貴州盤縣馬依西二井田水文地質(zhì)特征及充水因素研究

黃志強(qiáng)

(貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，貴州 貴陽 550008)

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貴州盤縣馬依西二井田水文地質(zhì)特征及充水因素研究

黃志強(qiáng)

(貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，貴州 貴陽 550008)

礦井水文地質(zhì)類型劃分是礦井防治水宏觀決策的主要依據(jù)，是礦井水文地質(zhì)工作的一項重要內(nèi)容。本文以貴州盤縣馬依西二井田為研究對象，通過井田地下水的補(bǔ)給、逕流、排泄條件和水文地質(zhì)特征分析，顯示該井田水文地質(zhì)類型主要以大氣降水為主要補(bǔ)給來源，以頂板直接進(jìn)水的裂隙充水礦床，水文地質(zhì)條件中等。井田地表水通過冒落裂隙帶及斷層易構(gòu)成充水導(dǎo)水通道，井田內(nèi)的地表水體，與礦坑或充水巖層具有水力聯(lián)系時，可成為礦坑充水水源，在地表水體附近開采時，由于開采形成的采空區(qū)可引起冒落帶、地表開裂和塌陷，從而溝通地表水體，導(dǎo)致地表水潰入巷道。通過井田水文地質(zhì)特征以及充水因素分析，為井田今后礦井突水指出方向，同時為水文地質(zhì)相似礦井充水、突水災(zāi)害起到指導(dǎo)作用。

馬依西二井田；水文地質(zhì)特征；充水因素；突水

礦井水文地質(zhì)類型劃分是礦井防治水宏觀決策的主要依據(jù)，是礦井水文地質(zhì)工作的一項重要內(nèi)容[1]。貴州省是全國煤礦井?dāng)?shù)量最多，同時是全國煤礦水文地質(zhì)類型復(fù)雜和及復(fù)雜礦井?dāng)?shù)量最多的省份，在全國905個水文地質(zhì)類型復(fù)雜和及復(fù)雜礦井煤礦中，貴州省就有112個占全國12.04%[2]。因此以貴州盤縣馬依西二井田水文地質(zhì)特征及充水因素分析，為井田今后水文地質(zhì)工作提供地質(zhì)依據(jù)，同時也為同一水文地質(zhì)單元相似礦井充水、突水災(zāi)害起到技術(shù)指導(dǎo)，保障煤礦安全生產(chǎn)。

1 井田概況

馬依西二井田地處貴州省六盤水市盤縣南部，直距盤縣縣城(紅果)約36 km，礦井設(shè)計規(guī)模：240萬 t/a。井田屬構(gòu)造剝蝕山地地貌，北西、中部為中山地形，南東部為切割較淺的低山地形，中山地形本井田山巒疊障，溝谷呈樹枝狀分布，常見單面山地形，構(gòu)造坡平緩，剝蝕坡陡峭，低山地形屬溶蝕—構(gòu)造為主的巖溶地貌，發(fā)育巖溶洼地、溶洞、漏斗及落水洞等巖溶形態(tài)，地形較平緩。井田內(nèi)地勢北西高，南東低，最高點位于北部大山頭，高程1 927.8m，最低點位于東部銅廠河河谷，高程1 468.82 m，相對高差為458.98 m。銅廠河河谷為本井田最低侵蝕基準(zhǔn)面(最低點1 468.82 m)。

