市城区方位121度、直距公里，即晒溪桥—新铺一带。地理坐标：东经117°33′～117°36′、北纬27°16′～27°19′。闽江三大支流之一的富屯溪，316国道和鹰厦铁路东西中横贯矿区，矿区与周边主要城市的铁路里程分别为：南平154公里、福州320公里、厦门535公里、鹰潭159公里。矿区往南部36公里与京福高速公路相接，交通十分便利（详见交通位置图）。交通位置图、地形地貌矿区地貌系属起伏不平的中至低山区，主要山脉走向呈北北东—南南西、一般海拔标高为200～350m，最高点云屏山，海拔标高为；矿区最低侵蚀基准面富屯溪河床，其海拔标高约178m。区内由于不同时代的岩性差异，风化侵蚀后呈不同的自然地貌景观，中—下侏罗统漳平组及梨山组的砂、砾岩层分布区、基岩裸露，山脊狭窄陡峻，多为单面山，沟谷发育陡直；晚三叠统焦坑组的粉砂岩和前震旦纪的变质岩群及花岗岩等分布区，则为低缓的山丘。区内第四系冲积平地较少，主要分布于富屯溪和晒溪两岸。 水系区内地表水流颇为发育，主要水系有富屯溪、晒溪及6条常年性山间小溪。富屯溪为矿区的主要水体，自西北向东南横贯矿区中部，为焦坑井田和晒口井田地表天然的分界线，河床宽50～150m。根据邵武水文站历年（1963至1972；1976至1980；1990至1996）资料表明：年平均流量，最大流量6400m3/s（1967年6月22日），最小流量（1979年10月）。洪水期一般出现在4～6月份，最大洪水发生在1998年6月22日（流量未测得），矿区东部新铺村一带，洪水位标高；矿区西部的晒口村一带，洪水位标高，与晒口大桥桥面相差。晒溪为富屯溪的一级支流，发源于罗峰山，自北向南流经下沙新村、洒溪桥，于晒口村西注入富屯溪，年平均流量28m3/s，最大流量（1967年6月22日），最小流量（1961年1月15日），洪水期一般与富屯溪同时出现。1998年6月22日，出现最高洪水位（流量未测得），标高为。枯水季节最低水位标高为。新铺溪流量为～，其它6条常年性小溪流量约为～10L/s。气象及地震情况矿区气象属亚热带潮湿性气候，据邵武气象站历年来（1963年至2005年）气象观测资料阐明如下：气温：平均温度℃，一般于7、8、9月份气温较高；最高温度可达℃（分别出现在1971年7月31日、2003年7月16日及31日）；而于12、1、2月份气温较低，最低温度可降到℃，一般甚少下雪。降水量：历年平均年降水量，最大可达。降水一般多集中在4、5、6月份，占全年总降雨量约40-50%；但在个别年份雨季提前于3月开始或推迟到7月止。日最大降雨量（出现在1970年6月26日），连续降雨最长可达25天（1966年）。 蒸发量：年平均总蒸发量 mm；一般在7月份或8月份为最大，占全年总蒸发量约30～40%，最大月蒸发量达。潮湿度：1964年～2005年潮湿系数在～间，平均为。 历年绝对湿度平均值毫巴，以6～8月最高；月平均值达毫巴以上；最大可达毫巴，最小达毫巴，年平均相对湿度为81%。风向及风速：在9月份至次年12月，晴天早晨多雾，一般须到十点左右方可消散，风向多为西北，历年平均风速，6～8月份东风和南风较多。根据《中国地震参数区划图》(GB18306―2001)，本区抗震设防烈度为6度，地震动峰值加速度为。2 地质特征地层矿区在大地构造中的位置属于南华后加里东准地台华夏台隆遂（昌）建（瓯）台拱的南部，在区域地质构造中的笔架山—香林铺中生代复式向斜内的虎庵山—同青桥背斜的东南翼，呈一大致向东倾伏缓波状的单斜，延深至东部被F1逆断层切割，断层上盘的前震旦系地层出露于地表。矿区出露地层有：前震旦纪变质岩群、上三迭统焦坑组、下侏罗统梨山组，中侏罗统漳平组和第四系。焦坑组为煤系地层。⑴前震旦纪变质岩群AnZ主要出露于矿区的西部、东部及北部，为上三迭统焦坑组煤系地层沉积的基底，岩性主要为千枚岩、变质砂岩、云母石英片岩和少量细晶片麻岩及板岩等组成。⑵上三迭统焦坑组T3j主要出露于矿区的西部，而东部及北部仅零星出露，属含煤地层，以第一标志层底部为界，分上、下段。地层厚度由南向北（沿走向）逐渐增大，自0～372米；自西向东（沿倾向）逐渐变薄自218～60米。焦坑组下段为主要含煤段，岩性复杂，岩相变化频繁，厚度变化较大，中下部以厚层状砂砾岩为主，上部为粉砂岩及较稳定的中厚煤层（DE煤层）。焦坑组上段以湖泊相的粉砂岩为主，分布较普遍，岩性变化不甚明显，为良好的隔水层。⑶下侏罗统梨山组本组地层分布较普遍，为煤系地层的盖层。岩性变化不大，以河床相的长石、石英砂岩为主，间夹石英质砾岩和粉砂岩，为矿区的主要含水层。表1-2-1 各地层关系表系 统 组 段 层厚m 岩性特征 接触关系第四系（Q） 0～56 为坡积黄土层，内含滚石、洪积亚粘土，河床冲积砾石层及河漫滩砂土层 角度不整合侏罗系 中统 漳平组 上段 240 砾石成份复杂的砾岩或砂砾岩 假整合 下段 角度不整合 下统 梨山组 上段 240 河床相的长石石英砂岩为主，间夹石英质砾岩和粉砂岩 假整合 下段 240 三迭系 上统 焦坑组 上段 288 湖泊相粉砂岩为主，夹细---中粒砂岩和少量透镜状含砾砂岩 角度不整合 下段 82 中下部以厚层状砂砾岩为主，夹有透镜状砂岩、粉砂岩，并夹凝灰质砂岩，火山角砾岩与凝灰质泥岩。上部为粉砂岩及较稳定的中厚煤层（DE煤层） 前震旦纪变质岩群 不详 千枚岩、变质砂岩、云母石英片岩和少量细晶片麻岩及板岩 ⑷中侏罗统漳平组主要分布在矿区的东部和北部，为砾石成份复杂的砾岩或砂砾岩，分为上下两段。⑸第四系（厚度0～56米，一般厚度12米）为坡积黄土层，内含滚石、洪积亚粘土，常为耕作区，河床冲积砾石层及河漫滩砂土层等。、构造矿区构造的复杂程度中等，为一向东倾伏缓波状的单斜构造，倾角为20～30度，以断层构造为主，褶曲构造也十分发育。矿区内较大的断层均在矿区边缘；井内落差～10米的北东向及南东向中、小断层密布，并往往与褶曲共生，断褶并存导致矿区内倾向及走向地层起伏变化。