云南省某煤矿Ⅹ井田水文地质特征浅析

发表时间:2020/5/15   来源:《基层建设》2020年第3期   作者:曹婧 陈伟 谢方银 王俊琳
[导读] 摘要:含水层(带)虽然与主含煤段间有隔水层(带),但随着开采的延伸、回采面积的加大,冒落带裂隙的产生,会改变地层原始渗透与导水性,同时由于断层切穿各含水带,都可能导致沟通上部含水层(带),成为矿坑充水来源。
        云南省有色地质局三一七队  云南曲靖  655000
        摘要:含水层(带)虽然与主含煤段间有隔水层(带),但随着开采的延伸、回采面积的加大,冒落带裂隙的产生,会改变地层原始渗透与导水性,同时由于断层切穿各含水带,都可能导致沟通上部含水层(带),成为矿坑充水来源。
        关键词:槽谷;含水层;隔水层;
        煤矿Ⅹ井田位于云南省北东,总体上属中高山地形,煤系地层和三叠系下统地层分布于向斜的内缘,呈中、低山或槽谷地形。侏罗系地层出露于向斜轴部,沿轴部呈一低凹的槽谷,峨嵋山玄武岩出露于向斜的四周,构成盆状地形的边缘,形成中高山长梁地貌。
        1、矿区含水层与隔水层
        (1)上二叠统峨嵋山玄武岩组(P2β)裂隙含水层
        岩性以块状、致密状玄武岩及安山岩为主。成高中山长梁地形,为矿区分水岭。沟谷深切,柱状节理发育,岩石因风化沿节理松散脱落,浅部富含裂隙潜水,深部含承压水。上中部夹三层凝灰岩,厚为10m、30m、15m,能起隔水作用。泉水干季流量0.0036~0.0391l/s,出露标高1815~1988m,水质属重碳酸钙钠水。
        (2)次要含煤段上二叠统宣威组第一段(P2x1)相对隔水层
        岩性以粉砂岩及粘土岩为主,夹薄煤及细砂岩,岩石颗粒细,粘土质较多。钻孔未揭露该层。地表局部有泉水出露,流量0.007~0.0803l/s,出露标高1813~1930m。与K13+1组成矿区稳定之隔水层。
        (3)主要含煤段上二叠统宣威组第二段(P2x2)裂隙承压水含水层
        岩性为细至中粒砂岩、粉砂岩、泥质岩、粉砂质泥质岩、粘土岩、炭质岩及煤层。含裂隙承压水。含水层与隔水层相间, K13+1煤层以下至P2x1底部为稳定隔水层;由于断层影响,地层完整性受到破坏,为不稳定局部隔水层。
        上、下含煤岩组富水性差异显著,上组含水性强,下组含水性较弱,而水压则下组比上组高,煤系涌水层位亦多在下组。经抽水试验结果,上、下组单位涌水量差异悬殊,上组为0.035559l/s.m,下组为0.003926~0.00676l/s.m,全层0.0531l/s.m,水位标高1754.76~1949.16m。
        (4)下三叠统卡以头组第一段(T1k1)相对隔水层
        地表因受风化影响裂隙发育外,深部裂隙不发育,无大的构造破坏,地层较完整,富水性弱,为煤系上覆之相对隔水层,但稳定性较差。
        (5)下三叠统卡以头组第二段(T1K2)裂隙承压含水层
        以薄至厚层细粒砂岩为主,夹粉砂岩。层面裂隙发育,钻孔中揭穿此层多涌水,消耗量较大,水位上升速度明显,富含裂隙承压水,为井田内主要含水层。地表风化剧烈,透水性强。钻孔单位涌水量为0.0327l/s.m,水压标高1791.83~1944.26m。泉水流量0.0081~0.912l/s,出露标高1800~1974m。水质属重碳酸钙钠镁水。
        (6)下三叠统飞仙关组第一段(T1f1)隔水层
        以紫红色页岩为主,夹泥质砂岩及泥质粉砂岩。页岩质软,易受侵蚀,成沟谷地形,为矿区T1K2上覆稳定隔水层,地表泉水多出露该层之上。钻孔中钻进至该层时,消耗量变小,水位变幅不大,岩心完整,裂隙不发育,揭穿该层后发现T1K2涌水,或水位显著上升。
        (7)下三叠统飞仙关组第二段(T1f2)弱裂隙承压水含水层
        岩性以薄至厚层状细至中粒砂岩为主,间夹粉砂岩、泥质砂岩、钙质砂岩、砂质页岩及页岩,含弱裂隙承压水。为T1f主要含水段。T1f2成高中山长梁地形,组成井田内缘分水岭,地表泉水出露少。钻孔抽水单位涌水量0.0523l/s.m,水位标高1871.06~1933.17m。泉水流量0.0036~0.955l/s,出露标高1800~1968m。

