萧县王大庄煤矿勘查区水文地质条件分析

吴卫星

（皖北煤电集团陕西金源矿业有限公司，陕西麟游721500）

萧县王大庄煤矿勘查区水文地质条件分析

吴卫星*

（皖北煤电集团陕西金源矿业有限公司，陕西麟游721500）

萧县王大庄煤矿勘查区位于淮北煤田中北部，宿州市萧县境内，其地层含水层较多，但对煤矿开采影响较大的是古近系第四含水层、二叠系煤系地层含水层、石炭系灰岩含水层以及区内各断层；通过对勘查区水文地质的影响程度进行分析，初步判断该区的水文地质条件。

富水性；含水层；水力联系；断层

1　地表水

勘查区内没有较大的季节性河流，仅有大沙河、利民河等河渠。由西北流向东南，为濉河、沱河之上游，地表水受季节性影响较大，有可能对交通运输、地面建筑带来一定影响，而对矿床开采没有直接影响。

2　含水层（组、段）水文地质特征

根据勘查区地层岩性特征、沉积环境、地下水赋存介质特征，可划分为新生界松散层孔隙含水层（组），二叠系煤系地层砂岩裂隙含水层（段），石炭系太原组石灰岩岩溶裂隙含水层（段）及奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段）。

2.1新生界松散层含层（组）

勘查区二叠系煤系地层均被巨厚新生界松散层覆盖，新生界松散层由新近系和古近系组成，大致趋势自东南向西北逐渐增厚，两极厚度180.80～240.75m，平均205.06m。自上而下可划分4个含水层（组）。

2.1.1第一含水层（组）

底板埋深29.45～41.95m，平均埋深34.09m。含水砂层厚度8.45～24.40m，平均厚度15.47m。以灰黄色粉砂、细砂、粘土质砂为主，夹粘土及砂质粘土。

该含水层（组）上部属潜水，下部属弱承压水，为多层结构的复合含水层（组）。主要受大气降水和地表水体垂直渗透补给，地下水循环交替条件良好，水位随季节变化大，主要排泄途径为蒸发和人工开采。分布稳定，水质较差，不适合作供水水源。

2.1.2第二含水层（组）

底板埋深78.05～94.75m，平均埋深80.83m，含水砂层厚度8.40～19.40m，平均厚度13.07m。以浅黄色、深黄色细砂、粉砂、粘土质砂为主，夹粘土及砂质粘土。该层（组）砂层厚度变化较大，富水性中等。

2.1.3第三含水层（组）

底板埋深117.15～198.65m，平均埋深162.15m，含水砂层厚度7.55～39.25m，平均厚度21.71m。以棕黄色中细砂、粉砂为主，夹较厚粘土层。据相邻朱楼井田H97孔抽水试验∶q=0.105l/（s·m），K=0.3664m/d，富水性中等。

2.1.4第四含水层（组）

底板埋深180.80～240.75m，平均埋深205.06m。含水砂层厚度0～27.55m，平均厚度11.76m。岩性复杂，以灰色、褐黄色泥质砂砾、砾石、砂层为主，夹薄层粘土。沉积厚度受古地形影响，分布不稳定。西部较厚，而中部几乎缺失。砂层薄，富水性较弱。

2.2二叠系煤系地层含水层（段）

二叠系含水层主要由砂岩、粉砂岩、煤层等组成，各含水层之间均为有效隔水层阻隔。含水层的富水性主要取决于岩层的裂隙发育程度、连通性和补给条件。地下水主要储存和运移在以构造裂隙为主的裂隙网络之中，以储存量为主。总的来说以煤系砂岩裂隙含水层富水性较弱。

根据区域水文地质资料及本勘查区地层剖面岩性及其与可采煤层赋存的位置关系，自上而下可划分为3个含水层（段）。

2.2.1二叠系上石盒子组底部（K3）砂岩裂隙含水层（段）

底板埋深732.50～1298.05m，平均埋深927.36m，该含水层（段）勘查区内大部分地段缺失。砂岩厚度4.00～19.50m，平均9.30m，岩性以灰白色，中、粗粒砂岩为主。K3砂岩为灰白色，硅质胶结，在下石盒子组顶部亦有中、粗粒砂岩分布。该层（段）砂岩厚度较大，砂岩裂隙发育不均。