⑴断层矿区内较大的断层大致有17条，按其性质和延伸展布方向，大致可分为二组：一组，近于南北及北东向的逆断层为主，如F1、F4、F6、F8(北端)及F9；正断层有F2、F16及F20。另一组，近于东西向的正断层为主，如F3、F5、F14及F21，逆断层有F8（西端）及F10。上述断层主要分布在矿区的西部、东部及北部的边缘，而矿区内比较稀少。各主要断层分述如下：F1逆断层：位于矿区的东部边缘，全长约6000米以上，倾向约80°～90°，倾角40°～50°，斜断距大于1000米，为矿井的东部边界。F4逆断层：位于焦坑井田东南部，全长约1850米，倾向110°～ 140°，倾角40°～50°，斜断距小于40米。F16正断层：位于晒口井田中部，全长约1400米，倾角72°，斜断距约50米。F20正断层：位于焦坑及晒口井田中部，全长约350米，向南北两端即消失。倾向110°，倾角80°，斜断距较小而往深部消失。故对煤层没影响。F10平推逆断层（外围原F13）：位于矿区北部边缘，为矿井北部边界，全长约5000米以上，断导走向近东南，倾向往北，地表倾角偏陡约60°～ 70°，斜断距不详。但据矿井巷道揭露，井下小断层甚为发育。晒口井田常见岩、煤层挤压褶曲，且伴随着小断层产生。焦坑井田常见倾向及斜交小断层。⑵褶曲矿区为一往东倾伏的单斜构造，沿走向、倾向呈现次一级褶皱。煤系地层产状变化不大，一般倾向70°～120°，浅部的倾角20°～30°，向深部变缓为10°～25°。主要次级褶曲分述如下：轴向北东褶曲：发育于焦坑组下段角砾岩中，分布在1至6勘探线的西部，两翼宽约150米，幅度20～25米。轴向近东西:分布矿区西部，宽为70～80米，两翼倾角10°～ 25°向东倾伏，延伸约100米。据矿井巷道揭露，煤层沿走向出现向、背斜相间褶曲形态，往深处幅度相对减少，轴向为西偏北，向东倾伏。更次级的小型褶曲一般轴向延深数十米左右，幅度几十公分至十余米，往往与小断层相伴生，两者在成因上具有关联。但这些构造不破坏煤层的连续性。⑶岩浆岩矿区岩浆岩分布广泛，岩种繁多，侵入时代主要有早至中三叠世的印支期，晚三叠世至侏罗纪的燕山早期。主要分布在矿区的西部和南部的边缘，次为东部的F1断层上盘地层之中。前印支期中、酸性岩中主要有白云母花岗岩及石英闪长岩侵入于变质岩中，共同构成煤系地层的基底。燕山期中酸性岩浆岩侵入岩及喷出岩，主要有安山凝灰岩（成煤之前）、石英斑岩、安山斑岩、火山角砾岩及少量辉绿岩等，尤以石英斑岩及安山斑岩对煤层影响较大，呈小型岩墙及岩脉岩沿断层或褶曲走向侵入，造成煤层变薄，尖灭，给开采带来极大的困难。总之，矿井构造类别属中等复杂型。煤层及煤质煤层矿井主要可采煤层为焦坑组下段的DE煤层，属较稳定的简单～较复杂类型可采煤层。顶板岩性为黑色的砂质泥岩，含植物化石碎片，可见黄铁矿条带或结核，局部为粗砂岩，个别直接顶夹～的炭质泥岩伪顶。底板为灰黑色角砾岩或砂砾岩，常相变为含砾砂岩。主要可采煤层特征见表1-2-2：主要煤层特征表表1-2-2煤层编号 煤层厚度(m)最小—最大平均（点数）结构 稳定性 顶板岩性特征 底板岩性特征DE 焦坑井田 —简单至较复杂 不稳定 煤层顶板为细粉砂岩，局部为粗粉砂岩、细砂岩，少数地段夹～厚的炭质泥岩伪顶。一般顶板节理裂隙不发育。煤层直接顶板厚度变化较大，一般由东向西变薄，而个别点至尖灭。 底板主要为角砾岩或砂砾岩，也有见深灰色的细砂岩或粗粉砂岩，岩石一般坚硬而碎，不易产生形变且煤层底板一般含承压水较微弱，具有岩质疏松等特点。 晒口井田 — 煤质： 以亮～半亮型的粉～粉块～块状煤为主，煤质化验结果见表1-2-3。煤质化验结果一览表 表1-2-3煤层编号 工业分析 全硫Sd,t(%) 磷Pb(%) 容重ARD 发热量Qv,d(MJ/kg) Mad(%) Ad(%) Vdaf(%) DE 由上表结果表明：DE煤层为中灰、中硫、低磷、中高发热量的无烟煤。可作为动力、化肥、发电、水泥用煤、民用生活煤等。 矿井开采技术条件 岩石工程地质特征煤层顶板常见灰黑色，薄至中厚层状的细粉砂岩，局部为粗粉砂岩或细砂岩，但个别地方煤层与直接顶间夹一层～米厚的炭质泥岩伪顶，往往在炮采时与煤层一起采出，而影响煤质。底板主要为灰黑色角砾岩或砂砾岩，岩相变为含砾砂岩，也有见深灰色的细砂岩或粗粉砂岩，质硬，不易产生变形且煤层下伏地层（底板）一般含承压水较微弱，对煤层开采影响不大。但由于矿区内构造较发育，局部地段受断层、褶曲和岩浆岩脉的影响，岩石节理裂隙发育，岩石较破碎，局部岩体质量较差，同时局部地段存在较弱夹层，建议在这些地段开拓过程中，应加强维护，防止冒顶事故的发生。 瓦斯、煤尘和煤的自燃根据历年瓦斯鉴定确认该矿为低瓦斯矿井。焦坑井田瓦斯含量为－，瓦斯主要成份是：CH4约，CO2约，晒口井田瓦斯含量为－，瓦斯主要成份是：CH4约，CO2约。但随着开采深度的增加，在独头上山或独头长巷、通风不良处易造成CO、CH4等有害气体聚集，在今后矿井生产过程中应加强矿井通风管理，经常进行瓦斯监测，做好生产过程中防尘、防爆、防自燃工作，以防意外事故发生。矿区的无烟煤的挥发分为3%左右，无煤尘爆炸危险，建矿至今从未发生过粉尘爆炸事故。煤矿无烟煤燃点较高，不易发生自燃，但在矿井井田局部块段的顶层煤，由于顶层煤中含硫量突然变高，在此煤层开采揭露后硫化物迅速氧化放热，若通风不良，散热不及导致煤层氧化放热聚集，最终发生煤层自燃。晒口煤矿煤层自燃现象仅局部块段会发生，采用跟底进尺，后退回采的开采方法，采用工作面煤壁洒水等措施可以防止煤层自燃现象的发生。水文地质山区地形，地表排泄条件好。地表水系发达，主要水源是河流及降雨。降水丰富、集中在4－7月，年平均降雨1200－1300mm/年，降水量1700－1800mm，是矿坑充水的主要来源。岩性单一，以碎屑岩为主，含水性质单一，均为基岩裂隙水，由于含水层受构造裂隙控制，具有穿层性和和相互分隔的特点，各个含水带之间联通性差。