“四川省渠县华蓥山煤田龙门峡北井田”拟建矿井充水因素剖析段炼

冯多贵

摘 要：阐述了各个含水层在正常情况下，对拟建矿井开采系统和井筒充水的主要因素分析。

关键词：岩溶含水层；开采系统；井筒；储水空间

1 概况

龙门峡北井田位于渠县县城南东155°方位，直距约17km。矿区北距达州市75km、东距大竹县县城20km。井田内最高山脊线偏离背斜轴线，基本位于东翼嘉陵江组一段（T1j1）石灰岩地层中，一般标高1000m左右，最高点大梁子，标高1073.8m；东翼嘉陵江槽谷标高约800-850m；西翼嘉陵江槽谷标高400-600m，最低冷水河、河床标高305m，相对高差768.8m，属溶蚀构造中切割中低山地貌（见图1）。井田内含、隔水层相间产出，沟谷纵横切割，侵蚀、剥蚀、溶蚀作用并存，以溶蚀作用为主。因区内碳酸盐类可溶性岩石广泛出露，经过长期的岩溶作用过程，在地表形成了溶丘、溶沟、溶槽、干溶斗、溶蚀竖井、溶洞等形态各异的岩溶地貌景观。

拟建矿井位于井田内华蓥山背斜西翼的张家大院子一带。硐口标高+310m，拟采用斜井加暗平硐方式开拓，井筒方向117°，落平标高+50m。井筒拟从侏罗系中统新田沟组（J2x）中下部开口，向东依序穿越侏罗系中下统自流井组（J1-2z）～二叠系下统茅口组（P1m）等地层，开采背斜东、西两翼的I1煤层。因拟建矿井井筒（主斜井及暗平硐）和I1煤层开采系统埋藏深度较大，故含水层地下水受大气降水和地表水充水影响较小。对拟建矿井的井筒和煤层开采系统产生充水影响的主要水源为砂岩裂隙含水层和石灰岩岩溶含水层地下水。前者仅对主斜井产生充水，后者对暗平硐和煤层开采系统均不同程度产生充水。其次为断层带水的充水。

2 对煤层开采系统充水的含水层

2.1 二叠系下统茅口组（P1m）含水层

该含水层岩性为可溶性石灰岩。在井田内地表未出露，深埋于距地表690m以下。井田内对此含水层专门水文地质试验结果，其渗透系数“K”值仅为0.00105～0.000883m/d，单位涌水量“q”值仅为0.00101～0.000809 L/s·m。成果表明：井田内此含水层一般富水性和透水性均弱。而且此含水层上距I1煤层一般5～7m左右，厚度基本较稳定，其间又为隔水性能相对较好的龙潭组一段（P2l1）底部钙质泥岩、砂质泥岩、铝土质泥岩等隔水岩层相隔，故对上覆I1煤层开采系统在正常情况下一般无充水影响。对未来拟建矿井设置于此含水层顶部的运输大巷充水性预计亦不会强。

2.2 二叠系上统龙潭组（P2l）含水层

该含水层由龙潭组二段（P2l2）和四段（P2l4）可溶性石灰岩及一般厚度约16m的龙潭组三段（P2l3）泥岩、钙质泥岩、粉砂质泥岩、泥质灰岩组成。石灰岩含水层一般厚度约81m左右，为本井田I1煤层开采巷道系统上覆的主要充水含水层。

井田内此含水层隐伏未露，一般深埋于距地表356m以下。井田内对此含水层专门水文地质试验结果，其渗透系数“K”值仅为0.000343～0.0000988m/d，单位涌水量“q”值仅为0.000123～0.000320 L/s.m。便可为此含水层富水性及透水性均弱，且极不均一之佐证。由此可以推断，此含水层在正常情况下对下伏I1煤层开采巷道系统充水威胁不大。

3 对井筒充水的含水层

3.1 二叠系上统长兴组（P2c）含水层

此含水层井田内未出露，东翼埋藏于地表以下151～689m，西翼116～470m，且两翼均由南往北逐渐变深。岩性主要为厚～巨厚层状可溶性石灰岩，一般厚度249m左右（含龙潭组五段中上部石灰岩）。此含水层中上部岩溶、裂隙相对较发育，具较好的容水空间，富水性中等～强。拟建矿井井筒将穿越此含水层，回风暗斜井将置于此含水层中开拓。所处地带恰是此含水层富水性和透水性相对较强地带，将会对井筒和回风暗斜井产生一定程度的充水影响，并有“突水”危害的可能。故在矿井开拓建设中和设计矿井疏干时都必须予以高度警惕和防范，充分考虑超前探水和预防突水的措施。

