范珊珊，劉冀閩，周佳鑫（河北省地礦局秦皇島礦產(chǎn)水文工程地質(zhì)大隊(duì)，河北秦皇島066001）

柳江盆地某礦井水文地質(zhì)類(lèi)型劃分探討

范珊珊，劉冀閩，周佳鑫
（河北省地礦局秦皇島礦產(chǎn)水文工程地質(zhì)大隊(duì)，河北秦皇島066001）

通過(guò)對(duì)井田內(nèi)水文地質(zhì)特征及礦井充水因素進(jìn)行分析，認(rèn)為該礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜，開(kāi)采易受水害威脅。依據(jù)規(guī)范中礦井水文地質(zhì)類(lèi)型各單項(xiàng)指標(biāo)的分類(lèi)要求，從受采掘破壞或影響的含水層及水體、礦井涌水量、礦井開(kāi)采受水害影響程度以及防治水工作難易程度等方面，對(duì)各單項(xiàng)指標(biāo)所屬類(lèi)別進(jìn)行判定，從而確定礦井水文地質(zhì)類(lèi)型。結(jié)果表明該礦井水文地質(zhì)類(lèi)型為復(fù)雜。

柳江盆地；水文地質(zhì)條件；充水因素；礦井涌水量

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.01.18

柳江煤田位于河北省秦皇島市撫寧區(qū)境內(nèi)，面積約為75 km2，該區(qū)煤炭資源十分豐富，對(duì)于當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和煤炭的供給具有重要意義。為了確保煤炭資源的安全開(kāi)采，保障安全生產(chǎn)，查明礦井所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件并確定礦井水文地質(zhì)類(lèi)型是十分必要的[1-2]。本研究在查明當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件的基礎(chǔ)上，依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》[3]，對(duì)柳江煤田某礦井水文地質(zhì)類(lèi)型的劃分進(jìn)行探討。

柳江煤田某礦井為整合礦井，井田面積為28.092 km2，生產(chǎn)規(guī)模為120萬(wàn)t/a，批采標(biāo)高由124～-1 020 m。礦區(qū)內(nèi)有地方鐵路與礦井工業(yè)廣場(chǎng)相連，交通極為方便。

井田處于柳江盆地內(nèi)，受地殼運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)構(gòu)造的共同作用，總體形成了近南北向?yàn)橹鞯纳矫}河谷。以淺切割丘陵為主，地勢(shì)北高南低，西高東低，井田內(nèi)構(gòu)造地貌及流水地貌發(fā)育，總體表現(xiàn)為：溝谷縱橫、山脊重疊，谷脊走向?yàn)槟媳毕?，波狀起伏。地?shì)北高南低、西高東低一般海拔50～200 m，最高為450.40 m。

1　礦井水文地質(zhì)條件

礦區(qū)除河谷和沖溝外，基巖裸露，地形陡峭。礦區(qū)內(nèi)有大石河水系流過(guò)，水量主要受大氣降水的控制，是一條典型的季節(jié)性河流。

1.1含水層

礦區(qū)內(nèi)主要含水層為第四系孔隙潛水、碎屑巖類(lèi)風(fēng)化裂隙水和構(gòu)造裂隙水以及碳酸鹽巖裂隙溶洞水。

1.1.1第四系孔隙含水層

該含水層分布在礦區(qū)大石河兩側(cè)和溝谷中，主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水。含水層巖性主要為第四系全新統(tǒng)砂卵石層，結(jié)構(gòu)松散、孔隙大，水質(zhì)類(lèi)型屬于HCO3-Ca和HCO3·SO4-Ca型。由于大石河流經(jīng)礦區(qū)，因此該孔隙水對(duì)礦山開(kāi)采影響較大。

1.1.2碎屑巖類(lèi)風(fēng)化裂隙含水層

除礦區(qū)西部碳酸鹽巖裂隙溶洞水外，勘查區(qū)均分布有風(fēng)化裂隙水，受地形、巖性、構(gòu)造等因素的影響，其風(fēng)化裂隙深淺不一。該含水層為弱含水層，含水量小，完全受地形和大氣降水控制，對(duì)深部煤礦的開(kāi)采不會(huì)造成威脅。