晒口煤矿大部分煤层位于河流侵蚀面以下，虽然富屯溪、洒溪流经矿区，因留设了有效的保护煤岩柱，河水下渗微弱，对矿区充水影响不大。矿井的主要充水方式有三种基本类型：Ⅰ类：大气降水、地表水、潜水 → 矿区浅部采动裂隙及构造裂隙 →采空区新生含水层 → 采掘工作面涌出。Ⅱ类：大气降水、地表水、潜水 → 承压含水层 → 构造裂隙 → 采掘工作面涌出。Ⅲ类：承压含水层 → 覆岩冒落带、裂隙带两带 → 采掘工作面涌出。井田的水文地质条件属基岩裂隙类简单型。根据福煤（邵武）煤业有限公司晒口煤矿提供的矿井涌水量数据，-200m～-600m水平平均涌水量，最大涌水量，其中，-200m～-400m水平平均涌水量，最大涌水量。地温根据福建省煤炭工业（集团）有限责任公司于2006年5月18日提交的《福建省邵武市邵武煤矿资源/储量核实报告（焦坑及晒口井田）》和矿方提供的技术资料，晒口煤矿平均地温梯度G＝℃/100m，介于℃/100m和3℃/100m，属于中常温类矿井。根据地质报告，预计在矿井-400～-600水平，地温将达到27℃～30℃。矿区开采情况晒口煤矿范围原为邵武煤矿开采，其煤炭开采历史悠久，早自清朝光绪二十三年至民国元年，由盐商陈远复主办开采；民国元年至三十六年，由义记公司开采，主要采焦坑井田浅部（即云坪寺之北至焦坑村北东一带）露头煤，均为私人小煤窑土法开采。1958年—1963年，开始有计划地进行建井开采工作，但仍以小煤窑开采为主。重点开采焦坑井田的浅部煤层，日产约500吨，几年总产量约万吨。1960年起由省燃料局正式接收为省属企业，正式命名为邵武煤矿，并于1959年开始由省燃料局设计院对矿井进行总体规划设计，设计矿井服务年限为45年。焦坑井田一号井主平峒1959年6月动工兴建，1964年6月投产，以平硐—暗斜井方式开拓，设计生产能力为21万吨/年。晒口井田二号井于1960年开始兴建，1961年1月正式投产，以片盘斜井方式开拓，设计生产能力为15万吨/年。随着开采水平的延深，原有的生产系统满足不了矿井生产能力需要，为实现焦坑—晒口井田联合集中生产，扩大矿井生产能力，1972年由省煤炭工业设计院对矿井进行技改扩建设计，1973年4月至1974年5月新建一对箕斗斜井至-40水平，将一、二号井-40水平运输大巷贯通，构成统一的运输提升系统，箕斗主斜井负责提煤，副井负责供电、排水，技改扩建后矿井生产能力增至45万吨/年。为了开采-200和-400水平煤炭资源，从1981年开始由省煤炭工业设计院对第三、四水平开拓延伸进行设计，在二号井副井旁新掘一条908m长的新副井至-200水平，箕斗主斜井往下延伸至-200水平，形成-200水平生产系统。该系统于1993年建成投入使用。随着资源逐渐枯竭，1995年重新核定矿井生产能力为21万吨/年。第二部分 1． 矿井自然环境和地质概括矿区地貌系属起伏不平的中至低山区，主要山脉走向呈北北东—南南西、一般海拔标高为200—350米，最高点云屏山，海拔标高为米；而长年性地表水流发育的富屯溪，则为本矿区最低侵蚀基准面，其海拔标高约178米。本地表水系主要为富屯溪，最大流量为6500m3/s，最小流量为，平均流量为，洪水期水位最高标高达+，枯水期河流最低标高+170m，流量随季节性变化。其次为晒溪，河床最低标高+，最高洪水位+米,洪水期最大流量为，最小流量为，流量随季节性变化。本区属亚热带潮湿性气候，据邵武市气象局资料，每年4~6月为雨季，11月至次年1月为旱季，历年平均降水量为，气候温和，雨水充沛。2．地层含水性矿区出露地层有前震旦纪变质岩群、上三迭统焦坑组、下侏罗统梨山组，中侏罗统漳平组和第四系。现对各地层的富水性简述如下：⑴、前震旦系变质岩群主要出露于矿区的西部、东部及北部，为上三迭焦坑组煤系地层沉积的老基底，岩性主要为千枚岩、变质砂岩、云母石英片岩和少量细晶片麻岩及板岩等组成。⑵、三叠系上统焦坑组主要出露于矿区的西部，而东部及北部仅零星出露，属含煤地层，系山麓堆积相---冲积相的角砾岩、砂砾岩及砂岩，湖泊相的粉砂岩、细砂岩或透镜状砂岩、砾岩和煤层等。地层厚度由南向北（沿走向）逐渐增大，自0---372米；自西向东（沿倾向）逐渐变薄自218---60米。焦坑组上段风化带为弱含水层，单位涌水量、渗透系数为。焦坑组上段以湖泊相的粉砂岩为主，夹细---中粒砂岩和少量透镜状含砾砂岩等组成，中厚层状、层理发育，含植物化石碎片偶见少量瓣鳃类动物化石，本地层分布较普遍，岩性变化不甚明显，为良好的隔水层。⑶、侏罗系下统梨山组本组地层分布较普遍，系为煤系地层的盖层。岩性一般纵横变化不大，以河床相的长石、石英砂岩为主，间夹石英质砾岩和粉砂岩，为矿区的主要含水层。由于基岩裂隙发育不均一，该含水层可分为相互分隔的三个含水带，其中中带即第二含水带中等含水、单位涌水量、渗透系数为，其他两个带均为弱含水带。⑷、第四系残坡积层和冲洪积层为坡积黄土层，内含滚石、洪积亚粘土，常为耕作区，河床冲积砾岩石层及河漫滩砂土层等。主要分布于富屯溪，晒溪两岸及矿区西部山脚一带，河岸以冲积层砂、砾石为主，山脚一带以坡积含砂土为主，渗透系数。3.构造含水性和导水性晒口煤矿主要构造以断层为主，分别为近于南北及北东向的逆断层为主以及近于东西向的正断层为主。大断层都在矿区边缘，井内落差米的北东向及南东向中小断层密布，断层导水性弱或基本不导水。4矿井充水条件充水水源分析⑴大气降水大气降水是矿区的主要补给水源，它通过地表潜水层及采空区塌陷裂隙补给深部裂隙承压含水层中，成为矿坑的直接补给来源。⑵裂隙含水岩层水主要赋存于三叠系上统焦坑组（T3j）砂岩、砂砾岩、含砾砂岩的裂隙中。含水层呈透镜体分布，浅部富水性中等~弱；深部富水性弱～极弱。主要表现为顶板的滴水和渗水，通过调查分析煤层底板的涌水量极小，底板突水的可能性极小。充水通道分析矿井充水的水源主要是大气降水，其次是地表水和潜水。