潘小明

(貴州省煤田地質(zhì)局 地質(zhì)勘察研究院,貴州 貴陽 550008)

地瓜二井田水文地質(zhì)特征及充水因素分析

潘小明

(貴州省煤田地質(zhì)局 地質(zhì)勘察研究院,貴州 貴陽 550008)

通過對地瓜二井田地質(zhì)及水文地質(zhì)調(diào)查,查明了井田水文地質(zhì)條件及含、隔水層分布規(guī)律和特征,并從充水水源、充水通道以及導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度對該井田的充水因素進行分析,認為井田水文地質(zhì)類型屬裂隙充水礦床。對礦井做好防治水工作、安全開采煤炭資源提供了參考。

地瓜二井田;水文地質(zhì)條件;充水水源;充水因素

1 井田概況

普安縣地瓜二井田位于貴州省普安縣城南180°方位,距普安縣城約20 km,行政區(qū)劃屬地瓜鎮(zhèn)及羅漢鄉(xiāng)境內(nèi),礦區(qū)面積為50.72 km2。井田位于貴州高原西部,為構(gòu)造—剝蝕山地地貌和以溶蝕—構(gòu)造作用為主的巖溶地貌。海拔為1 500～1 800 m,一般高差在200～400 m左右。井田內(nèi)的河流、溝溪發(fā)育,井田東南部外側(cè)的下廠河河床標高1 338 m,為井田相對最低侵蝕基準面[1]。

2 井田地質(zhì)概況

2.1 地層

井田及鄰近出露的地層自下而上有中二疊統(tǒng)茅口組,上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組、龍?zhí)督M,下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、永寧鎮(zhèn)組,中三疊統(tǒng)關(guān)嶺組和第四系,含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M,其厚度為255.09～398.70 m,含煤15～38層,其中可采煤層8層,可采煤層厚度總計16.65 m。

2.2 構(gòu)造

井田構(gòu)造形態(tài)總體為一略有起伏的平緩單斜,斷層較發(fā)育,并發(fā)育次一級褶曲及傾向上褶皺;井田內(nèi)發(fā)現(xiàn)斷層25條,隱伏斷點12處。井田地層總體走向NE,傾向SE,在落泥向斜及大地背斜的影響下,井田中部地層有波狀起伏,傾角3°～40°,一般15°～25°。含煤地層產(chǎn)狀沿走向及傾向有一定變化,沿傾向發(fā)育有褶皺。井田構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等。

3 井田水文地質(zhì)特征

3.1 水文地質(zhì)概況

井田位于盤南背斜南東翼,處于珠江水系南盤江支流樓下河水文地質(zhì)單元的徑流—排泄區(qū)。區(qū)內(nèi)溝溪較發(fā)育,河流以下廠河為主干流,其余為支流,大體呈樹枝狀,流量受大氣降水控制,一般流量較小,枯季多干枯。區(qū)內(nèi)地下水的補給來源以大氣降水為主,地表水補給為輔。地下水在地勢高處接受降雨補給后向周圍地勢低的沖溝排泄,地下水總體由北北西向南南東流動。井田的水文地質(zhì)略圖見圖1。

3.2 地層的含、隔水性

根據(jù)地下水的賦存條件、巖性組合特征及含水層水力性質(zhì)、埋藏條件等由上而下劃分為五個主要含水層,各含水層主要水文地質(zhì)參數(shù)見表1。

(1) 第四系(Q)松散巖類孔隙含水層:地下水主要賦存于洼地及溝谷沖積層中,巖性以砂礫石、沖積物為主,厚度一般3 m左右,其孔隙度相對大,透水性相對良好,含孔隙水,富水性弱,屬弱含水層。該松散類巖層能入滲地表水及大氣降水,在含煤地層出露區(qū)域,成為聯(lián)通含煤地層的直接通道,是未來煤層開采的間接充水通道[2]。對今后礦井開采有一定的充水影響。

(2) 三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組(T1yn)碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層:巖性以灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主,平均厚度為552 m。巖溶發(fā)育,含溶隙、溶洞水,富水性強,屬強含水層。該層下伏地層有飛仙關(guān)組相對隔水層相阻隔,且距含煤地層較遠,對礦井充水影響不大。