1.1 井田地下水的補(bǔ)給、逕流、排泄

1.1.1 補(bǔ)給

井田地下水補(bǔ)給來源以大氣降水為主，地表水補(bǔ)給為輔，在非可溶巖分布區(qū)域，大部分降水沿地面的沖溝逕流，小部分降水沿地面的孔隙及裂隙滲入地下，補(bǔ)給地下水；在可溶巖分布區(qū)域，大氣降水多沿落水洞、漏斗等巖溶負(fù)地形集中灌入式補(bǔ)給地下。補(bǔ)給強(qiáng)度受降雨時間、強(qiáng)度及巖性的影響，一般降雨時間長、雨量大補(bǔ)給強(qiáng)度亦大，可溶巖分布區(qū)域補(bǔ)給強(qiáng)度大于非可溶巖分布區(qū)域。地表水與地下水存在互補(bǔ)關(guān)系，地表水對地下水的補(bǔ)給，多數(shù)為非可溶巖地層中溪溝水，流經(jīng)可溶巖地層時常潛入地下補(bǔ)給地下水，如灑壩、卡泥箐及大亨布三條小溪，在飛仙關(guān)組頂部與永寧鎮(zhèn)組下部灰?guī)r中均轉(zhuǎn)為暗流。而在河谷或含水層與隔水層接觸的低洼地段，地下水以暗河出口或泉的形式排出地表，補(bǔ)給地表水。

1.1.2 逕流

地下水的逕流在可溶巖地層中，以管道流為主，脈狀流為輔；在非可溶巖地層中，以隙流為主，受馬嶺河與響水河分水嶺的影響，區(qū)域內(nèi)地下水的逕流方向有所不同，分水嶺以西地下水由北北東向南南西方向逕流，分水嶺以東地下水由北西向南東流。

1.1.3 排泄

地下水的排泄在非可溶巖層中多以泉的形式近源排泄于地形低凹處；而在可溶巖層中地下水多以巖溶大泉及暗河的形式沿河谷地帶集中排泄。最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高為1 468.82 m。井田內(nèi)所有可采煤層位于侵蝕基準(zhǔn)面以下。

2 井田水文地質(zhì)特征分析

井田屬盤南背斜東翼單斜蓄水構(gòu)造馬嶺河匯水型水文地質(zhì)單元，井田內(nèi)主要河流有馬嶺河上游支流銅廠河及清底河。銅廠河：其南岸一級支流分布于井田北部邊緣，為該河的發(fā)源地之一；清底河：于井田中部由北西向南東穿越井田。以下從地層富水性分析井田水文地質(zhì)特征，按地層出露的順序由新至老進(jìn)行分析如下：

2.1 第四系(Q)含水層

以殘積、坡積及沖積物等為主的松散物，局部有滑坡發(fā)育,斷續(xù)分布于各個地層之上，尤其在沖溝底部、洼地出露地帶，其巖土成份為砂土、亞粘土、粘土、碎石及卵礫石等，厚度0～20 m，調(diào)查泉點11個，流量為0.005～1.828 L/s，泉流量靠大氣降水補(bǔ)給，動態(tài)變化大，屬孔隙水弱含水層，透水性強(qiáng)。

2.2 三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組(T1yn)

2.2.1 三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第三段(T1yn3)含水層

主要分布和出露于于井田邊緣東部，巖性為白云質(zhì)灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r，調(diào)查落水洞3個、豎井2個，巖溶微地貌發(fā)育，大氣降水全部沿落水洞、豎井及漏斗滲入地下，地表無泉水出露。據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，該地層為富水性強(qiáng)。

2.2.2 三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第二段(T1yn2)含水層

分布于井田東部，下部巖性主要為粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖，上部為含泥灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r，厚度105 m，在其出露區(qū)調(diào)查巖溶洼地5個、落水洞4個、溶洞及漏斗2個，泉點少見，流量小于0.005 L/s。含碳酸鹽巖巖溶裂隙水，富水性弱，相對隔水層。

2.2.3 三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第一段(T1yn1)含水層

分布和出露于于井田東部和西南部邊緣，巖性主要為泥質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r，厚度120～160 m，在其出露區(qū)調(diào)查巖溶洼地25個、落水洞17個、溶洞5個，漏斗7個，巖溶地貌發(fā)育，地表泉點少見，調(diào)查泉點僅2個，流量小于0.005 L/s。該地層出露為井田地下水補(bǔ)給地段，在該地層底部常有落水洞接受地表水補(bǔ)給，形成盲谷，出露面積小，本段含管道型巖溶水及巖溶裂隙水，富水性強(qiáng)。

