榆神矿区小保当二号井田水文地质条件

王西泉

(陕西省煤田地质局一八五队，陕西 榆林719000)

榆神矿区是陕北煤炭基地的核心开发区，目前已经建成了榆树湾、锦界、凉水井等大型煤矿，均位于秃尾河沿岸区域，这些煤矿的建成，为国家能源安全提供了大量优质煤炭资源，同时，也不可否认，这几座煤层埋藏浅的煤矿开采，面临采煤对地下水含水层结构破坏的重大难题，尤其是锦界煤矿等，矿井涌水量很大，采煤对区域唯一具有供水意义和生态价值的萨拉乌苏组含水层影响大，如何实现保水采煤和绿色矿区目标，是榆神矿区当前及今后长期面临的现实，为此，许多学者开展了大量研究工作，范立民提出了合理选择开采区域和选择恰当的采煤技术的保水采煤实现途径，王双明、范立民等研究了采煤控制萨拉乌苏组地下水位合理埋藏深度，并开展了保水采煤技术推广，取得了重要进展，范立民、蒋泽泉等从不同角度研究了榆神矿区矿井充水因素及涌水量预测。榆神矿区小保当二号井田，煤层埋藏略深，通过采煤方法的选择，基本可以实现保水采煤目标。本文介绍了井田主要含水层水文地质条件和隔水层隔水特性，为煤矿合理开发提供了基础资料。

1 含水层特征

1.1 萨拉乌苏组孔隙潜水含水层(Q3s)

主要分布在井田内地势相对低洼处，多被风积沙掩盖，与其构成同一含水层，极易接受大气降水补给。岩性上部以灰黄、灰褐色粘土质粉细沙为主，中上部夹有褐黄色、亮黄色中沙，下部以灰色亚沙土为主，具水平薄层理，疏松、分选较好。由于沉积时受古地形制约，厚度差异较大，一般在古沟槽及低洼地中心较厚。由第四系沙层厚度及含水层厚度等值线图(见图1、图2)可看出，风积沙与萨拉乌苏组厚度一般24 m，最大厚度66.43 m，沙层几乎覆盖全区，低洼区堆积厚，梁峁区薄，井田内西南部厚，东部薄的特点。井田内水位埋深0～10.60 m，滩地水位一般埋藏较浅，含水层厚度受下伏地层顶面形态的制约，其厚度变化大。先期地段处于分水岭西南部，含水层厚度20～40 m，最厚可达66.64 m(XE4钻孔)。

图1 沙层厚度等值线图

图2 松散沙层含水层厚度等值线图

据钻孔抽水资料，平均单位涌水量0.066 75～0.161 0 L/s·m，统降统径单位涌水量 0.028 22 ～0.109 5 L/s·m，平均渗透系数1.142 2～1.305 8 m/d，该含水层抽水成果见表1。

表1 萨拉乌苏组含水层抽水试验成果表

在富水性划分和范围圈定上，采用钻孔统径统降单位涌水量并结合含水层厚度进行适当圈定。经综合确定，松散沙层富水性为弱～中等。中等富水区主要分布于井田西南部的滩地北部的臭柏保护区一带，含水层厚度较大;弱富水区主要分布于分水岭附近。本次对XE9号孔松散层进行了一层次扩散法测井。所测曲线反映明显、界面清晰均符合规范要求(见图3)。

图3 风化基岩厚度等值线图

1.2 风化岩基岩裂隙承压水含水层

井田内风化岩平均厚度43.05 m，最厚78.32 m(XE10钻孔)，最薄5.85 m(XB17钻孔)，厚度分布见图4。由于受风化后其颜色较复杂，多为灰黄色，黄绿色，黄褐色等，风化岩中岩体结构较疏松破碎、风化裂隙发育，含水岩性以中、细粒砂岩为主。其富水性受地形地貌、上覆含水层特征、风化程度及基岩岩性制约。有一定含水性，富水性弱至中等。在井田的中西部，尤其是先期开采地段，它与第四系萨拉乌苏组之间有厚度较大的红土隔水层，但在井田西北部及东部，土层厚度较薄。在钻孔XE23附近，红土层厚度为0，在钻孔XE30、XE6、XE14、XE16、XE23、XE29、83、P139、P172 所圈范围以西、以北地段，红土层厚度小于10m，红土属半胶结岩类，尚具有一定的风化及构造裂隙。在该区的基岩风化裂隙带含水层通过红土天窗及薄层红土裂隙与上覆厚度较大、富水性较强的松散层沙层含水层相沟通。其富水性中等，其余地段富水性弱。