3.2 三叠系下统飞仙关组（T1f）含水层

该含水层为复合含水层。根据岩性和富水性及分布的空间位置，可划分为5个水文地质结构层，除一段（T1f1）在井田内未出露外，其余T1f2、T1f3、T1f4、T1f5四个段在井田内背斜东、西两翼均有出露，但出露面积不大。据勘探期调查：该含水层浅部近垂直形态岩溶较发育，但基本不含水，只为大气降水的垂直入渗起导水通道作用，富水性弱；中深部岩溶作用不强，未见明显溶蚀现象，除局部地带溶蚀张裂隙较发育、富水性中等外，一般富水性弱。且拟建矿井井筒设置于标高+310m以下，主斜井于+50m标高落平后，暗平硐和回风暗斜井将穿越此含水层，已位于深层弱含水带内，故该含水层对井筒和回风暗斜井充水一般影响不大。

3.3 三叠系下统嘉陵江组（T1j）含水层

该含水层广泛分布于井田内华蓥山背斜东、西两翼，岩性为可溶性石灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩及泥质灰岩等，夹钙质泥岩，一般厚约638m左右。为以石灰岩为主岩溶裂隙复合含水层。

此含水层浅部岩溶发育强烈，但基本不含水，富水性弱，只为大气降水的垂直入渗起导水通道作用。中深部（标高340～740m）岩溶作用仍然较强，地下径流较发育，且流距较长，达3100～9600m，较小流量一般亦达3.24～70.2L/s，具强～极强富水性。拟建矿井主斜井于+50m标高落平后，暗平硐及回风暗斜井将穿越此含水层，对井筒和回风暗斜井会有较大的充水影响，应予以高度注意和防范。

3.4 三叠系中统雷口坡组（T2l）含水层

此含水层广泛出露于井田内华蓥山背斜东、西两翼。其岩性上部主要为白云质灰岩，中部及下部主要为钙质泥岩夹石灰岩及灰质白云岩，底部为灰色石灰岩，偶夹钙质泥岩，一般厚度约500m左右。此含水层岩溶相对不甚发育，富水性弱且极不均一，浅部透水性相对较良好，利于大气降水和地表水对浅部含水层地下水的渗透补给。但由于拟建矿井主斜井于+50m标高落平后，暗平硐将穿越此含水层，埋藏深度相对较大，推断岩溶发育和富水性将会更弱，预计对井筒充水影响不大。endprint

3.5 三叠系上统须家河组（T3xj）含水层

此含水层为一套砂泥岩为主且含煤层的河流相碎屑岩复合含水层，并普遍具层间承压水条件，本区一般厚度约536m。此含水层广布于勘探区外围，构成本区外围低中山及低山浅～深切割构造侵蚀、剥蚀地形地貌。此复合含水层地下水埋藏类型属构造裂隙、层间裂隙承压水类型，其储水空间以砂岩裂隙、层间裂隙为主，次兼孔隙储水，故对井筒充水影响不大。

3.6 侏罗系下统珍珠冲组（J1zh）含水层

该层厚度一般约160m。岩性为灰色细粒砂岩、灰黄色泥质粉砂岩、深灰色粉砂质泥岩、粉砂岩、紫红色泥岩及绿灰色薄层泥岩等。各类泥岩结构普遍致密，基本不具容水空间，除浅部赋存少量风化裂隙水外，深部基本不含水。间夹薄层粉砂岩、细粒砂岩除局部地带有少量不具贯通性的微小裂隙外，普遍裂隙不发育，加之层薄，获得补给量极少，故富水性极弱，对井筒充水基本无影响。

3.7 侏罗系中、下统自流井组（J1-2z）和中统新田沟组（J2x）地层

该两组地层广泛分布于华蓥山背斜东、西两翼，地层厚度变化较大。自流井组（J1-2z）地层厚197m，岩性主要为泥质和粉砂质泥岩，上部和下部夹介壳灰岩及生物碎屑灰岩，顶部为厚层状结晶灰岩。新田沟组地层厚度约320m，主要为灰、紫红色泥岩和粉砂质泥岩，间夹多层粉砂岩和细粒砂岩。

