三李礦二1煤層水文地質(zhì)特征及充水因素分析

劉范+張媛

摘要：對主要充水含水層、隔水層進行了分析、劃分，對主要斷裂構(gòu)造的水文地質(zhì)特征進行了論述。在此基礎上，對未來二1煤礦井的充水影響因素進行了分析，指出太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙水、奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水和斷裂構(gòu)造是本區(qū)未來二1煤礦井的充水的重要因素。

Abstract： The main water-filled and aquifer， aquiclude are analyzed and classified， and the hydrogeological characteristics of the major fault structures are discussed. On this basis， this paper analyzed the water filling factors of the二1 coal well， and presents that the Taiyuan formation upper limestone karst fissure water， Ordovician limestone karst fissures and fault structures are the important water filling factors for the二1 coal well.

關鍵詞： 含水層；二1 煤；斷裂構(gòu)造；充水因素

Key words： aquifer；二1 coal well；fault structure；water filling factor

中圖分類號：TD745 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）25-0042-03

0 引言

河南省滎鞏煤田三李礦區(qū)位于滎鞏煤田東部，地理位置處于鄭州市西南約5km，滎陽市東南約10km，行政區(qū)劃隸屬鄭州市二七區(qū)和滎陽市。地理坐標為北緯34°38′11″～34°43′50″，東經(jīng)113°24′39″～113°39′07″。區(qū)內(nèi)地層由老到新為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組；石炭系上統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組；二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組；上統(tǒng)上石盒子組和石千峰組；三疊系下統(tǒng)劉家溝組、和尚溝組、新近系、第四系，其中石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組為主要含煤地層，區(qū)內(nèi)可采煤層為二1煤層，煤層鉛垂厚度1.17～8.78m，平均厚度4.72m，傾角7°～13°。二1煤層埋藏深度在550m～1800m，底板展布標高約為-300m～-1650m。區(qū)內(nèi)基本構(gòu)造形態(tài)走向近北西向，傾向北東15～55°，傾角7～13°的單斜構(gòu)造；構(gòu)造形跡以高角度正斷層和滑動構(gòu)造為主，即郭小寨斷層、賈峪斷層、李家臺斷層，并在二1煤層附近發(fā)育3處低緩角度的滑動構(gòu)造，使區(qū)內(nèi)部分地區(qū)煤層變薄和缺失。

1 區(qū)域水文地質(zhì)條件

滎鞏煤田地處黃河、淮河兩大流域，南部的嵩山及汜河東側(cè)的南北向丘陵為黃淮河流域的分水嶺。根據(jù)滎鞏煤田所處的水文地質(zhì)條件和地下水賦存特征，區(qū)域水文地質(zhì)劃分為孔隙地下水系統(tǒng)和巖溶地下水系統(tǒng)。其中孔隙地下水系統(tǒng)以索河和汜河分水嶺為界，分屬淮河地下水系統(tǒng)和黃河地下水系統(tǒng)。巖溶地下水系統(tǒng)劃分為三李泉流域巖溶水系統(tǒng)，該系統(tǒng)由西南部的五指嶺斷層及沙魚溝斷層、南部的滎鞏（密）背斜軸、東部的王寧莊背斜及北部的須水斷層所限范圍構(gòu)成該煤田巖溶地下水系統(tǒng)的區(qū)域水文地質(zhì)邊界（圖1）。

2 水文地質(zhì)條件分析

2.1 含水層

2.1.1 第四系、新近系潛水含水層

主要由松散的砂土及厚度不等的粘土、礫石和砂質(zhì)粘土組成，含水層與隔水層厚度均不穩(wěn)定，含水層厚度為0～10m，靠大氣降水補給。局部區(qū)域新近系揭露有泥灰?guī)r層，泥灰?guī)r含水層的巖溶裂隙較為發(fā)育，含（透）水性不均勻，單位涌水量為0.00631～1.30L/s·m，滲透系數(shù)為0.0084～3.15m/d。三李煤礦在靠近二1煤層露頭采煤時，新近系泥灰?guī)r巖溶裂隙水曾涌入采面，最大涌水量達300m3/h以上，導致礦井停產(chǎn)，目前涌水量穩(wěn)定在100m3/h左右。

