蕭縣王大莊煤礦勘查區(qū)水文地質(zhì)條件分析

吳衛(wèi)星

（皖北煤電集團陜西金源礦業(yè)有限公司，陜西麟游721500）

蕭縣王大莊煤礦勘查區(qū)水文地質(zhì)條件分析

吳衛(wèi)星*

（皖北煤電集團陜西金源礦業(yè)有限公司，陜西麟游721500）

蕭縣王大莊煤礦勘查區(qū)位于淮北煤田中北部，宿州市蕭縣境內(nèi)，其地層含水層較多，但對煤礦開采影響較大的是古近系第四含水層、二疊系煤系地層含水層、石炭系灰?guī)r含水層以及區(qū)內(nèi)各斷層；通過對勘查區(qū)水文地質(zhì)的影響程度進行分析，初步判斷該區(qū)的水文地質(zhì)條件。

富水性；含水層；水力聯(lián)系；斷層

1　地表水

勘查區(qū)內(nèi)沒有較大的季節(jié)性河流，僅有大沙河、利民河等河渠。由西北流向東南，為濉河、沱河之上游，地表水受季節(jié)性影響較大，有可能對交通運輸、地面建筑帶來一定影響，而對礦床開采沒有直接影響。

2　含水層（組、段）水文地質(zhì)特征

根據(jù)勘查區(qū)地層巖性特征、沉積環(huán)境、地下水賦存介質(zhì)特征，可劃分為新生界松散層孔隙含水層（組），二疊系煤系地層砂巖裂隙含水層（段），石炭系太原組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段）及奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段）。

2.1新生界松散層含層（組）

勘查區(qū)二疊系煤系地層均被巨厚新生界松散層覆蓋，新生界松散層由新近系和古近系組成，大致趨勢自東南向西北逐漸增厚，兩極厚度180.80～240.75m，平均205.06m。自上而下可劃分4個含水層（組）。

2.1.1第一含水層（組）

底板埋深29.45～41.95m，平均埋深34.09m。含水砂層厚度8.45～24.40m，平均厚度15.47m。以灰黃色粉砂、細砂、粘土質(zhì)砂為主，夾粘土及砂質(zhì)粘土。

該含水層（組）上部屬潛水，下部屬弱承壓水，為多層結(jié)構(gòu)的復合含水層（組）。主要受大氣降水和地表水體垂直滲透補給，地下水循環(huán)交替條件良好，水位隨季節(jié)變化大，主要排泄途徑為蒸發(fā)和人工開采。分布穩(wěn)定，水質(zhì)較差，不適合作供水水源。

2.1.2第二含水層（組）

底板埋深78.05～94.75m，平均埋深80.83m，含水砂層厚度8.40～19.40m，平均厚度13.07m。以淺黃色、深黃色細砂、粉砂、粘土質(zhì)砂為主，夾粘土及砂質(zhì)粘土。該層（組）砂層厚度變化較大，富水性中等。

2.1.3第三含水層（組）

底板埋深117.15～198.65m，平均埋深162.15m，含水砂層厚度7.55～39.25m，平均厚度21.71m。以棕黃色中細砂、粉砂為主，夾較厚粘土層。據(jù)相鄰朱樓井田H97孔抽水試驗∶q=0.105l/（s·m），K=0.3664m/d，富水性中等。

2.1.4第四含水層（組）

底板埋深180.80～240.75m，平均埋深205.06m。含水砂層厚度0～27.55m，平均厚度11.76m。巖性復雜，以灰色、褐黃色泥質(zhì)砂礫、礫石、砂層為主，夾薄層粘土。沉積厚度受古地形影響，分布不穩(wěn)定。西部較厚，而中部幾乎缺失。砂層薄，富水性較弱。

2.2二疊系煤系地層含水層（段）

二疊系含水層主要由砂巖、粉砂巖、煤層等組成，各含水層之間均為有效隔水層阻隔。含水層的富水性主要取決于巖層的裂隙發(fā)育程度、連通性和補給條件。地下水主要儲存和運移在以構(gòu)造裂隙為主的裂隙網(wǎng)絡之中，以儲存量為主。總的來說以煤系砂巖裂隙含水層富水性較弱。

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料及本勘查區(qū)地層剖面巖性及其與可采煤層賦存的位置關(guān)系，自上而下可劃分為3個含水層（段）。

2.2.1二疊系上石盒子組底部（K3）砂巖裂隙含水層（段）

底板埋深732.50～1298.05m，平均埋深927.36m，該含水層（段）勘查區(qū)內(nèi)大部分地段缺失。砂巖厚度4.00～19.50m，平均9.30m，巖性以灰白色，中、粗粒砂巖為主。K3砂巖為灰白色，硅質(zhì)膠結(jié)，在下石盒子組頂部亦有中、粗粒砂巖分布。該層（段）砂巖厚度較大，砂巖裂隙發(fā)育不均。