1.1.3碎屑巖類(lèi)構(gòu)造裂隙含水層

該含水層分布情況大致與風(fēng)化裂隙含水層分布相當(dāng)。按照地質(zhì)構(gòu)造條件，礦區(qū)構(gòu)造裂隙水分為二層，即下侏羅紀(jì)地層構(gòu)造裂隙水和石炭—二疊紀(jì)地層構(gòu)造裂隙水。根據(jù)試驗(yàn)資料，侏羅紀(jì)底層的富水性強(qiáng)于石炭—二疊紀(jì)地層，但都屬于弱含水層。該類(lèi)型含水層為煤礦開(kāi)采時(shí)的主要含水層。

1.1.4碳酸鹽巖類(lèi)裂隙溶洞含水層

該含水層分布在整合區(qū)西側(cè)和石炭—二疊紀(jì)煤系地層的底部，西部由奧陶紀(jì)碳酸鹽巖和寒武紀(jì)碳酸鹽巖組成，為地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升和地層倒轉(zhuǎn)所致，與石炭—二疊紀(jì)地層為逆掩斷層接觸，該類(lèi)型斷層均可見(jiàn)斷層泥，屬隔水非含水?dāng)鄬印?/p>

1.2隔水層

礦區(qū)隔水層主要由兩部分組成：（1）多層碳質(zhì)泥、頁(yè)巖及黑色粉砂巖，厚度在百米以上，可視為上下含水層間隔水層。（2）多層粘土位于山西組頂部，為淺灰色或銀灰色，主要礦物由高嶺石集合體組成，含少量水鋁石，隱晶至細(xì)晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。層位穩(wěn)定，平均厚2.23 m，為隔水層。

1.3地下水補(bǔ)徑排條件

礦區(qū)含水層主要接受大氣降水的補(bǔ)給，每年雨季是各含水層的補(bǔ)給時(shí)期，降雨的集中和地勢(shì)的陡峭使得雨季雨水一部分補(bǔ)給露巖含水層外，另一部分則急速向沖溝和大石河匯集。礦區(qū)內(nèi)總體地勢(shì)北高南低，大石河由西北流向東南，是地表水和地下水的排泄渠道，各含水層地下水流動(dòng)以大石河為侵蝕基準(zhǔn)面受礦井排水的影響，局部改變了地下水的天然流勢(shì)，各礦井成為臨時(shí)地下水的排泄中心。地下水及地表水的排泄通過(guò)蒸發(fā)、大石河排泄，局部有可能沿裂隙、地表裂縫、塌陷坑滲入地下，成為地下徑流，地表水位及流向變化主要隨地形而變化。

2　礦井充水因素分析

根據(jù)上述對(duì)井田水文地質(zhì)特征的分析，本礦井主要從充水水源、充水通道和充水強(qiáng)度三個(gè)方面對(duì)充水因素進(jìn)行分析[4]。

2.1充水水源

2.1.1地表水

礦區(qū)內(nèi)有大石河水系自北向南蜿蜒流過(guò)，采空區(qū)頂板距大石河河床僅20余米，礦山開(kāi)采形成的裂隙與上覆松散巖類(lèi)孔隙水連通，使得部分河水流入采空區(qū)，造成礦井排水量增加，可能導(dǎo)致礦井涌水事故的發(fā)生。

2.1.2老空區(qū)水

整合前原小礦井均進(jìn)行過(guò)生產(chǎn)活動(dòng)，在采空區(qū)的低洼處以及一些報(bào)廢的巷道會(huì)有一定量的積水，礦井開(kāi)采時(shí)老空區(qū)積水可能會(huì)涌入巷道，造成礦井水患事故。