2.1.2 三疊系、二疊系砂巖裂隙含水層

比較重要的含水層有大占砂巖、砂鍋窯砂巖、田家溝砂巖、平頂山砂巖、金斗山砂巖等，區(qū)內(nèi)該含水層埋藏較深，含水層平均厚度約240m。該含水層巖芯較完整，裂隙發(fā)育較差，含水性弱，但局部裂隙發(fā)育段有一定的富水性，鉆進過程中出現(xiàn)沖洗液嚴重漏失現(xiàn)象。

2.1.3 二1煤層頂板砂巖裂隙含水層

該含水層為二1煤層頂板直接充水含水層，包括山西組大占砂巖及下石盒子組底部的砂鍋窯砂巖，巖性以細、中、粗粒砂巖為主，一般發(fā)育3層，平均厚度約26m，據(jù)原三李勘探區(qū)7-2孔抽水試驗資料：二1煤頂板砂巖含水層單位涌水量為0.0135L/s·m，滲透系數(shù)為0.1119m/d，水位標高+177.25m，水化學類型為HCO3-K+Na型。該含水層屬弱富水性。

2.1.4 太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙含水層

平均厚度13m，為灰黑色厚層狀燧石灰?guī)r，巖石致密堅硬，可溶物含量較高，巖石裂隙發(fā)育不均勻，透水性受巖溶裂隙發(fā)育程度和充填程度控制。鉆孔抽水試驗資料表明，鉆孔單位涌水量為0.00019～3.04L/s·m，滲透系數(shù)為0.000135～26.65m/d，水位標高為+175.73～+77.11m，水溫33～35.5℃，水化學類型為HCO3-Ca或HCO3·SO4-Ca·K+Na·Mg型。表明該含水層巖石溶蝕裂隙及導/富水性不均一，為中等富水的承壓水含水層。

該含水層與二1煤之間有效隔水層厚22.04m，主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖組成。正常情況下，煤層底板的有效隔水層厚度不能夠滿足計算的安全隔水層厚度，在構(gòu)造發(fā)育地段，由于斷層導水，是造成二1煤層底板突水的主要水源。

2.1.5 太原組下部灰?guī)r巖溶裂隙含水層endprint

平均厚度約8m，該層鉆孔單位涌水量為0.01062～5.09L/s·m，滲透系數(shù)為0.0819～52.55m/d。水位標高+178.25～

+180.20m；水溫26℃，水質(zhì)為HCO3·SO4-Ca·Mg型，總硬度312.96mg/L。為中等富水的含水層。在斷裂帶附近或巖石溶蝕裂隙發(fā)育地段，含水層有極強的富水性。

2.1.6 奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層

由奧陶系馬家溝組白云質(zhì)灰?guī)r組成，厚度為5.55m～22.56m，本層單位涌水量為0.14～0.21L/s·m，滲透系數(shù)為0.347～0.433m/d，水位標高為+61.90m，水溫達44℃，水質(zhì)為HCO3 -Ca·Mg型，礦化度為0.592g/L，具中等富水性。

2.2 隔水層

2.2.1 三疊系和二疊系碎屑巖段隔水層

由三疊系劉家溝組和二疊系石千峰組、上石盒子組、下石盒子組各煤段中的砂泥巖組成，厚度約448m～839m，由西南向東北方向厚度有增厚趨勢，受構(gòu)造影響局部地層缺失約200m。該隔水層巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，致密細膩，隔水性能良好，能對上部新近系泥灰?guī)r含水層和下部二1煤層頂板砂巖承壓含水層之間的水力聯(lián)系，起到良好的阻隔作用。各厚層泥巖之間的砂巖含水層相互之間沒有水力聯(lián)系，含水性較弱，同時因其巖性堅硬，在各泥質(zhì)巖層中可起到骨架作用，相對增強了泥質(zhì)巖層的抗壓強度，提高了泥質(zhì)巖層的隔水性能。

2.2.2 二1煤層頂板碎屑巖段隔水層

由大占砂巖和砂鍋窯砂巖之間的砂泥巖層組成，厚度約12～45m，沉積比較穩(wěn)定，巖性由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及部分不含水的細粒砂巖組成，隔水性能良好。