1.3 基岩裂隙承压水含水层

侏罗系中统安定组因受后期剥蚀由西向东逐渐变薄，无出露，上部遭受风化。井田范围内安定组55.84～297.87 m，平均厚度136.86 m，岩性以紫红色、暗紫色、紫杂色泥岩、粉砂岩为主，中部和底部为紫红色、紫灰色巨厚层状粗粒、中粒、细粒长石杂砂岩、长石岩屑砂岩、富云母细粒长石砂岩，富水性弱，具承压性。

侏罗系中统直罗组全区分布，地表未出露，其厚度53.44～160.36 m，平均厚度112.44 m。岩性上部以灰绿色、兰灰色团块状泥岩、粉砂岩为主，夹细粒长石砂岩，下部为灰白色中、粗粒长石砂岩夹灰绿色泥岩、粉砂岩，裂隙不发育，富水性弱，具承压性。

本阶段对安定组及直罗组进行了混合抽水，据钻孔抽水资料，含水层厚度 96.48～217.97 m，平均单位涌水量0.045 8 ～0.066 0 L/s·m，统降统径单位涌水量 0.055 57 ～0.085 78 L/s·m，平均渗透系数 0.017 81 ～0.036 123 m/d，矿化度 0.309 ～0.428 g/L。

1.4 侏罗系中统延安组裂隙承压含水层

延安组全区分布为井田的含煤地层，地表未出露，其厚度 264.69 ～326.14 m，平均厚度 288.91 m。含水层岩性主要为中、细粒砂岩，局部粗粒砂岩，泥质胶结或钙质胶结，结构致密，裂隙主要为水平或波状层理面及稀少的岩体节理。裂隙密闭或被方解石充填。

根据抽水试验，延安组第五段平均单位涌水量0.001 32～0.007 37 L/s·m，统经统降单位涌水量 0.000 552 ～0.050 89 L/s·m，渗透系数 0.003 384 ～0.022 96 m/d，富水性弱;延安组段平均单位涌水量0.003 289～0.046 6 L/s·m，统经统降单位涌水量0.002 357 ～0.014 06 L/s·m，渗透系数0.001 962 ～0.007 803 m/d，各含水岩段富水性均弱。

2 隔水层

区内的隔水层主要是新近系保德组红土。其次基岩中的泥岩和粉砂岩。

2.1 新近系保德组红土隔水层

新近系保德组红土零星出露于井田的呼贝特拉界、瑶梁等地。因第四纪剥蚀，其厚度变化大，据钻孔揭露，厚度为0～93.22 m，平均厚度29.16 m，总体变化趋势南部厚，最厚可达93.22 m，西、北部薄(厚度小于10 m)，在 XE23号钻孔附近红土缺失。呈棕黄色，以亚粘土为主，含钙质结核，具柱状节理，风化后呈鳞片状剥落，层面具铁质浸染及白色钙质网纹，夹数层钙质结核。红土一般结构致密 ，半坚硬状。据邻区资料，该层含水微弱，透水性差，为弱透水层。

保德组红土隔水层的含水，主要存在于钙质结核层中，特别是该层底部砾石层与风化裂隙承压水连通，故局部地段该层有含水现象，甚至中等富水，但保德组红土总体是隔水层。在瑶梁及石步梁一带，该地居民从该层中取水饮用，水量较小，且随季节变化较大，在枯水期，水量甚微，常不能满足人畜饮用。据以往水质分析成果，其水化学类型为HCO3－Ca型，矿化度 0.353 ～0.477 g/L。

2.2 侏罗系泥岩和粉砂岩隔水层

正常基岩中的泥岩和粉砂岩粘塑性较强，泥岩采动后容易冒落，采动时泥岩和粉砂岩冒裂带发育高度较小，裂隙导水性也差。具有一定的隔水性能。

3 结语

(1)榆神矿区小保当二号井田主要含水层是萨拉乌苏组，含水层厚度20～40 m，最厚可达66.64 m(XE4钻孔)，钻孔平均单位涌水量0.066 75～0.161 0 L/s·m，平均渗透系数1.142 2 ～1.305 8 m/d。风化岩含水层平均厚度 43.05 m，最厚78.32 m(XE10钻孔)，最薄5.85 m。新近系红土隔水层厚度变化大，据钻孔揭露，厚度为0～93.22 m，平均厚度29.16 m，总体变化趋势南部厚。

(2)论述了小保当二号井田水文地质条件，建议在煤矿开采前，进一步查明含水层及隔水层组合特征，研究采煤对含水层的影响，提出合适的采煤方法，确保采煤与环境保护的统一。

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