2.1.3含水層水

井田內(nèi)與煤層開(kāi)采有關(guān)的地下水含水層主要有第四系含水層、煤系地層以及奧陶系灰?guī)r含水層。受煤系地層火成巖的侵蝕作用，原有裂隙多被火成巖充填壓實(shí)或相互隔絕，使地下水難以溝通，各含水層段在露頭區(qū)接受了大氣降水或河床潛水的補(bǔ)給后，主要沿層間流動(dòng)，對(duì)煤層開(kāi)采影響較小。

2.2充水通道

礦區(qū)西側(cè)近南北向斷裂發(fā)育均屬于逆斷層，構(gòu)造帶均見(jiàn)有擠壓斷層泥和壓碎巖，為隔水非含水?dāng)嗔?。由于煤礦埋深較大，需要硐采，斷層構(gòu)造易形成導(dǎo)水通道，造成礦井水害，所以構(gòu)造裂隙是礦井開(kāi)采的充水通道之一。

井田內(nèi)多年開(kāi)采導(dǎo)致地表形成了大量的地表裂縫及地面塌陷，地表裂縫及地面塌陷是溝通地表水、地下水向采空區(qū)及井田內(nèi)涌水的重要途徑，是導(dǎo)致礦井涌水量增大的最主要原因。

2.3充水強(qiáng)度

根據(jù)調(diào)查和計(jì)算[5-6]，整合重組后該礦井涌水量情況如下：旱季正常涌水量133～400 m3/h，雨季正常涌水量416～800 m3/h，雨季最大涌水量1 100～1 592.79 m3/h。

3　礦井開(kāi)采受水害影響程度及防治水工作難易程度評(píng)價(jià)

3.1礦井開(kāi)采受水害影響程度評(píng)價(jià)

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，影響該礦井開(kāi)采的水害主要有地表水、含水層中的地下水以及老空區(qū)積水。

礦區(qū)內(nèi)大石河水系自北向南由礦區(qū)外流過(guò)，由于河水易通過(guò)開(kāi)采形成的地表裂縫及地面塌陷滲入礦井，可能導(dǎo)致礦井涌水，所以該河流對(duì)礦區(qū)開(kāi)采影響較大；井田內(nèi)主要含水層有第四系、煤系地層及奧陶系灰?guī)r。奧陶系灰?guī)r為區(qū)域強(qiáng)含水層，地下水的存儲(chǔ)量及補(bǔ)給量巨大，必須警惕斷層構(gòu)造形成導(dǎo)水通道，造成礦井水害，同時(shí)也要注意豐水年以及附近礦井排水或區(qū)域工農(nóng)業(yè)用水量變化造成水位大幅回升的情況發(fā)生；礦井開(kāi)采時(shí)老空區(qū)積水可能會(huì)涌入巷道，發(fā)生礦井水害事故。

綜上所述，該礦井開(kāi)采受水害影響程度為復(fù)雜。

3.2防治水工作難易程度評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)礦井開(kāi)采的主要水害及其影響程度進(jìn)行分析，分別對(duì)各項(xiàng)礦井水害防治工作的難易程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中地表水防治工作復(fù)雜、含水層中地下水防治工作簡(jiǎn)單，老空區(qū)積水防治工作復(fù)雜。綜合各項(xiàng)礦井水害防治的難易程度，確定該礦井防治水工程量較大，難度較高，防治水工作難易程度為復(fù)雜[7]。

表1　礦井水文地質(zhì)類(lèi)型劃分表

4　礦井水文地質(zhì)類(lèi)型劃分

4.1礦井水文地質(zhì)類(lèi)型劃分依據(jù)

按照《煤礦防治水規(guī)定》，根據(jù)礦井受采掘破壞或影響的含水層及水體、礦井及周邊老空水分布狀況、礦井涌水量或者突水量分布規(guī)律、礦井開(kāi)采受水害影響程度以及防治水工作難易程度，可將礦井水文地質(zhì)類(lèi)型劃分為簡(jiǎn)單、中等、復(fù)雜、極復(fù)雜4種[3]，具體各單項(xiàng)指標(biāo)的分類(lèi)依據(jù)見(jiàn)表1[8]。依據(jù)就高不就低的原則，綜合各單項(xiàng)指標(biāo)所判定的類(lèi)別，從而確定礦井的水文地質(zhì)類(lèi)型。