2.2.3 二1煤層底板碎屑巖段隔水層

由二1煤層底板至L8灰?guī)r頂界之間的砂泥質(zhì)巖、砂巖層組成，厚度約14～33m，巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和細粒砂巖為主，沉積穩(wěn)定，分布連續(xù)，其中的二1煤底板砂巖雖然厚度較大，但裂隙不發(fā)育，透水性差，具有相對隔水能力，強度大，可增強整體的隔水性。

2.2.4 太原組中段碎屑巖段隔水層

由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細粒砂巖等碎屑巖和兩層石灰?guī)r組成，厚度約11～28m，間夾數(shù)層薄煤層，巖石致密，巖心完整，透水性差。該段是阻隔太原組上、下段灰?guī)r含水層間水力聯(lián)系的良好隔水層。

2.2.5 本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層

主要由下自奧陶系灰?guī)r頂面，上至一1煤或相當于一1煤的炭質(zhì)泥巖底面的鋁土質(zhì)泥巖組成，厚度約7～10m，巖石致密，透水性能差，具有良好的隔水性能。在原始狀態(tài)下，該隔水層能夠阻隔上部太原組灰?guī)r含水層和下部奧陶系灰?guī)r含水層之間的水力聯(lián)系。

2.3 斷裂構(gòu)造水文地質(zhì)特征

礦區(qū)北部郭小寨斷層系一個走向近東西、傾向南的正斷層，在區(qū)內(nèi)延展長度約為16km，落差大于400m，傾角約75°，斷距較大，致使上盤L7-8灰?guī)r、煤層與下盤O2m灰?guī)r對接，發(fā)生較密切的水力聯(lián)系。南部賈峪斷層為一走向東西～北東，傾向北～北西的正斷層，在本區(qū)內(nèi)延展長度為3.5km，斷層傾角約66°左右，落差0～150m，亦致使含水層與煤層發(fā)生水力聯(lián)系。

3 礦井充水因素分析

全區(qū)基本為第四系及新近系地層全掩蓋區(qū)，僅在紅石寨村附近有金斗山砂巖出露，無煤層露頭出露；地表沖溝發(fā)育，高差較大，有利于大氣降水的徑流與排泄，滲入補給量較少，不是本區(qū)未來礦井主要的充水因素。

第四系孔隙含水層及新近系巖溶裂隙含水層距二1煤層580～1270m，且其間發(fā)育有隔水性良好的泥巖和砂質(zhì)泥巖。一般情況下，第四系孔隙水及新近系巖溶裂隙水對二1煤的開采影響不大。

三疊系、二疊系砂巖裂隙承壓水由金斗山砂巖、平頂山砂巖、田家溝砂巖和砂鍋窯砂巖裂隙含水層組成，含水層巖石鈣硅質(zhì)膠結(jié)，巖芯較完整，裂隙不發(fā)育，含水性弱。且各含水層之間均被厚度不等的泥質(zhì)隔水層所分隔，相互之間缺少水力聯(lián)系。因此，正常情況下上述砂巖裂隙水不會引起未來礦井突水。

二1煤層頂板砂巖裂隙承壓水是煤層頂板直接充水含水層，該含水層裂隙不發(fā)育，補給、逕流條件差，含水性弱，同時受南部三李煤礦長期排水的影響，含水層的水位、水量有所減少，引起礦井突水的可能性較小。

太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙承壓水是本區(qū)二1煤層底板直接充水含水層，與煤層之間平均層間距25.24m，巖性為隔水性良好的泥巖、砂質(zhì)泥巖和砂巖。-1000m水平以淺水壓8.3～11.0MPa/m2，按正常塊段2m厚的巖層可以抵抗0.1MPa/m2的水壓計算，此距則遠不能抵御下部水壓的沖擊，這將意味著在開采條件下，由于礦壓與水壓的共同作用，以及次級斷裂構(gòu)造軟弱面的存在，煤層底板隨時隨地都有灰?guī)r巖溶裂隙水突出的可能。因此，太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙水對本區(qū)二1煤層的開采有直接的影響，是未來礦井充水的主要水源。

