朱昶

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州　272100)

新疆吉木薩爾縣吉新煤礦水文地質(zhì)類型劃分探析

朱昶

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州272100)

煤礦礦井水文地質(zhì)類型劃分是煤礦防治水方案至關(guān)重要的環(huán)節(jié),該文以吉新煤礦為例,在分析礦井水文地質(zhì)等諸多相關(guān)因素的前提下,遵循一定的評價標(biāo)準(zhǔn)與原則,最終劃定礦井水文地質(zhì)類型，對同類型礦山水文地質(zhì)類型劃分編制具有一定的參考價值。

吉新煤礦；礦井水文地質(zhì)類型；評價方法；新疆吉木薩爾縣

引文格式：朱昶.新疆吉木薩爾縣吉新煤礦水文地質(zhì)類型劃分探析[J].山東國土資源，2015,31(1):43-45.ZHU Chang.Determination and Primary Study on Hydrogeological Types of Jixin Coal Mine in Jimsar County of Xinjiang Province[J].Shandong Land and Resources,2015，31(1)：43-45.

按照安監(jiān)總煤調(diào)[2009]233號文件“國家安全監(jiān)察總局、國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于學(xué)習(xí)貫徹落實《煤礦防治水規(guī)定》的通知”要求，全國各煤礦礦井水文地質(zhì)類型劃分工作迅速開展起來。在礦井水文地質(zhì)類型劃分中，需對水文地質(zhì)條件、礦床充水因素、礦井涌水量或突水量分布規(guī)律，井工開采受水害影響程度及防治水工作難易程度等進行評價，該文以吉新煤礦為例介紹礦井水文地質(zhì)類型的評價思路和方法。

1　礦區(qū)水文地質(zhì)概況

吉新煤礦位于吉木薩爾縣城西南約20km。行政區(qū)劃隸屬新疆維吾爾自治區(qū)吉木薩爾縣大有鄉(xiāng)。礦區(qū)基巖出露，屬天山東段北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣。地形東高西低，地面標(biāo)高+1035～+1204m之間。區(qū)內(nèi)屬溫帶大陸性干旱氣候，四季分明，為天山北坡獨有的逆溫帶氣候。多年平均降水量327.0mm，多年平均蒸發(fā)量1866.4mm，最大凍土深度84cm。礦區(qū)西側(cè)有水溪溝河，東側(cè)為盧草溝河，區(qū)內(nèi)有石場溝河，均為季節(jié)性河流。

1.1地質(zhì)概況

礦山生產(chǎn)規(guī)模為60萬t/a，開采方式為地下開采，礦區(qū)位于準(zhǔn)噶爾凹陷南緣烏魯木齊山前凹陷之泉子街凹陷，石場溝向斜N翼。井田內(nèi)出露地層主要有中生代侏羅紀(jì)八道灣組、侏羅紀(jì)三工河組和第四系。主要含煤地層為侏羅紀(jì)八道灣組，厚度63.98～104.88m，以A9，A7，A6，A3+4煤層為主；煤層厚度1.69～4.53m，總體呈現(xiàn)西厚東薄趨勢*山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，兗礦新疆礦業(yè)有限公司吉木薩爾水西溝礦區(qū)吉新煤礦礦井水文地質(zhì)類型劃分，2012年。。

1.2水文地質(zhì)條件

1.2.1含(隔)水巖組劃分

(1)第四紀(jì)松散巖類孔隙含水巖組(I)：主要分布于石場溝溝底，近SN向帶狀分布。含水層巖性主要為砂礫石、砂層，平均厚度3.74m。水位埋深0.75m，涌水量5.83t/s，水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Na型水，水力坡度約(9～10)×10-3。

(2)侏羅紀(jì)三工河組含水巖組(Ⅱ)：以雜色礫巖為主，細砂巖次之，厚度變化較大，西南部較厚。

(3)侏羅紀(jì)八道灣河組煤系弱含水層(Ⅲ)：侏羅紀(jì)含水巖組的含水性在橫向上的變化主要受貫穿礦區(qū)內(nèi)的石場溝影響，近石場溝處(如ZK501)鉆孔因溝谷中地表水及第四系河水補給，靠近構(gòu)造-火燒區(qū)富水帶，在井田內(nèi)所有抽水孔相比較，ZK501孔涌水量最大，單位涌水量為0.14～0.37L/s·m，滲透系數(shù)為0.59m/d；ZK402即遠離石場溝(西約700m)地表水及第四系河水，又遠離構(gòu)造-火燒區(qū)富水帶，缺乏補給源，單孔涌水量極小，為(2.49～3.16)×10-4L/s·m，滲透系數(shù)為0.28×10-3m/d。