4.2礦井水文地質(zhì)類(lèi)型的劃分

通過(guò)前文對(duì)礦井水文地質(zhì)特征及充水因素的詳細(xì)論述分析，按照上述規(guī)范中礦井水文地質(zhì)類(lèi)型的劃分依據(jù)，對(duì)該礦井的各單項(xiàng)條件進(jìn)行判定。

4.2.1含水層性質(zhì)及補(bǔ)給條件

礦區(qū)主要含水層為第四系，煤系地層及奧陶系灰?guī)r，煤系地層火成巖侵蝕嚴(yán)重，原有裂隙多被火成巖充填壓實(shí)而相互隔絕，地下水難以溝通，含水較少。各含水段在露頭區(qū)接受大氣降水或河床潛水的補(bǔ)給后，沿層面流動(dòng)，在較大斷層地段不同含水層才有水力聯(lián)系。礦區(qū)內(nèi)有大石河水系自北而南蜿蜒流過(guò)，煤系地層與大石河水相通，井下涌水較大，且采空區(qū)有積水，故判定類(lèi)別為復(fù)雜。

4.2.2單位涌水量

根據(jù)調(diào)查，該礦井單位涌水量為0.136 L·s-1·m-1，故判定類(lèi)別為中等。

4.2.3礦井及周邊老空水分布狀況

礦井及周邊礦井開(kāi)采范圍、開(kāi)采煤層、開(kāi)采方法清楚，本礦井及周邊煤礦采空區(qū)、老窯積水位置、范圍及積水量不清楚，故判定類(lèi)別為復(fù)雜。

4.2.4礦井涌水量

根據(jù)調(diào)查計(jì)算，該礦井旱季正常涌水量133～400 m3/h，雨季正常涌水量416～800 m3/h，雨季最大涌水量1 100～1 592.79 m3/h，故判定類(lèi)別為復(fù)雜。

4.2.5突水量

根據(jù)調(diào)查，該礦井無(wú)突水量，故判定類(lèi)別為簡(jiǎn)單。

4.2.6開(kāi)采受水害影響程度

由于礦區(qū)內(nèi)有大石河水系自北向南流過(guò)，受采空塌陷導(dǎo)水裂隙易導(dǎo)通影響，該河對(duì)礦區(qū)開(kāi)采影響較大；井田內(nèi)經(jīng)多年開(kāi)采地表形成大量的地表裂縫及地面塌陷，是溝通大氣降水、地表水、地下水向采空區(qū)及井田內(nèi)涌水的重要途徑，礦井安全受到威脅。故判定類(lèi)別為復(fù)雜。

4.2.7防治水工作難易程度

通過(guò)對(duì)礦井開(kāi)采的主要水害及其影響程度進(jìn)行分析，該礦井水害的防治工作主要包括：（1）建立水文觀測(cè)網(wǎng)，掌握歷年洪水量，監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)氐乇硭?、水?kù)、池塘對(duì)礦山開(kāi)采的影響，觀測(cè)網(wǎng)應(yīng)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)，簡(jiǎn)易可行；（2）防治地表水灌入井下，做好地面塌陷、地裂縫監(jiān)測(cè)，及時(shí)填埋塌陷坑和地裂縫，因河水滲漏使礦坑涌水量增大，威脅礦井安全生產(chǎn)，應(yīng)在河床漏水段進(jìn)行河床鋪底或修建人工河床，防止河水不斷涌入井下，其技術(shù)方法成熟，但工程量大，資金投入高，治理難度較大；（3）重視井下防水，加強(qiáng)礦井涌水量觀測(cè)，對(duì)突增水量要查明水源及水量變化情況，分析原因，采取有效措施防止水害事故的發(fā)生；（4）采空區(qū)積水是礦山開(kāi)采的隱患，應(yīng)做到先探后采，防止采空水涌入巷道。以上工作技術(shù)方法成熟，但工程量較大，難度較高，故判定類(lèi)別為復(fù)雜。