太原組下部灰?guī)r巖溶裂隙承壓水是本區(qū)二1煤底板間接充水含水層，含水層上距二1煤層40.23～68.64m，與煤層之間巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖和薄層灰?guī)r互層。各灰?guī)r含水層之間的隔水層厚度較薄，加之次級構(gòu)造的導通作用，極易造成底層巖溶裂隙承壓水的上涌補給。因此，該含水層亦將會是造成未來二1煤礦井突水的重要因素。

奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水為二1煤層底板主要的間接充水水源，該含水層與其下的寒武系灰?guī)r之間沒有隔水層阻隔，空間上連為一體，厚度巨大，裂隙溶洞發(fā)育，富水性強而不均一。奧陶系灰?guī)r一方面主要通過補給上部各含水層的方式，間接地向礦井充水；另一方面，在斷裂帶或局部薄弱處，在較高水壓的作用下，會形成突破向礦坑直接充水，這時其水量往往很大，嚴重時會造成淹井事故。

斷裂構(gòu)造是造成礦井突水的主要因素。根據(jù)淺部礦井開采資料統(tǒng)計，80%以上的礦井突水均與斷層有關。本區(qū)二1煤底板的灰?guī)r承壓水水壓比淺部礦井水壓大，因此，在斷層的影響下，本區(qū)的灰?guī)r承壓水具有更大可能的突水性，特別是太原組上、下部灰?guī)r含水層、奧陶紀灰?guī)r含水層溝通的情況下，更易突水淹井。區(qū)內(nèi)的郭小寨、賈峪、李新寨等大斷層及其次一級的小斷層，是未來二1煤采掘引起礦井突水的危險地段，必須引起高度重視。

4 結(jié)論

通過上述分析，可以得出以下結(jié)論：

4.1 第四系孔隙水及新近系巖溶裂隙水、三疊系、二疊系砂巖裂隙承壓水和二1煤層頂板砂巖裂隙承壓水不是未來礦井充水的主要水源。

4.2 太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙水、奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水是未來二1煤礦井充水的重要因素，應當給以重視。

4.3 斷裂構(gòu)造是未來二1煤采掘引起礦井突水的主要因素，斷裂發(fā)育的區(qū)域也是未來二1煤礦井充水的危險地段，必須引起高度的警惕。

參考文獻：

[1]中南煤田地質(zhì)局103隊.滎鞏煤田資料匯編.1959.

[2]河南省滎鞏煤田煤炭資源預測與評價研究報告[R].河南省煤田地質(zhì)局一隊，1993.

[3]三李勘探區(qū)東段資源儲量核查報告[R].河南省地質(zhì)科學研究所，2003，9.

[4]河南省滎鞏煤田三李深部勘查區(qū)煤炭普查報告[R].河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊，2011，10.endprint

平均厚度約8m，該層鉆孔單位涌水量為0.01062～5.09L/s·m，滲透系數(shù)為0.0819～52.55m/d。水位標高+178.25～

+180.20m；水溫26℃，水質(zhì)為HCO3·SO4-Ca·Mg型，總硬度312.96mg/L。為中等富水的含水層。在斷裂帶附近或巖石溶蝕裂隙發(fā)育地段，含水層有極強的富水性。

2.1.6 奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層

由奧陶系馬家溝組白云質(zhì)灰?guī)r組成，厚度為5.55m～22.56m，本層單位涌水量為0.14～0.21L/s·m，滲透系數(shù)為0.347～0.433m/d，水位標高為+61.90m，水溫達44℃，水質(zhì)為HCO3 -Ca·Mg型，礦化度為0.592g/L，具中等富水性。