圖1 地瓜二井田水文地質(zhì)略圖Fig.1 Hydrological geological map of Digua NO.2 minefield1.第四系孔隙水;2.永寧鎮(zhèn)組巖溶裂隙水;3.飛仙關(guān)組基巖裂隙水;4.龍?zhí)督M基巖裂隙水;5.峨眉山組基巖裂隙水;6.地層界線;7.礦界;8.河流;9.地下水流向;10.分水嶺。

(3) 三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)碎屑巖基巖裂隙含水層:巖性以砂泥巖為主,平均厚度為536 m。該層含基巖裂隙水,局部含構(gòu)造裂隙水,富水性弱,屬弱含水層或相對隔水層。該層為含煤地層上覆地層,故為今后開采煤層時的間接充水層。

(4) 二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)碎屑巖基巖裂隙含水層:巖性以砂巖、泥巖、煤層及薄層灰?guī)r為主,平均厚度為328 m。該層主要含基巖裂隙水,局部含構(gòu)造裂隙水及風化裂隙水,富水性弱,屬弱含水層。該層為礦井開采時的直接充水水源。

(5) 二疊系上統(tǒng)峨眉山組(P3β)玄武巖隔水層:巖性以玄武巖、凝灰?guī)r為主,平均厚度301 m。該層淺部含少量風化裂隙水,富水性極弱,屬相對隔水層。對今后開采煤層影響不大。

表1 含水層主要水文地質(zhì)參數(shù)Table 1 Main hydrogeological parameters of aquifer

4 充水因素分析

4.1 充水水源

(1) 大氣降水:該井田含煤地層裸露,直接接受大氣降水入滲補給,其充水強度與降水強度、持續(xù)時間關(guān)系密切。因此,大氣降水為區(qū)內(nèi)的主要充水水源,未來礦井應(yīng)加強雨季的疏排水工作。

(2) 地表水:區(qū)內(nèi)無湖泊、水庫等大型常年地表水體,地表水系主要以下廠河為主干流,其余為支流。河流屬山區(qū)雨源型河流,季節(jié)性變化十分顯著,據(jù)動態(tài)觀測資料,其流量0.32～14.68 m3/s,一般為1.10 m3/s。由于地勢具一定坡度,煤系上覆地層為弱含水層,雨后大氣降水絕大部分沿地表徑流、排泄,少量入滲地下,因此地表水對深部煤層的開采影響不大,對淺部煤層的開采有一定影響[3]。在地表水體附近開采時,應(yīng)留保安煤柱,并加強頂板管理,以防地表水潰入。

(3) 老窯積水:調(diào)查的老窯大部分積水,部分外溢,調(diào)查時一般流量為0～3 L/s,據(jù)實地調(diào)查估算,老窯及巷道積水約1.05萬m3,對煤礦的安全生產(chǎn)造成一定的隱患,故未來礦井在開采時應(yīng)注意防范老窯突水問題。

(4) 斷層導(dǎo)水:井田內(nèi)斷層發(fā)育,但大部分斷層導(dǎo)水性不強,富水性弱。煤礦開采后,隨著自然狀態(tài)被破壞,斷層導(dǎo)水性有可能增強,導(dǎo)致地下水、地表水涌入礦井,在其附近開采時,應(yīng)特別注意[4]。

(5) 地下水:從含水層的富、隔水性可知,礦區(qū)內(nèi)主要影響煤層開采的含水層為飛仙關(guān)組、龍?zhí)督M地層。故今后礦床開采后,頂板管理采用全部陷落法,并從上向下開采,根據(jù)上覆巖層導(dǎo)水裂隙帶最大高度經(jīng)驗公式:Hf=100M/(3.3n+3.8)+5.1。式中:M為累計采厚,m;n為煤分層層數(shù),其計算結(jié)果見表2[5]。

由表2可知,所有可采煤層的開采除了受到龍?zhí)督M本身的裂隙水影響外,均受到飛仙關(guān)組基巖裂隙水的影響,其中3號煤層受到的影響最大,其它煤層受到的影響較小。故龍?zhí)督M裂隙含水層為直接充水含水層,飛仙關(guān)組裂隙含水層是間接充水含水層,而含煤地層下部為峨眉山組隔水層,厚度>300 m,推測對今后礦床開采不構(gòu)成影響。