主要充水通道是煤层采动时上覆岩层被破坏造成“两带”沟通引起的山体基岩和表土裂隙，塌陷区域，以及采动使断褶构造活化而形成的断褶导水带。5矿井涌水量、水害预测及其评估-40m水平涌水量由一采区、二采区、三采区涌水量构成，-200m水平涌水量由五采区、六采区、七采区涌水量构成。矿井排水主要是通过-200m水平中央水泵抽水至-40m水平中央水泵，再由－40中央泵房经箕斗井两趟管路排至地面后流入富屯溪。-200m～-600m水平平均涌水量，最大涌水量，其中，-200m～-400m水平平均涌水量，最大涌水量。通过矿区水文地质特征及充水分析，矿井主要充水因素为大气降水、地表水、线状断层带、基岩裂隙水。通过开展矿区水患现状调查，分析矿井水害现状，矿井目前无大的水害威胁。通过对矿井实际涌水量观测，矿井目前实际观测的最大涌水量为880m3/h，平均涌水量为580m3/h。近些年本矿开采老空区已封闭，留有排水口，存在小部分积水基本能通过排水口排出，对下部的开采影响较小。晒口煤矿目前的排水能力满足生产要求，但仍要做好季节防治水工作。6.矿井防水害措施矿井主要充水因素为大气降水、含水岩层和采空区积水。矿井地表水体为沟谷水，含水岩层富水性弱，断层导水性弱，地表水和地下水对开采影响不大，但为了做到预防为主，确保矿井正常生产，对于强降雨后，对采空区的补给，在矿井生产过程中必须做好以下防治水措施：1、煤矿企业必须在雨季来临前，派专门人员对防治水工作进行全面检查。2、矿井生产时，应做好水文地质调查工作，在矿井范围内进行水患分析预报；加强职工防治水知识教育，特别是透水预兆、应急措施知识的普及教育；坚持“有疑先停、有疑必探、先探后采（掘）”的原则，配备探放水设备。3、各矿井在开采下山水平时，要对各矿井主平硐及以上水平的矿井水采取“堵、截、引”等措施排出地面，留设足够隔水煤柱，严防上水平的通过钻孔裂隙带直接馈入下水平，造成额外排水负担。4、在各个生产水平开采过程中，必须留设足够的隔水煤柱、采空区煤柱、护巷煤柱、断层隔离煤（岩）柱、矿井边界煤柱等保安煤柱，确保矿井安全生产。5、矿井在开采过程中必须做好水文观测工作，应根据实际涌水量情况，及时扩大水仓容量和更换相应型号、功率的水泵。同时做好水泵及其供电线路维护工作，保持井下排水设备完好和正常运转，确保有足够的排水能力。6、断层为弱导水或局部弱导水，对矿井充水一般无威胁。但矿区中褶皱构造发育，一般在背斜轴部由于张性裂隙的发育，会形成较大面积的含水层，且含水量较大。对此断裂带、构造带应加强矿山地质及水文地质工作，密切注意井巷围岩、断层破碎带、掘进面等涌水特征，发现顶板淋水加大，顶板来压等透水预兆时，应立即停止作业，采取防范措施。
张文忠 周尚忠 孟尚志 赵军 莫日和
( 中联煤层气有限责任公司 北京 100011)
摘 要: 柳林区块位于山西省西部，西邻黄河，前期勘探和试生产显示该区块煤层气勘探开发具有广阔的前景。为尽快在该地区实现煤层气商业化生产，最大限度地满足当地对煤层气资源的需求，寻找煤层气富集高产区显得至关重要。本文根据柳林地区煤层气赋存特征与地下水化学场、动力场的耦合关系，探讨了水文地质条件与煤层气富集成藏的关系，结果显示柳林区块地下水顺地层向西部深处流动，越往西部深处水动力越弱，越有利于煤层气的富集成藏。
关键词: 柳林区块 煤层气 水文地质条件 富集成藏
基金项目: 国家科技重大专项 “大型油气田及煤层气开发”项目 62 ( 2011ZX05062)
作者简介: 张文忠，男，工程师，1979 年出生，博士，2009 年毕业于中国地质大学 ( 北京) ，现在中联煤层气有限责任公司工作，电话: 01064297957，邮箱: zwz98413@163. com。
Hydrogeologic Conditions and Its Influence on Coalbed Methane Accumulation in Liulin Block，Shanxi Province
ZHANG Wenzhong ZHOU Shangzhong MENG Shangzhi ZHAO Jun MO Rihe
( China United Coalbed Methane Co. ，Ltd. ，Beijing 100011，China)
Abstract: Liulin Block lies in the west of Shanxi Province，previous exploration and trial production indi- cates that this block has vast potential for future development. For the purpose of realizing CBM commercial produc- tion，it’ s vital to find CBM-rich areas and high-yield areas. According to the spatial coupling relation of CBM ac- cumulation with groundwater geochemical field and dynamic field，this paper discusses the relationship between hydrogeologic conditions and CBM accumulation. The result shows the ground water of Liulin Block flows from northeast to southwest，the hydrodynamic condition is weak in the west and it is more suitable for CBM accumula- tion.