2.2 隔水層

2.2.1 三疊系和二疊系碎屑巖段隔水層

由三疊系劉家溝組和二疊系石千峰組、上石盒子組、下石盒子組各煤段中的砂泥巖組成，厚度約448m～839m，由西南向東北方向厚度有增厚趨勢，受構(gòu)造影響局部地層缺失約200m。該隔水層巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，致密細膩，隔水性能良好，能對上部新近系泥灰?guī)r含水層和下部二1煤層頂板砂巖承壓含水層之間的水力聯(lián)系，起到良好的阻隔作用。各厚層泥巖之間的砂巖含水層相互之間沒有水力聯(lián)系，含水性較弱，同時因其巖性堅硬，在各泥質(zhì)巖層中可起到骨架作用，相對增強了泥質(zhì)巖層的抗壓強度，提高了泥質(zhì)巖層的隔水性能。

2.2.2 二1煤層頂板碎屑巖段隔水層

由大占砂巖和砂鍋窯砂巖之間的砂泥巖層組成，厚度約12～45m，沉積比較穩(wěn)定，巖性由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及部分不含水的細粒砂巖組成，隔水性能良好。

2.2.3 二1煤層底板碎屑巖段隔水層

由二1煤層底板至L8灰?guī)r頂界之間的砂泥質(zhì)巖、砂巖層組成，厚度約14～33m，巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和細粒砂巖為主，沉積穩(wěn)定，分布連續(xù)，其中的二1煤底板砂巖雖然厚度較大，但裂隙不發(fā)育，透水性差，具有相對隔水能力，強度大，可增強整體的隔水性。

2.2.4 太原組中段碎屑巖段隔水層

由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細粒砂巖等碎屑巖和兩層石灰?guī)r組成，厚度約11～28m，間夾數(shù)層薄煤層，巖石致密，巖心完整，透水性差。該段是阻隔太原組上、下段灰?guī)r含水層間水力聯(lián)系的良好隔水層。

2.2.5 本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層

主要由下自奧陶系灰?guī)r頂面，上至一1煤或相當于一1煤的炭質(zhì)泥巖底面的鋁土質(zhì)泥巖組成，厚度約7～10m，巖石致密，透水性能差，具有良好的隔水性能。在原始狀態(tài)下，該隔水層能夠阻隔上部太原組灰?guī)r含水層和下部奧陶系灰?guī)r含水層之間的水力聯(lián)系。

2.3 斷裂構(gòu)造水文地質(zhì)特征

礦區(qū)北部郭小寨斷層系一個走向近東西、傾向南的正斷層，在區(qū)內(nèi)延展長度約為16km，落差大于400m，傾角約75°，斷距較大，致使上盤L7-8灰?guī)r、煤層與下盤O2m灰?guī)r對接，發(fā)生較密切的水力聯(lián)系。南部賈峪斷層為一走向東西～北東，傾向北～北西的正斷層，在本區(qū)內(nèi)延展長度為3.5km，斷層傾角約66°左右，落差0～150m，亦致使含水層與煤層發(fā)生水力聯(lián)系。

3 礦井充水因素分析

全區(qū)基本為第四系及新近系地層全掩蓋區(qū)，僅在紅石寨村附近有金斗山砂巖出露，無煤層露頭出露；地表沖溝發(fā)育，高差較大，有利于大氣降水的徑流與排泄，滲入補給量較少，不是本區(qū)未來礦井主要的充水因素。

第四系孔隙含水層及新近系巖溶裂隙含水層距二1煤層580～1270m，且其間發(fā)育有隔水性良好的泥巖和砂質(zhì)泥巖。一般情況下，第四系孔隙水及新近系巖溶裂隙水對二1煤的開采影響不大。

三疊系、二疊系砂巖裂隙承壓水由金斗山砂巖、平頂山砂巖、田家溝砂巖和砂鍋窯砂巖裂隙含水層組成，含水層巖石鈣硅質(zhì)膠結(jié)，巖芯較完整，裂隙不發(fā)育，含水性弱。且各含水層之間均被厚度不等的泥質(zhì)隔水層所分隔，相互之間缺少水力聯(lián)系。因此，正常情況下上述砂巖裂隙水不會引起未來礦井突水。

二1煤層頂板砂巖裂隙承壓水是煤層頂板直接充水含水層，該含水層裂隙不發(fā)育，補給、逕流條件差，含水性弱，同時受南部三李煤礦長期排水的影響，含水層的水位、水量有所減少，引起礦井突水的可能性較小。

