蔚 波，王 皓，劉 峰，劉 基，王強(qiáng)民，尚宏波

孟加拉國(guó)巴拉普庫利亞煤礦含水層水力聯(lián)系研究

蔚 波1,2,3，王 皓2,3，劉 峰2,3，劉 基2,3，王強(qiáng)民1,2,3，尚宏波2,3

(1. 煤炭科學(xué)研究總院，北京 100013；2. 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西 西安 710077； 3. 陜西省煤礦水害防治技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710077)

為進(jìn)一步查明孟加拉國(guó)巴拉普庫利亞煤礦水文地質(zhì)特征及含水層間水力聯(lián)系，為礦井水害防治提供理論依據(jù)，以19組水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合含水層及隔水層空間展布特征、井田構(gòu)造特征、水位歷時(shí)曲線、水化學(xué)類型、氫氧同位素特征等，綜合分析新近系UDT含水層、Ⅵ煤頂板含水層、Ⅵ煤含水層之間的水力聯(lián)系。結(jié)果表明，井田北部LDT隔水層局部缺失，為UDT含水層水向含煤地層補(bǔ)給提供了條件；井田北翼煤層頂板含水層與UDT含水層水位變化規(guī)律密切相關(guān)，且水位相近，初步證明兩者存在水力聯(lián)系；各含水層水均為HCO3-Ca·Na·Mg型，均為低礦化度水，進(jìn)一步證明各含水層間存在水力循環(huán)；聚類分析結(jié)果表明各含水層水質(zhì)存在一定關(guān)聯(lián)度，推演含水層間水力聯(lián)系程度；氫(D)氧(18O)同位素特征點(diǎn)分布于全球大氣降水線附近，表明大氣降水是各含水層共同的補(bǔ)給水源。研究成果可以指導(dǎo)孟加拉國(guó)巴拉普庫利亞煤礦Ⅵ煤層開采時(shí)水害防治方向。

含水層；水力聯(lián)系；水文地質(zhì)特征；氫氧同位素；孟加拉國(guó)

孟加拉國(guó)位于東南亞與南亞交界處，是中國(guó)在南亞地區(qū)推進(jìn)“一帶一路”倡議的節(jié)點(diǎn)國(guó)家，其經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，國(guó)民經(jīng)濟(jì)主要依靠農(nóng)業(yè)，能源工業(yè)發(fā)展落后。孟加拉國(guó)巴拉普庫利亞煤礦(簡(jiǎn)稱孟巴礦)位于孟加拉國(guó)西北部的迪納吉普省，是該國(guó)第一座現(xiàn)代化生產(chǎn)煤礦，含煤地層為石炭–二疊系，主采Ⅵ煤層，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力100萬。井田內(nèi)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，含、隔水層性能尚未徹底查清，Ⅵ煤回采時(shí)煤層頂板各含水層水可能成為礦井的充水水源。因此，有必要探究各含水層間的水力聯(lián)系，分析補(bǔ)給水源，以便采取針對(duì)性的水害防治措施。

目前，關(guān)于各含水層間的水力聯(lián)系，諸多學(xué)者開展了大量的研究，可以利用水化學(xué)特征如同位素、離子含量間的差異進(jìn)行判斷[1-6]；或通過現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)，根據(jù)形成降落漏斗的波及范圍、形狀及Δ2–lg曲線規(guī)律進(jìn)行研究[7-10]；還可利用不同含水層水位基于時(shí)間的響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析[11-12]；利用特殊水文地質(zhì)條件或結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)理論與水文地球化學(xué)演化規(guī)律的方法也可對(duì)其進(jìn)行研究[13-15]。劉兵等[16]通過分析水化學(xué)和氫氧穩(wěn)定同位素特征，查明東宮河流域不同水體間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，發(fā)現(xiàn)地下水、泉水、河水存在密切的水力聯(lián)系；彭濤等[17]根據(jù)多孔抽水試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合抽水試驗(yàn)歷時(shí)曲線圖，對(duì)曹家灘井田2-2煤層上覆含水層的水力聯(lián)系進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；劉國(guó)旺等[18]針對(duì)唐山礦南湖采煤塌陷區(qū)積水、礦井涌水和奧灰水可能存在的水力聯(lián)系，利用水位動(dòng)態(tài)分析方法，通過不同水體水位變化響應(yīng)關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)其并無明顯相關(guān)性；S. Viaroli等[19]利用地下水均衡原理初步判斷相鄰含水層是否存在水力聯(lián)系，進(jìn)而通過對(duì)流量和水頭的監(jiān)測(cè)判定其聯(lián)系強(qiáng)弱；C. Lehr等[20]對(duì)地下水水位和河水水位時(shí)間序列的主成分分析判定河流與地下水的水力聯(lián)系。

