新疆昌吉市孔薩拉煤礦區(qū)水文地質(zhì)特征淺析

王俊輝

(新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局，新疆 烏魯木齊 830000)

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于天山北麓昌吉河山間盆地的南緣，頭屯河與三屯河之間的上游分水嶺地段，北距昌吉市直線距離約75 km，地勢總體呈中部高，南北低，北部屬三屯河水系，南部屬頭屯河水系，區(qū)內(nèi)分布較大的長年性地表水系有頭屯河、孔薩拉河和色烏肯薩拉河等河流，地形切割較強烈，有利于地表水排泄。三屯河為區(qū)域最低侵蝕基準(zhǔn)面，海拔高度1 600 m左右。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造總體為一軸向北東東的背斜，地層傾角9°～80°，南陡北緩。出露的地層有中石炭統(tǒng)奇爾古斯套群(C2qr)、侏羅系下統(tǒng)三工河組、侏羅系中統(tǒng)西山窯組(J2x)、侏羅系中統(tǒng)頭屯河組(J2t)和第四系(Q4)。煤層賦存在中侏羅統(tǒng)西山窯組地層之中，含可采煤層14層，平均可采總厚42 m。煤種以1/3焦煤為主，煤炭資源較為豐富。

2 研究區(qū)主要河流水系

(1)頭屯河：頭屯河位發(fā)源于研究區(qū)西南部的中高山區(qū)，靠融化雪水、大氣降水和山區(qū)泉水補給，由西南向北東流經(jīng)研究區(qū)南部邊緣，流量為0.402～0.486 m3/s，河道寬20～60 m，河床寬80～200 m，流量隨季節(jié)變化較大, 屬區(qū)域性地表常年性水流。

(2)孔薩拉河：發(fā)源于研究區(qū)的中西部，為常年性地表水流，以冰雪融化水、大氣降水及山區(qū)泉水為主要補給源，流量為0.26～0.33 m3/s，每年春季融雪期和雨季常形成洪流。自南向北從研究區(qū)西部流過，屬三屯河水系。

(3)色烏肯薩拉河：發(fā)源于研究區(qū)的南部，為常年性地表水流，以冰雪融化水、大氣降水及山區(qū)泉水為主要補給源，每年春季融雪期和雨季常形成洪流。該河流自西向東從勘查區(qū)南部流過，屬頭屯河水系。

3 研究區(qū)水文地質(zhì)特征分析

3.1 含(隔)水層劃分

研究區(qū)出露的地層有第四系、侏羅系和石炭系。侏羅系地層廣泛分布，主要由泥巖、炭質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖、礫巖及煤層組成，多以互層狀韻律狀形式產(chǎn)出，含(隔)水層的劃分按較大的巖性段來劃分，將泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和炭質(zhì)泥巖等細(xì)顆粒巖石劃分為相對隔水層，而將燒變巖、中、粗砂巖、礫巖等顆粒相對較粗、裂隙較發(fā)育的巖層劃分為含水層。共劃分為3個含水層，1個透水不含水層和3個隔水層。

3.2 含(隔)水層特征

3.2.1 含水層特征

(1)第四系全新統(tǒng)沖洪積砂礫石層孔隙潛水含水層(H1)

主要分布在研究區(qū)的溝谷及沖溝內(nèi)，呈條帶狀分布，北部的孔薩拉河，南部的頭屯河、色烏肯薩拉河分布面積廣、厚度大、上部巖性由亞砂土與礫石、碎石的混合物構(gòu)成，中下部由細(xì)砂、中砂、粗砂、礫石等組成，平均厚度在28 m，礫石成分以變質(zhì)巖、石灰?guī)r、火成巖、砂巖為主，礫石多呈次棱角狀-次圓狀，分選差。該含水層結(jié)構(gòu)松散，透水性強，受大氣降水、泉水和地表河流水的補給，賦存有豐富的地下水。屬富水性中等-強含水層。

(2)第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積層透水不含水層(H2)

該透水層主要分布在較高的山坡及山頂部位，結(jié)構(gòu)較疏松，巖性主要由風(fēng)成黃土和碎石混和物構(gòu)成，厚度在2.00～14 m，由于所處位置較高，主要靠大氣降水和融化雪水補給，地下水儲存較少，屬透水不含水層。

(3)侏羅系中統(tǒng)西山窯組下段孔隙、裂隙承壓含水層(H3)

