福建省龙岩市新罗区洋坑矿区未来矿井充水因素分析

颜景强

(福建省121地质大队，福建龙岩364021)

洋坑矿区位于福建省龙岩新罗区东南部的适中镇后祠村，矿区面积12 km2(如图1)。地貌形态属侵蚀～剥蚀型中低山区地貌类型，主要山脉分布在矿区的东部，山脉总体呈近南北走向。矿区东部高，西南部低，地形切割强烈，沟谷边坡度较陡，常见悬崖峭壁。大气降水自然顺沟谷迳流，迳流条件较好，排水通畅。矿区内有三条较大的沟谷溪流，分布在矿区的北部、中部和南部，北部沟谷流水最大和最小流量分别为 108.60 l/s、31.20 l/s;中部沟谷流水最大和最小流量分别为118.70 l/s、37.70 l/s;南部沟谷流水最大和最小流量分别为15.70 l/s、5.20 l/s。其中北部和中部的沟谷溪流上游分别建有人工水库，为陵坑水库(最大库容117.34万m3，库底标高+760m，最高水位+788.72m)和洋坑水库(最大库容122.26万m3，库底标高+738.00m，最高水位+767.66m)。

图1 洋坑矿区水文地质简图

1 矿区水文地质条件

1.1 岩层的含水性

本区出露的地层含水性因岩性和构造发育不同呈现不同的富水性特征(如图2)。各组概略地把它们分为含水岩组和隔水岩组:

图2 洋坑矿区第7勘探线剖面图

1.1.1 含水岩组

(1)第四系(Q)孔隙含水岩组

含季节性孔隙潜水，富水性十分不均匀，区域上为弱～中等富水。富水性由所处地形及岩性特征等因素决定。

(2)基岩风化带孔隙～裂隙含水岩组

含孔隙～裂隙型潜水，含水性不匀一，通常富水性弱。基岩风化带是大气降水渗透补给基岩地下水的必经通道，直接影响和控制降雨入渗量。

(3)南园组(J3n)、梨山组(J1l)、文宾山组(T3w)、翠屏山组(P2cp)、林地组(C1l)裂隙含水岩组

南园组富水性较弱;梨山组富水性较弱;文宾山组富水性弱;翠屏山组富水性弱～中等，为间接充水含水岩组;林地组富水性弱。

(4)下二叠统童子岩组三段(P1t3)、一段(P1t1)裂隙含水岩组

P1t3、P1t1均含裂隙承压水，含水性不均匀，富水性弱。

(5)下三叠统溪口组(T1x)裂隙岩溶含水岩组

溪口组溪口组下段灰岩为不均匀岩溶～裂隙含水岩组，富水性中等。

(6)下二叠统栖霞组(P1q)裂隙～岩溶含水岩组

该地层含裂隙～岩溶承压水，富水性中等～强，且不均匀。岩溶发育规律和富水性具有浅部强，深部弱的变化规律。

(7)火成岩裂隙含水岩组含水性一般较差，富水性弱。

1.1.2 隔水岩组

童子岩组二段(P1t2)、文笔山组(P1w)、大隆组(P2d)为隔水岩组。

1.2 断裂构造带水文地质特征

矿区总体以滑脱构造为主导。滑脱缓断裂发育，在童子岩组含煤地层内发育有四条滑脱缓断裂，为 F0、F02、F03、F04，这四条滑脱缓断裂使童子岩组含煤地层大部分缺失，造成含煤地层厚度变薄，并为地下水的储存、运移创造了条件，使本来隔水或富水性弱的岩层局部变成了不均匀裂隙含水带，根据钻孔揭露和水文地质测绘等资料分析，区内主要断裂水文地质特征(如图1、图2)总结如下:

1)F0断裂:为隐伏滑脱断层，地表未出露，上盘地层为童子岩组第一段下亚段(P1t1)及文笔山组(P1w)上部地层;下盘地层为栖霞组(P1q)地层和下石炭统林地组(C1l)。F0断裂为局部充导水较强。

2)F02断裂:为滑脱断层，地表出露2 km，上盘地层为童子岩组第三段中亚段(P1t3－2);下盘地层为童子岩组第一段及文笔山组(P1w)。F02断裂为导水性弱。

3)F03断裂:为滑脱断层。地表出露3 km，上盘地层为翠屏山组(P2cp)中下部地层，下盘地层为童子岩组第三段上亚段至中亚段(P1t3－3)，F03断裂为导水性弱。