由于孟巴礦為孟加拉國(guó)第一座現(xiàn)代化生產(chǎn)礦井，水文地質(zhì)條件探查和分析不足，難以滿足礦井防治水工作需求，因此，筆者在前期水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，利用水文補(bǔ)勘數(shù)據(jù)，綜合地質(zhì)構(gòu)造特征、水化學(xué)特征、同位素分析測(cè)試及水位動(dòng)態(tài)變化等技術(shù)手段與研究方法，綜合研究井田內(nèi)各含水層之間水力聯(lián)系，以期為孟巴礦防治水工作提供參考。

1 孟巴礦概況

孟加拉國(guó)巴拉普庫利亞煤礦坐落于恒河–賈木納河(Jamuna)沖積平原上(圖1)，地質(zhì)儲(chǔ)量2.6億t，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力100萬t，服務(wù)年限60 a。區(qū)域?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)型氣候，一般情況下每年11月至次年4月為枯水期，月平均降水量6.0～59.4 mm；5—10月為豐水期，月平均降水量132.7～482.5 mm，占年降水量的90%以上。

圖1 孟巴礦地理位置

礦區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地面高程+29～+32 m，整體呈南北向展布，北部略高，南部稍低，具有一定坡度，含煤地層為石炭–二疊系岡瓦納群，共含7個(gè)煤組(層)，其中以Ⅵ煤層厚度最大，分布穩(wěn)定，為礦井設(shè)計(jì)開采的煤層，其他煤層相對(duì)較薄，僅分布在盆地中心較小的區(qū)域。井田發(fā)育的含水層組(圖2)自上而下分別為：Upper Dupi Tila含水層(簡(jiǎn)稱UDT含水層)、含煤地層砂巖裂隙含水層組。主要隔水層為L(zhǎng)ower Dupi Tila隔水層(簡(jiǎn)稱LDT隔水層)。

UDT含水層以中砂為主，夾細(xì)砂、含礫中粗砂巖及薄層黏土，厚89～126 m，南北較薄，中間向東加厚、加深；滲透系數(shù)為0.51～40.20 m/d，變化范圍較大：接受大氣降水和地表水的補(bǔ)給，靜儲(chǔ)量豐富，難以疏降，是本區(qū)主要含水層，富水性中等–極強(qiáng)，是Ⅵ煤層開采的間接充水水源。含煤地層砂巖裂隙含水層包括如下含水層段：Ⅵ煤頂板砂巖裂隙含水層、Ⅵ煤含水層。Ⅵ煤頂板砂巖裂隙含水層富水性好，為直接充水水源。LDT隔水層厚0～122 m，平均29.31 m，由北向南逐漸增厚、埋深逐漸增加。井田內(nèi)Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ煤層分別發(fā)育有泥巖及粉砂巖相對(duì)隔水層段，將含煤地層砂巖裂隙含水層組分隔為多個(gè)子含水段。

圖2 孟巴礦水文地質(zhì)綜合柱狀圖

2 前期工作評(píng)述

孟巴礦勘探工作始于1985年，前期勘探確定煤層范圍、厚度和儲(chǔ)量，通過水文地質(zhì)勘探基本查清首采區(qū)導(dǎo)水構(gòu)造及頂板富水性等水文地質(zhì)特征，但前期工作中仍存在未徹底查明地質(zhì)條件，早期勘探程度有限，把煤層統(tǒng)一劃為弱透水層，將煤層與頂?shù)装迳皫r為同一含水層，未能將其分層考慮；水文觀測(cè)孔對(duì)井田主要充水含水層控制程度較低，在礦井的中部及南部區(qū)域未能獲取有效水文地質(zhì)參數(shù)；井田南部邊界構(gòu)造未查清，地層間導(dǎo)(隔)水性能研究尚不明確，因此，礦井生產(chǎn)期間發(fā)生多次嚴(yán)重突水事故。

