準東煤電二礦地下水含水層結(jié)構(gòu)特征分析

郝晨亮

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

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準東煤電二礦地下水含水層結(jié)構(gòu)特征分析

郝晨亮

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

隨著準東煤田基地的發(fā)展，根據(jù)礦區(qū)開采影響半徑并結(jié)合項目建設區(qū)附近的地下水保護區(qū)和敏感點，急需對煤礦開采可能造成的地下水影響的區(qū)域進行評估。在對研究區(qū)自然地理、地質(zhì)條件詳查的基礎上，查明了研究區(qū)地下水含水層的結(jié)構(gòu)及富水性特征、埋深以及流量等參數(shù)，進而為后期該地區(qū)地下地下水資源的開發(fā)利用提供理論基礎和科學依據(jù)。

地下水；地質(zhì)條件；含水層特征；準東煤電

準東煤電二礦位于準東煤田的中北部，奇臺縣城以北，距奇臺縣城140 km，距吉木薩爾縣城100 km，主體隸屬奇臺縣管轄，交通方便。準東煤田大井礦區(qū)二號井田為一多邊形，北與一號井田為鄰，南到烏準鐵路北線，以保護煤柱及產(chǎn)業(yè)帶公路為界，南北長12.3～13.5 km，東與三號井田為鄰，西部與南、北兩個露天煤礦相鄰。礦區(qū)距離區(qū)域斷裂約有14.26 km，根據(jù)礦區(qū)開采影響半徑并結(jié)合項目建設區(qū)附近的地下水保護區(qū)和敏感點，以及煤礦開采可能造成的地下水影響的區(qū)域。因此，為了解決煤田開發(fā)對水資源的需求，本文在在參考相關(guān)研究成果的基礎上[1-5]，選取準東煤電二礦地下水系統(tǒng)為研究對象，對研究區(qū)內(nèi)地下水的含水層結(jié)構(gòu)特征進行了研究，進而為后期煤田的開發(fā)提供水文地質(zhì)依據(jù)。

1 研究區(qū)自然地理概況

1.1 地形地貌

研究區(qū)區(qū)域范圍處于準噶爾盆地腹地偏東位置，卡拉麥里山南麓山前一帶，地貌形態(tài)為殘丘狀剝蝕準平原與戈壁。海拔549～840 m，相對高差291 m，地勢總趨勢北高南低，平均地形坡度2°，除個別孤零山丘外，地形較平坦。

1.2 氣象水文

研究區(qū)屬大陸干旱荒漠氣候，年溫差和晝夜溫差較大，6-8月為夏季，氣候炎熱，白天氣溫常在40℃以上；11月～次年2月為冬季，氣候嚴寒。年平均降水量106 mm，年蒸發(fā)量1 202～2 382 mm，全年日照3 053 h，5～8月偶有雷陣雨，冬季積雪稀少。

研究區(qū)內(nèi)地表無常年水流，夏季降雨形成的暫時性水流向井田以南的凹陷盆地低洼處排泄。整個準東礦區(qū)所在區(qū)域亦無常年地表水體存在，也未有較大的河流穿越，但由于北部新近系地層出露，使地下水位在此壅高，地下水蒸發(fā)較為強烈，形成低洼鹽堿地。此外，準東煤電煤化工產(chǎn)業(yè)帶工業(yè)用水和部分生活用水主要由“500”水庫及輸水工程供水。

2 研究區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層巖性

研究區(qū)內(nèi)第四系廣泛分布，多處有白堊系下統(tǒng)吐谷魯群地層出露。由前期煤田勘探階段資料可知，勘查區(qū)內(nèi)含煤地層為下侏羅統(tǒng)八道灣組、中侏羅統(tǒng)西山窯組和中-上侏羅統(tǒng)石樹溝群?，F(xiàn)由老至新分述如下。

