榆神府矿区萨拉乌苏组的水文地质条件分析

崔邦军，王西泉，蒋泽泉

(陕西省煤田地质局一八五队，陕西 榆林 719000)

0 前言

陕北榆神府矿区广泛分布有一套河湖相沉积的萨拉乌苏组，岩性以细砂、中砂为主，厚度差异较大，一般在古沟槽及低洼中心沉积最厚，如陕西神木县前石畔井田内的瓷窑湾煤矿，在约4 km2的范围内，萨拉乌苏组厚度由0 m增加到61 m，而有些至分水岭处尖灭。萨拉乌苏组分布区与侏罗系煤层分布重叠，是河套地区最重要的含水层之一，不仅是维系沙漠生态环境的重要因子，也是区内大型煤炭基地建设的主要供水水源，其水文地质、生态环境意义重大，也是保水采煤的保护对象。开展萨拉乌苏组水文地质学综合研究，科学开发利用萨拉乌苏组地下水，对于该区煤炭工业健康发展，具有重要意义。本文以陕北地区为例，研究了萨拉乌苏组的分布、水文地质特征，提出了保护萨拉乌苏组地下水资源的途径。［fxz2］

1 萨拉乌苏组岩性及水文地质条件分析

萨拉乌苏组含水层水位埋藏较浅，一般在0.9～9.27 m左右。总观全区，萨拉乌苏组沉积厚度受古地形的制约，各沟槽之间有相对的分水岭。各沟槽或泉域均具独立的水文地质单元，各沟槽或泉域之间的分界，与现在地表分水岭一致。萨拉乌苏组在榆神府区广泛分布，但各矿区(井田)厚度差异较大。

1.1 新民区

该区萨拉乌苏组厚度较小，多呈片沙状分布，不连续，部分地段黄土出露，北部的袁家梁井田、郭家湾井田厚度略大，一般厚度为15 m，梁峁区较厚，山坡较薄。岩性为浅黄色亚砂土、亚粘土，水位埋藏较深，含水微弱，区内仅出露泉点3个，流量0.08～0.155 L/s，属弱富水含水层。由于受地形地貌及地下水流向的控制，在井田北部形成一个较大的第四系及基岩风化带集水盆地。

1.2 神木北部矿区

矿区北部的大柳塔、哈拉沟、石圪台井田，分布厚度较大，形成了多个小型萨拉乌苏组含水盆地。

(1)柳根沟泉域:位于石圪台井田中部，占据了石圪台井田的大部分范围，萨拉乌苏组最大厚度65 m，泉域中心地带地下水水位埋深0.55～5.00 m，富水性强到中等，地下水以柳根沟泉水排泄，泉群日平均流量5 336.40 m3/d，是神东矿区开发初期的主要水源之一。

(2)哈拉沟泉域:萨拉乌苏组最大厚度55 m，含水层厚度10～30 m，该区域施工有3个水文钻孔，钻孔单位涌水量分别是 1.05、0.1231、0.0839 L/s·m，渗透系数 0.2314 ～ 5.10 m/d，富水性中等～强(泉域中心)，是神东矿区的主要供水水源地之一。

(3)瓷窑湾地段:范围很小，但萨拉乌苏组厚度变化很大，最大厚度67.04 m，Z37号钻孔进行了抽水试验，含水层厚度 35.99 m，抽水降深 8.34 m，单位涌水量 0.7004 L/s·m，渗透系数2.038 m/d，富水性强，与附件的顺沟渠水库水力联系密切。值得提及的是，“保水采煤”的思想最早就源于此地，1990年4月20日和12月28日，在此处建设的瓷窑湾煤矿(45万吨/年)，主巷道掘进过程中，发生顶板冒落，大量的沙子溃入井巷，使该区域地下水水位迅速下降，顺沟渠水库干涸，附件植被退化、枯萎幸亏该矿及时采取封堵巷道的措施，才避免了更大的“生态灾难”。范立民(1992)研究了该区域水文地质条件，提出了加强采煤水资源保护的建议。

(4)柠条塔井田(考考乌苏沟以南):萨拉乌苏组厚度较大，形成了厚度0～47.25 m，一般10～15 m左右，低洼区堆积厚，梁峁区薄。在肯铁令河和分水岭附近零星缺失，沉积厚度与中更新世晚期古地形相一致。水位埋深2.8～16.2 m。沙层结构松散，大孔隙，透水性强，易于接受大气降水补给，储集条件良好。地下水的赋存受古地形的严格控制，地下水在侧向运动中补给下伏含水层，尤其是烧变岩主要靠萨拉乌苏组地下水的转化补给，是区内主要含水层和透水层。中南部原肯铁令区水泉22个，单泉流量为0.039～14.319 L/s，总流量为56.624 L/s。据水文孔抽水试验，涌水量为 0.018 ～8.531 L/s，单位涌水量为 0.0046 ～ 1.468 L/s·m，渗透系数 0.0448 ～25.524 m/d。矿化度为 0.177 ～0.219 g/L。北部区，涌水量为 1.046 ～ 8.531 L/s，单位涌水量为0.167 ～1.637 L/s·m，渗透系数为 2.334 ～25.224 m/d。总的看，北部区即考考乌素沟及其支沟沿岸，南部芦草沟沿岸，含水层厚度大、岩性粗、孔隙率高、水泉密度大、流量大，富水性相对较强，次为中部区，而南部区，含水层厚度较小，一般不足10 m，岩性细，含水微弱，一般水泉出露较少。