(4)燒變巖透水含水層(Ⅳ)：井田東北部侏羅紀(jì)八道灣組主要可采煤層淺部均已被火燒，地表形成厚度不等的燒變巖區(qū)。通過火燒區(qū)施工的ZK34-1、ZK601鉆孔及井下探巷的驗證，火燒巖孔隙裂隙發(fā)育，具有良好的導(dǎo)水、貯水空間加之出露地表，極易受大氣降水和地表水補給，易形成天然貯水倉。燒變巖區(qū)邊緣及其外圍煤層頂?shù)装鍘r層透水性較差，補給主要依靠地表水，位于燒變巖東端邊緣的ZK601孔抽水試驗，單井涌水量14.95m3/d，數(shù)值明顯偏小的原因是由于地表補給較少。

(5)侏羅紀(jì)三工河組頂部相對隔水層(G1)：井田內(nèi)僅有鉆孔ZK402，巖性以泥質(zhì)粉砂巖、泥巖為主，為相對隔水層，揭露厚度42.77m。

(6)侏羅紀(jì)三工河組中部相對隔水層(G2)：巖性以泥質(zhì)粉砂巖為主，粉砂巖、泥巖次之，該層在井田東南部較厚，平均厚度62.84m，為良好的隔水層。

(7)侏羅紀(jì)八道灣組煤層以上相對隔水層(G3)：巖性以泥巖、粉砂巖為主，泥質(zhì)粉砂巖、炭質(zhì)泥巖次之，層狀結(jié)構(gòu)，最大厚度ZK302孔187.93m，最小厚度ZK401孔95.32m，為良好的隔水層。

(8)侏羅紀(jì)八道灣組煤層以下相對隔水層(G4)：該層以 A3煤層下伏的粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主、揭露厚度5.09～36.47m，為相對隔水層。

2　礦床充水因素分析

2.1采動裂隙

采動裂隙指人工采掘活動引起的頂?shù)装灏l(fā)育的裂隙，采動裂隙帶包括頂板的導(dǎo)水裂隙帶和底板的導(dǎo)水破壞帶，由于煤層頂板裂隙帶和底板破壞帶是隨著煤層的開采逐步發(fā)展和擴張的，具有大面積發(fā)育的特點，將成為礦井涌水的主要充水通道。

2.2斷層

礦內(nèi)及附近均為壓性逆斷層，局部發(fā)育的裂隙為泥質(zhì)物質(zhì)充填，根據(jù)區(qū)外鉆孔對DF10，DF18斷層含水帶抽水試驗，單位涌水量0.016～0.031L/s·m，滲透系數(shù)0.087～0.13m/d，含水層組富水性弱，為導(dǎo)水性弱的含水層組[1]。DF43斷層位于Ⅲ號構(gòu)造-火燒區(qū)富水帶，斷層面被泥質(zhì)填充，孔隙裂隙很小，斷層面密合，斷層外帶裂隙多為閉合型，故充水性和導(dǎo)水性的可能性不大，此斷層水對工作面的水患威脅極小。

2.3火燒巖

侏羅紀(jì)火燒巖孔隙裂隙十分發(fā)育，具備良好的儲水空間和地下水徑流的順暢通道，加之出露地表，火燒巖的下界面低于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，極易受大氣降水和地表水補給，易形成天然儲水倉?；馃齾^(qū)底界低于河床10 m，地表水的滲漏對礦區(qū)含水層側(cè)向補給。

3　礦井水文地質(zhì)類型的劃分

(1)單位涌水量換算。評價與劃分礦井水文地質(zhì)類型時，鉆孔單位涌水量是評價含水層富水性的一個重要指標(biāo)。鉆孔單位涌水量以口徑91mm、抽水水位降深10m為準(zhǔn)；若口徑、降深不符時，應(yīng)當(dāng)進行換算后再比較富水性[2-4]。換算方法先根據(jù)抽水時涌水量Q和降深S的數(shù)據(jù)，用最小二乘法或圖解法確定Q=f(s)曲線，再根據(jù)Q-S曲線確定降深10m時抽水孔的涌水量，再轉(zhuǎn)換孔徑為91mm的涌水量，最后除以10m便是單位涌水量。井徑轉(zhuǎn)換計算公式：

表1　吉新煤礦單位涌水量換算

(2)受采掘破壞或影響的含水層及水體。煤礦井下主要是頂板進水，其次是煤層中滲水，火燒層中孔隙潛水和老窯積水的亦有可能對礦床充水。間接充水主要為大氣降水，融雪水、融冰水以及河流的側(cè)向補給。井田內(nèi)主采煤層受采掘破壞或影響的含水層為簡單型。