礦井基建期間曾發(fā)生巷道頂板滯后性突水事故，造成淹井；回采巷道掘進(jìn)期間涌水量最高達(dá)1 000 m3/h；回采工作面過斷層時(shí)涌水突增至500 m3/h。以上事故對(duì)井下作業(yè)工人的健康與設(shè)備安全造成嚴(yán)重影響。

1999年初，中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司(原煤炭科學(xué)研究總院西安分院)承擔(dān)了水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探工作，采用電磁法查明前期突水區(qū)域的導(dǎo)水通道、首采區(qū)導(dǎo)水構(gòu)造、Ⅵ煤層及頂板富水異常區(qū)域。2015年，中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司完成了孟巴礦Ⅵ煤二分層水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探工作，查明礦井開采水文地質(zhì)條件，對(duì)主采煤層含水形成機(jī)理有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，為孟巴礦未來安全高效生產(chǎn)提供了保障。

3 含水層水力聯(lián)系研究

3.1 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征

孟巴礦井田構(gòu)造為一殘缺向斜盆地[21]，主要受Barapukuria向斜(巴拉普庫利亞向斜)控制，由圖3可知，礦區(qū)東部發(fā)育Fa斷層，斷距大于200 m，使煤系與基底變質(zhì)巖相接組成隔水邊界，西部發(fā)育Fb斷層；自北向南發(fā)育多條斷層，井田內(nèi)共有中小型斷層43條。

礦區(qū)內(nèi)主要含(隔)水層分布范圍及穩(wěn)定性有所不同，UDT含水層全區(qū)分布較為穩(wěn)定，接受大氣降水補(bǔ)給，富水性好，且厚度較大，地下水徑流以順層流動(dòng)為主；LDT隔水層整體較薄，隔水性能差且不穩(wěn)定，在研究區(qū)北側(cè)存在缺失情況。

圖3 LDT隔水層厚度等值線

結(jié)合孟巴礦’地質(zhì)剖面圖(圖4)，主采煤層Ⅵ煤除內(nèi)生裂隙外，構(gòu)造裂隙發(fā)育較好，同時(shí)自南向北發(fā)育有多條斷層，含(導(dǎo))水性好。由于LDT隔水層的缺失及Ⅵ煤自身具有導(dǎo)水通道，導(dǎo)致含煤地層直接與UDT含水層接觸，同時(shí)，在天窗區(qū)域Ⅵ煤頂板水也接受UDT含水層的垂向補(bǔ)給。該區(qū)域特殊的地層結(jié)構(gòu)特征為各含水層間的水力聯(lián)系提供了基礎(chǔ)。

3.2 含水層水位動(dòng)態(tài)特征

收集連續(xù)3 a降水量與UDT含水層、Ⅵ煤及頂板砂巖含水層水位數(shù)據(jù)繪制動(dòng)態(tài)曲線(圖5)，由圖5可知，UDT含水層的主要補(bǔ)給水源為大氣降水，每年枯、雨季含水層水位隨降水量呈周期性變化，水位變化較降水量變化略有滯后。

Ⅵ煤及頂板砂巖含水層的水位動(dòng)態(tài)特征與UDT含水層基本相似，水位隨枯、雨季交替呈周期性波動(dòng)，表明含煤地層含水層組接受UDT含水層的垂向補(bǔ)給。圖5中Ⅵ煤及頂板砂巖水位長(zhǎng)觀孔(DOB13)在井田北部，其水位與UDT水位基本一致，且變化趨勢(shì)完全相同。前期水文地質(zhì)勘探資料顯示井田內(nèi)存在LDT隔水層較薄甚至缺失現(xiàn)象，依據(jù)DOB13鉆孔所揭露地層情況，推測(cè)鉆孔附近存在LDT隔水層完全缺失區(qū)域，形成“天窗”，垂向?qū)ǜ骱畬印?/p>