4)F04断裂:为滑脱断层。地表出露7 km，上盘地层为下三叠统溪口组(T1x)，下盘地层为上二叠统翠屏山组(P2cp)及童子岩组第三段(P1t3)地层。ZK707钻孔由于封孔质量差，孔口出现涌水现象，涌水量0.5 l/s，F04断裂充导水性中等。

1.3 地下水补给、迳流、排泄和动态特征

地下水主要接受大气降水的补给，补给通道为基岩风化带及地表断裂带等。由于区内地表地形切割强烈，大气降水多顺沟谷排泄出矿区，仅部分下渗补给地下水。浅部地下水迳流路程短，循环条件好，当沟谷切割含水层时，将以缓慢渗水形式排泄，无明显的补给、迳流、排泄区;深部地下水迳流路程复杂，含水性不均匀。

区内地下水具有季节性动态变化，雨季水量大，旱季水量小，这种特征浅部较深部明显。

矿区内有两个较大的人工水库，地下水活动存在定水头补给，季节性变化减小。大气降水是本区地下水的主要补给来源，地表沟谷切割强烈，地表沟谷水及浅部地下水排泄条件好，深部地下水(指深部断裂带及深部含水层)含水性不均匀，富水性一般弱，排泄以消耗静储量为主，童子岩组弱裂隙含水层是矿坑直接充水含水岩层，深部隐伏的栖霞组(P1q)石灰岩没有与煤系地层直接接触，上覆的溪口组(T1x)灰岩也没有与煤系地层直接对口，F02、F03断裂构造的充水性较弱，F0、F04断裂构造局部充导水性中等～强，浅部(+638.00m以上)断裂构造对煤层开采可能会造成充水危害。

1.4 小煤窑水文地质特征

区内小煤窑主要集中分布在7线以南的童子岩组一段(P1t1)地层内，约有10个小煤窑，主要开采37、39和41煤层，开拓方式为平硐和暗斜井，采用机械通风或自然通风，平硐为自然排水，暗斜井为抽水方式排水，小煤窑均已全部关闭。

据调查访问，这些个小煤窑大多存在以暗斜井方式开采下山煤层，且大多都已相互贯通。停产关闭后均已积水。下山开采最低标高为+621.0m，积水量约12万m3，积水水位标高+691.6m(M01井)。这些小煤窑井口仅M01井有矿井水流出。

1.5 钻孔

矿区内所施工的钻孔，调查发现2008年封孔的ZK707钻孔封孔质量差，钻孔孔口出现涌水，涌水量0.50 l/s，其余6个钻孔全孔封闭良好。

2 未来矿井充水因素分析

2.1 大气降水

大气降水是矿区内地表水和地下水的主要补给来源，是矿坑充水的主要因素。大气降水是通过地表风化岩层裂隙带、构造带和采空区塌陷裂隙带等深入补给各含水岩组，然后向矿坑充水，成为矿坑的主要补给来源。

表1 钻孔见F0断裂深度统计表

表2 钻孔见F02断裂深度统计表

表3 钻孔见F03断裂深度统计表

表4 钻孔见F04断裂深度统计表

2.2 裂隙含水岩组

1)童子岩组第一、三段弱裂隙含水岩组，其富水性弱，且不均匀。

2)溪口组裂隙岩溶含水岩组，其局部富水性中等。

3)栖霞组裂隙～岩溶含水岩组，其富水性中等～强，且不均匀，岩溶发育规律和富水性具有浅部强、深部弱的变化规律。

2.3 断裂构造带

F0断层有5个钻孔揭露，仅ZK303钻孔在F0断裂上盘文笔山组地层的破碎带中(孔深435.91～436.41m)泥浆消耗量较大为0.90m3/h，其它钻孔均未见漏水现象，F0断裂造成部分文笔山组地层及童子岩组一段地层的缺失，但并未造成童子岩组煤系地层与栖霞组灰岩直接对口，F0断层为局部导水断层;F02断层有6个钻孔揭露，消耗量为0.06～0.30m3/h，均未出现泥浆严重漏失现象。F02破碎带调查未见出水点，F02断层充导水性弱;F03断层有4个钻孔揭露，消耗量为0.06～0.20m3/h，均未见泥浆严重漏失现象，F03断层充导水性弱;F04断层有2个钻孔揭露。未出现童子岩组含煤地层与溪口组中下部的灰岩直接对口。ZK707、ZK507钻孔揭露F04断裂破碎带时出现泥浆消耗量0.60～1.0m3/h。本次调查发现ZK707钻孔由于封孔质量差，孔口出现涌水现象，涌水量0.5 l/s，F04断层充导水性中等。

