贵州某矿区开采水文地质特征分析

陈斐儿 鲜志娟 黄 佩

（贵州大学喀斯特环境与地质灾害防治教育部重点实验室，贵州 贵阳 550025）

1 矿井概况

贵州某煤矿为扩能煤矿，矿井设计生产能力45万t/a，面积2.125 5km2。采用走向长壁后退式采煤方法，放炮落煤回采工艺，全部垮落法管理顶板。矿区以侵蚀溶蚀型中山地貌为主，地势北高南低。矿区冲沟发育，山脊与沟谷交替展布，岩石风化程度高。贵州是全国煤矿水文地质类型复杂和极复杂矿井数量最多的省份之一，在煤矿开采过程中，各种充水水源通过各种充水通道在不同充水程度的影响下进入矿井［1-2］，因此在矿井开采前，查明区内水文地质条件，对矿区水文地质特征及充水因素分析，为矿区水文地质工作提供有力的地质依据，同时也为处在同一水文地质单元相似矿区周缘煤矿的矿井充水、突水灾害相供技术指导，保障煤矿安全生产。

2 含煤地层岩性特征

龙潭组（P3l）为矿区内主要含煤地层，由西北至东南条带状出露于矿区中南部，为一套海陆交互相沉积。根据其岩性组合可划分为下、上二段：

下段（P3l1）：由灰一深灰色粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层组成，含煤4～17层，一般11层左右，其中可采煤层3层，分别为4、5、7号煤层，底部为3.86～7.36m厚的凝灰岩与峨嵋山玄武岩分界。厚度176.68～201.52m，平均198.42m。

上段（P3l2）：由灰色、紫灰色、灰黄色薄至中厚层状泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质灰岩、灰岩、泥岩及煤层组成。含煤2～7层，一般4层左右，其中可采煤层2层，即1、3号煤层。厚度36.55～60.83m，平均47.73m。

3 地质构造

矿区构造单元属扬子准地台黔北台隆遵义断拱毕节北东向构造变形区。区内未见较大断裂构造。野马川向斜，轴向从西向东由北83°西转向东南向，轴线向北突出呈弧形，长50km，宽2～8km，轴部出露地层多为三叠系下统永宁镇组。南西翼地层倾角13～48°。北东翼地层倾角平缓，一般为10～35°，西端及中部断裂较发育。矿区内煤层倾角西20°，东25°。

4 矿区水文地质特征

4.1 地下水类型

4.1.1 岩溶裂隙水：含水层位为三叠系下统永宁镇组（T1yn），岩性主要为灰色薄至中厚层状泥质灰岩、灰岩组成。含岩溶裂隙、管道水，富水性强。

4.1.2 基岩裂隙水：主要赋存于飞仙关组（T1f）、龙潭组（P3l）的砂岩、泥岩及峨眉山玄武岩组（P3β）的玄武岩中。飞仙关组（T1f）、龙潭组（P3l）在地表浅部强风化带的风化节理裂隙发育，地下水赋存于节理裂隙中，而在强风化带下部基岩中，含水岩组由含水层（砂岩、灰岩、泥质灰岩）与隔水层（粉砂岩及粘土岩）相间组成，岩组含水性极其微弱，为弱含水层，可视为相对隔水层。峨眉山玄武岩组（P3β）的地表浅部强风化带风化裂隙发育，可赋存地下水，但越往深部含水性越差，富水性越弱，是较好的隔水层。

4.1.3 松散岩类孔隙水：主要赋存于第四系（Q）坡残积、冲洪积物中，岩性为含碎块石、粘土，厚度0～15m，含孔隙水，受季节影响明显，动态变化较大，局部地段的第四系孔隙水对煤矿开采有影响。