该两组地层基本不含水，为相对隔水层。含水岩层多以砂岩裂隙含水为主，且具多层承压水结构。虽然各类砂岩层数较多，但单层厚度小，一般5～20m，且厚度变化大，浅部有风化裂隙，容水空间一般不发育，富水性弱～极弱，对井筒充水影响一般很小。

4 断层带水对矿井的充水影响

4.1 F1断层

该断层为压扭性逆断层。断层破碎带主要为角砾状灰岩及少量深灰色泥岩和炭质泥岩碎屑岩组成，方解石脉发育。因该断层是在挤压应力和部分扭力作用下形成，故断层带结构致密，断层角砾岩胶结良好，导水性弱。又因其埋藏较深，地下水运移缓慢，交替条件差，不利于断层两盘溶裂的形成，故断层两盘之富水性亦弱。钻孔揭露该断层后，钻进水位及冲洗液消耗量等简易水文无明显异常。对矿井充水影响微小。

4.2 F2断层

该断层为走向压扭性逆断层，断层带岩芯极为破碎，呈棱角状，成分为燧石，其间有两段岩芯为网状方解石脉穿插。此断层带中角砾岩等破碎物质胶结良好，受挤压应力作用产生的网状裂隙已被次生的方解石充填，因埋藏较深，溶蚀现象不发育，钻孔揭露此断层时，钻进水位和其它简易水文均无明显异常变化，表明此断层导水性和富水性均极弱，对矿井充水影响极小。

4.3 F3断层

该断层为压扭性逆断层。断层带岩芯破碎，角砾岩由泥质碎块组成，为方解石充填。该断层带中角砾岩等破坏物质重新胶结良好，受挤压应力作用产生的网状裂隙已被次生的方解石充填，因埋藏深度大，岩溶作用程度极低，故未见溶蚀现象，钻孔揭露该断层时钻进水位和其它简易水文均无明显异常变化，表明此断层导水性和富水性均极弱，对矿井充水影响极小。

4.4 F4断层

该断层，为压扭性逆断层。此断层带结构致密，断层角砾岩重新胶结良好，溶蚀现象不发育，钻遇该断层前、后，冲洗液消耗量仅为0.79～0.50m3/h，钻进水位深度仅介于20～17.3m，均无明显突变现象和其它简易水文异常，表明此断层不导水亦不富水，对矿井基本无充水影响。

5 结束语

上述矿井充水因素分析，是指在正常条件下对含水层地下水、断层带水、大气降水和地表水等水源籍以流入矿井的渗透通道以渗入、滴入、淋入、流入等形式向矿井坑道充水的剖析。然而由于受岩性、地质构造、地形地貌、含水岩层埋藏条件、地下水循环交替条件及水化学成分等诸多因素的影响，地下常会形成一些特殊的岩溶储水空间储集着丰富的地下水，当矿井坑道揭露时即大量涌水和溃入矿井，造成矿井来势凶猛的突水。

参考文献

[1]四川省煤田地质局一三七队段德召、段炼等四川省渠县华蓥山煤田龙门峡北井田煤炭勘探报告[R].2008，12.

[2]四川省煤田地质局一三七队张国权、段炼等.四川省广安市华蓥山煤田龙门峡南井田煤炭勘探报告[R].2008，2.endprint

3.5 三叠系上统须家河组（T3xj）含水层

此含水层为一套砂泥岩为主且含煤层的河流相碎屑岩复合含水层，并普遍具层间承压水条件，本区一般厚度约536m。此含水层广布于勘探区外围，构成本区外围低中山及低山浅～深切割构造侵蚀、剥蚀地形地貌。此复合含水层地下水埋藏类型属构造裂隙、层间裂隙承压水类型，其储水空间以砂岩裂隙、层间裂隙为主，次兼孔隙储水，故对井筒充水影响不大。

3.6 侏罗系下统珍珠冲组（J1zh）含水层

该层厚度一般约160m。岩性为灰色细粒砂岩、灰黄色泥质粉砂岩、深灰色粉砂质泥岩、粉砂岩、紫红色泥岩及绿灰色薄层泥岩等。各类泥岩结构普遍致密，基本不具容水空间，除浅部赋存少量风化裂隙水外，深部基本不含水。间夹薄层粉砂岩、细粒砂岩除局部地带有少量不具贯通性的微小裂隙外，普遍裂隙不发育，加之层薄，获得补给量极少，故富水性极弱，对井筒充水基本无影响。