2.4 小煤窑

调查小煤窑主要集中在7线童子岩组一段地层内，约有10个小煤窑(均已关闭)开采方式为暗斜井，下山开采最低标高+621m，积水标高+621.00～+691.60m，积水量12万m3，位于P1t1地层的M01废弃小煤窑矿坑涌水量90.30m3/h。

2.5 采矿活动的影响

采矿活动的进行，通常会产生整体移动带、裂隙带和冒落带等三带，三带的形成和发展，往往会切穿含水岩组和断裂构造带，有时会波及到地表水体等，扩大和连通充水通道，增加矿坑涌水量，特别是小煤窑开采浅部煤层产生的塌陷区和采空积水区，更有利于大气降水和沟谷水的直接下渗，造成较严重的充水危害。

洋坑矿区在未来开采掘进中，可能会使得F02、F03、F04断裂构造和地下水、地表水体(陵坑水库、洋坑水库和三条大的流水沟谷)发生水力联系，造成矿井矿坑涌水量增大。

2.6 地表水体

2.6.1 洋坑水库

洋坑水库最大库容122.26万m3，库底标高+738.00m，水库底部+738.00～+638.00m为童子岩组第三段地层，岩性以砂质泥岩、泥质砂岩为主，洋坑水库对5煤层开采有影响，洋坑水库底部与童子岩组第一段可采煤层37、39、41煤层(37、39、41煤层在洋坑水库底部标高+550m以下)垂直距离为150m以上，洋坑水库对37、39、41煤层开采无影响。

2.6.2 陵坑水库

陵坑水库最大库容117.34万m3，库底标高+760m，水库底部+760～+610m为溪口组地层，岩性以砂质泥岩为主，陵坑水库底部与可采煤层5、37、39、41煤层垂直距离为150m以上，陵坑水库对5、37、39、41煤层开采无影响。

2.6.3 三条较大流水沟谷

北部(S4)流水沟谷标高+730.50m，沟谷底部为溪口组地层，岩性以砂质泥岩为主，与5、37、39、41煤层垂直距离为150m以上，S4对可采煤层开采无影响。

中部(S8)流水沟谷标高+688.10m，沟谷底部为童子岩组第一段下部地层，岩性有砂质泥岩、泥质砂岩、细砂岩等，与可采煤层37、39、41 煤层相距10～50m，S8对可采煤层 37、39、41 煤层开采有影响。

南部(S24)流水沟谷标高+681.00m，沟谷底部为第四系地层，与可采煤层相差达200m以上，第四系地层下部为文宾山地层，S24对煤层开采无影响。

3 建议

未来采矿过程中往往会产生“三带”，一旦“三带”波及到地表沟谷和水库，会造成沟谷水直接灌入井下。建议生产中注意留设足够尺寸的防水岩煤柱，避免因开采而产生的采动裂隙波及地表沟谷和水库。

下阶段工作重点对F04、F0断裂的充导水性进一步查明，建议在1线ZK103孔以东布设1～2个钻孔，以便进一步为确定矿区水文地质条件提供可靠的依据。

根据未来生产需要，有选择性的开展矿区地表水、地下水长期观测工作，以便更好的了解地下水补给、迳流、排泄和动态特征。

4 结论

(1)大气降水是矿区地表水、地下水的主要补给来源。

(2)直接充水含水岩层童子岩组富水性弱，溪口组富水性中等，为不均匀岩溶～裂隙含水岩组;栖霞组富水性中等～强，为不均匀裂隙～岩溶含水岩组;F04断裂构造充导水性中等;F0断裂充导水性局部较强;灰岩与煤系地层未直接对口，矿区内F02、F03断裂构造不发育，断层充导水性弱。

(3)洋坑水库底部对5线东块段(Ⅱ－334)5煤开采有影响。洋坑水库底部与一段可采煤层37、39、41煤层相距达150m以上，对煤层开采无影响。陵坑水库与可采煤层5、37、39、41煤层相距达150m以上，对煤层开采无影响。中部(S8)与一段可采煤层37、39、41煤层开采有影响。

(4)7线以南老窑下山最低标高+621m，积水水位标高+621～+691.50m，水积量约12万m3。

(5)位于P1t1地层的M01废弃小煤窑矿坑涌水量90.30m3/h。

(6)ZK707钻孔由于封孔质量差，有地下水涌出。

(7)洋坑矿区水文地质条件属中等偏复杂型。

参与文献

[1]煤炭工业部.矿井水文地质规程(试行)[S].北京:煤炭工业出版社，2008.

[2]地质矿产部.水文地质手册[S].北京:地质出版社，1978.

[3]福建省121煤田地质勘探队，福建省龙岩市新罗区洋坑矿区煤矿普查报告[R]，福建龙岩:福建省121地质大队，2009.