Keywords: Liulin Block; coalbed methane; hydrogeologic condition; accumulation
煤层气是煤在煤化作用过程中生成，主要以吸附状态赋存于煤层内的以 CH4为主要成分的非常规天然气。煤层气是优质的能源和基础化工原料，具有热值高、污染少、安全性高的特点，是石油和天然气等常规地质能源的重要补充。煤层气同时又是一种有害的危险气体，煤层气中CH4的温室效应约是CO2的21倍，对大气臭氧层造成的破坏是CO2的7倍(赵庆波等，1998)，对生态环境破坏性极强;煤层气的易燃易爆性也严重危及着煤矿的安全生产，因此，对煤层气有效利用，对于缓解我国能源供应的紧张局面、减少温室气体排放、提高煤矿的安全生产及拉动其他相关产业的发展具有重要的意义。
柳林区块位于山西省西部，河东煤田中部，西邻黄河，面积约183km2。柳林区块位于鄂尔多斯盆地东缘中部的离石鼻状构造上，主体构造为一个弧顶向西突出的弧状褶皱。区块内断层较少，仅在区块北部发育由聚财塔南北正断层组成的地堑及其派生的小型断层。柳林地区发育煤层14层，其中山西组5层，自上而下编号为1、2、3、4(3+4)、5号煤层;太原组9层，自上而下编号为6上、6、7、7下、8+9、9下、10、10下、11号煤层。其中山西组的2、3、4(3+4)、5号煤层，太原组的8+9、10号煤层为煤层气勘探开发的主力煤层(任光军等，2008)。
1 柳林区块水文地质条件概述
含水层类型及分布
柳林地区有六套主要含水层组，分别是:奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组、二叠系上、下石盒子组和石千峰组砂岩裂隙含水层组、三叠系砂岩裂隙含水层组与新近系、第四系砂砾石(岩)孔隙含水层组(图1)。其中石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组和二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组是与煤层气开采直接相关的两套含水层组。
奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组由上、下马家沟组和峰峰组组成，为一套以石灰岩、泥灰岩、白云岩等碳酸盐岩为主的浅海相沉积，在柳林区块以东外围大面积出露，该套含水层组呈单斜构造，自东向西埋深逐渐增大，含有丰富的岩溶水，是区域的主要含水层系。
石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组主要由石炭系上统太原组间夹于碎屑岩中的5层石灰岩(L1－L5)组成，在区块东部的大沟谷中零星出露，由东向西，埋深逐渐增大(图2)。储水空间主要是构造、溶蚀裂隙以及溶蚀孔洞，富水性在不同地点差别较大。柳林区块东缘岩溶发育，连通性好，接受补给容易，富水性较强。向西随着地层埋深的逐渐增大，灰岩的岩溶、裂隙逐渐变得不是很发育，富水性也逐渐变差，总体来说，该套含水层组的富水性是较强的。
二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组由K3砂岩组成，在柳林区块东界外围有零星出露，含水层砂岩裂隙大部分充填方解石脉或钙质薄膜，开启性、连通性较差，储水空间小，富水性较弱。
二叠系上、下石盒子组和石千峰组砂岩裂隙含水层由下石盒子组K4砂岩及上石盒子组和石千峰组的砂岩组成。K4砂岩节理、裂隙较发育，由于开启性差，且多充填方解石脉或钙质薄膜，再加上补给条件的限制，富水性差。上石盒子组和石千峰组砂岩富水性也较弱。
三叠系砂岩裂隙含水层组以砂岩裂隙含水层为主，在柳林区块西南部与聚财塔地堑中出露，其富水性较差。
图1 柳林区块含水层系划分图
新近系、第四系砂砾石(岩)孔隙含水层组中孔隙发育，接受大气降水补给，形成孔隙潜水，受地形、补给条件及其分布面积的限制，富水性一般不强，经短途径流即排向河道或沟底补给地表水或渗入下伏岩层裂隙中，集中排泄时形成下降泉。
流体场特征
地下水补、径、排条件
柳林区块地层总体向西倾伏，区域水文地质条件简单，为一西倾宽缓单斜蓄水构造，大气降水和东部灰岩的侧向补给是区块内所有地下水的主要补给源，有时大气降水成为各主要含水层唯一的补给源。地表河流多为季节性河流，不利于地下水补给或者补给量很小。受单斜构造的控制，柳林区块各主要含水层基本上都是在东部地层出露区接受大气降水的补给，然后由浅部流向深部。
图2 柳林区块水文地质简易剖面图
柳林区块地下水水位高程呈北高南低、东高西低的总体背景。地下水主要表现为顺层向深部流动，随侧向距离的延长，径流强度逐渐减弱。在山西组埋深大于500m处，地下水径流速度已经很缓慢，地下水径流基本处于滞流状。煤层底部奥陶系地层也表现出东、北部较高，逐渐向西、南部降低的一致趋势。
根据围岩含水层对煤层供水强弱，将柳林区块煤层水分为三种类型。①煤层顶板为灰岩溶蚀孔型含水层，对煤层供水较为充足，煤层产水量大，石炭系太原组8号煤层属于此种类型;②煤层顶板或底板为砂岩孔隙、裂隙型含水层，对煤层供水有限，煤层产水量一般不大，二叠系山西组4号煤层属于此种类型;③煤层顶、底板皆为泥质岩，供水性差，渗透到煤层中的水极少，只有在断层或裂隙发育的部位才能提供给煤层，山西组5号煤层属于该种类型。
地下水化学特征
水化学成分是地下水运动的真实记录。煤层水化学研究是为了阐明地下水循环特征。柳林区块煤层水化学成分阴离子以HCO－3为主，含量一般2100～2400mg/L，8号煤层水的HCO－3含量略高于4、5号煤层水;其次是Cl－，另外含有少量CO－3和SO2－4。阳离子以Na+占主导，含量1300～1800mg/L，还含有少量K+、Ca2+、Mg2+和NH+4;pH值～。
柳林区块4、5号煤层水矿化度高于8、9号煤层水，反映8、9号煤层水的活跃程度较高，4、5号煤层气富集的水文地质条件要好于8、9号煤层。
2 水文地质条件与煤层气富集的关系
水文地质控气作用
煤系地层的水文地质条件是影响煤层气富集、保存、成藏及开采的重要地质因素之一。不同水文地质条件下，煤层瓦斯的富存条件不同，含气饱和度不同，造成煤层瓦斯含量的差别很大。某些水文地质条件对煤层瓦斯保存有利，而有些水文地质条件对煤层瓦斯保存却十分不利。水文地质控气作用可概括为三种特征:①水力运移逸散控气作用;②水力封闭控气作用;③水力封堵控气作用(叶建平等，2001)。水力封闭作用和水力封堵作用有利于煤层气的保存，而水力运移逸散作用则造成煤层气的散失。一般而言，地下水压力大，煤层气含量高，反之则低。地下水的强径流带煤层气含量低，而滞流带煤层气含量高。