(3)礦井及周邊老空水分布狀況。根據(jù)三維地震和電磁法綜合勘探成果，井田中部3個小采空形成的積水區(qū)域幾乎連為一體，向深部逐漸分解為范圍較小的積水區(qū)。水區(qū)域主要是淺部(150m以淺，950m準(zhǔn)平面以上)可能有礦井水患危險，特別是1000m準(zhǔn)水平范圍內(nèi)6煤層附近。向深部富水性逐漸減弱，突水危險不大。建議在開采過程中，提前做好老空水的探放工作，制定一定的安全措施，以免威脅礦井安全。井田及周邊老空水分布狀況屬中等。

(4)礦井涌水量。礦井涌水量在開采中，隨著侏羅紀(jì)八道灣組煤系弱含水層靜儲量的疏放，不會呈增大的趨勢。井田目前主要開采A6，A7號煤，11A601工作面回采完畢，11A704工作面正在回采，礦井涌水量最大值3945m3/d(2011年6月15日)，正常涌水量為2541m3/d (2009年8月—2012年2月)。經(jīng)分析認為是煤層回采后，采空塌陷區(qū)導(dǎo)通上部含水層，上部含水層水量隨季節(jié)變化較為明顯，含水層水經(jīng)采動破壞帶或老空區(qū)進入井下。煤礦開采時礦井涌水量屬中等型。

(5)突水量。由于火燒巖孔隙裂隙發(fā)育，具有良好的導(dǎo)水、貯水空間加之出露地表，極易受大氣降水和地表水補給，易形成天然貯水倉。井田突水量屬簡單型。

(6)開采受水害影響程度。采掘工程主要受頂板淋水，煤層滲水等影響，淋水及涌水水量較小，易于疏干或封堵，不會造成采區(qū)淹沒等嚴重事故，不會影響以后的采掘活動，不威脅礦井安全。煤層開采受水害影響程度屬中等型。

(7)防治水工作難易程度。吉新煤礦有老窯6個，主要分布在石場溝附近，一般開采水平標(biāo)高1000m以上的A6煤層，其他煤層均沒有開采，2002年以前區(qū)內(nèi)小煤窯均已封閉。對工作面A6,A7煤層頂板砂巖含水層及老空區(qū)水，及時進行探放水孔的施工[5]。保證礦井排水設(shè)施的正常運行，可安全回采。A6,A7號煤層防治水工作簡單或易于進行，屬簡單型。

4　結(jié)語

該井田礦井水文地質(zhì)類型劃分除礦井及周邊老空水分布狀況、礦井涌水量及突水情況定為中等外，其他劃分依據(jù)均為簡單，綜合分析礦井周邊生產(chǎn)礦井總體涌水量微弱，且與該礦交界處都留有足夠的保護煤柱，不存在水害威脅。井田范圍內(nèi)，淺部+1000m以上存在老空區(qū)，地面物探已查明各空區(qū)范圍及積水情況，合理留設(shè)足夠的保護煤柱分隔，老空水對該礦井不構(gòu)成威脅。劃定該礦井水文地質(zhì)類型為中等型。

[1]GB12719-91．礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范[S]．

[2]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局．煤礦防治水規(guī)定[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2009．

[3]薛禹群，朱學(xué)愚．地下水動力學(xué)[M]．北京：地質(zhì)出版社，1978．

[4]中國地質(zhì)調(diào)查局．水文地質(zhì)手冊(第二版)[M]．北京：地質(zhì)出版社，2012．

[5]國家煤礦安全監(jiān)察局人事培訓(xùn)司．礦井水災(zāi)防治[M]．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004．

Determination and Primary Study on Hydrogeological Types of Jixin Coal Mine in Jimsar County of Xinjiang Province

ZHU Chang

( Lunan Geo-engineering Exploration Institute, Shandong Yanzhou 272100, China)

Division of hydrogeology types of coal mine is very important for making water control plan. Setting Jixin coal mine as an example, based on analysis of hydrogeological condtion and many other relevant factors in mines, according to certain evaluation standard and principle, hydrogeological types of mines have been divided finally. It will provide some references for dividing the same hydrogeological types in the same mines.

Jixin coal mine; hydrogeological types of mine; evaluation method; Jimsar county in Xinjiang province

2013-05-31；

2013-06-09；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

朱昶(1981—)，男，山東微山人，工程師，主要從事礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)勘查、評價研究工作；E-mail:zhuchangh@163.com

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