2.2.2煤頂?shù)装迳皫r裂隙含水層（段）

底 板 埋 深 894.52～1432.00m，平 均 埋 深1152.05m。砂巖厚度2.00～22.00m，平均10.00m。巖性以灰白色、灰色中細粒砂巖為主，夾泥巖、粉砂巖，局部有少量巖漿巖。裂隙發(fā)育不均，鉆進過程中沒有鉆孔漏水現(xiàn)象，富水性較弱。

2.2.3煤頂?shù)装迳皫r裂隙含水層（段）

底 板 埋 深 1066.00～1175.30m，平 均 埋 深718.70m。以灰白色中、細粒砂巖為主，夾灰色粉砂巖及泥巖。砂巖厚度10.00～29.17m，平均19.69m。砂巖裂隙發(fā)育不均，鉆進過程中沒有發(fā)生漏水現(xiàn)象，富水性也較弱

2.3太原組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段）

本勘查區(qū)有4個鉆孔揭露太原組地層。含石灰?guī)r11～12層，單層石灰?guī)r厚度0.41～11.52m，石灰?guī)r總厚度分別為36.34m、35.37m、40.97m，平均36m，占太原組地層總厚的23.6%，一灰厚度0.49～2.72m，平均1.24m，二灰厚度1.37～3.25m，平均2.40m，三灰厚度0.80～1.49m，平均1.08m，四灰厚度8.90～11.52m，平均9.88m，一—四灰累計厚度平均14.60m。四灰厚度大，含有燧石結(jié)核，底部常有薄煤層；六、七、八、九、十層石灰?guī)r厚度薄且不穩(wěn)定，有時兩層合并為一層；有巖漿巖侵入；十二層石灰?guī)r厚度大，普遍發(fā)育有燧石條帶及結(jié)核，底部常有薄煤層。

巖溶裂隙發(fā)育具有不均一性，因此富水性也不均一。石灰?guī)r巖溶裂隙在淺部較發(fā)育，向深部逐漸減弱。當巖溶裂隙發(fā)育時富水性較強，反之就弱。第一、二層石灰?guī)r厚度小，第三、四層石灰?guī)r厚度較大。一—四灰通常視為一個統(tǒng)一的含水層（段），作為10煤開采時防治水的主要對象。五—十三灰埋藏較深，距主采煤層較遠，巖溶裂隙不太發(fā)育，水動力條件相對較差，通常視為間接含水層段。

太灰含水層（段），是10煤層開采時安全生產(chǎn)的重大隱患。

2.4奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段）

區(qū)域厚度500m以上，巖性厚層狀石灰?guī)r及白質(zhì)灰?guī)r，一般離煤層距離較遠，富水性強，但對煤礦生產(chǎn)影響不大。

3　各含水層的徑流、補給、排泄及水力聯(lián)系

3.1新生界松散層第一含水層（組）

該層（組）上部屬潛水，下部屬弱承壓水，為多層結(jié)構(gòu)的復合含水層（組），主要靠大氣降水和地表水體垂直滲透補給，水位隨季節(jié)變化大，地下水由北西向南東徑流，徑流、補給、排泄條件好，處于地下水積極交替帶。主要排泄途徑為蒸發(fā)和人工開采。

3.2新生界松散層第二、三含水層（組）

二、三含均屬多層結(jié)構(gòu)的承壓含水層（組），由于本區(qū)二含不發(fā)育，厚度小，補給排泄條件差，三含以區(qū)域?qū)娱g徑流為主，垂直越流補給微弱，地下水補給排泄條件差。二者的排泄方式主要為側(cè)向徑流，其次二、三含上部也有相當部分水為人工開采。

由于三含之下有分布較穩(wěn)定、隔水性能較好的三隔存在，使一、二、三含水與四含水及煤系水之間水力聯(lián)系很小。

3.3新生界松散層第四含水層（組）

四含屬承壓含水層，巖性主要是山麓沖洪積、殘坡積相沉積物，巖性復雜，厚度不一，地下水以水平徑流為主，補給、排泄條件差。

四含直接覆蓋在基巖各含水層之上，在天然狀態(tài)下與下伏基巖各含水層均有一定的水力聯(lián)系（主要在各基巖含水層露頭帶）。煤層開采以后四含水將通過淺部裂隙帶和采空冒裂帶裂隙滲入礦坑，引起四含水位下降。但總體上看，在自然條件下四含地下水水平徑流條件差，區(qū)域補給微弱，處于滯緩狀態(tài)。