(5)红柳林井田:松散层孔隙潜水含水层是由第四系风积沙和第四系上更新统萨拉乌苏组组成的孔隙潜水含水层，二者无明显界线，厚度0～40.19 m，一般厚度9.58 m，透水性好，沙丘滩地不含水或含水微弱，沟谷斜坡洼地排泄区富水性中等，水位埋深 2.16～4.06 m，泉流量一般 0.014～1.519 L/s。最大的湿地泉群出露于五磅石沟沟脑，流量为7.734 L/s，富水性强，单井涌水量 14.34 L/s，而本井田大部分地段缺失，仅在芦草沟，五磅石沟，毛驴滩沟脑处零星出露，填图资料显示，最大出露厚度19.89 m，岩性为灰黄色、灰褐色细—中沙。2－4号孔抽水试验，萨拉乌苏组厚度51.09 m，经24小时静止水位观测，水位稳定在55.34 m，静止水位低于松散层底界3.25 m，故松散层在井田东部黄土梁峁沟谷切割区不含水，为透水层;水文测绘资料显示，萨拉乌苏组在部分沟谷、沟脑低洼、沙丘滩地等小范围分布，由于有较好的补给源，富水性较好，有泉出露，流量 0.114 ～5.648 L/s。富水性的强弱受地形起伏形态控制，在先期开采地段，由于受到沟谷的强烈切割，该层为透水层，富水性弱。

1.3 榆神矿区

萨拉乌苏组在榆神矿区普遍分布，厚度变化较大，以锦界井田的青草界泉域、大保当井田北部的彩兔沟泉域及榆树湾井田的红柳沟泉域为代表，厚度大，富水性强，是保水位的重点区域。

清水沟泉域:泉水流量3.21×104m3/d，主要含水层为萨拉乌苏组，补给丰富，沟泉头部滩地总汇入面积183 km3，多年平均入渗补给量8.31×104m3/d，是泉水流量的2.6倍。沙漠滩地区调节储量平均为2.82×104 m3/d，野鸡河补给量 5.70 ×104m3/d，两者之和 8.22 ×104m3/d，是泉水流量的2.5倍，说明泉水的补给来源丰富。另外，从以往长观资料看出，无论雨季或旱季泉水流量变化不大，动态稳定。

红柳沟与清水沟泉:特征大致相同，都接受大面积沙漠滩地地下水补给，逐渐汇集径流于烧变岩之中，然后以下降泉形式从烧变岩中排泄。特别强调的是彩兔沟泉水虽然同清水沟泉水都是从烧变岩中出露，但其补给主要是接受地下水侧向补给和部分大气降水补给，其泉域内含水层主要是延安组含水层。

黑龙沟、青草界、袁家沟泉域:含水层为萨拉乌苏组冲湖积层孔隙潜水，泉水亦出露于该含水层中，流量大，补给面积大，补给量丰富，成因相近，且相距较近。

青草界泉域:位于矿区北部的锦界井田，主要分布于青草界沟以北，青草界沟以南呈条带状和零星片状分布，沟北厚度一般10～30 m，最大厚度76.10 m，青草界沟之南一般10 m左右。沙层广覆地表，结构松散、地形地貌极易接受大气降水补给。多为黄褐色细砂、中砂夹有粉砂及泥质条带透镜体，底部局部含砾石。水位埋深1.20～6.00 m，局部最大22.70 m。含水层厚度 0 ～64.10 m。J607、J905、J1107 以及J407孔地带含水层厚度一般大于30 m。富水性中等到强(表1)。目前，锦界井田已经建成了一座年产10 Mt/a的特大型煤矿，正在进行20 Mt/a技改，预计2011年达到20 Mt/a。现该矿采完了4个工作面，矿井涌水量超过2 500 m3/h(60 000 m3/d)，是陕北侏罗纪煤田矿井涌水量最大的煤矿。

表1 萨拉乌苏组含水层抽水试验成果表

秃尾河水系六大支沟泉均在沙漠及滩地地区，直接补给秃尾河，总开采量为19.88×104m3/d。这些沟泉水，单泉流量大、水质好，易于利用。但因补给区主要处于相邻矿区未来矿井布设地段，东部煤层埋藏浅，含水层在煤层上部，同样煤层开采后发育的“三带”对沟泉水源及补给区水文地质条件产生不同程度的破坏和改变，同时矿区大量用水直接影响秃尾河下游工农业生产的发展及生态环境保护，存在矿区用水与当地工农业生产及环保争水的矛盾。故上述沟泉水只可作临时水源，且只能部分利用。