圖4 孟巴礦A—A’地質(zhì)剖面圖

圖5 大氣降水量與含水層水位相關(guān)性曲線

3.3 水化學(xué)特征

3.3.1 水化學(xué)類型分析

前期在井田北側(cè)布設(shè)11個(gè)地面水文觀測(cè)孔進(jìn)行勘察工作，本次研究共在井田南部布置3個(gè)水位觀測(cè)孔，其中Ⅵ煤含水層觀測(cè)孔2個(gè)，Ⅵ煤頂板砂巖含水層觀測(cè)孔1個(gè)。共取水樣21組，其中鉆孔取樣19組，分別為：UDT含水層水樣2組(u1，u2)、Ⅵ煤頂板水樣12組(A1—A12)、Ⅵ煤煤層水樣5組(D1—D5)，鉆孔水樣均在鉆孔抽水的不同時(shí)段取得；井下Ⅵ煤煤層取樣2組(E1，E2)。

表1 孟巴礦不同含水層水樣檢測(cè)結(jié)果

圖6 孟巴礦礦區(qū)水樣Piper三線圖和Schoellor圖

3.3.2 聚類分析

聚類分析是統(tǒng)計(jì)學(xué)中一個(gè)重要方法，該方法主要依據(jù)數(shù)據(jù)中的多個(gè)觀測(cè)指標(biāo)，具體找出一些能夠度量指標(biāo)間相似程度的統(tǒng)計(jì)量，以這些統(tǒng)計(jì)量作為類型劃分依據(jù)，把一些相似程度較大的指標(biāo)聚合為一類，把另外一些彼此間相似程度較大的指標(biāo)聚合為另一類，把不同的類型劃分出來，形成一個(gè)由小到大的分類系統(tǒng)。本次利用聚類分析對(duì)不同水樣的指標(biāo)進(jìn)行分析，從而判斷其是否存在關(guān)聯(lián)。利用孟巴礦19組不同含水層水樣物理、化學(xué)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過系統(tǒng)聚類的方法對(duì)其進(jìn)行分類，并繪制譜系圖。

由圖7可以看出，水樣按照化學(xué)組分及物理指標(biāo)相關(guān)性的不同，被分為3個(gè)集群：第一集群為Ⅵ煤層頂板水，其特點(diǎn)為礦化度較??；第二集群為UDT含水層，作為該區(qū)域主要充水含水層，徑流條件最好，礦化度最小，且滲透系數(shù)較大；第三集群為Ⅵ煤煤層水，與其他含水層相比，該含水層礦化度較大，且硫酸根離子含量較高，主要源自含煤地層中含硫礦物的氧化，形成硫酸，進(jìn)而造成硫酸根離子含量的增高，同時(shí)使地下水pH值降低。隨著酸性物質(zhì)的不斷積累，酸性增強(qiáng)，有助于環(huán)境礦物中金屬離子的析出，使Na+、Ca2+、Mg2+、Fe(Fe2+、Fe3+)的含量升高，礦化度增大。第一集群中UDT含水層水樣與Ⅵ煤頂板水水樣具有較大關(guān)聯(lián)性，說明兩含水層有一定水力聯(lián)系；第一集群與第二集群之間也存在關(guān)聯(lián)，說明各含水層間具有統(tǒng)一的補(bǔ)給來源。

圖7 孟巴礦礦區(qū)水樣聚類分析譜系圖

3.4 同位素特征

根據(jù)不同同位素在水循環(huán)中的標(biāo)記特性，可利用氫氧同位素含量D、18O的差異來分析煤系含水層間的水力聯(lián)系，并分析各含水層水源補(bǔ)給情況。不同來源水樣具有不同的同位素特征，相同來源的水樣氫氧同位素含量呈現(xiàn)近似的線性關(guān)系。本次研究分別對(duì)Ⅵ煤頂板水、Ⅵ煤煤層水共11組水樣進(jìn)行同位素分析，各水樣中氫氧同位素比率詳見表2。

由表2可知，Ⅵ煤頂板水穩(wěn)定同位素D為–36‰～ –33‰，18O為–5.6‰～–5.0‰；Ⅵ煤煤層水穩(wěn)定同位素D為–36‰～–35‰，18O為–5.7‰～–5.6‰。兩含水層D、18O含量十分接近，樣品中D含量變化范圍在3‰以內(nèi)，18O的變化范圍在0.7‰以內(nèi)，氫氧同位素特征值較為接近，反映出含水層之間存在較強(qiáng)的水力聯(lián)系。