太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙承壓水是本區(qū)二1煤層底板直接充水含水層，與煤層之間平均層間距25.24m，巖性為隔水性良好的泥巖、砂質(zhì)泥巖和砂巖。-1000m水平以淺水壓8.3～11.0MPa/m2，按正常塊段2m厚的巖層可以抵抗0.1MPa/m2的水壓計算，此距則遠不能抵御下部水壓的沖擊，這將意味著在開采條件下，由于礦壓與水壓的共同作用，以及次級斷裂構(gòu)造軟弱面的存在，煤層底板隨時隨地都有灰?guī)r巖溶裂隙水突出的可能。因此，太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙水對本區(qū)二1煤層的開采有直接的影響，是未來礦井充水的主要水源。

太原組下部灰?guī)r巖溶裂隙承壓水是本區(qū)二1煤底板間接充水含水層，含水層上距二1煤層40.23～68.64m，與煤層之間巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖和薄層灰?guī)r互層。各灰?guī)r含水層之間的隔水層厚度較薄，加之次級構(gòu)造的導通作用，極易造成底層巖溶裂隙承壓水的上涌補給。因此，該含水層亦將會是造成未來二1煤礦井突水的重要因素。

奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水為二1煤層底板主要的間接充水水源，該含水層與其下的寒武系灰?guī)r之間沒有隔水層阻隔，空間上連為一體，厚度巨大，裂隙溶洞發(fā)育，富水性強而不均一。奧陶系灰?guī)r一方面主要通過補給上部各含水層的方式，間接地向礦井充水；另一方面，在斷裂帶或局部薄弱處，在較高水壓的作用下，會形成突破向礦坑直接充水，這時其水量往往很大，嚴重時會造成淹井事故。

斷裂構(gòu)造是造成礦井突水的主要因素。根據(jù)淺部礦井開采資料統(tǒng)計，80%以上的礦井突水均與斷層有關。本區(qū)二1煤底板的灰?guī)r承壓水水壓比淺部礦井水壓大，因此，在斷層的影響下，本區(qū)的灰?guī)r承壓水具有更大可能的突水性，特別是太原組上、下部灰?guī)r含水層、奧陶紀灰?guī)r含水層溝通的情況下，更易突水淹井。區(qū)內(nèi)的郭小寨、賈峪、李新寨等大斷層及其次一級的小斷層，是未來二1煤采掘引起礦井突水的危險地段，必須引起高度重視。

4 結(jié)論

通過上述分析，可以得出以下結(jié)論：

4.1 第四系孔隙水及新近系巖溶裂隙水、三疊系、二疊系砂巖裂隙承壓水和二1煤層頂板砂巖裂隙承壓水不是未來礦井充水的主要水源。

4.2 太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙水、奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水是未來二1煤礦井充水的重要因素，應當給以重視。

4.3 斷裂構(gòu)造是未來二1煤采掘引起礦井突水的主要因素，斷裂發(fā)育的區(qū)域也是未來二1煤礦井充水的危險地段，必須引起高度的警惕。

參考文獻：

[1]中南煤田地質(zhì)局103隊.滎鞏煤田資料匯編.1959.

[2]河南省滎鞏煤田煤炭資源預測與評價研究報告[R].河南省煤田地質(zhì)局一隊，1993.

[3]三李勘探區(qū)東段資源儲量核查報告[R].河南省地質(zhì)科學研究所，2003，9.

[4]河南省滎鞏煤田三李深部勘查區(qū)煤炭普查報告[R].河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊，2011，10.endprint

平均厚度約8m，該層鉆孔單位涌水量為0.01062～5.09L/s·m，滲透系數(shù)為0.0819～52.55m/d。水位標高+178.25～

+180.20m；水溫26℃，水質(zhì)為HCO3·SO4-Ca·Mg型，總硬度312.96mg/L。為中等富水的含水層。在斷裂帶附近或巖石溶蝕裂隙發(fā)育地段，含水層有極強的富水性。

2.1.6 奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層

由奧陶系馬家溝組白云質(zhì)灰?guī)r組成，厚度為5.55m～22.56m，本層單位涌水量為0.14～0.21L/s·m，滲透系數(shù)為0.347～0.433m/d，水位標高為+61.90m，水溫達44℃，水質(zhì)為HCO3 -Ca·Mg型，礦化度為0.592g/L，具中等富水性。