4.2 含水岩组及其富水性

4.2.1 松散岩类含水岩组

第四系（Q）为弱含水层，主要为坡残积、冲洪积物等，分布于缓坡、沟谷及低洼地带，厚度为0～15m不等，含孔隙水，受季节影响明显，动态变化较大。

4.2.2 碳酸盐岩岩溶裂隙水含水岩组

为区内的三叠系下统永宁镇组（T1yn），出露于矿区外北部向斜轴部，由灰色薄至中厚层状泥质灰岩、灰岩组成。该层含岩溶裂隙、管道水，含水较丰富，富水性强。地下水的水质类型为HCO3—Ca型，矿化物0.137g/l，pH值7.09。

4.2.3 基岩裂隙水含水岩组

为区内的二叠系上统峨嵋山玄武岩组（P3β）、龙潭组（P3l），三叠系下统飞仙关组（T1f）。

飞仙关组（T1f）：出露于极广，岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩等。厚度397.59～492.23m，一般437.20m。出露于矿区北部大部分地区，山高坡陡，局部形成陡崖。矿区无泉点出露。该层含基岩裂隙水，富水性弱。

龙潭组（P3l）：出露于矿区南部及边缘，为矿区内含煤地层，岩性为灰-深灰色粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩、泥岩，夹泥岩及煤层，厚度176.68～201.52m，平均198.42m。一般表层透水而不含水，深部含裂隙潜水或裂隙层间水，富水性较弱。为煤层直接充水含水层。

峨眉山玄武岩组（P3β）：岩性为深灰色、墨绿色、灰绿色玄武岩，厚度＞400m。含少量基岩裂隙水，富水性弱。为相对隔水层。

4.3 地下水补给、迳流与排泄

矿区内的地下水主要靠大气降水补给，次为老窑积水。大气降水一部分蒸发回到大气层，另一部分通过裂隙下渗补给地下水。地下水的流向受岩性、构造的控制，总体流向为北西向。

5 充水因素分析

5.1 大气降水

矿区内大气降水是矿井充水主要因素，含煤地层裸露，直接受大气降水补给，其充水强度和降水的强度及持续时间有着密切联系，一般沿风化裂隙或开采后形成塌陷和地裂缝渗入矿井，裂隙发育地段矿井充水会有所增加。

5.2 地下水

矿井直接充水含水层为飞仙关组和龙潭组，其富水性较弱，充水的力度和强度与降雨的大小、强度和持续时间有关，也与该层的水文地质特征及上覆地层的风化裂隙发育程度密切相关，对此，矿井开采时应注意气象及上覆地层裂隙的变化，做好疏排水工作。

5.3 地表水

矿区位于野马川向斜南翼西段，汇水面积大，冲沟接受雨季较大面积大气降水汇入，水量较大，冲沟附近的网状、脉状裂隙密集，与煤层风氧化带直接接触，矿井沿冲沟一带开采煤层时，冲沟水可能沿风氧化带、裂隙等渗入或突入矿井，为矿井开采的直接充水水源。

5.4 老窑及老采空区积水

矿区老窑开采普遍，主要开采1、5号煤层，一般沿煤层斜井开拓，独眼井居多，开采深度30～100m，水平距离200m左右。老窑积水是不可忽视的地下水体，其巷道越长，废弃时间越长，所积水量越大，区内老窑较多，具有一定的连通性，一旦被穿透，便可造成突发性的透水事故，应引起高度重视。注意老窑积水的防治工作，留设足够的防水煤柱。

6 结论

通过该矿区水文地质特征以及充水因素分析，为矿区今后水文地质工作勘查重点指出方向，在防治水害的同时，注意矿井水的综合利用，除弊兴利，实现排供结合，保护矿区地下水资源和环境。

［1］吴涛，司庆超，王济洲.煤矿酸性矿井水的危害及其主要防治技术［J］.山东煤炭科技，2010（5）：179-180.

［2］乔小娟，等.采煤对地下水资源与环境的影响分析—以山西太原西山煤矿开采区为例［J］.水资源保护，2010（1）：49-52.