貴州某礦區(qū)開采水文地質(zhì)特征分析

陳斐兒 鮮志娟 黃 佩

（貴州大學(xué)喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治教育部重點實驗室，貴州 貴陽 550025）

1 礦井概況

貴州某煤礦為擴能煤礦，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力45萬t/a，面積2.125 5km2。采用走向長壁后退式采煤方法，放炮落煤回采工藝，全部垮落法管理頂板。礦區(qū)以侵蝕溶蝕型中山地貌為主，地勢北高南低。礦區(qū)沖溝發(fā)育，山脊與溝谷交替展布，巖石風(fēng)化程度高。貴州是全國煤礦水文地質(zhì)類型復(fù)雜和極復(fù)雜礦井?dāng)?shù)量最多的省份之一，在煤礦開采過程中，各種充水水源通過各種充水通道在不同充水程度的影響下進(jìn)入礦井［1-2］，因此在礦井開采前，查明區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件，對礦區(qū)水文地質(zhì)特征及充水因素分析，為礦區(qū)水文地質(zhì)工作提供有力的地質(zhì)依據(jù)，同時也為處在同一水文地質(zhì)單元相似礦區(qū)周緣煤礦的礦井充水、突水災(zāi)害相供技術(shù)指導(dǎo)，保障煤礦安全生產(chǎn)。

2 含煤地層巖性特征

龍?zhí)督M（P3l）為礦區(qū)內(nèi)主要含煤地層，由西北至東南條帶狀出露于礦區(qū)中南部，為一套海陸交互相沉積。根據(jù)其巖性組合可劃分為下、上二段：

下段（P3l1）：由灰一深灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成，含煤4～17層，一般11層左右，其中可采煤層3層，分別為4、5、7號煤層，底部為3.86～7.36m厚的凝灰?guī)r與峨嵋山玄武巖分界。厚度176.68～201.52m，平均198.42m。

上段（P3l2）：由灰色、紫灰色、灰黃色薄至中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r、泥巖及煤層組成。含煤2～7層，一般4層左右，其中可采煤層2層，即1、3號煤層。厚度36.55～60.83m，平均47.73m。

3 地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造單元屬揚子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)。區(qū)內(nèi)未見較大斷裂構(gòu)造。野馬川向斜，軸向從西向東由北83°西轉(zhuǎn)向東南向，軸線向北突出呈弧形，長50km，寬2～8km，軸部出露地層多為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組。南西翼地層傾角13～48°。北東翼地層傾角平緩，一般為10～35°，西端及中部斷裂較發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)煤層傾角西20°，東25°。

4 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

4.1 地下水類型

4.1.1 巖溶裂隙水：含水層位為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組（T1yn），巖性主要為灰色薄至中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r組成。含巖溶裂隙、管道水，富水性強。

4.1.2 基巖裂隙水：主要賦存于飛仙關(guān)組（T1f）、龍?zhí)督M（P3l）的砂巖、泥巖及峨眉山玄武巖組（P3β）的玄武巖中。飛仙關(guān)組（T1f）、龍?zhí)督M（P3l）在地表淺部強風(fēng)化帶的風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水賦存于節(jié)理裂隙中，而在強風(fēng)化帶下部基巖中，含水巖組由含水層（砂巖、灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r）與隔水層（粉砂巖及粘土巖）相間組成，巖組含水性極其微弱，為弱含水層，可視為相對隔水層。峨眉山玄武巖組（P3β）的地表淺部強風(fēng)化帶風(fēng)化裂隙發(fā)育，可賦存地下水，但越往深部含水性越差，富水性越弱，是較好的隔水層。

4.1.3 松散巖類孔隙水：主要賦存于第四系（Q）坡殘積、沖洪積物中，巖性為含碎塊石、粘土，厚度0～15m，含孔隙水，受季節(jié)影響明顯，動態(tài)變化較大，局部地段的第四系孔隙水對煤礦開采有影響。

4.2 含水巖組及其富水性

4.2.1 松散巖類含水巖組

第四系（Q）為弱含水層，主要為坡殘積、沖洪積物等，分布于緩坡、溝谷及低洼地帶，厚度為0～15m不等，含孔隙水，受季節(jié)影響明顯，動態(tài)變化較大。

4.2.2 碳酸鹽巖巖溶裂隙水含水巖組

為區(qū)內(nèi)的三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組（T1yn），出露于礦區(qū)外北部向斜軸部，由灰色薄至中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r組成。該層含巖溶裂隙、管道水，含水較豐富，富水性強。地下水的水質(zhì)類型為HCO3—Ca型，礦化物0.137g/l，pH值7.09。