2.3 三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)含水層

2.3.1 飛仙關(guān)組上段第三亞段(T1f2-3)含水層

主要分布和出露于井田東北部，中部及西南，厚105～125 m，中下部50 m左右?guī)r性主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖。含基巖裂隙水，富水性弱，為相對隔水層；上部65 m左右?guī)r性主要為泥質(zhì)灰?guī)r，巖溶發(fā)育，局部地段暗河發(fā)育，本段含碳酸鹽巖巖溶裂隙水，局部地段含管道型巖溶水，該段富水性強(qiáng)，為強(qiáng)含水層。

2.3.2 飛仙關(guān)組上段第二亞段(T1f2-2)含水層

在井田北部、中部均有廣泛分布和出露，西南部、南部、南東部也有少量分布，巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖，夾粉砂巖及泥質(zhì)灰?guī)r，厚度210～290 m，調(diào)查泉點35個(包括本井田外12個)，流量小于5.00 L/s，總流量為12.887 L/s。含基巖裂隙水，富水性弱，為相對隔水層。

2.3.3 飛仙關(guān)組上段(T1f2)含水層

主要分布和出露于井田東北部，中部，西南部、南部、南東部也有少量分布，巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖，夾粉砂巖及泥質(zhì)灰?guī)r，含基巖裂隙水，富水性弱，為相對隔水層。

2.4 二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)含水層

井田內(nèi)未見出露，巖性以細(xì)粒碎屑巖為主，夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r，厚度234～299 m。為井田含煤地層，本組地層從地表淺部至深部其含水性有從強(qiáng)到弱逐漸減弱的趨勢。含基巖裂隙水，富水性弱。

2.5 二疊系上統(tǒng)峨嵋山玄武巖(P3β)

井田內(nèi)未見出露。巖性以玄武巖及火山角礫巖為主，厚度230～260 m。調(diào)查泉點一個，流量0.300 L/s，涌水量為0.027～0.513 L/s，單位涌水量為0.000 757～0.010 2 L/s·m。該組含基巖裂隙水，富水性弱，屬相對隔水層。

2.6 井田水文地質(zhì)類型

井田地下水以大氣降水補(bǔ)給為主，井田煤層位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面(1 468.82 m)以下；主要充水巖層(永寧鎮(zhèn)組、飛仙關(guān)組上段第三亞段)受到飛仙關(guān)組上段第三亞段以下地層阻隔，對煤層開采影響不大；第四系松散層分布不連續(xù)且厚度小，含水有限。井田屬以大氣降水為主要補(bǔ)給來源的以頂板直接進(jìn)水的裂隙充水礦床，水文地質(zhì)條件中等，水文地質(zhì)類型為二類二型。而在煤層被開采后，含煤地層之上覆地層地表塌陷、開裂，透水性增強(qiáng)，產(chǎn)生導(dǎo)水裂隙帶，被溝通的沖溝水、泉水、上覆充水巖層中的地下水成為礦坑充水水源，使得礦區(qū)自然環(huán)境下水文地質(zhì)條件發(fā)生改變。

3 井田充水因素分析

礦床充水是礦坑涌水、礦坑突水的前提條件，充水水源的規(guī)模、充水通道的導(dǎo)水性以及導(dǎo)致采礦后發(fā)生變化的采礦因素是礦床充水因素分析的重點[3]。下面就井田充水水源以及充水通道對井田礦床進(jìn)行分析。

3.1 充水水源

3.1.1 大氣降水

井田位于補(bǔ)給徑流區(qū)，各個地層半裸露、裸露及地勢低洼地帶，直接或間接接受大氣降水補(bǔ)給，其充水量與降水強(qiáng)度、持續(xù)時間關(guān)系密切。雨后地表水、地下水流量增大，其充水強(qiáng)度亦加大。因此，未來礦井應(yīng)加強(qiáng)雨季的疏排工作。大氣降水為礦區(qū)內(nèi)地下水、地表水主要充水水源。