2.1.1 侏羅系

1)下侏羅統(tǒng)八道灣組

地表未出露，為一套河湖相—湖沼相沉積，以灰、深灰、灰綠色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、細砂巖、粗砂巖為主，含煤1層，為A1煤層。控制地層厚64.34 m，煤層厚0.30 m。底部以一層中厚層狀礫巖與下伏小泉溝群呈不整合接觸。

2)下侏羅統(tǒng)三工河組

地表未出露，為一套河流—湖泊相碎屑巖沉積，巖性以灰、淺灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、細砂巖、泥巖、細砂巖為主，夾中砂巖、粗砂巖、砂礫巖。底部以一層中厚層砂礫巖與八道灣組呈平行不整合接觸，地層厚度88.14 m。

3)中侏羅統(tǒng)西山窯組

地表未出露，以沼澤相為主，巖性以灰白、淺灰、灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、細砂巖、中砂巖、泥巖和煤層為主，夾少量泥巖、含炭泥巖、砂礫巖，含一層巨厚煤層B1。地層厚度54.63～150.59 m，平均厚度85.95 m，總體呈由西向東北變薄的變化規(guī)律。與下伏三工河組地層為不整合接觸，其接觸部位多為一層中厚層狀砂礫巖、中砂巖。

4)中—上侏羅統(tǒng)石樹溝群

地表未出露，厚度368.08～563.66 m，平均447.54 m，根據(jù)其巖石特征、沉積環(huán)境不同而劃分為上、下兩個亞群。

2.1.2 白堊系

研究區(qū)內(nèi)多處有出露，主要由一套河湖相沉積的碎屑巖組成。底部為厚—巨厚層狀礫巖層，其上巖性以灰黃色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主。鉆孔控制厚度5.65～214.88 m，平均49.71 m?？傮w呈現(xiàn)南厚北薄特征。底部以巨厚礫巖與下伏石樹溝群上亞群地層呈不整合接觸。

2.1.3 第四系

該地層在研究區(qū)內(nèi)分布廣泛，控制厚度1.04～11.25 m，平均6.20 m。

1)上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖洪積砂礫石層

主要分布于研究區(qū)內(nèi)地表和北部斜坡、戈壁平原處，由砂土、礫石混合堆積組成，其礫石含量常少于50%，礫石分選性差，由于風蝕地表僅余戈壁礫石，且可見到風棱石。

2)全新統(tǒng)洪積層

分布于勘查區(qū)北部沖溝中，以砂和大小不一礫石為主，混合有粘土、粉質(zhì)粘土和粉土。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)所在的大井礦區(qū)位于大井凹陷構(gòu)造單元(Ⅳ級構(gòu)造單元)中。

2.2.1 褶皺

研究區(qū)整體為一近似呈北西西走向，向南南西傾伏的單斜構(gòu)造，局部發(fā)育著次一級褶曲，處于次一級褶曲相對較發(fā)育地段，據(jù)《新疆準東煤田奇臺縣大井礦區(qū)二井田勘探報告》東部ZK0803、ZK0610、ZK0614號孔聯(lián)線位置發(fā)育一個幅度較小的背斜，北北東走向，向南西方向傾覆，幅度約100 m，延伸長度15 km；西北部ZK0006、ZK0010號孔聯(lián)線位置發(fā)育有一向斜，近北東走向，向南西方向傾覆，幅度約100 m，在勘查區(qū)內(nèi)延伸長度8.6 km，向斜軸經(jīng)ZK0415(南露天)以西南走向進入大井南露天煤礦區(qū)。地層傾角較緩，僅1°～3°，局部在ZK0210號孔附近較陡，最大為6°。

2.2.2 斷層

依據(jù)鉆探和二維地震控制成果，查明了先期開采地段范圍內(nèi)沒有落差15 m以上的斷層，測線上沒有落差10 m以上的斷點；在先期開采地段外圍，沒有發(fā)現(xiàn)落差30 m以上的斷層，測線上沒有發(fā)現(xiàn)落差10 m以上的斷點。因此，本區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

