王西泉

(陜西省煤田地質(zhì)局一八五隊(duì)，陜西 榆林719000)

榆神礦區(qū)是陜北煤炭基地的核心開發(fā)區(qū)，目前已經(jīng)建成了榆樹灣、錦界、涼水井等大型煤礦，均位于禿尾河沿岸區(qū)域，這些煤礦的建成，為國家能源安全提供了大量優(yōu)質(zhì)煤炭資源，同時，也不可否認(rèn)，這幾座煤層埋藏淺的煤礦開采，面臨采煤對地下水含水層結(jié)構(gòu)破壞的重大難題，尤其是錦界煤礦等，礦井涌水量很大，采煤對區(qū)域唯一具有供水意義和生態(tài)價(jià)值的薩拉烏蘇組含水層影響大，如何實(shí)現(xiàn)保水采煤和綠色礦區(qū)目標(biāo)，是榆神礦區(qū)當(dāng)前及今后長期面臨的現(xiàn)實(shí)，為此，許多學(xué)者開展了大量研究工作，范立民提出了合理選擇開采區(qū)域和選擇恰當(dāng)?shù)牟擅杭夹g(shù)的保水采煤實(shí)現(xiàn)途徑，王雙明、范立民等研究了采煤控制薩拉烏蘇組地下水位合理埋藏深度，并開展了保水采煤技術(shù)推廣，取得了重要進(jìn)展，范立民、蔣澤泉等從不同角度研究了榆神礦區(qū)礦井充水因素及涌水量預(yù)測。榆神礦區(qū)小保當(dāng)二號井田，煤層埋藏略深，通過采煤方法的選擇，基本可以實(shí)現(xiàn)保水采煤目標(biāo)。本文介紹了井田主要含水層水文地質(zhì)條件和隔水層隔水特性，為煤礦合理開發(fā)提供了基礎(chǔ)資料。

1 含水層特征

1.1 薩拉烏蘇組孔隙潛水含水層(Q3s)

主要分布在井田內(nèi)地勢相對低洼處，多被風(fēng)積沙掩蓋，與其構(gòu)成同一含水層，極易接受大氣降水補(bǔ)給。巖性上部以灰黃、灰褐色粘土質(zhì)粉細(xì)沙為主，中上部夾有褐黃色、亮黃色中沙，下部以灰色亞沙土為主，具水平薄層理，疏松、分選較好。由于沉積時受古地形制約，厚度差異較大，一般在古溝槽及低洼地中心較厚。由第四系沙層厚度及含水層厚度等值線圖(見圖1、圖2)可看出，風(fēng)積沙與薩拉烏蘇組厚度一般24 m，最大厚度66.43 m，沙層幾乎覆蓋全區(qū)，低洼區(qū)堆積厚，梁峁區(qū)薄，井田內(nèi)西南部厚，東部薄的特點(diǎn)。井田內(nèi)水位埋深0～10.60 m，灘地水位一般埋藏較淺，含水層厚度受下伏地層頂面形態(tài)的制約，其厚度變化大。先期地段處于分水嶺西南部，含水層厚度20～40 m，最厚可達(dá)66.64 m(XE4鉆孔)。

圖1 沙層厚度等值線圖

圖2 松散沙層含水層厚度等值線圖

據(jù)鉆孔抽水資料，平均單位涌水量0.066 75～0.161 0 L/s·m，統(tǒng)降統(tǒng)徑單位涌水量 0.028 22 ～0.109 5 L/s·m，平均滲透系數(shù)1.142 2～1.305 8 m/d，該含水層抽水成果見表1。

表1 薩拉烏蘇組含水層抽水試驗(yàn)成果表

在富水性劃分和范圍圈定上，采用鉆孔統(tǒng)徑統(tǒng)降單位涌水量并結(jié)合含水層厚度進(jìn)行適當(dāng)圈定。經(jīng)綜合確定，松散沙層富水性為弱～中等。中等富水區(qū)主要分布于井田西南部的灘地北部的臭柏保護(hù)區(qū)一帶，含水層厚度較大;弱富水區(qū)主要分布于分水嶺附近。本次對XE9號孔松散層進(jìn)行了一層次擴(kuò)散法測井。所測曲線反映明顯、界面清晰均符合規(guī)范要求(見圖3)。

圖3 風(fēng)化基巖厚度等值線圖

1.2 風(fēng)化巖基巖裂隙承壓水含水層

井田內(nèi)風(fēng)化巖平均厚度43.05 m，最厚78.32 m(XE10鉆孔)，最薄5.85 m(XB17鉆孔)，厚度分布見圖4。由于受風(fēng)化后其顏色較復(fù)雜，多為灰黃色，黃綠色，黃褐色等，風(fēng)化巖中巖體結(jié)構(gòu)較疏松破碎、風(fēng)化裂隙發(fā)育，含水巖性以中、細(xì)粒砂巖為主。其富水性受地形地貌、上覆含水層特征、風(fēng)化程度及基巖巖性制約。有一定含水性，富水性弱至中等。在井田的中西部，尤其是先期開采地段，它與第四系薩拉烏蘇組之間有厚度較大的紅土隔水層，但在井田西北部及東部，土層厚度較薄。在鉆孔XE23附近，紅土層厚度為0，在鉆孔XE30、XE6、XE14、XE16、XE23、XE29、83、P139、P172 所圈范圍以西、以北地段，紅土層厚度小于10m，紅土屬半膠結(jié)巖類，尚具有一定的風(fēng)化及構(gòu)造裂隙。在該區(qū)的基巖風(fēng)化裂隙帶含水層通過紅土天窗及薄層紅土裂隙與上覆厚度較大、富水性較強(qiáng)的松散層沙層含水層相溝通。其富水性中等，其余地段富水性弱。