1.4 尔林兔、中鸡勘查区

水文地质单元属于红碱淖内流区及秃尾河上游补给区，萨拉乌苏组含水层厚度较大，分布不均一，但普遍有发育，本区南部秃尾河源头区的萨拉乌苏组水文地质剖面，萨拉乌苏组厚度变化大，其厚度与古地形关系密切，古地形低洼处，厚度大，富水性也较强。

1.5 小壕兔、孟家湾区

该区域处于榆溪河上游，是萨拉乌苏组厚度最大、分布最稳定的区域，分布全区，出露于沙漠滩地区，滩地周边区该含水层之上多被风积砂覆盖。含水层岩性在垂向上以中粒砂、细粒砂、粉细砂互层沉积为特征，薄厚不均，夹有粗粒砂层或薄层淤泥条带。含水层底部多沉积有灰绿色粉砂，结构较密实，干后呈致密块状，厚度一般1～5 m。含水层岩性结构疏松，孔隙率高，细砂一般为39.2%，中砂一般37.8% ～38.1%，透水性好，易接受大气降水入渗补给，具有良好的储水条件。含水层厚度受古地理条件制约，据钻探、物探资料，区内萨拉乌苏组基地形态呈北高南低，局部低洼。由含水层厚度等值线图显示，区内总体是北部，东北部，西北部勘察边界一带厚度较薄，向区内厚度逐渐增大，并在区内X3孔、99孔、D5线东部形成盆状厚度较大区。最薄处位于东北角X14孔，厚度45.0 m，最厚处位于D5线西部，厚度160 m，滩地区水位埋藏较浅，一般1.00～2.00 m，沙梁沙丘区一般5～10 m，南部流动沙丘区一般大于15 m。含水层富水性受岩性组合、厚度及古环境影响，差异较大。据钻孔抽水试验资料:单位涌水量为 0.2606 ～3.8105 L/s·m，单孔出水量 304.3 m3/d～1 889.7m3/d，渗透系数 0.637 ～5.726 m/d。以尔林滩勘查区为例，可分为富水性极强、强、中等、弱四个分区，各区特征如下:

1)富水性极强区:面积约70 km2，含水层厚度70 m左右，北部内蒙境内补给面积约400 km2，地下水向南径流，属潜水强度径流带，地下水水力坡度1.8‰～2.3‰，水位埋深1.30～2.40 m，据X11孔抽水试验资料，当水位降深5.74 m，涌水量1 889.7 m3/d，统降统径涌水量3292.3 m3/d。

2)富水性强区:分布于富水性极强区外围及X2、X5、X10一带。富水性极强区外围呈链状，宽度2～5 km，长约10 km，面积约64 km2，含水层厚度 63.16～144.01 m，地下水水力坡度2.5‰ ～5‰。X2、X5、X10孔一带呈条带状分布，东部以圪求河与五道河则分水岭为界，带宽2～4 km，长19 km，面积约66 km2，含水层厚度54.02～95.13 m，地下水水力坡度2.6‰～5‰。据钻孔抽水试验资料，单孔出水量751～1 744 m3/d。统降统径涌水量1 068.6～1452 m3/d。

3)富水性中等区:主要分布在勘察区西部 X6、X3、X1号孔连线一带和南部区，在东北部分布于富水性强至富水性弱两区之间，该区面约 246 km2，含水层厚度 88.85～132.86 m，地下水力坡度一般5‰左右。据钻孔抽水试验资料，单孔出水量825～967 m3/d，统降统径出水量759～872 m3/d。

4)富水性弱区:面积约14 km2，含水层厚度45 m左右，为分水岭附近的径流区，地下水水力坡度5‰左右。另一处分布于勘察区中部X4孔周围，呈条带状，长8 km，宽2～2.5 km，含水层厚度130 m左右，水力坡度5‰左右。该区段钻孔单孔出水量668～766 m3/d，统降统径出水量225～252 m3/d。

综上，萨拉乌苏组厚度变化较大，分区性明显，研究区东部厚度小，富水性弱，向西部逐渐增厚，富水性也变强。

2 结论

(1)萨拉乌苏组在榆神府矿区分布不均匀，厚度变化较大，最大厚度位于榆溪河上游，最大厚度170 m，在神木北部矿区、榆神矿区，最大厚度位于锦界煤矿范围内的青草界泉域，最大厚度76 m，富水性强，在该区采煤，矿井涌水量大。

(2)萨拉乌苏组含水层与下伏延安组煤系地层间距变化较大，瓷窑湾煤矿饮马泉泉域最小只有 3.14 m，一般20～30 m。区内流量大于10 L/s的泉水，均直接或间接发育于萨拉乌苏组含水层，其中间接发育于萨拉乌苏组的为延安组烧变岩地下水，补给来源是萨拉乌苏组地下水，烧变岩是一个“临时”储存场所，易于疏干。

(3)萨拉乌苏组含水层地下水水位是维系地表生态的重要指标，采煤应该予以保护，尤其是秃尾河沿岸，已经规划了一些井田，建议未建井的井田暂缓采煤，已经建井的或投产的，应该改进采煤工艺，确保采煤不造成地下水水位的大幅度下降。

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