通過(guò)以上對(duì)含水層性質(zhì)及補(bǔ)給條件、礦井涌水量、礦井及周邊老空水分布狀況等方面進(jìn)行探討，綜合各單項(xiàng)條件所判定的類(lèi)別，得到該礦井水文地質(zhì)類(lèi)型為復(fù)雜。

5　結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)礦井水文地質(zhì)特征的分析，礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，開(kāi)采受水害影響程度復(fù)雜，確定該礦井水文地質(zhì)類(lèi)型屬?gòu)?fù)雜。

（2）該礦井直接充水水源為地表水、含水層中的地下水以及老空區(qū)積水，礦井安全易受水害威脅，防治水工作工程量較大，難度較高。

（3）本研究依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》中的規(guī)范要求，確定礦井水文地質(zhì)類(lèi)型，該劃分方法簡(jiǎn)單明了，能夠綜合考慮各單項(xiàng)條件的有效信息，劃分結(jié)果較為合理，易于推廣應(yīng)用，可以為礦井的安全生產(chǎn)以及防治水工作的開(kāi)展提供依據(jù)和方法。

（4）在今后的礦井開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)礦井水文地質(zhì)資料的收集和觀測(cè)，總結(jié)礦井水文地質(zhì)條件變化的規(guī)律，有針對(duì)性地做好礦井水害的防治措施，堅(jiān)持“有掘必探，有采必探，先探后掘，先探后采”的原則，防止水害事故的發(fā)生，保障礦井安全生產(chǎn)[9]。

[1]劉兆昌，李廣賀，朱琨.供水水文地質(zhì)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

[2]鄭世書(shū)，陳江中，劉漢湖，等.專(zhuān)門(mén)水文地質(zhì)學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

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

[4]邵軍戰(zhàn).鄒莊井田水文地質(zhì)條件分析研究[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2010，22（11）：42-47.

[5]劉亞軍，貢長(zhǎng)青，孫娟，等.趙各莊煤礦礦井排水資源化綜合利用研究[J].中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，21（2）：18-20.

[6]任改娟，胡春雷，齊海云，等.礦區(qū)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)的關(guān)鍵問(wèn)題探討[J].中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，25（5）：33-35,76.

[7]弓金保.馬蘭礦礦井水文地質(zhì)類(lèi)型劃分探討[J].能源與節(jié)能, 2012（2）：4-5.

[8]王佟，蔣澤泉.榆神府區(qū)礦井水文地質(zhì)條件分類(lèi)研究[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2011，23（1）：21-24.

[9]唐長(zhǎng)根.楊柳井井田水文地質(zhì)條件分析[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2009，21（5）：49-51，77.

（編輯：程?。?/p>

The Hydrogeological Classification of A Certain Mine in Liujiang Basin

Fan Shanshan,Liu Jimin,Zhou Jiaxin
（Qinhuangdao Mineral Resource and Hydrogeological Brigade,Hebei Geological Prospecting Bureau, Qinhuangdao Hebei 066001,China）

Based on the analysis on the minefield hydrogeological characteristics and mine water filling factor,considered that the mine hydrogeological conditions were complex,and mine security was vulnerable to water threat.According to the requirements of mine hydrogeological type classification for each single index,mainly from the mining damage or effects of the aquifer and water,mine water inflow,mine exploiting under water effect degree and water prevention degree of difficulty,identified the category for each index to determine the mine hydrogeological type.The result showed that the mine hydrogeological type was complex.

Liujiang Basin,hydrogeological condition,water filling factor,mine water inflow, water prevention and control

X143

A

1008-813X（2016）01-0065-04

2015-11-20

范珊珊（1987-），女，河北唐山人，畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地下水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)，碩士研究生，助理工程師，主要從事地下水?dāng)?shù)值模擬方面的研究。