各含水層地下水的氘盈余值(=D–818O)分布特征也間接揭示各水體間的相互關(guān)系，全球范圍內(nèi)氘盈余值均值為10‰[22]，由表2可知，Ⅵ煤煤層水氘盈余值都接近于全球均值，說明其補(bǔ)給來源均為大氣降水，且氘盈余值均等于或接近于9.8，說明兩含水層間有較好的水力聯(lián)系，徑流條件較好。Ⅵ煤頂板含水層部分鉆孔水樣顯示氘盈余值較低，表明近年來大氣降水補(bǔ)給在該區(qū)域內(nèi)含水巖組所占份額較少，即大氣降水滲入第四系砂質(zhì)黏土層至UDT含水層，再補(bǔ)給Ⅵ煤頂板砂巖含水層整個(gè)過程所需時(shí)間較長(zhǎng)。

表2 孟巴礦礦區(qū)地下水氫氧同位素比率

將Ⅵ煤頂板砂巖含水層水樣和Ⅵ煤煤層水水樣的穩(wěn)定同位素D、18O投影到坐標(biāo)系，得到D-18O關(guān)系圖(圖8)，附以全球大氣降水線D=818O+10[23]作為參考。由圖8可知，各水樣點(diǎn)分布較集中，且呈線性規(guī)律分布在全球大氣降水線的附近，Ⅵ煤頂板水水樣點(diǎn)基本位于大氣降水線上，其D含量與其他水樣基本一致，但18O含量差距較大，主要原因?yàn)棰雒喉敯迳皫r裂隙水中氧與砂巖中含氧化合物發(fā)生交換，產(chǎn)生“氧漂移”，致使地下水體的18O升高，D值減少，說明該水樣點(diǎn)處Ⅵ煤頂板砂巖裂隙水滯留時(shí)間長(zhǎng)，礦區(qū)南部的Ⅵ煤頂板砂巖裂隙水徑流緩慢。

圖8 孟巴礦礦區(qū)地下水氫氧同位素關(guān)系

3.5 水文地質(zhì)模型及防治水工作建議

分析建立礦區(qū)水文地質(zhì)模型(圖9)，孟巴礦含煤地層上覆富水性極強(qiáng)的UDT松散孔隙含水層，LDT隔水關(guān)鍵層在井田北部局部缺失而形成透水“天窗區(qū)”，含煤地層在局部泥巖的相對(duì)隔水作用下可劃分為多含水層組合的復(fù)合含水體，即Ⅵ煤頂板砂巖含水層，大氣降水通過礦區(qū)北側(cè)“天窗”區(qū)域直接對(duì)UDT含水層進(jìn)行補(bǔ)給，進(jìn)而由UDT含水層補(bǔ)給Ⅵ煤頂板含水層和Ⅵ煤煤層水，各含水層之間均有不同程度的水力聯(lián)系。

UDT含水層在區(qū)內(nèi)穩(wěn)定分布，南北較薄，該含水層分布廣泛，由大氣降水及地表水補(bǔ)給，富水性極強(qiáng)，給Ⅵ煤開采造成重要威脅，且LDT隔水層在研究區(qū)內(nèi)存在缺失情況，造成較大突水威脅，因此在開采過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)異常帶的探查及治理工作，嚴(yán)格控制采高，保證采動(dòng)裂隙不波及Ⅵ煤上覆含水層，在此基礎(chǔ)上應(yīng)加強(qiáng)巷道掘進(jìn)期間的探放水工作，做到先掘后探。

