新疆天富南山煤礦小溝井田水文地質(zhì)綜合分析

高 飛，雷燕昂，曹 東，葉正新，張冬冬

（新疆天富南山煤礦有限責(zé)任公司，新疆 石河子 832026）

新疆天富南山煤礦小溝井田水文地質(zhì)綜合分析

高 飛，雷燕昂，曹 東，葉正新，張冬冬

（新疆天富南山煤礦有限責(zé)任公司，新疆 石河子 832026）

水文地質(zhì)條件對(duì)煤礦安全生產(chǎn)影響巨大。本文對(duì)井田水資源及水文地質(zhì)條件等進(jìn)行科學(xué)分析，對(duì)礦井防治水工作提出針對(duì)性的建議，保證煤礦安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

南山煤礦；水文地質(zhì)；綜合分析

新疆天富南山煤礦小溝井田水文地質(zhì)條件復(fù)雜，歷史上曾多次發(fā)生水害事故，造成了嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。煤礦水文地質(zhì)的綜合分析顯得尤為重要，近年來(lái)多位學(xué)者對(duì)不同礦區(qū)水文地質(zhì)條件進(jìn)行了分析[1-3]。但是針對(duì)北疆煤礦水文地質(zhì)條件進(jìn)行科學(xué)分析的相關(guān)報(bào)道還較少。本文對(duì)兵團(tuán)第八師天富南山煤礦小溝井田的水文條件進(jìn)行綜合分析，并對(duì)礦井治水工作提出合理的建議。

1 井田地下水形成條件

新疆天富南山煤礦小溝井田位于北部瑪納斯斷陷盆地內(nèi)，該區(qū)域發(fā)育著一套中新生界陸相碎屑巖類(lèi)和第四系松散巖類(lèi)，以砂礫巖類(lèi)為主，間夾泥巖的多層結(jié)構(gòu)地層，從而形成了多層結(jié)構(gòu)的碎屑巖類(lèi)裂隙孔隙水。地下水除接受部分大氣降水下滲補(bǔ)給外，主要接受一定數(shù)量河流的側(cè)向補(bǔ)給。

區(qū)域內(nèi)主要承受近南北向和NNE-SSW向壓應(yīng)力，形成一系列近東西向和NWW-SEE向的褶皺和斷裂。緯向及北西向的斷裂大都是壓性斷裂，起著阻水和抬高地下水位的作用，因此，沿緯向尤其是北西向大斷裂往往有帶狀泉水出露。由于近南北向和NNE-SSW向斷裂為張性充水?dāng)嗔眩剡@些斷裂往往有下降泉出露。背斜軸部張裂隙比較發(fā)育，也有利于地下水的形成和富集。

2 地下水類(lèi)別與含水巖組劃分

根據(jù)地下水的賦存、水理性質(zhì)及水力特征，將區(qū)域地下水劃分為四種基本類(lèi)型，即松散巖類(lèi)孔隙水、碎屑巖類(lèi)裂隙孔隙水、基巖裂隙水和凍結(jié)層水。在上述四大地下水基本類(lèi)型中，根據(jù)含水層巖性特征和富水程度等，可進(jìn)一步劃分出不同的含水巖組和含水層。

2.1 松散巖類(lèi)孔隙水

2.1.1 水量豐富的含水層

主要分布于瑪納斯河哈熊溝（烏?？μ靥厮_依）溝口附近及以下地段、寧家河石灰隊(duì)以下地段和金溝河水泥廠以下地段的河床中。地下水埋藏深度在上述各大河床沖積層中一般都小于20 m。含水層巖性大都為河床卵礫石層，其透水性良好，滲透系數(shù)在石場(chǎng)以北砂礫石層中為10.9～86.0 m/d，在瑪納斯河、金溝河和寧家河河床卵礫石層中大于86.0 m/d，最大達(dá)225～300 m/d。該含水層水量豐富，單位涌水量可達(dá)202.1～598.2 t/（d·m）。

2.1.2 水量貧乏的含水層

主要分布于石場(chǎng)-牛圈子一帶、達(dá)子廟東北和頭道河子以西黃土丘陵區(qū)。含水層為下伏于黃土之下的砂礫石層。地下水埋藏深度變化較大，一般在0～100 m之間，局部大于100 m。水量貧乏，出露的單泉流量在0.2～0.5 L/s，最大泉群流量為1.0～2.0 L/s。