水力运移逸散控气作用
水力运移逸散控气作用常见于导水性强的断层构造发育区，通过导水断层或裂隙，沟通煤层与含水层，水文地质单元的补、径、排系统完善，含水层富水性与水动力强，含水层与煤层水力联系较好，在地下水的运动过程中，地下水携带煤层中气体运移而逸散。
水力封闭控气作用
水力封闭控气作用发生于断裂不甚发育的宽缓向斜或单斜中，而且断裂构造主要为不导水性断裂，特别是一些边界断层，具有挤压、逆掩性质，成为隔水边界。水力封闭控气作用一般发生在深部，地下水通过压力传递作用，使煤层气吸附于煤中，煤层气相对富集而不发生运移，煤层含气量较高。
水力封堵控气作用
水力封堵控气作用常见于不对称向斜或单斜中。在一定压力差条件下，煤层气从高压力区向低压力区渗流，或者说由深部向浅部渗流。压力降低使煤层气解吸，因此在煤层露头及浅部是煤层气逸散带。如果含水层或煤层从露头接受补给，地下水顺层由浅部向深部运动，则煤层中向上扩散的气体将被封堵，致使煤层气聚集。
地下水化学特征对煤层气成藏的影响
对于含煤地层来说，不同类型的地下水反映不同的矿化度、盐度，而不同的矿化度、盐度对煤层气藏的影响不尽相同。因此，不同类型的地下水对煤层气成藏起着不同的作用。按地层水的化学性质，可将地层水分为CaCl2型、NaHCO3型和Na2SO4型三类。一般CaCl2型水是深层成因水，往往位于承压区，具有较高的矿化度。承压水封闭区煤层封闭条件较好，煤层气成藏条件有利，但承压水区煤层埋深往往大于1000m，孔渗条件较差，虽利于成藏，但不利于煤层气的开发。低矿化度的Na2SO4型地下水是地表补给水的标志，处于补给区或泄水区附近，煤层埋深较浅或侧向煤层已出露地表，是地表水沿露头区渗入煤层后产生水力交替的产物，常常与甲烷风化带相对应，煤层气成藏条件差。NaHCO3型地下水的矿化度介于前两者之间，煤层埋深主要在250～1000m之间，煤层埋藏适中，水力交替滞缓，在渗入水与地层水的接触面水流相反，产生局部滞流带，地层水流动不畅而形成超压，从而形成封堵型煤层气藏。
柳林区块煤层气富集特点
柳林区块地层水以NaHCO3型为主，局部地区有CaCl2或Na2SO4型(图3)，总矿化度东低西高，纵向上，总矿化度由浅到深有逐渐增大的趋势，山西组地层水的Cl－含量明显高于太原组，反映了山西组地层水的封闭性要好于太原组。柳林区块上古生界煤系地层水化学特征显示出该区块的地层水与地表连通，但属较稳定承压水动力系统，相对较高矿化度的NaHCO3水型显示其对烃类的较好保存条件，并且在400m左右的埋深，Cl－含量能达到1000mg/L左右，为很有利于煤层气富集的水化学条件(王明明等，1998)。
图3 柳林区块山西组地下水化学类型分布图
综合来讲，可根据柳林地区煤层气赋存特征与地下水化学场、动力场的耦合关系，来探讨水文地质条件与煤层气富集的关系。水文地质参数、水位标高、矿化度、影响半径，都将对煤层气的生产能力产生显著影响。高含气带分布规律与地下水系统划分、水动力条件、矿化度分布规律具有对应关系。就柳林地区的水动力条件和水文地球化学特征来说，地下水顺地层向西部深处流动，且越往西部深处矿化度越大、水动力越弱，对煤层气富集越有利。
3 柳林区块煤层气成藏模式
柳林区块太原组与山西组煤层以焦煤、瘦煤为主，煤层气的富集表现为高含气量与厚煤带的叠合区域。埋深与水动力条件在很大程度上控制了煤层气的富集程度。
太原组煤层气成藏模式
太原组8+9、10号煤层为单斜水动力封闭成藏(图4)。由于补给区与径流区均在柳林区块外，柳林区块多为弱径流与滞流环境，有利于煤层气的保存。由北东向南西方向，随埋深加大，地层压力增加，煤层含气量相应增高。区块西南方向地下水径流作用弱，理论上有利于煤层气富集保存，虽然吨煤含气量可观，但由于富水性强，储层压力大，排水降压困难。加之煤层在此分岔变薄的趋势，不利于煤层气开发。
图4 柳林区块太原组单斜水压封闭成藏模式图
山西组煤层气成藏模式
山西组3+4、5号煤层顶板主要为泥岩封盖，局部为粉砂岩，顶底板含水性较弱，虽然存在顶板砂岩裂隙含水层，但整体上不存在水动力运移逸散作用，含气饱和度达90%以上，为区域有效盖层气压封闭成藏(图5)。煤层厚度与埋深是煤层气富集的主控因素，柳林区块煤层含气量整体上随埋深增加逐渐增大，厚煤带发育区为煤层气富集的有利地区。
图5 柳林区块山西组盖层气压封闭成藏模式图
4 结论
水动力条件直接影响着地层压力分布及流体的运移，由此改变吸附气与溶解气和游离气间原有的平衡，从而影响到煤层气的富集与保存。
柳林区块太原组8号煤层与顶板灰岩为同一水动力系统，由于煤岩基质和地层水中存在较大的浓度梯度，煤岩中甲烷气体不断向上逸散，继而被交替地层水带走而难以保存在煤层中。因此，柳林区块太原组煤层整体含气饱和度偏低，含水饱和度较高，对后期排水降压不利。
柳林区块山西组3+4、5号煤层顶板主要为泥岩封盖，局部为粉砂岩，顶底板含水性较弱，虽然存在顶板砂岩裂隙含水层，但整体上不存在水动力运移逸散作用，含气饱和度达90%以上，煤层气开采条件较好。
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贾十军 陈富荣 高章红
（安徽省地质调查院，合肥230001）
摘要：巢湖沉积物营养元素、重金属元素含量偏低，富集Ce、Sr、Na2O。元素分布形成三个地球化学区，主要受湖泊地质背景及沉积环境控制。河流携带元素沉积序列为：入湖口附近沉积Cd、P、Pb、Zn、As、S；入湖水流两侧及前缘3～8km处沉积Ni、Cr、Cu、N；湖泊边缘沉积Zr，湖泊中心沉积Ti。忠庙—姥山隆起对污水向东半湖扩展有限制作用。
关键词：巢湖；沉积物；地球化学特征
1 引言
安徽省江淮流域生态地球化学调查跨越长江、淮河两大流域，区内湖泊众多，包括淮河流域的瓦埠湖、窑河（湖）、焦岗湖、安丰塘，长江流域的巢湖、龙感湖、大官湖、泊湖、武昌湖、破岗湖、菜子湖、白荡湖、枫沙湖、黄陂湖、升金湖、石臼湖，其中以巢湖水域面积最大，已列入国家湿地保护名录。由于工农业污染的影响，巢湖水体污染严重，成为国家重点治理的“三湖三河”之一。本次调查系统采集了上述16个湖泊0～20cm湖底沉积物样品633件，深层沉积物（以下或基底以上20cm）样品168件，测定了54项指标，获得了巢湖湖底沉积物基础地球化学调查数据，为不同地质背景区湖泊沉积物元素地球化学特征的对比研究提供了基础资料。
2 巢湖水文环境及地质背景特征