圖9 孟巴礦水文地質(zhì)模型

4 結(jié)論

a.礦區(qū)內(nèi)UDT含水層富水性較好，且分布穩(wěn)定，LDT隔水層整體較薄，礦區(qū)北側(cè)出現(xiàn)煤層隱伏露頭，存在隔水層沉積缺失情況，從構(gòu)造角度分析得出含水層存在水力聯(lián)系。

b. 含水層水位動(dòng)態(tài)變化同大氣降水量變化之間響應(yīng)關(guān)系一致，證實(shí)其接受大氣降水補(bǔ)給。同時(shí)，在研究區(qū)北側(cè)Ⅵ煤煤層水水位與UDT含水層變化一致，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造綜合判斷出此處存在LDT隔水層沉積缺失現(xiàn)象，且形成“天窗”，直接導(dǎo)通UDT充水含水層及下覆煤系含水層，使Ⅵ煤含水層與UDT含水層發(fā)生水力聯(lián)系。

d.Ⅵ煤頂板砂巖含水層與Ⅵ煤煤層水的氫氧同位素特征D-18O關(guān)系點(diǎn)具有線性關(guān)系，均分布于全球大氣降水線附近，表明下覆含煤地層含水層統(tǒng)一接受大氣降水補(bǔ)給，且Ⅵ煤頂板水、Ⅵ煤煤層水具有一定的水力聯(lián)系。研究結(jié)果為后期孟巴礦未來防治水工作的開展提供理論依據(jù)。

[1] 孫洪星，王蘭健，鄒人和. 環(huán)境同位素示蹤技術(shù)在礦井水防治中的應(yīng)用[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2000(5)：34–37.

SUN Hongxing，WANG Lanjian，ZOU Renhe. Application of environmental isotope tracer technology in mine water control[J]. Hydrogeology & Engineering Geology，2000(5)：34–37.

[2] 穆鵬飛. 示蹤試驗(yàn)在煤層頂?shù)装宄渌畬铀β?lián)系探查中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)煤炭，2019，45(5)：55–58.

MU Pengfei. Application of tracer test in hydraulic connection exploration of water-filled aquifer in roof and floor of coal seam[J]. China Coal，2019，45(5)：55–58.

[3] 馬濟(jì)國(guó)，劉滿才，羅江發(fā). 同位素示蹤技術(shù)在潘北礦太原組灰?guī)r水水化學(xué)特征中的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，12(8)：26.

MA Jiguo，LIU Mancai，LUO Jiangfa. Isotope tracer technique in Panbei Mine of Taiyuan Group limestone water chemical characteristics of the application[J]. Science and Technology Innovation Herald，2015，12(8)：26.

[4] 許蓬，王明. 環(huán)境同位素技術(shù)在判定礦井含水層間水力聯(lián)系的應(yīng)用[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2018，46(增刊1)：227–230.

XU Peng，WANG Ming. Application of environmental isotopes technology in determining hydraulic connection between mine aquifer[J]. Coal Science and Technology，2018，46(Sup.1)：227–230.

[5] 杜明亮，吳彬，胡鐘林，等. 霍景涅里辛沙漠地下水化學(xué)和同位素特征[J]. 中國(guó)沙漠，2018，38(4)：858–864.

DU Mingliang，WU Bin，HU Zhonglin，et al. Characteristics and isotopes of groundwater in the Hopenne Lee Sin desert and indicator effects[J]. Journal of Desert Research，2018，38(4)：858–864.

[6] 文廣超，王文科，段磊，等. 基于水化學(xué)和穩(wěn)定同位素定量評(píng)價(jià)巴音河流域地表水與地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系[J]. 干旱區(qū)地理，2018，41(4)：734–743.

WEN Guangchao，WANG Wenke，DUAN Lei，et al. Quantitatively evaluating exchanging relationship between river water and groundwater in Bayin river basin of northwest China using hydrochemistry and stable isotope[J]. Arid Land Geography，2018，41(4)：734–743.

[7] 方剛，劉柏根. 基于巴拉素井田多孔抽水試驗(yàn)的含水層特征及水力聯(lián)系研究[J]. 水文，2019，39(3)：36–40.

FANG Gang，LIU Baigen. Research on aquifers characteristics and hydraulic connection based on multiple drilling pumping tests in Balasu well field[J]. Journal of China Hydrology，2019，39(3)：36–40.

[8] 翟曉榮，沈書豪，張海潮，等. 基于MODFLOW的含水層間水力聯(lián)系分析研究[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2015，42(6)：8–11.

ZHAI Xiaorong，SHEN Shuhao，ZHANG Haichao，et al. An analysis of hydraulic connection between different aquifers based on MODFLOW[J]. Hydrogeology & Engineering Geology，2015，42(6)：8–11.