3.1.2 地表水

區(qū)內(nèi)地表水主要變現(xiàn)形式為河流及水庫，河流屬珠江水系南盤江上游支流(馬嶺河)，為山區(qū)雨原型河流。河床粗糙，比降大，水流湍急。雨季山洪飛瀑，河水暴漲暴落，枯季流量甚微及枯竭斷流。河水直接受大氣降水補(bǔ)給，季節(jié)性變化明顯。

1)銅廠河：位于井田北部，自西向東流向流入下游豬場河，井田流經(jīng)長度約3.8 km。河流比降17%，最小流量、最大流量分別111.67 m3/s、4 098.99 m3/s，從大洞至蠟波其波底北西角，河段標(biāo)高1 510～1 468 m，洪水位標(biāo)高為1 511.5～1 469.4 m，今后礦床開采后由于頂板陷落而形成冒落裂隙帶，F(xiàn)13斷層帶切割至含煤地層的影響，冒落裂隙帶及斷層會波及地表成為銅廠河地表水體向礦井充水的主要導(dǎo)水通道，今后對開采上煤組煤層時有較大的影響，該地段亦是可能導(dǎo)致礦井突水的地帶。

2)清底河：清底河是境內(nèi)的唯一河流，源于井田西部和雨谷東部的飛仙關(guān)組地層，流向自北西向南東，沿井田南部邊緣流出本井田外，本井田內(nèi)河流長度6.5 km，河流坡降為19‰。最小流量、最大流量分別為0.099 m3/s 、0.832 m3/s，今后礦床開采后由于頂板陷落而形成冒落裂隙帶， F25- F6、F13斷層帶切割至含煤地層的影響，冒落裂隙帶及斷層帶會波及地表成為清底河地表水體向礦井充水的主要導(dǎo)水通道，今后對開采上煤組煤層時有較大的影響，該地段亦是可能導(dǎo)致礦井突水的地帶。

3)清底河水庫：位于清底河水系中部，庫容量約1 130萬 m3，今后礦床開采后由于頂板陷落而形成冒落裂隙帶，清底河水庫水壓力及礦山壓力影響，冒落裂隙帶及斷層帶會波及地表成為清底河地表水體向礦井充水的主要導(dǎo)水通道，今后對開采上煤組煤層時有較大的影響，該地段亦是可能導(dǎo)致礦井突水的地帶。

4)灑壩水庫：位于忠義鄉(xiāng)灑壩村，庫容量約102萬 m3。今后礦床開采后由于頂板陷落而形成冒落裂隙帶，酒壩水庫水壓力及礦山壓力作用的影響，冒落裂隙帶及斷層帶會波及地表成為清底河地表水體向礦井充水的主要導(dǎo)水通道，今后對開采上煤組煤層時有較大的影響，該地段亦是可能導(dǎo)致礦井突水的地帶。

3.1.3 地下水

龍?zhí)督M及飛仙關(guān)組下段為裂隙含水層，隨深度增加含水性減弱，它們富水性弱但具有承壓性。因此，在今后開采過程中應(yīng)做好疏排工作，預(yù)防地下水涌入礦井。含煤地層上覆的飛仙關(guān)組上段地層，它們均有較厚的隔水層與含煤地層相隔，正常情況下對礦井開采影響不大。

3.1.4 斷層破碎帶

地表水、地下水可通過斷層破碎帶的性質(zhì)進(jìn)入礦坑。區(qū)內(nèi)斷層一般富水性弱，導(dǎo)水性差。由于斷層破碎帶巖石強(qiáng)度低，加之圍巖開控形成卸荷作用，將改變斷層裂隙帶的自然狀態(tài)，易溝通地表水，地下水。造成地表水、地下水沿斷層破碎帶涌入井巷。就成為該區(qū)的充水水源。

3.2 充水通道

1)地表塌陷、開裂：由于地表下礦井開采引起地表變形、移動從而產(chǎn)生的破壞，構(gòu)成大氣降水和地表水直接充水途徑，還可以影響各種地面建筑及設(shè)施發(fā)生傾斜。