2.2 碎屑巖類(lèi)裂隙孔隙水

主要分布于區(qū)域北部紅溝、石場(chǎng)、牛圈子一帶，清水河上段大南溝、頭道河子附近也有零星出露。含水巖組由中新生界碎屑巖類(lèi)組成，其中以侏羅系煤系地層分布最廣。因上述地層與泥巖、頁(yè)巖和煤交互成層，形成多層結(jié)構(gòu)的承壓水。地下水主要賦存于砂礫巖的孔隙中和NNE-SSW、NE-SW向兩張裂隙或相對(duì)隔水層的層面裂隙中。

2.3 基巖裂隙水

該類(lèi)地下水的北界正是準(zhǔn)噶爾南緣的山前大斷裂，南界除瑪納斯河和金溝河河谷兩側(cè)外，亦有NWW-SEE向大斷裂控制。除了NWW-SEE向壓性斷裂特別發(fā)育外，前者（壓性斷裂）為阻水?dāng)鄬樱財(cái)嗔褞в猩仙雎?，后者（張性斷裂）為充水?dāng)嗔眩叩慕粎R部位形成地下水的富集帶。在構(gòu)造作用下，含水巖組的裂隙亦很發(fā)育，有利于地下水的貯存和運(yùn)移。

2.4 凍結(jié)層水

分布于基巖裂隙水以南的廣大高山凍土區(qū)。溝谷中零星分布著以冰磧物為主的第四系松散巖類(lèi)。該類(lèi)地下水分布區(qū)因存在著巨厚的常年凍土，對(duì)地表水和地下水滲溢起著阻隔作用，從而形成了凍結(jié)層上水和凍結(jié)層下水。

3 含、隔水層（段）的劃分及特征

3.1 劃分依據(jù)及其說(shuō)明

（1）根據(jù)鉆孔編錄及生產(chǎn)井調(diào)查的資料，侏羅系西山窯組地層由泥巖、粉砂巖、中-粗粒砂巖、粗砂巖、礫巖及煤層以互層韻律形式構(gòu)成，各種巖石的單層厚度可由數(shù)厘米變化到數(shù)米，乃至數(shù)十米。因此難以按單一巖層劃分含、隔水層，只能以較大的巖性段來(lái)劃分。（2）通過(guò)鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)的結(jié)果，進(jìn)入到粗砂巖、礫巖段，鉆孔發(fā)生漏水現(xiàn)象。由此說(shuō)明在侏羅系地層中，粗砂巖、礫巖能釋放出水來(lái)。因此，根據(jù)鉆孔實(shí)際控制的情況并結(jié)合有關(guān)規(guī)范，將地層中的泥巖等細(xì)顆粒的巖石段劃分為相對(duì)隔水層，而將粗砂巖、礫巖等巖石段劃分成含水層。

3.2 含、隔水層（段）的劃分

根據(jù)上述劃分依據(jù)與說(shuō)明，將勘探區(qū)地層劃分了3個(gè)含（隔）水層（段），見(jiàn)表1。

表1 含（隔）水層（段）劃分

3.3 含、隔水層（段）特征

3.3.1 第四系透水不含水層（Ⅰ）

此松散物主要分布于井田的中北部及西部的小范圍內(nèi)，主要由第四系上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)的風(fēng)積黃土構(gòu)成，風(fēng)積物由碎石、砂和黃土組成。據(jù)ZK101、ZK501鉆孔揭露的厚度在3.20～4.00 m之間。由于此層分布位置較高，雖透水性較好，但不具儲(chǔ)水條件，為透水不含水層。

3.3.2 中侏羅統(tǒng)西山窯組孔隙裂隙弱富水含水層（Ⅱ）

勘探區(qū)內(nèi)大面積出露此地層，局部被第四系風(fēng)積層所覆蓋。此含水層主要接受大氣降水、雪融水通過(guò)第四系松散層垂直入滲補(bǔ)給。根據(jù)上述情況并結(jié)合井田水文地質(zhì)條件，將此含水層定為弱富水含水層。

3.3.3 下侏羅統(tǒng)三工河組相對(duì)隔水層（Ⅲ）

呈條帶狀出露于勘探區(qū)南邊界外，整合與西山窯組地層之下。巖性由泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖不均勻互層夾中粗砂巖、砂礫巖組成，據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料并結(jié)合其巖性組合特征，定為相對(duì)隔水層。由于此層的存在，它阻隔了南部山區(qū)基巖裂隙水的滲透補(bǔ)給，對(duì)勘探區(qū)起到了良好的隔水作用。