2.2.2煤顶底板砂岩裂隙含水层（段）

底 板 埋 深 894.52～1432.00m，平 均 埋 深1152.05m。砂岩厚度2.00～22.00m，平均10.00m。岩性以灰白色、灰色中细粒砂岩为主，夹泥岩、粉砂岩，局部有少量岩浆岩。裂隙发育不均，钻进过程中没有钻孔漏水现象，富水性较弱。

2.2.3煤顶底板砂岩裂隙含水层（段）

底 板 埋 深 1066.00～1175.30m，平 均 埋 深718.70m。以灰白色中、细粒砂岩为主，夹灰色粉砂岩及泥岩。砂岩厚度10.00～29.17m，平均19.69m。砂岩裂隙发育不均，钻进过程中没有发生漏水现象，富水性也较弱

2.3太原组石灰岩岩溶裂隙含水层（段）

本勘查区有4个钻孔揭露太原组地层。含石灰岩11～12层，单层石灰岩厚度0.41～11.52m，石灰岩总厚度分别为36.34m、35.37m、40.97m，平均36m，占太原组地层总厚的23.6%，一灰厚度0.49～2.72m，平均1.24m，二灰厚度1.37～3.25m，平均2.40m，三灰厚度0.80～1.49m，平均1.08m，四灰厚度8.90～11.52m，平均9.88m，一—四灰累计厚度平均14.60m。四灰厚度大，含有燧石结核，底部常有薄煤层；六、七、八、九、十层石灰岩厚度薄且不稳定，有时两层合并为一层；有岩浆岩侵入；十二层石灰岩厚度大，普遍发育有燧石条带及结核，底部常有薄煤层。

岩溶裂隙发育具有不均一性，因此富水性也不均一。石灰岩岩溶裂隙在浅部较发育，向深部逐渐减弱。当岩溶裂隙发育时富水性较强，反之就弱。第一、二层石灰岩厚度小，第三、四层石灰岩厚度较大。一—四灰通常视为一个统一的含水层（段），作为10煤开采时防治水的主要对象。五—十三灰埋藏较深，距主采煤层较远，岩溶裂隙不太发育，水动力条件相对较差，通常视为间接含水层段。

太灰含水层（段），是10煤层开采时安全生产的重大隐患。

2.4奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段）

区域厚度500m以上，岩性厚层状石灰岩及白质灰岩，一般离煤层距离较远，富水性强，但对煤矿生产影响不大。

3　各含水层的径流、补给、排泄及水力联系

3.1新生界松散层第一含水层（组）

该层（组）上部属潜水，下部属弱承压水，为多层结构的复合含水层（组），主要靠大气降水和地表水体垂直渗透补给，水位随季节变化大，地下水由北西向南东径流，径流、补给、排泄条件好，处于地下水积极交替带。主要排泄途径为蒸发和人工开采。

3.2新生界松散层第二、三含水层（组）

二、三含均属多层结构的承压含水层（组），由于本区二含不发育，厚度小，补给排泄条件差，三含以区域层间径流为主，垂直越流补给微弱，地下水补给排泄条件差。二者的排泄方式主要为侧向径流，其次二、三含上部也有相当部分水为人工开采。

由于三含之下有分布较稳定、隔水性能较好的三隔存在，使一、二、三含水与四含水及煤系水之间水力联系很小。

3.3新生界松散层第四含水层（组）

四含属承压含水层，岩性主要是山麓冲洪积、残坡积相沉积物，岩性复杂，厚度不一，地下水以水平径流为主，补给、排泄条件差。

四含直接覆盖在基岩各含水层之上，在天然状态下与下伏基岩各含水层均有一定的水力联系（主要在各基岩含水层露头带）。煤层开采以后四含水将通过浅部裂隙带和采空冒裂带裂隙渗入矿坑，引起四含水位下降。但总体上看，在自然条件下四含地下水水平径流条件差，区域补给微弱，处于滞缓状态。