巢湖具有城市供水、水产养殖、农田灌溉、旅游和航运等多种功能，也是规划中引江济淮工程中重要的调水水源地。根据湖泊水深及湖泊沉积物厚度，整个湖泊可以分成西部、中部、东部3个沉积（沉降）中心，西部沉积区以忠庙镇—北闸镇为界，东部沉积区以花塘镇—高林桥镇为界（图1）。巢湖补给水源为南淝河等八条主要河流，主要污染河流为流经合肥市区的南淝河、十五里河，水质为劣Ⅴ类；次为流经肥西县城的派河，水质为Ⅳ～Ⅴ类；其他河流一般为Ⅲ～Ⅳ类水质。巢湖水污染区主要分布在西部，水质多为Ⅴ～劣Ⅴ类，超标指标主要为TN、TP、CODMn，而东部水质明显好于西部。
巢湖为断陷成因湖泊，郯庐断裂带沿北岸忠庙－南岸北闸贯穿巢湖，湖泊沉积基底多为第三纪—第四纪地层。环巢湖地质背景特征：南东侧巢湖市—散兵镇近岸滨湖带是以寒武纪—二叠纪碳酸盐岩为主的沉积岩，北侧长临河—忠庙近岸滨湖带为侏罗纪、白垩纪碎屑岩及元古代浅变质岩和变质岩浆岩分布区，北西侧长临河—罗大郢主要为第四纪河流冲积物，其他地段多为晚更新世黄土（图2）。入巢湖河流物源区地质背景特征：北西部的南肥河、十五里河均为晚更新世黄土；西部派河、丰乐河的远源为大别群变质岩，近源为火山岩、碎屑岩及晚更新世黄土；南部的白石山河、兆河主要为侏罗纪火山岩及晚更新世黄土；北东部柘皋河是以晚更新世黄土为主，局部出露震旦纪－寒武纪碳酸岩。总体上来看，物源区的地质背景是以晚更新世黄土为主。
图1 巢湖沉积物等深线图
图2 巢湖周边成土母质分布图
3 巢湖沉积物元素地球化学特征
元素含量特征
巢湖表层及深层沉积物地球化学参数特征见表1。表层沉积物As、Hg、CaO变异系数在～之间，反映这些元素在表层沉积物中分布不均匀，Cd、Cu、Mo、Ni、P、S、Sb、Zn、MgO、有机质变异系数在～之间，这些元素分布较均匀，其他元素变异系数均小于，呈均匀分布。
表1 巢湖表层沉积物及深层沉积物地球化学参数统计表
注：氧化物、N、P为％，pH为无量纲，其他元素为mg/kg；表/深（为表层沉积物平均值/深层沉积物平均值）；表/土（表层沉积物/黄土母质分布区表层土壤平均值）。
巢湖表层沉积物元素平均含量与深层沉积物相比：CaO、Hg明显偏高（比值系数≥），As、Mo、S、Sr则高于深层（比值系数～），而Ni、TFe2O3明显偏低（比值系数～），其他元素含量基本接近，比值系数在～之间。
与上游黄土母质分布区表层土壤平均值相比：富集Cd、Sr、Na2O、CaO（比值系数～），Cr、Cu、Mo、N、Ni、P、Pb、S、Sb、TFe2O3、Al2O3含量低于表层土壤（比值系数～），而As、有机质显著低于表层土壤（比值系数＜），其他元素平均含量基本接近。
与沿江湖泊表层沉积物相比（表2）：Na2O、Zr、Ce、Sr等明显高于沿江湖泊（比值系数≥），Ti、B、U、SiO2等与沿江湖泊相近（比值系数～），其他元素均低于沿江湖泊（比值系数＜），尤以As、Cd、Cu、S、Mo、Se、V、有机质等表现的最为突出，不足沿江湖泊沉积物含量的一半。
表2 巢湖与沿江湖泊表层沉积物平均值比值系数表
元素地球化学分布特征
基于表层沉积物中Cu、Cd、Zr、Ti、N等多元素地球化学场分布特征，将巢湖划分为东、中、西部3个地球化学区（图3、5），与巢湖的3个沉积（沉降）中心具有很好的对应关系（图1）。表明湖泊的沉积环境直接影响元素在湖泊中的沉积与分布规律。
图3 巢湖沉积物地球化学分区图
注：底图为Cu元素地球化学图
图4 巢湖沉积物及湖水酸碱度（pH）图
注：底图为沉积物pH值，标注数字为水pH值
图5 巢湖表层沉积物Zr、Cd、N、Ti地球化学图
巢湖沉积物pH值由西向东逐渐增高（图4），中、西部呈中性，东部为碱性；而西部湖水pH值多小于8，中、东部pH值均大于8；沉积物与水体酸碱度在空间上分布趋势基本一致。
东部的Zr、Ti、Hg、SiO2、Pb为低背景区（图5），N为背景区，其他元素呈高背景分布；西部的Ti、Pb、N、Hg、Cd、K、Zn、As、Cu、P、有机质以高背景为主，CaO、Zr、SiO2以背景～低背景为主；中部的大部分元素含量均低于东、西部，除SiO2、Zr为高背景外，其他元素多呈低背景分布。
4 元素在湖泊中的沉积规律
由于湖岸平直，河流入巢湖后，受水动力、水化学条件变化的影响，元素有着明显的沉积序列。Zr一般在河流入湖口及沿岸沉积（图5），Cd、P、Pb、Zn、As、S等元素仅在河流入湖口附近沉积，Cu、Ni、Cr、N等元素在经过与湖水交换后，一般在入湖水流两侧及前缘3～8km处沉积，Ti元素则迁移至湖泊中心沉积。河流入巢湖口元素沉积特征见表3。
表3 河流入巢湖口元素沉积特征统计表
注：＋在河流入湖口附近沉积，－在河流入湖口处一般不沉积。
不同河流由于携带的元素形态不同及河水化学性质不同，元素沉积次序存在差异。南肥河、十五里河污染物含量较高，河水（pH值左右）与正常湖水（pH值左右）中元素含量差异较大，Cd、Hg、As、S、Pb、P、有机质等在河流入湖口附近沉积，一般距河口4～6km范围内，而MgO、K2O、Al2O3、Mn一般远离河口沉积。
5 污染河流对巢湖水质的影响
流入巢湖污染严重的河流有南肥河、十五里河，次为派河，均分布在西半湖，污染指标包括重金属元素、营养元素和有机物等，污染物来源主要为工业废水和生活排污等，丰乐河又是造成西半湖水体富营养化P、K元素的重要来源。上述河流污染物的大量带入，致使西半湖水质多为V～劣V类，从而造成西半湖水质明显劣于东半湖。
与沿江湖泊相比，巢湖水体中的Cd、Cr6+、Be、Mn、F、Se、Mo、氰化物等明显偏高（图6），其中Cd最高浓度含量为，超标严重。
图6 巢湖水与沿江湖群湖水元素含量对比图含量单位：mg/L
河流污染水体对巢湖水质的影响方式和范围。南淝河等污染水体流入巢湖后，Cd、Hg、Fe、Mn、Cr6＋、Pb、Zn等元素沿西半湖北东侧为中心，向南呈扩散态势，形成连续分布、逐渐降低的污染带（图7），污染范围主要限制在忠庙—姥山隆起以西的区域，该区也是蓝藻灾害频发地区。
巢湖水体pH值也具有相似的分布特征（图4），以忠庙—姥山隆起为界，西部湖水pH值多数小于，沉积物pH小于；东部湖水pH值多在以上，沉积物pH大于，其中东区湖底表层沉积物pH值均在以上。
6 结束语
巢湖沉积物中显著富集Na2O、Zr、Ce、Sr，而多数营养元素和重金属元素较其周边土壤和沿江湖泊沉积物含量偏低，含量基本接近的为稀土、稀有和化学性质相对稳定的W、Ti、Zr等元素。
巢湖沉积物地球化学分区明显，东、中、西区与湖泊3个沉积中心相一致。由于物源区有高背景地质体分布，东区重金属元素含量高、分布范围大，说明湖泊沉积物中元素的含量和分布特征主要受控于物源区地质背景，其次为沉积环境的影响，而河流的带入对地球化学场的影响是有限的。