2)斷層破碎帶：井田內(nèi)斷層破碎帶甚多，在天然條件下屬無水?dāng)鄬樱善鸶羲饔?，在礦山壓力和含水層水壓力共同作用下，斷層巖層受到破壞，降低了力學(xué)強(qiáng)度，易溝通地表水，地下水。造成地表水、地下水沿斷層破碎帶涌入巷道成直接充水途徑。

3)冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶：礦井開采在地下形成采空區(qū)，采空區(qū)的頂板巖層發(fā)生變形、移動和破壞，以至開裂、離層、而呈塊狀、碎塊狀下落到采空區(qū)，而最后波及到地表產(chǎn)生導(dǎo)水裂隙帶，為上覆含水層、地表水體提供了充水途徑。

4)封閉不良鉆孔：井田勘查過程中的所有鉆孔都未進(jìn)行鉆孔啟封試驗，封孔質(zhì)量不明。如果有封閉不良鉆孔存在，它們可能成為溝通地表水、地下水與未來礦井的通道。

4 結(jié)語

井田屬以大氣降水為主要補(bǔ)給來源的以頂板直接進(jìn)水的裂隙充水礦床，水文地質(zhì)條件中等。井田地表水通過冒落裂隙帶及斷層易構(gòu)成充水導(dǎo)水通道，地段亦是可能導(dǎo)致礦井突水的地帶。井田內(nèi)的地表水體，與礦坑或充水巖層具有水力聯(lián)系時，就能成為礦坑充水水源，在地表水體附近開采時，由于開采形成的采空區(qū)可引起冒落帶、地表開裂和塌陷，從而溝通地表水體，導(dǎo)致地表水潰入巷道。在其附近地段開采時，應(yīng)加強(qiáng)頂板管理，以防水害發(fā)生。

通過井田水文地質(zhì)特征以及充水因素分析，為井田今后礦井突水指出方向，同時為水文地質(zhì)相似礦井充水、突水災(zāi)害起到指導(dǎo)作用。

[1]力勛千，任素貞.我國煤礦井水文地質(zhì)類型劃分研究[J].煤炭學(xué)報.1992，17(2):89.

[2]武強(qiáng)，趙蘇啟，孫文潔，等.中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分與特征分析[J].煤炭學(xué)報.2013，38(6):902.

[3]曹劍峰，遲寶明，王文科，等.專門水文地質(zhì)學(xué)(第三版)[M].科學(xué)出版社.2008.

[3]姚松，呂堅，等. 貴州省盤縣馬依西二井田煤炭勘探報告[R].貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院.2012.

The anasys of Hydrogeological characteristics and Water filling factors on Mayixier field in Pan Country Guizhou province

HUANG Zhi-qiang

(The Guizhou province coal mine geological survey institute,Guiyang 550008,China)

Mine hydrogeological classification is Main basis to Water conservancy macro decision-making of the mine , and an important content of mine hydrogeology work. The text based on the research of on Mayixier field in Pan Country Guizhou province. Through analysis of the recharge, runoff and discharge conditions of groundwater in mining field and the hydrogeological characteristics, shows that this mine’s hydrogeological type supply main from atmospheric precipitation , the deposit with the water from roof fracture, hydrogeological conditions of medium. The surface water of mine make a water filling and channel by caving fissure zone and fault, when the surface water of mine make a hydraulic connection with mine and water filling rock can be the water source of the mine. When the mining near the surface waters, The mining goaf maked by mining may cause caving zone, surface cracking and collapse, thus dredge the surface waters , lead to surface water crush roadway. Through the anasys of Hydrogeological characteristics and Water filling factors, for future mine water inrush direction are pointed out, At the same time for hydrogeology similar mine water filling, water inrush disasters play a guiding role.

The mine of Mayixi；Hydrogeological characteristics；Water filling factors；water inrush

2016-12-06

黃志強(qiáng)(1985-)，男，貴州銅仁人，工程師，主要從事煤田水工環(huán)地質(zhì)勘探及水資源研究工作。

P641.4+3

A

1004-1184(2017)02-0027-03