2.2.3 巖漿巖

本區(qū)含煤巖系內(nèi)未見巖漿巖分布。依據(jù)鉆孔與二維地震勘探解釋成果，勘查區(qū)范圍內(nèi)構(gòu)造屬簡單類型。

3 含水層結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、古地理環(huán)境等因素控制，研究區(qū)內(nèi)地下水類型主要為中新生代碎屑巖類層間裂隙孔隙水，含水層主要為白堊系下統(tǒng)吐谷魯群裂隙孔隙弱含水層、侏羅系中-上統(tǒng)石樹溝群裂隙孔隙弱含水層、侏羅系中統(tǒng)西山窯組裂隙孔隙弱含水層，含水層頂板為一套白堊系下統(tǒng)吐谷魯群灰黃色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細砂巖、粉砂質(zhì)泥巖相對隔水層。第四系地層為包氣帶層。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)鉆孔資料，可將研究區(qū)地層劃分為5個含(隔)水層(段)，見表1。

3.1 第四系透水不含水層(Ⅰ)

在研究區(qū)地表廣泛分布，由上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)洪沖積的細砂和礫石混雜堆積而成，其礫石含量小于50%，由于風蝕作用地表僅余黑色角礫，且可見較多的風棱石。這些松散堆積層厚薄不一，控制厚度為1.04～11.25 m，平均為6.20 m。這些堆積物雖透水性較好，但不具儲水條件，為透水不含水層。

3.2 白堊系下統(tǒng)吐谷魯群碎屑巖類裂隙孔隙弱含水層(Ⅱ)

研究區(qū)內(nèi)多處有出露，主要由一套陸相河湖沉積的碎屑巖組成。底部為厚—巨厚層狀的礫巖層，其上巖性以灰黃色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，總體呈現(xiàn)南厚北薄的特征，底部以巨厚的礫巖與下伏的石樹溝群上亞群地層呈不整合接觸。含水層頂板巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，頂板埋深42.49～42.54 m，厚度34.74～36.14 m。底板巖性主要為石樹溝群上亞群粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，底板埋深45.93～49.18 m，厚度26.04～50.70 m。含水層巖性主要為礫巖，含水層厚度3.44～6.64 m。據(jù)冒落帶及導水裂隙帶計算值，判定該含水層為間接充水含水層。

表1 含(隔)水層(段)劃分一覽表

3.3 侏羅系中-上統(tǒng)石樹溝群碎屑巖類裂隙孔隙弱含水層(Ⅲ)

地表未出露，為一套雜色河湖相沉積。巖性主要為泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，細砂巖、中砂巖、砂礫巖較少，可見硅化木。底部以一層灰色、灰綠色和紫紅色相混合的雜色砂礫巖或中細砂巖與下伏的西山窯組地層呈超覆不整合接觸。鉆孔控制厚度為368.08～563.66 m，平均厚度為447.54 m。含水層頂板巖性主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，頂板埋深71.97～99.88 m，厚度26.04～50.70 m。石樹溝群裂隙孔隙弱含水層與下伏西山窯組裂隙孔隙弱含水層之間無明顯的隔水底板。含水層巖性主要為細砂巖、中砂巖、砂礫巖，含水層厚度221.38～301.91 m。

據(jù)新疆豫煤煤炭地質(zhì)勘察有限責任公司及新疆地礦局第九地質(zhì)大隊提供的《魯能準東煤田大井礦區(qū)二號礦井井筒檢查鉆孔地質(zhì)報告》井檢鉆1、2、5孔石樹溝群上、下亞群抽水試驗成果，鉆孔單位涌水量(q)0.005 6～0.008 1 L/s·m，滲透系數(shù)(K)0.006 2～0.012 5 m/d。據(jù)冒落帶及導水裂隙帶計算值，判定該含水層為直接充水含水層。

地下水的水化學類型為Cl·SO4-Na型，溶解性總固體1 863.0～6 861.8 mg/l，pH值7.90～8.75，水質(zhì)較差。

3.4 侏羅系中統(tǒng)西山窯組裂隙孔隙弱含水層(Ⅳ)