(8)下三叠统飞仙关组第三段(T1f3)隔水层
        与下伏T1f2交界处为一层厚23.54m的紫红色泥质岩,间夹细至中粒泥质砂岩,成狭长沟谷及丫口地形。底部与T1f2交界处,沿走向多有泉水出露,视为相对隔水层。
        2、矿区断层带富水特征
        (1)据钻孔钻至正断层,破碎带为泥质钙质胶结,较松散,含水性较强,地表有泉水出露,对矿床充水有一定影响。。
        (2)隐伏断层:破碎带以泥质、钙质胶结中等,部份地段未胶结,弱含水,据抽水试验结果,钻孔单位涌水量0.00044l/s.m。对矿床充水有一定影响。
        3、地表水、地下水动态变化特征
        (1)井田内地表水体,仅有西边大松树河及东边深凹子河。大松树河汇杨家及曲古都两河而成,经井田边界横穿煤系。水量受季节影响,变化悬殊,雨季降暴雨时河水猛涨,且浑浊,最大洪水量25.296m3/s,最高洪水位1961年为1801.12m。雨后水量骤减,水位急降。干季河水水量减小,最小流量0.0039m3/s。对矿床充水有一定影响。
        (2)在距离河流50m的ZK001孔分上下组抽水,水位降低至河水面以下18.84~39.30m,涌水量比正常情况下微有增加。
        (3)地表水、地下水及各含水层之间的水力联系
        各含水层之间均有较稳定的隔水层存在,在井田内隔水性良好,故在正常的情况下,各含水层无水力联系,仅在断层影响带,隔水层被破坏时,造成一定的联通关系。
        井田内地表水流为深凹子河、大松树河。钻孔水位标高、泉水出露标高均高出河水面,地下水补给河水,河水对矿坑充水无直接影响。
        (4)地下水动态
        井田各含水层地下水动态与区域地下水总体规律一致,受大气降水所控制,随季节性变化。本区有明显的干、雨季之分干季水位也相应下降;雨季到来随降雨量增加,流量随之增大,地下水位亦升高。
        4、矿坑充水来源及其进水方式分析
        (1)主要含煤段上二叠统宣威组第二段(P2x2)裂隙承压含水层地下水进入矿坑的方式,矿床开采时采煤巷道系统分布在主含煤段中,故主含煤段含水组地下水直接进入矿坑,成为矿坑直接充水来源。开采后期,随矿井影响半径的扩大,矿区外围含水层将是主要来水方向。
        (2)下三叠统卡以头组第二段(T1K2)弱裂隙承压含水层以及飞仙关组第二段(T1f2)弱裂隙承压含水层地下水进入矿坑的方式,该含水层(带)虽然与主含煤段间有隔水层(带),但随着开采的延伸、回采面积的加大,冒落带裂隙的产生,会改变地层原始渗透与导水性。同时由于断层切穿各含水带,都可能导致沟通上部含水层(带),成为矿坑充水来源。
        (3)含煤地层浅部由于分布有废弃老窑,虽然老窑开采规模不大,但也有一定的积水,故浅部老窑水亦是矿坑充水来源之一。
        (4)地表水、大气降雨沿风化裂隙、采空区塌陷裂隙流入矿井,是矿井充水的主要因素。
        5、结论
        (1)沟谷发育,地下水排泄条件良好,其动态受大气降水所控制,随节季性变化明显,对矿床充水影响较大。
        (2)矿区含水层与隔水层比较明显,有4个层位含裂隙承压水,即T1f2、T1k2、P2x2、P2β,地层富水性弱,一般单位涌水量0.0039767~0.0531l/s.m。
        (3)矿区内构造简单,大断层不多,含水相对较弱。
        参考文献
        [1]贵州省地质局第一水文地质工程地质大队,《中华人民共和国区域水文地质普查报告》(水城幅,1:20万),1982.
        [2]郑世书,陈江中,刘汉湖,等,专门水文地质学[M],徐州:中国矿业大学出版社,1999.
        [3]范文琦 仕竹焕 谢方银 曹婧等,云南省宣威羊场煤矿Ⅹ井田煤炭资源储量核查报告》[R],2010.
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