3.4二疊系主采煤層間砂巖裂隙含水層（段）

二疊系含煤地層一般巖性較致密，砂巖裂隙大多不發(fā)育，富水性差，滲透性差，地下水運動極慢，深部及正常塊段砂巖裂隙水處于封閉狀態(tài)，補給、排泄條件差，主要為區(qū)域?qū)娱g徑流、補給、排泄，同時淺部露頭帶接受新生界四含水緩慢滲入補給。在井巷開拓和煤層開采條件下，二疊系砂巖裂隙水以突水、淋水和涌水的形式向礦井排泄。

3.5太灰、奧灰?guī)r溶裂隙含水層（段）

太灰、奧灰含水層以層間徑流、補給為主，在淺部灰?guī)r露頭帶與四含水有接觸間互補關(guān)系，并通過斷層及斷層對口連接，地下水補給條件差，從水質(zhì)上看，地下水運動緩慢。區(qū)域范圍內(nèi)若出現(xiàn)大的水位差，則徑流、排泄、補給明顯。在開采條件下太灰水通過露頭與煤系含水層之間存在一定的水力聯(lián)系，太灰水可以部分間接地補給礦井，以10煤層底板涌水、突水的形式向礦井排泄，成為礦井排水的一部分被排放到地面。同時也說明了奧灰水與太灰水有一定的越流關(guān)系。

4　斷層的富水性和導水性

4.1斷層的富水性和導水性

本勘查區(qū)受區(qū)域構(gòu)造影響區(qū)內(nèi)次級褶曲及斷層較為發(fā)育。綜合鉆探、測井、地震資料，共組合斷層13條，全為正斷層。按落差大小分：H≥100m的斷層6條，50m＜H＜100m的斷層1條，另外H＜50m的斷層有6條。

根據(jù)鉆探揭露資料，斷層破碎帶厚度1～50m，一般多為泥質(zhì)充填，巖性較混雜，主要為泥巖、粉砂巖及少量砂巖。擠壓和揉皺現(xiàn)象嚴重，巖芯較破碎，泥巖呈糜棱狀，砂巖呈碎塊狀、角礫狀。鉆探過程中未發(fā)生漏水現(xiàn)象，結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)資料分析，斷層的富水性弱、導水性差。

4.2小斷層及構(gòu)造裂隙的導水性和富水性

小斷層是指落差不大于5m的小斷層。本勘查區(qū)與濉蕭礦區(qū)其它礦井地質(zhì)構(gòu)造條件基本相似，受區(qū)域構(gòu)造的影響，構(gòu)造應力集中，小斷層較發(fā)育。

小斷層因其數(shù)量多，張性好，充填差，是基巖地下水良好的導水通道，相互聯(lián)結(jié)起到匯水網(wǎng)絡作用，可造成太灰內(nèi)部，太灰與奧灰之間，太灰與煤系砂巖之間的水力溝通，是勘查區(qū)的主要控水構(gòu)造之一。

總之，本勘查區(qū)斷層富水性弱，導水性差。同時也不排除某些斷層或斷層的某些部位存在富水性較強，導水性較好的可能性。

5　結(jié)論

綜上所述，新生界松散層四含勘查區(qū)范圍內(nèi)大部分地段有分布，富水性弱，直接覆蓋在煤系地層之上，通過淺部基巖風化帶裂隙、空冒落帶裂隙與主采煤層底板砂巖裂隙有一定水力聯(lián)系，在留有防水煤柱的條件下，是礦井充水的重要補給水源之一。8煤層頂板砂巖裂隙含水層（段）是礦井充水的直接充水含水層，一般富水性較弱。10煤層開采時受灰?guī)r水威脅嚴重。太灰、奧灰?guī)r溶裂隙含水層具有水壓高、水量大的特征，防治水工程量較大，是礦井安全生產(chǎn)的重要隱患之一。斷層及構(gòu)造裂隙對礦井充水起著控制作用，本勘查區(qū)斷層一般富水性弱，導水性差。

按照《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T0215-2005）、《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GR/12719-91）、參照《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》，大致了解了本勘查區(qū)為裂隙含水層充水、頂?shù)装暹M水為主的礦床，水文地質(zhì)條件屬中等類型，即Ⅱ類二型。

［1］安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊.蕭縣王大莊勘查區(qū)普查地質(zhì)報告［R］.2013.

P641

A

1004-5716（2016）01-0117-03

2015-01-12

吳衛(wèi)星（1979-），男（漢族），安徽淮北人，工程師，現(xiàn)從事礦井地質(zhì)防治水工作。