2.2 隔水層

2.2.1 三疊系和二疊系碎屑巖段隔水層

由三疊系劉家溝組和二疊系石千峰組、上石盒子組、下石盒子組各煤段中的砂泥巖組成，厚度約448m～839m，由西南向東北方向厚度有增厚趨勢，受構(gòu)造影響局部地層缺失約200m。該隔水層巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，致密細膩，隔水性能良好，能對上部新近系泥灰?guī)r含水層和下部二1煤層頂板砂巖承壓含水層之間的水力聯(lián)系，起到良好的阻隔作用。各厚層泥巖之間的砂巖含水層相互之間沒有水力聯(lián)系，含水性較弱，同時因其巖性堅硬，在各泥質(zhì)巖層中可起到骨架作用，相對增強了泥質(zhì)巖層的抗壓強度，提高了泥質(zhì)巖層的隔水性能。

2.2.2 二1煤層頂板碎屑巖段隔水層

由大占砂巖和砂鍋窯砂巖之間的砂泥巖層組成，厚度約12～45m，沉積比較穩(wěn)定，巖性由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及部分不含水的細粒砂巖組成，隔水性能良好。

2.2.3 二1煤層底板碎屑巖段隔水層

由二1煤層底板至L8灰?guī)r頂界之間的砂泥質(zhì)巖、砂巖層組成，厚度約14～33m，巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和細粒砂巖為主，沉積穩(wěn)定，分布連續(xù)，其中的二1煤底板砂巖雖然厚度較大，但裂隙不發(fā)育，透水性差，具有相對隔水能力，強度大，可增強整體的隔水性。

2.2.4 太原組中段碎屑巖段隔水層

由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細粒砂巖等碎屑巖和兩層石灰?guī)r組成，厚度約11～28m，間夾數(shù)層薄煤層，巖石致密，巖心完整，透水性差。該段是阻隔太原組上、下段灰?guī)r含水層間水力聯(lián)系的良好隔水層。

2.2.5 本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層

主要由下自奧陶系灰?guī)r頂面，上至一1煤或相當于一1煤的炭質(zhì)泥巖底面的鋁土質(zhì)泥巖組成，厚度約7～10m，巖石致密，透水性能差，具有良好的隔水性能。在原始狀態(tài)下，該隔水層能夠阻隔上部太原組灰?guī)r含水層和下部奧陶系灰?guī)r含水層之間的水力聯(lián)系。

2.3 斷裂構(gòu)造水文地質(zhì)特征

礦區(qū)北部郭小寨斷層系一個走向近東西、傾向南的正斷層，在區(qū)內(nèi)延展長度約為16km，落差大于400m，傾角約75°，斷距較大，致使上盤L7-8灰?guī)r、煤層與下盤O2m灰?guī)r對接，發(fā)生較密切的水力聯(lián)系。南部賈峪斷層為一走向東西～北東，傾向北～北西的正斷層，在本區(qū)內(nèi)延展長度為3.5km，斷層傾角約66°左右，落差0～150m，亦致使含水層與煤層發(fā)生水力聯(lián)系。

3 礦井充水因素分析

全區(qū)基本為第四系及新近系地層全掩蓋區(qū)，僅在紅石寨村附近有金斗山砂巖出露，無煤層露頭出露；地表沖溝發(fā)育，高差較大，有利于大氣降水的徑流與排泄，滲入補給量較少，不是本區(qū)未來礦井主要的充水因素。

第四系孔隙含水層及新近系巖溶裂隙含水層距二1煤層580～1270m，且其間發(fā)育有隔水性良好的泥巖和砂質(zhì)泥巖。一般情況下，第四系孔隙水及新近系巖溶裂隙水對二1煤的開采影響不大。