3.7 侏罗系中、下统自流井组（J1-2z）和中统新田沟组（J2x）地层

该两组地层广泛分布于华蓥山背斜东、西两翼，地层厚度变化较大。自流井组（J1-2z）地层厚197m，岩性主要为泥质和粉砂质泥岩，上部和下部夹介壳灰岩及生物碎屑灰岩，顶部为厚层状结晶灰岩。新田沟组地层厚度约320m，主要为灰、紫红色泥岩和粉砂质泥岩，间夹多层粉砂岩和细粒砂岩。

该两组地层基本不含水，为相对隔水层。含水岩层多以砂岩裂隙含水为主，且具多层承压水结构。虽然各类砂岩层数较多，但单层厚度小，一般5～20m，且厚度变化大，浅部有风化裂隙，容水空间一般不发育，富水性弱～极弱，对井筒充水影响一般很小。

4 断层带水对矿井的充水影响

4.1 F1断层

该断层为压扭性逆断层。断层破碎带主要为角砾状灰岩及少量深灰色泥岩和炭质泥岩碎屑岩组成，方解石脉发育。因该断层是在挤压应力和部分扭力作用下形成，故断层带结构致密，断层角砾岩胶结良好，导水性弱。又因其埋藏较深，地下水运移缓慢，交替条件差，不利于断层两盘溶裂的形成，故断层两盘之富水性亦弱。钻孔揭露该断层后，钻进水位及冲洗液消耗量等简易水文无明显异常。对矿井充水影响微小。

4.2 F2断层

该断层为走向压扭性逆断层，断层带岩芯极为破碎，呈棱角状，成分为燧石，其间有两段岩芯为网状方解石脉穿插。此断层带中角砾岩等破碎物质胶结良好，受挤压应力作用产生的网状裂隙已被次生的方解石充填，因埋藏较深，溶蚀现象不发育，钻孔揭露此断层时，钻进水位和其它简易水文均无明显异常变化，表明此断层导水性和富水性均极弱，对矿井充水影响极小。

4.3 F3断层

该断层为压扭性逆断层。断层带岩芯破碎，角砾岩由泥质碎块组成，为方解石充填。该断层带中角砾岩等破坏物质重新胶结良好，受挤压应力作用产生的网状裂隙已被次生的方解石充填，因埋藏深度大，岩溶作用程度极低，故未见溶蚀现象，钻孔揭露该断层时钻进水位和其它简易水文均无明显异常变化，表明此断层导水性和富水性均极弱，对矿井充水影响极小。

4.4 F4断层

该断层，为压扭性逆断层。此断层带结构致密，断层角砾岩重新胶结良好，溶蚀现象不发育，钻遇该断层前、后，冲洗液消耗量仅为0.79～0.50m3/h，钻进水位深度仅介于20～17.3m，均无明显突变现象和其它简易水文异常，表明此断层不导水亦不富水，对矿井基本无充水影响。

5 结束语

上述矿井充水因素分析，是指在正常条件下对含水层地下水、断层带水、大气降水和地表水等水源籍以流入矿井的渗透通道以渗入、滴入、淋入、流入等形式向矿井坑道充水的剖析。然而由于受岩性、地质构造、地形地貌、含水岩层埋藏条件、地下水循环交替条件及水化学成分等诸多因素的影响，地下常会形成一些特殊的岩溶储水空间储集着丰富的地下水，当矿井坑道揭露时即大量涌水和溃入矿井，造成矿井来势凶猛的突水。

参考文献

[1]四川省煤田地质局一三七队段德召、段炼等四川省渠县华蓥山煤田龙门峡北井田煤炭勘探报告[R].2008，12.

[2]四川省煤田地质局一三七队张国权、段炼等.四川省广安市华蓥山煤田龙门峡南井田煤炭勘探报告[R].2008，2.endprint

3.5 三叠系上统须家河组（T3xj）含水层

此含水层为一套砂泥岩为主且含煤层的河流相碎屑岩复合含水层，并普遍具层间承压水条件，本区一般厚度约536m。此含水层广布于勘探区外围，构成本区外围低中山及低山浅～深切割构造侵蚀、剥蚀地形地貌。此复合含水层地下水埋藏类型属构造裂隙、层间裂隙承压水类型，其储水空间以砂岩裂隙、层间裂隙为主，次兼孔隙储水，故对井筒充水影响不大。