1.3 基巖裂隙承壓水含水層

侏羅系中統(tǒng)安定組因受后期剝蝕由西向東逐漸變薄，無出露，上部遭受風(fēng)化。井田范圍內(nèi)安定組55.84～297.87 m，平均厚度136.86 m，巖性以紫紅色、暗紫色、紫雜色泥巖、粉砂巖為主，中部和底部為紫紅色、紫灰色巨厚層狀粗粒、中粒、細(xì)粒長石雜砂巖、長石巖屑砂巖、富云母細(xì)粒長石砂巖，富水性弱，具承壓性。

侏羅系中統(tǒng)直羅組全區(qū)分布，地表未出露，其厚度53.44～160.36 m，平均厚度112.44 m。巖性上部以灰綠色、蘭灰色團(tuán)塊狀泥巖、粉砂巖為主，夾細(xì)粒長石砂巖，下部為灰白色中、粗粒長石砂巖夾灰綠色泥巖、粉砂巖，裂隙不發(fā)育，富水性弱，具承壓性。

本階段對安定組及直羅組進(jìn)行了混合抽水，據(jù)鉆孔抽水資料，含水層厚度 96.48～217.97 m，平均單位涌水量0.045 8 ～0.066 0 L/s·m，統(tǒng)降統(tǒng)徑單位涌水量 0.055 57 ～0.085 78 L/s·m，平均滲透系數(shù) 0.017 81 ～0.036 123 m/d，礦化度 0.309 ～0.428 g/L。

1.4 侏羅系中統(tǒng)延安組裂隙承壓含水層

延安組全區(qū)分布為井田的含煤地層，地表未出露，其厚度 264.69 ～326.14 m，平均厚度 288.91 m。含水層巖性主要為中、細(xì)粒砂巖，局部粗粒砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)或鈣質(zhì)膠結(jié)，結(jié)構(gòu)致密，裂隙主要為水平或波狀層理面及稀少的巖體節(jié)理。裂隙密閉或被方解石充填。

根據(jù)抽水試驗(yàn)，延安組第五段平均單位涌水量0.001 32～0.007 37 L/s·m，統(tǒng)經(jīng)統(tǒng)降單位涌水量 0.000 552 ～0.050 89 L/s·m，滲透系數(shù) 0.003 384 ～0.022 96 m/d，富水性弱;延安組段平均單位涌水量0.003 289～0.046 6 L/s·m，統(tǒng)經(jīng)統(tǒng)降單位涌水量0.002 357 ～0.014 06 L/s·m，滲透系數(shù)0.001 962 ～0.007 803 m/d，各含水巖段富水性均弱。

2 隔水層

區(qū)內(nèi)的隔水層主要是新近系保德組紅土。其次基巖中的泥巖和粉砂巖。

2.1 新近系保德組紅土隔水層

新近系保德組紅土零星出露于井田的呼貝特拉界、瑤梁等地。因第四紀(jì)剝蝕，其厚度變化大，據(jù)鉆孔揭露，厚度為0～93.22 m，平均厚度29.16 m，總體變化趨勢南部厚，最厚可達(dá)93.22 m，西、北部薄(厚度小于10 m)，在 XE23號鉆孔附近紅土缺失。呈棕黃色，以亞粘土為主，含鈣質(zhì)結(jié)核，具柱狀節(jié)理，風(fēng)化后呈鱗片狀剝落，層面具鐵質(zhì)浸染及白色鈣質(zhì)網(wǎng)紋，夾數(shù)層鈣質(zhì)結(jié)核。紅土一般結(jié)構(gòu)致密 ，半堅(jiān)硬狀。據(jù)鄰區(qū)資料，該層含水微弱，透水性差，為弱透水層。

保德組紅土隔水層的含水，主要存在于鈣質(zhì)結(jié)核層中，特別是該層底部礫石層與風(fēng)化裂隙承壓水連通，故局部地段該層有含水現(xiàn)象，甚至中等富水，但保德組紅土總體是隔水層。在瑤梁及石步梁一帶，該地居民從該層中取水飲用，水量較小，且隨季節(jié)變化較大，在枯水期，水量甚微，常不能滿足人畜飲用。據(jù)以往水質(zhì)分析成果，其水化學(xué)類型為HCO3－Ca型，礦化度 0.353 ～0.477 g/L。

2.2 侏羅系泥巖和粉砂巖隔水層

正?；鶐r中的泥巖和粉砂巖粘塑性較強(qiáng)，泥巖采動后容易冒落，采動時泥巖和粉砂巖冒裂帶發(fā)育高度較小，裂隙導(dǎo)水性也差。具有一定的隔水性能。

3 結(jié)語

(1)榆神礦區(qū)小保當(dāng)二號井田主要含水層是薩拉烏蘇組，含水層厚度20～40 m，最厚可達(dá)66.64 m(XE4鉆孔)，鉆孔平均單位涌水量0.066 75～0.161 0 L/s·m，平均滲透系數(shù)1.142 2 ～1.305 8 m/d。風(fēng)化巖含水層平均厚度 43.05 m，最厚78.32 m(XE10鉆孔)，最薄5.85 m。新近系紅土隔水層厚度變化大，據(jù)鉆孔揭露，厚度為0～93.22 m，平均厚度29.16 m，總體變化趨勢南部厚。

(2)論述了小保當(dāng)二號井田水文地質(zhì)條件，建議在煤礦開采前，進(jìn)一步查明含水層及隔水層組合特征，研究采煤對含水層的影響，提出合適的采煤方法，確保采煤與環(huán)境保護(hù)的統(tǒng)一。

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