摘要:九龍礦位于紙坊至黑龍洞泉水排泄區(qū)的下游,屬地下水向深部潛流的滯流區(qū),大型鉆孔抽水試驗(yàn)結(jié)果,富水性弱,徑流緩慢,但水壓很高,礦井涌水量與礦井煤炭產(chǎn)量關(guān)系不大,多年來(lái)隨著開(kāi)采面積及開(kāi)采深度的增加,礦井涌水量逐年增加,反映出山伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r及奧陶系灰?guī)r地下水從采掘工作面突出是影響礦井涌水量變化的主要原因。
關(guān)鍵詞:水文地質(zhì)條件;充水性因素
中圖分類號(hào):P641.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9599 (2012) 17-0000-02
峰峰煤田位于太行山東麓南段,大致呈北北東向條帶狀分布。在區(qū)域水文地質(zhì)單元中,九龍礦位于黑龍洞泉群巖溶水文地質(zhì)單元。
黑龍洞泉群巖溶水文地質(zhì)單元西部山區(qū)基巖裸露,為奧灰?guī)r溶水的主要補(bǔ)給區(qū);在山前附近基巖被第四系覆蓋或被煤系地層所覆蓋,為奧灰水徑流區(qū);地下水的排泄除集中在紙坊至黑龍洞附近以泉水形式排泄外,并有礦坑排水、工農(nóng)業(yè)及生活用水等人工排泄,此外還有少量深部潛流排泄。九龍礦位于紙坊至黑龍洞泉水排泄區(qū)的下游,屬地下水向深部潛流的滯流區(qū),大型鉆孔抽水試驗(yàn)結(jié)果,富水性弱,徑流緩慢,但水壓很高。
1 井田水文地質(zhì)條件
1.1 地表水系
滏陽(yáng)河為井田內(nèi)主要地表水系,屬海河流域子牙河水系上游,源起鼓山奧陶系石灰?guī)r之泉群,由廣盛泉、晉祠泉、郭家莊西泉及黑龍洞泉四泉群匯集,自西向東橫穿本區(qū),最大流量為152m3/s,最小流量為0.14m3/s,平均流量為12.1m3/s。滏陽(yáng)河河床主要為砂卵石,但下伏的第三系粘土層厚度大,分布廣,隔水性好,垂距煤層在450m至1000m以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了水體下采煤的安全深度。
1.2 含水層
(1)新生界砂礫巖含水層組:孔隙較為發(fā)育,直接接受大氣降水和地表水體的補(bǔ)給,分布范圍不廣,且與煤層間距較大,對(duì)井田開(kāi)拓沒(méi)有影響。滲透系數(shù)9.56~107.65m/d,單位涌水量1.79~4.70l/s·m。
(2)上石盒子組砂巖含水層:全區(qū)發(fā)育,以上石盒子二段地層厚度較大。巖性以細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖及砂礫巖為主,裂隙不發(fā)育,富水性較弱,對(duì)生產(chǎn)影響不大。
(3)下石盒子組砂巖含水層:全區(qū)發(fā)育,巖性為細(xì)砂巖、中砂巖及少量粗砂巖,裂隙不發(fā)育,富水性弱。靜止水位112.87~115.89m,平均滲透系數(shù)0.147m/d,平均單位涌水量0.039L/s·m。含水層水在回采后期通過(guò)裂隙進(jìn)入采空區(qū),對(duì)生產(chǎn)影響不大。
(4)大煤頂板砂巖含水層:厚度0.80~18.70m,平均厚6.60m,巖性為細(xì)砂巖、中砂巖及少量粗砂巖,裂隙不發(fā)育,富水性弱。水位標(biāo)高95.77~122.49m,水質(zhì)類型為Cl·HCO3—Na型水,滲透系數(shù)平均0.067m/d,單位涌水量平均0.015L/s·m。在礦井開(kāi)拓延深及一水平的生產(chǎn)過(guò)程中,該含水層已被大面積揭露,礦井涌水形式以淋滴水為主,工作面回采時(shí)涌水量6~30m3/h,容易疏干,對(duì)生產(chǎn)有一定的影響。
(5)野青灰?guī)r含水層:厚度0.30~3.40m,平均厚2.08m,平均滲透系數(shù)0.546m/d,平均單位涌水量0.019L/s·m,水質(zhì)類型為Cl—Na型水。含水層厚度變化大,含燧石結(jié)核,裂隙不發(fā)育,富水性弱,在生產(chǎn)中已大面積揭露,工作面回采正常涌水量一般為6m3/h,容易疏干。局部構(gòu)造發(fā)育地區(qū),由于斷層切割容易造成野青灰?guī)r水的積聚,揭露時(shí)初期水量較大,2~3d后水量迅速減少直至疏干。
