楊家橋礦區(qū)王家山井田水文地質(zhì)特征分析

劉亮輝，李萬(wàn)平

（湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì)，湖南株洲412003）

楊家橋礦區(qū)王家山井田水文地質(zhì)特征分析

劉亮輝*，李萬(wàn)平

（湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì)，湖南株洲412003）

通過(guò)對(duì)楊家橋礦區(qū)王家山井田詳查階段所取得的水文地質(zhì)資料，對(duì)井田內(nèi)含水層和隔水層進(jìn)行了劃分，對(duì)含水層的巖性、分布規(guī)律及水位、水質(zhì)、富水性和補(bǔ)徑排泄條件及含水層之間水力聯(lián)系進(jìn)行了詳細(xì)闡述，分析研究了井田充水因素，預(yù)算了未來(lái)礦井涌水量，并對(duì)今后的水文地質(zhì)工作提出建議。

水文地質(zhì)特征；涌水量計(jì)算；礦井充水因素

湖南省湘潭縣楊家橋礦區(qū)屬韶山煤田東部，含煤地層為二疊系龍?zhí)督M，煤層下伏二疊系茅口灰?guī)r為巖溶裂隙含水層，富水性好，區(qū)內(nèi)和20世紀(jì)90年代有一家縣辦煤礦因礦井突水淹井關(guān)閉。2007～2013年湖南省兩權(quán)價(jià)款地質(zhì)勘查項(xiàng)目先后在王家山井田實(shí)施了普查、詳查勘查。

1 概況

井田位于湖南省湘潭市南西方向的楊家橋礦區(qū)東部，距湘潭市區(qū)南西方向直線距離約11km，距湘潭縣城西方向直線距離7km。屬丘陵地貌，植被發(fā)育，東、南面高，北面低，最大高差65m，山塘遍布，無(wú)大的水庫(kù)及河流。2013年煤炭詳查報(bào)告探獲資源儲(chǔ)量3527.4× 104t，詳查階段調(diào)查各含水層民井227處，取水樣化驗(yàn)15組，施工抽水試驗(yàn)孔4個(gè)。

1.1 地層

井田出露的地層由新至老有第四系（Q）、白堊系（K）、上三疊統(tǒng)安源組（T3a）、下三疊統(tǒng)大冶組（T1d）、上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組（P2c）、龍?zhí)督M（P2l）、下二疊統(tǒng)茅口組（P1m）（見(jiàn)圖1）。

1.2 構(gòu)造

井田位于楊家橋向斜的東部。北翼地層甚陡，傾角45°～80°，局部直立以至倒轉(zhuǎn)；南翼地層較平緩，傾角10°～45°，總體構(gòu)造為一不對(duì)稱向斜。尚未發(fā)現(xiàn)較大的斷層（見(jiàn)圖2）。

2 水文地質(zhì)特征

2.1 地層的富水性

2.1.1 第四系松散層孔隙含水層（Q）

以沖積層、洪積層和殘坡積層為主，以礫石、砂、砂土及粘土組成，殘坡積層一般不含水，沖、洪積層含孔隙水，透水性較好，為當(dāng)?shù)鼐用裰饕钏粗?，調(diào)查民井92處，水位隨季節(jié)性變化明顯，水質(zhì)為HCO3-Ca型，pH值7.41，總礦化度238.7mg/L,為弱富水性的孔隙含水層。

2.1.2 白堊系弱富水性的裂隙含水層（K）

以紅色砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，底部為鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖層。表層強(qiáng)風(fēng)化層中廣含孔隙裂隙水，為當(dāng)?shù)鼐用裰饕钏粗唬{(diào)查民井115處，水位隨季節(jié)性變化明顯，地表泉流量0.06～1.2L/s，巖芯中裂隙不發(fā)育，礫巖中偶見(jiàn)溶洞，多數(shù)被充填。

鉆孔抽水試驗(yàn)單位涌水量q=0.49～0.00648L/（s·m）（見(jiàn)表1），水位標(biāo)高71.17～34.45m，水質(zhì)為HCO3-Ca型，pH值7.45～7.52。

2.1.3 三疊系下統(tǒng)大冶組弱富水性的裂隙含水層（T1d）

主要由泥質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r組成，裂隙較發(fā)育，裂隙寬0.5～2mm，小溶洞較多，但大多被方解石脈充填。地表民井分布較少，共調(diào)查民井10處。

據(jù)抽水試驗(yàn)資料，單位涌水量為q=0.000061～0.00476L/（m·s）（見(jiàn)表2），水位標(biāo)高30.38～-52.16m，水質(zhì)為HCO3-Ca型，pH值7.51。

2.1.4 二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組弱富水性的裂隙含水層（P2c）

由硅質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)泥巖和硅質(zhì)巖組成，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層破碎，采取率較低；裂隙及小溶隙（洞）發(fā)育，局部有石英脈和方解石脈充填，地表僅北翼部分出露，井泉出露少。據(jù)抽水試驗(yàn)資料，單位涌水量q=0.013～0.00067L/（s·m）（見(jiàn)表3）。含水性不均一，水質(zhì)為HCO3-Ca型，pH值7.45。