侏羅系中統(tǒng)西山窯組分布面積較廣，主要由灰白色細(xì)砂巖、中砂巖、淺灰色泥巖、粉砂巖及煤層組成，地層平均厚度約437.43 m。該含水層中砂巖裂隙較發(fā)育，可視為含水層。抽水試驗顯示單位涌水量q=0.04-0.059 L/s·m，滲透系數(shù)KCP=0.033-0.05 m/d。屬富水性弱-中等的含水層。

(4)燒變巖裂隙含水層(H4)

燒變巖含水層為一特殊含水層，由于受自燃煤層的烘烤，煤層頂、底板巖石多變質(zhì)為燒變巖，巖石質(zhì)地堅硬，裂隙較發(fā)育，孔隙大，透水性強。接受大氣降水、融化雪水及地表水補給，賦存有豐富的地下水。抽水試驗顯示單位涌水量平均值 qCP=0.10 L/s·m，滲透系數(shù)KCP=0.037 m/d，屬富水性強的含水層。

表1 含(隔)水層劃分一覽表

3.2.2 隔水層特征

(1)侏羅系中統(tǒng)西山窯組上段隔水層(G1)

該隔水層以灰綠色,灰色粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖為主，夾有薄層細(xì)砂巖、中砂巖、含礫粗砂巖及煤線。巖石多以泥質(zhì)膠結(jié)，裂隙不發(fā)育，富水性和透水性均較差，可視為相對隔水層，地層厚度309～756 m，平均厚524.99 m。

(2)侏羅系下統(tǒng)三工河組隔水層(G1)

該隔水層為深灰色、灰綠色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、泥巖互層夾粗、中、細(xì)粒砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，巖性致密，少見裂隙，富水性和透水性均較差，可視為相對隔水層，地層厚≥526 m。

(3)石炭系下統(tǒng)奇爾古斯套組隔水層(G2)

該隔水層為煤系地層的基底，巖性主要為一套淺?！猩詈Ｏ嗄鄮r、粉砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)硅質(zhì)巖，裂隙不發(fā)育，富水性和透水性均較差，可視為相對隔水層。

3.3 地下水與地表水間的水力聯(lián)系

地表有多處常年流水橫切整個煤系地層，地表水通過第四系砂礫石含水層，補給下部基巖含水層和火燒區(qū)含水層。地表水在河谷和溝谷地帶與基巖含水層、火燒區(qū)含水層和第四系砂礫石含水層之間存在水力聯(lián)系。

3.4 基巖含水層之間的水力聯(lián)系

基巖含水層均屬賦水性較弱的含水層，主要含水層被透水性極差的泥巖、粉砂巖所阻隔，隔水層裂隙不發(fā)育，地下水補給、循環(huán)條件差，各基巖含水層之間水力聯(lián)系極其微弱。但在局部存在因褶皺和小微斷裂破壞，造成各含水層之間在部分地段有較少的水力聯(lián)系。

3.5 地下水補給、逕流與排泄條件

研究區(qū)地下水主要接受大氣降水、融化雪水和地表水滲入補給，其中大氣降水和融化雪水通過燒變巖裂隙和基巖風(fēng)化裂隙入滲補給下部基巖含水層，地表水通過溝谷處的第四系砂礫石層入滲補給下部基巖含水層。受研究區(qū)中部背斜構(gòu)造影響，地下水流向在背斜軸以北是自南向北運移，在背斜軸以南是自北向南運移。地下水在深切的溝谷處以泉的形式排泄。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)的含水層和隔水層以相互間隔呈層狀相互受相對隔水層阻擋，含水層之間的水力聯(lián)系總體不強，地下水的補給主要來自大氣降水、河水及季節(jié)性地表水的滲入。

(2)研究區(qū)可采煤層在侵蝕基準(zhǔn)面上下均有賦存，且直接充水含水層單位涌水量在0.04～0.10 L/ s·m，據(jù)此研究區(qū)水文地質(zhì)類型按侵蝕基準(zhǔn)面為界按兩部分進(jìn)行劃分：位于侵蝕基準(zhǔn)面以上部分屬裂隙充水、水文地質(zhì)條件簡單的礦床，即二類一型，位于侵蝕基準(zhǔn)面以下部分屬裂隙充水、水文地質(zhì)條件中等的礦床、即二類二型，研究區(qū)總體水文地質(zhì)條件簡單-中等。