地表未出露，為一套以沼澤相為主的地層，巖性以灰白色、淺灰色、灰色的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤層為主，夾少量泥巖、含炭泥巖、中砂巖、細砂巖，含一層巨厚煤層B1煤層。與下伏三工河組地層為不整合接觸，其接觸部位多為一層中厚層狀礫巖、中砂巖。鉆孔控制地層厚度為54.63～150.59 m，平均厚度為85.95 m?？傮w呈西厚向東北變薄的變化規(guī)律。西山窯組裂隙孔隙弱含水層與上覆石樹溝群裂隙孔隙弱含水層之間無明顯隔水頂板。底板巖性為三工河組粉砂巖，底板埋深604.21 m，厚度9.29 m。

據(jù)研究區(qū)ZK0410、ZK0412孔混合抽水試驗的成果，鉆孔單位涌水量(q)0.003 12～0.005 29 L/s·m，滲透系數(shù)(K)0.003 04～0.004 67 m/d。據(jù)冒落帶及導水裂隙帶計算值，判定該含水層為直接充水含水層。

地下水的水化學類型為Cl·SO4-Na型，溶解性總固體1 863.0～6 861.8 mg/L，pH值7.90～8.75，水質(zhì)較差。

3.5 下侏羅統(tǒng)三工河組相對隔水層(Ⅴ)

地表未出露，為一套河流相—湖泊相碎屑巖沉積，巖性以灰色、灰綠色的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、細砂巖為主，夾中砂巖、粗砂巖、炭質(zhì)泥巖、煤線、砂礫巖。底部以一層中厚層礫巖與八道灣組呈平行不整合接觸。根據(jù)勘查區(qū)鉆孔資料，結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)資料，將該地層劃分為相對隔水層。由于此層的存在，阻隔了北部山區(qū)地下水的徑流補給，并切斷了其上西山窯組與其下八道灣組弱含水層的水力聯(lián)系。

研究區(qū)內(nèi)個別鉆孔控制到下侏羅統(tǒng)八道灣組及上三疊統(tǒng)小泉溝群地層，據(jù)區(qū)域水文資料，并結(jié)合普查階段鉆孔簡易水文觀測成果，此地層富水性均較弱。因該兩組地層均下伏于賦煤地層西山窯組弱含水層及三工河組相對隔水層之下，對勘查區(qū)的水文地質(zhì)意義不大，故不進行單獨的水文地質(zhì)分區(qū)。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)區(qū)域處于準噶爾盆地腹地偏東位置，卡拉麥里山南麓山前一帶，位于準東煤田的中北部，區(qū)內(nèi)第四系廣泛分布，多處有白堊系下統(tǒng)吐谷魯群地層出露，其中區(qū)內(nèi)含煤地層為下侏羅統(tǒng)八道灣組、中侏羅統(tǒng)西山窯組和中-上侏羅統(tǒng)石樹溝群；研究區(qū)整體為一近似呈北西西走向，向南南西傾伏的單斜構(gòu)造，局部發(fā)育著次一級褶曲，處于次一級褶曲相對較發(fā)育地段，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，同時也未見巖漿巖分布。

(2)根據(jù)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、古地理環(huán)境等因素控制，研究區(qū)內(nèi)地下水含水層結(jié)構(gòu)主要劃分為5個含(隔)水層(段)，即：第四系透水不含水層、白堊系下統(tǒng)吐谷魯群碎屑巖類裂隙孔隙弱含水層、侏羅系中-上統(tǒng)石樹溝群碎屑巖類裂隙孔隙弱含水層、侏羅系中統(tǒng)西山窯組碎屑巖類裂隙孔隙弱含水層和侏羅系下統(tǒng)三工河組相對隔水層。

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1004-1184(2016)06-0255-03

2016-08-14

郝晨亮(1985-)，男，工程師，陜西西安人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)工作。