三疊系、二疊系砂巖裂隙承壓水由金斗山砂巖、平頂山砂巖、田家溝砂巖和砂鍋窯砂巖裂隙含水層組成，含水層巖石鈣硅質(zhì)膠結(jié)，巖芯較完整，裂隙不發(fā)育，含水性弱。且各含水層之間均被厚度不等的泥質(zhì)隔水層所分隔，相互之間缺少水力聯(lián)系。因此，正常情況下上述砂巖裂隙水不會引起未來礦井突水。

二1煤層頂板砂巖裂隙承壓水是煤層頂板直接充水含水層，該含水層裂隙不發(fā)育，補給、逕流條件差，含水性弱，同時受南部三李煤礦長期排水的影響，含水層的水位、水量有所減少，引起礦井突水的可能性較小。

太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙承壓水是本區(qū)二1煤層底板直接充水含水層，與煤層之間平均層間距25.24m，巖性為隔水性良好的泥巖、砂質(zhì)泥巖和砂巖。-1000m水平以淺水壓8.3～11.0MPa/m2，按正常塊段2m厚的巖層可以抵抗0.1MPa/m2的水壓計算，此距則遠不能抵御下部水壓的沖擊，這將意味著在開采條件下，由于礦壓與水壓的共同作用，以及次級斷裂構(gòu)造軟弱面的存在，煤層底板隨時隨地都有灰?guī)r巖溶裂隙水突出的可能。因此，太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙水對本區(qū)二1煤層的開采有直接的影響，是未來礦井充水的主要水源。

太原組下部灰?guī)r巖溶裂隙承壓水是本區(qū)二1煤底板間接充水含水層，含水層上距二1煤層40.23～68.64m，與煤層之間巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖和薄層灰?guī)r互層。各灰?guī)r含水層之間的隔水層厚度較薄，加之次級構(gòu)造的導通作用，極易造成底層巖溶裂隙承壓水的上涌補給。因此，該含水層亦將會是造成未來二1煤礦井突水的重要因素。

奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水為二1煤層底板主要的間接充水水源，該含水層與其下的寒武系灰?guī)r之間沒有隔水層阻隔，空間上連為一體，厚度巨大，裂隙溶洞發(fā)育，富水性強而不均一。奧陶系灰?guī)r一方面主要通過補給上部各含水層的方式，間接地向礦井充水；另一方面，在斷裂帶或局部薄弱處，在較高水壓的作用下，會形成突破向礦坑直接充水，這時其水量往往很大，嚴重時會造成淹井事故。

斷裂構(gòu)造是造成礦井突水的主要因素。根據(jù)淺部礦井開采資料統(tǒng)計，80%以上的礦井突水均與斷層有關。本區(qū)二1煤底板的灰?guī)r承壓水水壓比淺部礦井水壓大，因此，在斷層的影響下，本區(qū)的灰?guī)r承壓水具有更大可能的突水性，特別是太原組上、下部灰?guī)r含水層、奧陶紀灰?guī)r含水層溝通的情況下，更易突水淹井。區(qū)內(nèi)的郭小寨、賈峪、李新寨等大斷層及其次一級的小斷層，是未來二1煤采掘引起礦井突水的危險地段，必須引起高度重視。

4 結(jié)論

通過上述分析，可以得出以下結(jié)論：

4.1 第四系孔隙水及新近系巖溶裂隙水、三疊系、二疊系砂巖裂隙承壓水和二1煤層頂板砂巖裂隙承壓水不是未來礦井充水的主要水源。

4.2 太原組上部灰?guī)r巖溶裂隙水、奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水是未來二1煤礦井充水的重要因素，應當給以重視。

4.3 斷裂構(gòu)造是未來二1煤采掘引起礦井突水的主要因素，斷裂發(fā)育的區(qū)域也是未來二1煤礦井充水的危險地段，必須引起高度的警惕。

參考文獻：

[1]中南煤田地質(zhì)局103隊.滎鞏煤田資料匯編.1959.

[2]河南省滎鞏煤田煤炭資源預測與評價研究報告[R].河南省煤田地質(zhì)局一隊，1993.

[3]三李勘探區(qū)東段資源儲量核查報告[R].河南省地質(zhì)科學研究所，2003，9.

[4]河南省滎鞏煤田三李深部勘查區(qū)煤炭普查報告[R].河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊，2011，10.endprint