4 井田充水條件分析

4.1 礦床充水因素分析

根據(jù)研究區(qū)水文地質(zhì)條件、井田局部水文地質(zhì)條件以及礦床在井田內(nèi)的分布情況綜合分析，影響井田礦床充水的主要因素有構(gòu)造、大氣降水、暫時(shí)性地表水流等。（1）構(gòu)造因素。井田地層向北傾斜，為緩傾的單斜構(gòu)造。小溝井田實(shí)地考察資料顯示該構(gòu)造不會(huì)成為礦床開(kāi)拓時(shí)的充水因素。（2）大氣降水因素。小溝井田基巖裸露，大氣降水可通過(guò)地表風(fēng)化、構(gòu)造裂隙順層補(bǔ)給侏羅系西山窯組煤系地層，并使礦床充水，是勘探區(qū)礦床充水的主要因素之一。（3）暫時(shí)性地表水流因素。大、暴雨形成的暫時(shí)性地表水流具有時(shí)間短，流量大之特點(diǎn)，對(duì)礦床充水意義不僅表現(xiàn)在沖毀礦山設(shè)施或直接灌入礦井上，而且對(duì)地層滲透補(bǔ)給也具有一定意義。因此，應(yīng)在礦山開(kāi)發(fā)期間加強(qiáng)觀測(cè)，尋覓洪流周期與徑流途徑，從而正確設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)礦山設(shè)施的擺布以及井、坑口位置。

4.2 礦床充水途徑

（1）通過(guò)對(duì)勘探區(qū)內(nèi)各鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)的結(jié)果，查明了勘探區(qū)內(nèi)煤礦床受第Ⅱ含水層地直接充水。當(dāng)各煤層開(kāi)采至一定深度時(shí)，由于人為因素改變了地下水的自然流場(chǎng)，致使單個(gè)含水層相互連通，所形成的含水段可直接對(duì)礦床進(jìn)行充水。（2）在自然狀態(tài)下，勘探區(qū)東界外的瑪納斯河河床水位位于正常開(kāi)采水平之下，不存在河水對(duì)礦床的補(bǔ)給和充水問(wèn)題。但是，當(dāng)開(kāi)拓礦床的坑井系統(tǒng)地下水位降至河床水位以下時(shí)，將產(chǎn)生河水補(bǔ)給地下水的情形。（3）勘探區(qū)內(nèi)分布的小范圍地表塌陷坑是大氣降水、雪融水進(jìn)入到礦坑內(nèi)的天然通道，暫時(shí)性地表水流可借此對(duì)礦床進(jìn)行充水。

5 小結(jié)

小溝井田地形屬低中山，基巖裸露，地勢(shì)總體南高北低，地層產(chǎn)狀北傾，地形有利于自然排水?？碧絽^(qū)內(nèi)無(wú)常年流動(dòng)的地表水流，氣候干燥，蒸發(fā)量強(qiáng)于降水量。受大氣降水、雪融水對(duì)礦床充水的影響，礦床充水主要源于第Ⅱ含水層孔隙裂隙微承壓水，透水性較差，富水性弱，勘探區(qū)為頂?shù)装逯苯踊蜷g接進(jìn)水、水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的煤礦床。水文地質(zhì)勘探類(lèi)型為二類(lèi)一型。

為了礦井?dāng)U建或生產(chǎn)的安全，在未來(lái)礦井大規(guī)模開(kāi)采時(shí)，應(yīng)特別注意礦井疏干排水的方式方法，向地層深部延拓水平時(shí)，應(yīng)注意地層深部導(dǎo)水裂隙對(duì)礦床開(kāi)采的影響，做到“逢掘必探，先探后掘”，避免造成礦井突水事故的發(fā)生。同時(shí)，除了按期對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)分析外，建立合理的防水組織機(jī)構(gòu)，因地制宜地制定防治水患的總體方案和技術(shù)措施，才能更好的確保礦井安全、高效、可持續(xù)地發(fā)展[4]。

[1]王金喜，秦鵬，張?zhí)焐?羊渠河井田水文地質(zhì)條件分析[J].煤炭技術(shù)，2009，28（11）：112-113.

[2]秦大鵬.新疆伊北煤田霍城-伊寧窄梁子井田水文地質(zhì)條件分析[J].煤，2012（4）：58-60.

[3]楊醫(yī)源.新疆富蘊(yùn)縣喀木斯特煤礦詳查區(qū)地層及構(gòu)造特征[J].科技信息，2012（10）：357-358

[4]虎維岳.礦山水害防治理論與方法[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

2014—11—21