输入巢湖元素的沉积序列为：河口及沿岸沉积Zr——河口附近沉积Cd、P、Pb、Zn、As、S——入湖水流两侧及前缘（3～8km）沉积Ni、Cr、Cu、N——湖泊中心沉积Ti。
图7 巢湖水体镉地球化学图Cd单位为mg/L
河流污染物对巢湖水质的影响要大于沉积物，污染水体的扩散受控于湖底地形，其污染影响范围往往限于西半湖，也是蓝藻灾害频发区域。
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Geochemical Features of Sediments in the Chao Lake
Jia Shijun,Chen Furong, Gao Zhanghong
(Anhui Institute of Geological Survey, Hefei 230001)
Abstract: Sediments in the Chao Lake are somewhat low in nutritious and heavy metal elements and rich in Ce, Sr and Na2O. Distribution of elements leads to formation of three geochemical zones substantially under control of the geologic background of the lake and sedimentary environment. The depositional sequence of elements carried by the river is like this: Cd, P, Pb, Zn, As and S at where the river joins the lake, Ni, Cr, Cu and N at both sides of the stream entering the lake and 3 ～8 km in the front, Zr at the margin of the lake, and T at the center of the lake. The Zhongmiao-Mushan Rise plays a role in confining the extension of polluted water to the eastern half of the lake.
Key words: The Chao Lake; Sediments; Geochemical features
巢湖水系多属于亚热带湿润性季风气候。该流域多年平均气温为16摄氏度，极端最高气温摄氏度，极端最低气温零下摄氏度。相对湿度76%。多年平均年降水量1215毫米，其中汛期5——8月降水量占年降水量51%。流域最大年降水量1986毫米发生于1991年；最小降水量672毫米，发生于1978年。多年平均径流量亿立方米，51%的径流量集中再汛期5——8月。暴雨主要集中在汛期5——8月，总体分布规律是南大北小。除长江洪水顶托倒灌外，流域内洪水由暴雨形成。1954年全流域性大暴雨，又遭遇长江历史最高洪水位，致使巢湖最高洪水位达。1991年连续两次发生大暴雨，雨量极大，持续时间长，但长江水位相对较低，巢湖最高洪水位为米。历史最大洪水位又1849年和1931年。
天然石英的主要成分为SiO2，属三方晶系，有α?C石英，β?C石英，α?C鳞石英，β1?C鳞石英，β2?C鳞石英，α?C方石英，β?C方石英，柯石英，斯石英等同质多象变体。其中α?C石英在自然界分布极广，是许多火成岩、沉积岩和变质岩的主要造岩矿物。α?C石英，又是花岗伟晶岩脉和大多数热液脉的主要矿物成分。在伟晶岩脉晶洞和变质岩系中的石英脉内，α?C石英，能形成结晶完好的晶体——水晶。 人类对石英的认识和利用可谓由来已久，古人称水晶为“千年之冰”，将其作为饰品和宝物。随着工业技术的发展，石英因具有优越的性能在许多领域得到了广泛应用。比如：水晶用来制作压电元件、石英玻璃的原料等，应用于电子、光学材料等行业；石英砂是玻璃、陶瓷、铸造、耐火材料、冶金等行业的主要原料；石英粉是陶瓷、无碱玻璃纤维、电子塑封填料、耐火涂层、塑模涂层、高技术隐瓷等行业的主要原料。当然，不同粒度的石英在磨料、涂料等行业也得到了广泛的应用。1.石英的地质产出类型 石英在各种地质条件下都有产出，具有工业价值的矿床有海相沉积的石英砂矿、湖相沉积石英砂矿、风成石英砂矿、变质成因的石英岩矿、热液成因的脉石英矿、岩浆分异形成的伟晶岩石英矿等。不同成因的石英质量不同，应用领域也不同。不同类型的石英矿床的地质类型及应用领域见表1。 表1 不同石英矿床的石英质量及应用领域序号地质成因分类产出特征T=I/Io(100%)KA1=Cal/C(100%)∑Me(PPm)∑Mc(PPm)1内生岩浆岩伟晶岩稀有金属矿4779519292内生岩浆岩伟晶岩含水晶矿6975499123内生岩浆岩伟晶岩含水晶矿3472292214内生岩浆岩热液矿床（脉）乳白色脉石英354409335内生变质岩伟晶岩含云母玻璃状石英4165228156内生变质岩伟晶岩颗粒（粒化）石英6655220147内生变质岩伟晶岩颗粒（粒化）石英6853215128内生变质岩热液石英脉颗粒（粒化）石英65169189内生变质岩热液石英脉透明石英72304210内生变质岩热液石英脉再结晶乳白色石英15417811内生变质岩热液石英脉再结晶石英324275512内生变质岩热液石英脉水晶矿723871413外生沉积岩热液石英脉石英岩12409704714外生沉积岩再结晶石英岩石英岩33486008115外生沉积岩砂 岩 6419%41416外生沉积岩石英砂 3434~3%693序号地质成因分类产出特征用 途产 地1内生岩浆岩伟晶岩稀有金属矿光学玻璃中国阿尔泰、芬兰、阿根廷2内生岩浆岩伟晶岩含水晶矿压电水晶江苏东海、马达加斯加、巴西3内生岩浆岩伟晶岩含水晶矿熔炼石英河北灵寿、安格拉4内生岩浆岩热液矿床（脉）乳白色脉石英非均质熔炼石英5内生变质岩伟晶岩含云母玻璃状石英透明石英玻璃印度、乌拉尔6内生变质岩伟晶岩颗粒（粒化）石英透明石英玻璃乌拉尔7内生变质岩伟晶岩颗粒（粒化）石英透明石英玻璃中乌拉尔、印度8内生变质岩热液石英脉颗粒（粒化）石英透明石英玻璃乌拉尔9内生变质岩热液石英脉透明石英透明石英玻璃乌拉尔、中亚
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