圖1 楊家橋礦區(qū)王家山井田水文地質(zhì)圖

圖2 17線水文地質(zhì)剖面圖

2.1.5 二疊系下統(tǒng)茅口組中—強(qiáng)富水性巖溶裂隙含水層（P1m）

表1 鉆孔抽水試驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表2 鉆孔抽水試驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表3 鉆孔抽水試驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

淺灰色、灰色細(xì)—粗粒結(jié)晶石灰?guī)r組成，地表基巖出露很少，多為粘土覆蓋。據(jù)詳查區(qū)西面《列家橋井田地質(zhì)勘探報(bào)告》水5孔抽水試驗(yàn)資料和本次勘查抽水試驗(yàn)資料,北翼單位涌水量q=12.95～0.361L/（s·m），南翼單位涌水量q=0.0107～0.00172L/（s·m）（見(jiàn)表4），水質(zhì)為HCO3-Ca型，pH值7.58，北翼為強(qiáng)富水性巖溶裂隙含水層，南翼為中等富水性的巖溶裂隙含水層。

表4 鉆孔抽水試驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2.2 斷層裂隙帶的水文地質(zhì)特征

井田內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大的斷層，只是在鉆孔1701、1807和2203孔中揭露發(fā)現(xiàn)3條小的隱伏斷層，造成煤系地層的部分?jǐn)嗍?，根?jù)水文地質(zhì)觀測(cè)及鉆探資料分析，斷層帶兩盤地層一般泥質(zhì)含量較高，為隔水層或弱含水層，斷層破碎帶多為泥質(zhì)膠結(jié)或充填，鉆探過(guò)程中一般沒(méi)有漏水或涌水現(xiàn)象，由此可見(jiàn)，斷層帶含、導(dǎo)水性均較弱。

2.3 巖溶發(fā)育特征

井田內(nèi)二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）為淺灰色、灰色細(xì)—粗粒結(jié)晶石灰?guī)r，地表基巖出露很少，多為粘土覆蓋，鉆孔揭露土層20～60m。區(qū)內(nèi)向斜南北兩翼巖溶及裂隙發(fā)育程度有差異，北翼地層受強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地層產(chǎn)狀陡，巖層破碎，有利于地下水的補(bǔ)、徑、排，裂隙巖溶較發(fā)育；而南翼隱伏于白堊系紅層之下，補(bǔ)給條件較差，巖溶發(fā)育程度相對(duì)較弱。

發(fā)現(xiàn)巖溶形態(tài)以小的溶孔及溶蝕裂隙為主，沒(méi)有見(jiàn)大的溶洞，溶蝕空間多被方解石充填。據(jù)本次勘探鉆孔資料分析，巖溶發(fā)育在-280m以上較好，-280m以下巖溶發(fā)育程度相對(duì)較差。

2.4 地下水的補(bǔ)給，徑流和排泄條件

井田北翼地層甚陡，南翼平緩。北部出露地層大部分為大冶組、長(zhǎng)興組和龍?zhí)督M，茅口組除4～15線之間外都被安源組覆蓋，茅口組灰?guī)r地表均為風(fēng)化形成的粘土層，南翼大冶組、長(zhǎng)興組和龍?zhí)督M被白堊系紅層覆蓋，地下水通過(guò)巖層裂隙接受大氣降雨補(bǔ)給之后，其徑流、排泄主要受微地貌控制，一部分沿裂隙向下徑流，一部分在溝谷及低洼地帶以井泉的形式排泄。

2.5 礦井充水因素分析

2.5.1 直接充水含水層對(duì)礦井充水的影響

礦井開(kāi)采的頂板充水含水層為長(zhǎng)興組硅質(zhì)灰?guī)r，于地表露頭及淺部風(fēng)化帶、構(gòu)造帶裂隙發(fā)育，含強(qiáng)富水性裂隙巖溶水，深部則含水性減弱，其底部鈣質(zhì)泥巖為隔水層，長(zhǎng)興組含水層與上覆大冶組含水層除因斷層切割局部有微弱聯(lián)系外，一般無(wú)水力聯(lián)系，龍?zhí)督M砂巖含水性較弱，對(duì)礦井充水影響較小。底板直接充水含水層為茅口組灰?guī)r，含強(qiáng)富水性巖溶裂隙水，直接與2煤層接觸（2煤層下部0～16.55m的泥巖基本不具隔水作用），對(duì)礦井充水影響極大。

2.5.2 大氣降水及老窯水對(duì)礦井充水的影響

區(qū)礦井主要充水因素為大氣降水及老窯水。區(qū)內(nèi)北翼老窯開(kāi)采歷史悠久，現(xiàn)都已坍塌廢棄，直接受降水補(bǔ)給，是降水補(bǔ)給和滲漏礦井的良好途徑，故淺部礦井充水與大氣降水關(guān)系密切。

2.6 礦井涌水量預(yù)算

資料分析，茅口組灰?guī)r的富水性南北兩翼存在差異，北翼富水性比南翼好，根據(jù)礦床水文地質(zhì)條件及其礦坑充水因素分析，依據(jù)抽水試驗(yàn)資料，選擇地下水動(dòng)力學(xué)法之大井法計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

P641

A

1004-5716(2015)03-0165-04

2015-01-13

2015-01-15

劉亮輝（1967-），男（漢族），湖南婁底人，工程師，現(xiàn)從事水工環(huán)技術(shù)工作。