3.6 侏罗系下统珍珠冲组（J1zh）含水层

该层厚度一般约160m。岩性为灰色细粒砂岩、灰黄色泥质粉砂岩、深灰色粉砂质泥岩、粉砂岩、紫红色泥岩及绿灰色薄层泥岩等。各类泥岩结构普遍致密，基本不具容水空间，除浅部赋存少量风化裂隙水外，深部基本不含水。间夹薄层粉砂岩、细粒砂岩除局部地带有少量不具贯通性的微小裂隙外，普遍裂隙不发育，加之层薄，获得补给量极少，故富水性极弱，对井筒充水基本无影响。

3.7 侏罗系中、下统自流井组（J1-2z）和中统新田沟组（J2x）地层

该两组地层广泛分布于华蓥山背斜东、西两翼，地层厚度变化较大。自流井组（J1-2z）地层厚197m，岩性主要为泥质和粉砂质泥岩，上部和下部夹介壳灰岩及生物碎屑灰岩，顶部为厚层状结晶灰岩。新田沟组地层厚度约320m，主要为灰、紫红色泥岩和粉砂质泥岩，间夹多层粉砂岩和细粒砂岩。

该两组地层基本不含水，为相对隔水层。含水岩层多以砂岩裂隙含水为主，且具多层承压水结构。虽然各类砂岩层数较多，但单层厚度小，一般5～20m，且厚度变化大，浅部有风化裂隙，容水空间一般不发育，富水性弱～极弱，对井筒充水影响一般很小。

4 断层带水对矿井的充水影响

4.1 F1断层

该断层为压扭性逆断层。断层破碎带主要为角砾状灰岩及少量深灰色泥岩和炭质泥岩碎屑岩组成，方解石脉发育。因该断层是在挤压应力和部分扭力作用下形成，故断层带结构致密，断层角砾岩胶结良好，导水性弱。又因其埋藏较深，地下水运移缓慢，交替条件差，不利于断层两盘溶裂的形成，故断层两盘之富水性亦弱。钻孔揭露该断层后，钻进水位及冲洗液消耗量等简易水文无明显异常。对矿井充水影响微小。

4.2 F2断层

该断层为走向压扭性逆断层，断层带岩芯极为破碎，呈棱角状，成分为燧石，其间有两段岩芯为网状方解石脉穿插。此断层带中角砾岩等破碎物质胶结良好，受挤压应力作用产生的网状裂隙已被次生的方解石充填，因埋藏较深，溶蚀现象不发育，钻孔揭露此断层时，钻进水位和其它简易水文均无明显异常变化，表明此断层导水性和富水性均极弱，对矿井充水影响极小。

4.3 F3断层

该断层为压扭性逆断层。断层带岩芯破碎，角砾岩由泥质碎块组成，为方解石充填。该断层带中角砾岩等破坏物质重新胶结良好，受挤压应力作用产生的网状裂隙已被次生的方解石充填，因埋藏深度大，岩溶作用程度极低，故未见溶蚀现象，钻孔揭露该断层时钻进水位和其它简易水文均无明显异常变化，表明此断层导水性和富水性均极弱，对矿井充水影响极小。

4.4 F4断层

该断层，为压扭性逆断层。此断层带结构致密，断层角砾岩重新胶结良好，溶蚀现象不发育，钻遇该断层前、后，冲洗液消耗量仅为0.79～0.50m3/h，钻进水位深度仅介于20～17.3m，均无明显突变现象和其它简易水文异常，表明此断层不导水亦不富水，对矿井基本无充水影响。

5 结束语

上述矿井充水因素分析，是指在正常条件下对含水层地下水、断层带水、大气降水和地表水等水源籍以流入矿井的渗透通道以渗入、滴入、淋入、流入等形式向矿井坑道充水的剖析。然而由于受岩性、地质构造、地形地貌、含水岩层埋藏条件、地下水循环交替条件及水化学成分等诸多因素的影响，地下常会形成一些特殊的岩溶储水空间储集着丰富的地下水，当矿井坑道揭露时即大量涌水和溃入矿井，造成矿井来势凶猛的突水。

参考文献

[1]四川省煤田地质局一三七队段德召、段炼等四川省渠县华蓥山煤田龙门峡北井田煤炭勘探报告[R].2008，12.

[2]四川省煤田地质局一三七队张国权、段炼等.四川省广安市华蓥山煤田龙门峡南井田煤炭勘探报告[R].2008，2.endprint