[9] 楊建，趙彩鳳. 基于工作面頂板疏放水的含水層水力聯(lián)系研究[J]. 礦業(yè)安全與環(huán)保，2015，42(5)：84–86.

YANG Jian，ZHAO Caifeng. Research on hydraulic connection of aquifers based on roof dewatering and drainage in working face[J]. Mining Safety & Environmental Protection，2015，42(5)：84–86.

[10] 許光泉，桂和榮，張連福，等. 礦井大型放水試驗(yàn)及其意義[J]. 地下水，2002，24(4)：200–201.

XU Guangquan，GUI Herong，ZHANG Lianfu，et al. The significance of large-scale mine drainage test[J]. Ground Water，2002，24(4)：200–201.

[11] 孫亞軍，崔思源，徐智敏，等. 西部典型侏羅系富煤區(qū)地下水補(bǔ)徑排的同位素特征[J]. 煤炭學(xué)報(bào)，2017，42(2)：293–299.

SUN Yajun，CUI Siyuan，XU Zhimin，et al. Characteristics of groundwater circulation condition and complementary diameter in typical Jurassic coal-rich area of western China[J]. Journal of China Coal Society，2017，42(2)：293–299.

[12] 秦夢(mèng)月，雷亞萍. 內(nèi)蒙古梅林廟井田主要含水層間水力聯(lián)系研究[J]. 煤炭與化工，2019，42(12)：27–30.

QIN Mengyue，LEI Yaping. Study on the hydraulic connection among the main aquifers in Meilinmiao mine field of Inner Mongolia[J]. Coal and Chemical Industry，2019，42(12)：27–30.

[13] 郭鈺穎，呂智超，王廣才，等. 峰峰礦區(qū)東部地下水水文地球化學(xué)模擬[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2016，44(6)：101–105.

GUO Yuying，LYU Zhichao，WANG Guangcai，et al. Hydrogeochemical simulation of groundwater in eastern Fengfeng mining area[J]. Coal Geology & Exploration，2016，44(6)：101–105.

[14] 王新，郭小銘. 越層水文地質(zhì)現(xiàn)象及對(duì)煤礦防治水的影響研究[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2020，48(8)：150–156.

WANG Xin，GUO Xiaoming. Study on hydrogeological phenomena of across stratigraphic boundary and impact on prevention and control of mine water[J]. Coal Science and Technology，2020，48(8)：150–156.

[15] 張開軍，張強(qiáng)，魏迎春，等. 準(zhǔn)噶爾盆地南緣硫磺溝地區(qū)水文地質(zhì)特征及其對(duì)煤層氣富集的影響[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2018，46(1)：61–65.

ZHANG Kaijun，ZHANG Qiang，WEI Yingchun，et al. Hydrogeological conditions and their effect on the coalbed methane enrichment in Liuhuanggou area on the south margin of Junggar basin[J]. Coal Geology & Exploration，2018，46(1)：61–65.

[16] 劉兵，王賀，姜永海，等. 基于水化學(xué)和氫氧同位素的東宮河流域不同水體轉(zhuǎn)化關(guān)系研究[J]. 環(huán)境科學(xué)研究，2020，33(9)：1979–1990.

LIU Bing，WANG He，JIANG Yonghai，et al. Transformation relationship of different water body in Donggong river basin based on hydrochemistry and hydrogen-oxygen isotopes[J]. Research of Environmental Sciences，2020，33(9)：1979–1990.

[17] 彭濤，龍良良，劉凱祥，等. 基于煤層頂板抽水試驗(yàn)的含水層水力聯(lián)系研究[J]. 礦業(yè)安全與環(huán)保，2019，46(3)：66–69.

PENG Tao，LONG Liangliang，LIU Kaixiang，et al. Study on aquifer hydraulic connection based on pumping test of coal seam roof[J]. Mining Safety & Environmental Protection，2019，46(3)：66–69.

[18] 劉國(guó)旺，常浩宇，郭均中．唐山礦塌陷區(qū)積水與礦井潛在水力聯(lián)系研究[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2017，45(8)：223–227.

LIU Guowang，CHANG Haoyu，GUO Junzhong．Study on potential hydraulic connection of pit water and mine water in subsidence area of Tangshan Mine[J]. Coal Science and Technology，2017，45(8)：223–227.