4.2.3 基巖裂隙水含水巖組

為區(qū)內(nèi)的二疊系上統(tǒng)峨嵋山玄武巖組（P3β）、龍?zhí)督M（P3l），三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）。

飛仙關(guān)組（T1f）：出露于極廣，巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖等。厚度397.59～492.23m，一般437.20m。出露于礦區(qū)北部大部分地區(qū)，山高坡陡，局部形成陡崖。礦區(qū)無泉點出露。該層含基巖裂隙水，富水性弱。

龍?zhí)督M（P3l）：出露于礦區(qū)南部及邊緣，為礦區(qū)內(nèi)含煤地層，巖性為灰-深灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，夾泥巖及煤層，厚度176.68～201.52m，平均198.42m。一般表層透水而不含水，深部含裂隙潛水或裂隙層間水，富水性較弱。為煤層直接充水含水層。

峨眉山玄武巖組（P3β）：巖性為深灰色、墨綠色、灰綠色玄武巖，厚度＞400m。含少量基巖裂隙水，富水性弱。為相對隔水層。

4.3 地下水補給、逕流與排泄

礦區(qū)內(nèi)的地下水主要靠大氣降水補給，次為老窯積水。大氣降水一部分蒸發(fā)回到大氣層，另一部分通過裂隙下滲補給地下水。地下水的流向受巖性、構(gòu)造的控制，總體流向為北西向。

5 充水因素分析

5.1 大氣降水

礦區(qū)內(nèi)大氣降水是礦井充水主要因素，含煤地層裸露，直接受大氣降水補給，其充水強度和降水的強度及持續(xù)時間有著密切聯(lián)系，一般沿風(fēng)化裂隙或開采后形成塌陷和地裂縫滲入礦井，裂隙發(fā)育地段礦井充水會有所增加。

5.2 地下水

礦井直接充水含水層為飛仙關(guān)組和龍?zhí)督M，其富水性較弱，充水的力度和強度與降雨的大小、強度和持續(xù)時間有關(guān)，也與該層的水文地質(zhì)特征及上覆地層的風(fēng)化裂隙發(fā)育程度密切相關(guān)，對此，礦井開采時應(yīng)注意氣象及上覆地層裂隙的變化，做好疏排水工作。

5.3 地表水

礦區(qū)位于野馬川向斜南翼西段，匯水面積大，沖溝接受雨季較大面積大氣降水匯入，水量較大，沖溝附近的網(wǎng)狀、脈狀裂隙密集，與煤層風(fēng)氧化帶直接接觸，礦井沿沖溝一帶開采煤層時，沖溝水可能沿風(fēng)氧化帶、裂隙等滲入或突入礦井，為礦井開采的直接充水水源。

5.4 老窯及老采空區(qū)積水

礦區(qū)老窯開采普遍，主要開采1、5號煤層，一般沿煤層斜井開拓，獨眼井居多，開采深度30～100m，水平距離200m左右。老窯積水是不可忽視的地下水體，其巷道越長，廢棄時間越長，所積水量越大，區(qū)內(nèi)老窯較多，具有一定的連通性，一旦被穿透，便可造成突發(fā)性的透水事故，應(yīng)引起高度重視。注意老窯積水的防治工作，留設(shè)足夠的防水煤柱。

6 結(jié)論

通過該礦區(qū)水文地質(zhì)特征以及充水因素分析，為礦區(qū)今后水文地質(zhì)工作勘查重點指出方向，在防治水害的同時，注意礦井水的綜合利用，除弊興利，實現(xiàn)排供結(jié)合，保護礦區(qū)地下水資源和環(huán)境。

［1］吳濤，司慶超，王濟洲.煤礦酸性礦井水的危害及其主要防治技術(shù)［J］.山東煤炭科技，2010（5）：179-180.

［2］喬小娟，等.采煤對地下水資源與環(huán)境的影響分析—以山西太原西山煤礦開采區(qū)為例［J］.水資源保護，2010（1）：49-52.