表2 覆巖導(dǎo)水裂隙帶高度計算成果表Table 2 Calculation results of upper stratum height of water flowing fracture zone

4.2 充水通道

(1) 老窯:含煤地層淺部有積水,掘進中揭穿巷道、采空區(qū),易引起老窯突水。

(2) 斷層及構(gòu)造裂隙帶:井田內(nèi)大多斷層導(dǎo)水性差,但淺部局部具一定的導(dǎo)水能力,在這些充水通道影響范圍內(nèi)的地下水將直接進入礦坑,礦坑涌水量將突增。是礦井主要的充水通道。

(3) 風化裂隙及冒落裂隙:井田內(nèi)對煤礦床充水有明顯影響的風化裂隙主要發(fā)育在龍?zhí)督M及其上覆地層的地表淺部,而深部風化程度減弱,其導(dǎo)水性差。采礦期間產(chǎn)生的冒落裂隙將起到主要的導(dǎo)水作用,其作用是溝通巷道上部水源,從而使充水水源滲入或涌入礦井[6]。

(4) 封堵不良鉆孔:若各種完工的鉆孔封堵不良,可成為連通各水源涌入礦坑的直接通道,將可能成為今后開采的重大隱患。

5 結(jié)語

地瓜二井田地下水以大氣降水補給為主,地形有利于自然排水,水文地質(zhì)條件中等,礦床充水主要來源于含煤地層及飛仙關(guān)組地層的基巖裂隙水,井田水文地質(zhì)類型屬裂隙充水礦床。煤礦在斷層附近開采時,應(yīng)引起特別注意。雨季時節(jié),礦井應(yīng)加強地表水的疏排水工作。而針對老窯積水,超前安排足夠的水設(shè)施,以防治水害。同時,注意礦井水的綜合利用,實現(xiàn)排供結(jié)合,保護井田地下水資源和環(huán)境。

[1] 貴州省西能煤炭勘探開發(fā)有限公司.貴州省普安縣地瓜二井田煤炭勘探報告[R].安順:貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘查研究院,2013.

[2] 王心義,李世峰,許光泉,等.專門水文地質(zhì)學[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2011.

[3] 張子平,李永錄.馮記溝煤礦水文地質(zhì)條件和充水因素分析[J].中國煤炭地質(zhì),2008(1):29-31.

[4] 任寶良.紅嶺煤礦水文地質(zhì)特征分析及礦井涌水量預(yù)測[J].煤炭工程,2012(4):46-48.

[5] 王力.三交河煤礦水文地質(zhì)條件及礦井充水因素分析[J].煤炭技術(shù),2012(11):65-67.

[6] 姚淑榮,張臘梅.順發(fā)井田水文地質(zhì)特征和充水因素分析[J].煤炭技術(shù),2010(12):11-13.

(責任編輯：陳姣霞)

Hydrogeological Characteristics of Digua NO.2 Minefield and Water-fillingFactors Analysis

PAN Xiaoming
(GeologicalExplorationResearchInstitute,GuizhouBureauofCoalGeologicalExploration,GuiyangGuizhou550008)

Based on the the geological and hydrogeological survey of Digua NO.2 minefield,the author points out the hydrogeological conditions,the distribution regularity and characteristics of aquifer and confining bed,and water filling factors were analyzed according to the water filling source,channel and the height of water flowing fracture zone,the survey proves that the hydrogeological type of minefield belongs to fissure water filling deposit.It provides a reference for the control of water and the safety of mining coal resources.

Digua NO.2 minefield; hydrogeological conditions; water filling source; water filling factors

2016-08-25;改回日期:2016-10-26

潘小明(1989-),男,助理工程師,勘查技術(shù)與工程專業(yè),從事水工環(huán)地質(zhì)工作。E-mail:1069895949@qq.com

TD745

A

1671-1211(2017)02-0193-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.02.015

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170314.0820.010.html 數(shù)字出版日期:2017-03-14 08:20