(6)山、伏青灰?guī)r含水層:厚度1.19~9.73m,平均厚4.92m,水位標(biāo)高110.14m,水質(zhì)類型為Cl·SO4—Na型水,平均滲透系數(shù) 2.32m/d,平均單位涌水量0.0756L/s·m?;?guī)r結(jié)構(gòu)致密,含燧石結(jié)核,局部裂隙發(fā)育,主要富水區(qū)段集中在4~8線及13~18線淺部和2~4線深部,富水性中等。九龍礦在北二、北三采區(qū)施工了4個(gè)山、伏青勘探鉆孔,鉆孔水量均極小或無(wú)水,最大為北二回風(fēng)下山標(biāo)高-626m處的山3孔,水量0.6m3/h ,水位-376m。說(shuō)明富水性不強(qiáng)且易于疏干,但水頭值較高,對(duì)生產(chǎn)仍存在一定威脅。
(7)大青灰?guī)r含水層:巖性主要為深灰、青灰色石灰?guī)r,厚度0.40~6.84m,裂隙發(fā)育,多充填方解石,富水性中等,富水區(qū)段主要集中4~10線淺部及14線附近。水質(zhì)類型為Cl·SO4—Na·Ca型水,水位標(biāo)高118.12~129.28m,平均滲透系數(shù)1.931m/d,平均單位涌水量0.01L/s·m。北二采區(qū)回采15421N工作面多次發(fā)生大青灰?guī)r水通過(guò)裂隙從底板涌出,最大涌水量達(dá)150m3/h,一般3~5天后水量明顯衰減,目前15421N工作面涌水量穩(wěn)定在30m3/h。礦井水文補(bǔ)充勘探結(jié)果,大青灰?guī)r含水層單孔涌水量0(D4孔、D5孔)~200m3/h(D8孔),一般為15m3/h左右;水位:-372.9m(D9孔)~+113.7m(D7孔)。
(8)奧陶系灰?guī)r含水層:奧陶系灰?guī)r含水層總厚500~600m,為井田內(nèi)主要含水層,富水區(qū)域主要在4~8線淺部,水位標(biāo)高111.76~133.80m;2005年6月10日南二大巷出水后奧灰水位標(biāo)高變?yōu)?02~106m;2007年10月21日15423N工作面出水后奧灰水位標(biāo)高為82.67~97.80m。水質(zhì)類型為Cl·SO4—Ca·Na型水,平均滲透系數(shù)2.218m/d,平均單位涌水量0.634L/s·m。
1.3 隔水層
(1)9煤底板隔水層:9煤下距奧灰16.15~23.18m,其間以砂質(zhì)泥巖及本溪組鋁土質(zhì)泥巖為主,隔水性良好。
(2)煤系地層隔水層:煤系地層中的粉砂巖、泥巖均可視為穩(wěn)定的隔水層,隔水性良好。
(3)第三、四系隔水層:第三、四系砂礫石層之間發(fā)育1~2層伊利石粘土,厚度5~20m,層位穩(wěn)定,連續(xù)性好,隔水性良好。
1.4 各含水層之間的水力聯(lián)系
從含水層的水位、水量及水化學(xué)類型等方面來(lái)看,各含水層之間在正常情況下無(wú)水力聯(lián)系,各含水層之間存在著良好的隔水層。
奧灰與煤系地層呈假整合接觸,正常情況下不發(fā)生水力聯(lián)系,但遇落差較大的斷層或?qū)萋渲?,使之與煤系含水層直接對(duì)接,奧灰便成為煤系含水層的主要補(bǔ)給來(lái)源。
2 充水因素分析
本區(qū)北起F9斷層,南至F26斷層,西自F8斷層,東為深部邊界,整個(gè)井田形成四周下降中間隆起的地壘構(gòu)造,使井田內(nèi)各主要含水層與外圍含水層基本失去水力聯(lián)系,大大減少了地下水的補(bǔ)給來(lái)源,形成了地下水以靜儲(chǔ)量為主的水文地質(zhì)特征,為一封閉較好的水文地質(zhì)塊段。
井田內(nèi)奧灰埋藏深(500~1060m),受降水補(bǔ)給有一定的滯后期,奧灰水主要通過(guò)西南進(jìn)水口流入井田,向北部、東部徑流。群孔抽水試驗(yàn)表明,北段漏斗擴(kuò)展速度快,水位下降大,說(shuō)明北段以消耗靜儲(chǔ)量為主,補(bǔ)給條件差;南段漏斗擴(kuò)展速度慢,水位下降小,說(shuō)明補(bǔ)給條件較好,為相對(duì)徑流帶。與鄰區(qū)相比,本區(qū)水質(zhì)類型截然不同,且水溫差異大,表明井田與區(qū)外水力循環(huán)交替不暢,徑流條件差,奧灰水在一定壓力條件下緩慢運(yùn)動(dòng),基本上處于相對(duì)滯流狀態(tài),但水壓很高,對(duì)煤層開(kāi)采威脅很大。
3 結(jié)論
九龍礦礦井涌水量與礦井煤炭產(chǎn)量關(guān)系不大,多年來(lái)隨著開(kāi)采面積及開(kāi)采深度的增加,礦井涌水量逐年增加,反映出山伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r及奧陶系灰?guī)r地下水從采掘工作面突出是影響礦井涌水量變化的主要原因。