龍東煤礦地下含水層補、逕、排關(guān)系的探究

龍東井田區(qū)基巖屬于埋藏型，第四系中下部隔水層厚度大，分布穩(wěn)定，能有效阻隔大氣降水、地表水及第四系中上部含水層與第四系底部和基巖含水層之間的水力聯(lián)系。

龍東井田自1981年4月20日主井開始破土動工至今已有27年之多，現(xiàn)仍在-285m水平以上回采山西組7號煤。在礦井開拓和生產(chǎn)中，對礦井采場內(nèi)形成直接充水的含水層，主要為7號煤頂、底板砂巖水層。太原組薄層灰?guī)r以L4、L12灰為主要含水層，成為現(xiàn)采場內(nèi)間接性充水含水層，深部奧陶系灰?guī)r含水層為區(qū)域性強含水層，是礦井充水含水層的主要補給源。

第一節(jié)含水層的補給分析

第四系松散層Ⅱ含以上主要接受大氣降水與地表水的補給。深層地下水由于上覆若干粘土隔水層，有效地阻隔了淺層地下水的補給，因此接受上部水的垂直補給較弱，主要補給水源是礦井東部廣大補給區(qū)的側(cè)向逕流補給。

基巖各含水層從區(qū)域控水構(gòu)造分析如圖4-1，唯有東部滕縣背斜的褶皺隆起部位形成進水口，可能得到東部碳酸基巖補給區(qū)的側(cè)向補給，由于區(qū)內(nèi)第四系松散層底部含水組和基巖風(fēng)化帶的弱透水作用（LSG-3孔的滲透系數(shù)僅為0.05米/月），使得在基巖各含水層隱伏露頭部位得到緩慢補給，這一現(xiàn)象從W2-7奧灰鉆孔水質(zhì)變化情況等已得到證實。

由于龍固背斜的傾伏端位于本區(qū)，張性裂隙及小斷層等構(gòu)造發(fā)育，相對造成了各含水層之間導(dǎo)通，同時由于區(qū)內(nèi)周邊幾條落差較大的斷層相互切割，使得深部高壓含水層之間發(fā)生相互對接，構(gòu)成了深部高壓含水層對采場影響范圍內(nèi)含水層的補給，如建井初期，井底車場施工中，7號煤頂?shù)装迳皫r大量出水，最大涌水量達509.3m3/h，使得L4灰水位由+26.29米降到-9m（補8），降幅達近40m。同樣在東風(fēng)井井筒施工中，1983年2月23日進入山西組砂巖含水層后發(fā)生突水，最大突水量達87.53m3/h，造成井筒被淹，也使L4灰水位在兩周內(nèi)由-9m降到-153.5m（補8孔），最大日降幅達20余米。因此，充分說明了L4灰含水層具有補給山西組7號煤頂、底板砂巖含水層的特征。同時，在1993年12月～1994年1月太原組L12灰放水時，各含水層水位均發(fā)生同步不同程度的下降。在礦井開拓及生產(chǎn)中，開采煤層上覆含水體和下伏碳酸巖含水層，水位都因采場長期排水因素的影響，造成水位大幅下降（見各含水層水位水質(zhì)變化情況簡表），形成以采場為中心，受主要含水層露頭及控水邊界影響的不對稱降水漏斗，也充分顯現(xiàn)出礦井地下水的主要補給水源為深部高壓含水層水。

第二節(jié)地下水的逕流途徑特征研究

從礦井生產(chǎn)階段揭露的水文地質(zhì)情況及不同時期對太原組L4、L12灰疏水時，各主要含水層水位降幅差異性較大等資料分析，認為區(qū)內(nèi)各含水層水的補給不暢，地下水逕流條件較差，特別是垂直方向的地下水逕流應(yīng)屬于緩慢的滲透式逕流補給。局部小區(qū)域構(gòu)造帶、背斜軸部地下水的逕流條件有明顯的差異，這在東風(fēng)井井筒突水時已有表現(xiàn)。

從區(qū)域構(gòu)造特征，本礦井長期排水后主要充水含水層水位變化情況分析，本井田的地下水從東向西逕流的途徑中，會受到斷裂構(gòu)造的作用，形成復(fù)雜的逕流通道。由于井田為封閉-半封閉水文地質(zhì)單元，因此原始狀態(tài)地下水運動較為緩慢。而到目前為止，地下水的運動，主要受采礦影響及人為疏放水控制。

礦井內(nèi)局部區(qū)段地下水的逕流，呈現(xiàn)出過橋式越流滲入導(dǎo)水給水途徑。這一現(xiàn)象在地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜的7132工作面切眼位置處發(fā)現(xiàn)，當時是7132上分層工作面推進172m（1998年2月8日），頂板巖層充分垮落后，溜子道出口處發(fā)現(xiàn)有7m3/h頂板水涌入工作面，5天后水量增大到12m3/h，最大達到27m3/h（1998年6月5日），歷時6天，水量穩(wěn)定在17m3/h，對生產(chǎn)造成一定影響。該面在下分層施工中，也曾發(fā)生不同程度的出水，特別是當下分層溜子道進入到f165斷層下盤靠近東輔探巷后出水點更為集中，巷道頂板呈現(xiàn)管流狀出水，水量達16m3/h，到2003年2月12日水量穩(wěn)定在14m3/h，現(xiàn)在7132采空區(qū)內(nèi)仍有10m3/h以上的水量流出。該出水點到目前為止，共放出水量近90萬立方米，其主要原因分析認為，7132工作面切眼位置上側(cè)400m處為F6和F7斷層交匯處，兩斷層由于其傾向相反，造成中間灰?guī)r抬起，直接被第四系底部2.43～6.80m左右的透鏡狀中砂、礫石層覆蓋。同時由于該處小斷層構(gòu)造發(fā)育，使煤系地層整體上抬造成該處巖柱厚度小于29.50m，加之7132工作面回采后，老頂砂巖充分垮落，形成人為松動圈，致使F6斷層下盤灰?guī)r水通過上覆第四系砂、礫層，導(dǎo)入到基巖風(fēng)化裂隙帶，或者是f165等小斷層裂隙帶內(nèi)，然后進入采場內(nèi)，形成自然地下水逕流途徑。

第三節(jié)礦井內(nèi)地下水的排泄方式的研究及結(jié)論

礦井內(nèi)淺部（主要指第四系Ⅲ含以上地層）地下水的排泄以垂直方向的蒸發(fā)和人工取水為主，而深層地下水和基巖含水層地下水的排泄，主要以礦井排水等人為排泄為主。

總之，由于本區(qū)基巖處在一個被第四系地層覆蓋，礦井水文地質(zhì)環(huán)境為封閉-半封閉的水文地質(zhì)單元，從而造成基巖地下水的補、逕、排條件相對較差，地下水的排泄沒有天然排泄點，只有通過采場人為排泄和礦井排水形成有效的排泄。目前，由于山西組7號煤的大面積回采，使其老頂砂巖充分垮落后，頂?shù)装迳皫r水進入采場內(nèi)，得以疏放，目前礦井下共排出地下積水近2050萬立方米。其中，包括太原組L4灰含水層三次疏放水量958萬立方米，使區(qū)內(nèi)L4灰水位降到-285大巷水平（1994年），水位年降幅達30余米，太原組L12灰含水層放出水量206萬立方米， L12灰和奧陶系巖溶裂隙含水層水位年降幅分別為8.10m和6.29m。說明井田內(nèi)地下水的補給量小于礦井排出水量，也進一步證實了地下水的補給及逕流條件差，從而表現(xiàn)出地下水的排泄以消耗靜儲量為主。