[19] VIAROLI S，MASTRORILLO L，LOTTI F，et al. The groundwater budget：A tool for preliminary estimation of the hydraulic connection between neighboring aquifers[J]. Journal of Hydrology，2018：S0022169417307436.

[20] LEHR C，POSCHKE F，LEWANDOWSKI J，et al. A novel method to evaluate the effect of a stream restoration on the spatial pattern of hydraulic connection of stream and groundwater[J]. Journal of Hydrology，2015，527：394–401.

[21] 王皓.含水煤層水害形成機(jī)理及防治技術(shù)[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2019，47(3)：117–123.

WANG Hao. Formation mechanism of coal seam aquifer and water hazard control technology[J]. Coal Geology & Exploration，2019，47(3)：117–123.

[22] ARGIRIOU A A，LYKOUDIS S. Isotopic composition of precipitation in Greece[J]. Journal of Hydrology，2006，327(3/4)：486–495.

[23] CRAIG H. Isotopic variation in meteoric waters[J]. Science，1961，133(3465)：1702–1703.

Hydraulic connection of aquifers in Barapukuria Coal Mine, Bangladesh

YU Bo1,2,3, WANG Hao2,3, LIU Feng2,3, LIU Ji2,3, WANG Qiangmin1,2,3, SHANG Hongbo2,3

(1. China Coal Research Institute, Beijing 100013, China; 2. Xi’an Research Institute Co. Ltd., China Coal Technology and Engineering Group Corp., Xi’an 710077, China; 3. Shaanxi Key Laboratory of Prevention and Control Technology for Coal Mine Water Hazard, Xi’an 710077, China)

In order to further identify the hydrogeological characteristics and hydraulic connection between aquifers of Barapukuria Coal Mine in Bangladesh, and provide a theoretical basis for the prevention and control of mine water disasters, this paper analyzes the hydraulic connection between Neogene UDT aquifer, Ⅵ coal roof aquifer and Ⅵ coal aquifer based on 19 sets of water quality test data, combined with the spatial distribution characteristics of aquifers, field structure characteristics, water level duration curve, hydrochemical type and hydrogen and oxygen isotope characteristics. The results show that the LDT aquifer in the northern part of the well field is partially missing, which provides conditions for the water supply of the UDT aquifer to the coal measure strata. The roof aquifer of coal seam in the north wing of the mine field is closely related to the water level change law of UDT aquifer, and the water level elevation is similar, which preliminarily proves that there is a hydraulic connection between the two. The water of each aquifer is HCO3-Ca·Na·Mg type, which is low salinity water, further proving that there is a hydraulic cycle between each aquifer. Cluster analysis results show that water quality of each aquifer has a certain degree of correlation, and the degree of hydraulic connection between aquifers is deduced. Hydrogen(D)oxygen(18O) isotopic characteristics are distributed near the global atmospheric precipitation line, indicating that atmospheric precipitation is the common recharge source of aquifers. The research results can guide the prevention and control of water disaster in Ⅵcoal seam mining of Balapukuliya Coal Mine in Bangladesh.

aquifer; hydraulic connection; hydrogeological characteristics; hydrogen oxygen isotopes; Bangladesh

P641.4

A

1001-1986(2021)04-0205-08

2020-12-24；

2021-05-27

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017YFC0804100)；中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(2018XAYZD11)

蔚波，1997年生，男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，碩士研究生，從事煤礦水文地質(zhì)研究. E-mail：1784234343@qq.com

王皓，1981年生，男，江蘇連云港人，博士，研究員，碩士生導(dǎo)師，從事煤礦水害防治及水資源保護(hù)技術(shù)的研發(fā)和推廣工作. E-mail：wanghao@cctegxian.com

蔚波，王皓，劉峰，等. 孟加拉國(guó)巴拉普庫利亞煤礦含水層水力聯(lián)系研究[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2021，49(4)：205–212. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.025

YU Bo，WANG Hao，LIU Feng，et al. Hydraulic connection of aquifers in Barapukuria Coal Mine, Bangladesh[J]. Coal Geology & Exploration，2021，49(4)：205–212. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.025

(責(zé)任編輯 周建軍)