3.4二叠系主采煤层间砂岩裂隙含水层（段）

二叠系含煤地层一般岩性较致密，砂岩裂隙大多不发育，富水性差，渗透性差，地下水运动极慢，深部及正常块段砂岩裂隙水处于封闭状态，补给、排泄条件差，主要为区域层间径流、补给、排泄，同时浅部露头带接受新生界四含水缓慢渗入补给。在井巷开拓和煤层开采条件下，二叠系砂岩裂隙水以突水、淋水和涌水的形式向矿井排泄。

3.5太灰、奥灰岩溶裂隙含水层（段）

太灰、奥灰含水层以层间径流、补给为主，在浅部灰岩露头带与四含水有接触间互补关系，并通过断层及断层对口连接，地下水补给条件差，从水质上看，地下水运动缓慢。区域范围内若出现大的水位差，则径流、排泄、补给明显。在开采条件下太灰水通过露头与煤系含水层之间存在一定的水力联系，太灰水可以部分间接地补给矿井，以10煤层底板涌水、突水的形式向矿井排泄，成为矿井排水的一部分被排放到地面。同时也说明了奥灰水与太灰水有一定的越流关系。

4　断层的富水性和导水性

4.1断层的富水性和导水性

本勘查区受区域构造影响区内次级褶曲及断层较为发育。综合钻探、测井、地震资料，共组合断层13条，全为正断层。按落差大小分：H≥100m的断层6条，50m＜H＜100m的断层1条，另外H＜50m的断层有6条。

根据钻探揭露资料，断层破碎带厚度1～50m，一般多为泥质充填，岩性较混杂，主要为泥岩、粉砂岩及少量砂岩。挤压和揉皱现象严重，岩芯较破碎，泥岩呈糜棱状，砂岩呈碎块状、角砾状。钻探过程中未发生漏水现象，结合区域水文地质资料分析，断层的富水性弱、导水性差。

4.2小断层及构造裂隙的导水性和富水性

小断层是指落差不大于5m的小断层。本勘查区与濉萧矿区其它矿井地质构造条件基本相似，受区域构造的影响，构造应力集中，小断层较发育。

小断层因其数量多，张性好，充填差，是基岩地下水良好的导水通道，相互联结起到汇水网络作用，可造成太灰内部，太灰与奥灰之间，太灰与煤系砂岩之间的水力沟通，是勘查区的主要控水构造之一。

总之，本勘查区断层富水性弱，导水性差。同时也不排除某些断层或断层的某些部位存在富水性较强，导水性较好的可能性。

5　结论

综上所述，新生界松散层四含勘查区范围内大部分地段有分布，富水性弱，直接覆盖在煤系地层之上，通过浅部基岩风化带裂隙、空冒落带裂隙与主采煤层底板砂岩裂隙有一定水力联系，在留有防水煤柱的条件下，是矿井充水的重要补给水源之一。8煤层顶板砂岩裂隙含水层（段）是矿井充水的直接充水含水层，一般富水性较弱。10煤层开采时受灰岩水威胁严重。太灰、奥灰岩溶裂隙含水层具有水压高、水量大的特征，防治水工程量较大，是矿井安全生产的重要隐患之一。断层及构造裂隙对矿井充水起着控制作用，本勘查区断层一般富水性弱，导水性差。

按照《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2005）、《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GR/12719-91）、参照《矿井水文地质规程》，大致了解了本勘查区为裂隙含水层充水、顶底板进水为主的矿床，水文地质条件属中等类型，即Ⅱ类二型。

［1］安徽省煤田地质局第三勘探队.萧县王大庄勘查区普查地质报告［R］.2013.

P641

A

1004-5716（2016）01-0117-03

2015-01-12

吴卫星（1979-），男（汉族），安徽淮北人，工程师，现从事矿井地质防治水工作。