浅谈新疆大南湖煤田烧变岩水文地质参数研究

■李鑫

（新疆地矿局第二区域地质调查大队新疆昌吉831100）

浅谈新疆大南湖煤田烧变岩水文地质参数研究

■李鑫

（新疆地矿局第二区域地质调查大队新疆昌吉831100）

新疆是我国重要的资源矿产地。烧变岩是煤层自然形成的一种特殊类型岩体，由于其良好的导水性和富水性，其中储存的地下水往往对煤田开采造成危害，而其对于干旱区的供水意义也不容忽视，其水文地质参数研究是烧变岩水文地质特征的重要研究内容。新疆吐哈地区大南湖煤矿区烧变岩分布广泛，以其中某烧变岩带为研究对象，利用群井大涌量抽水试验计算获得了烧变岩导水系数和给水度分布，认为导水系数计算值与抽水历时有关，采用抽水试验求取水文地质参数应注意抽水历时和烧变岩体的不规则形态造成的影响。

烧变岩大南湖煤田水文地质参数地下水资源

煤层自然形成的烧变岩广泛分布于我国新疆、陕西和内蒙古等西北干旱地区。水资源特别是地下水资源是这些地区影响经济社会发展和生态环境的主要制约因素［1～3］。烧变岩含水带往往是相邻煤层开采区的直接充水层，烧变岩由于裂隙发育、富水性好，一旦涌水直接威胁煤矿开采。烧变岩带储存量研究是煤田水文地质研究中的重要课题，对其作为供水水源加以利用，对解决干旱区局部区供水问题也具实际意义。因此，水文地质参数及其非均质是烧变岩水文地质特征的重要研究内容。而对于我国西北烧变岩的水文地质特征研究较少，已有的水文地质参数计算多采用单孔抽水试验，所取得的参数偏少。针对某一抽水试验，计算所得参数能够代表的含水层的范围取决于含水层本身的水文地质参数 （渗透系数和贮水参数），以及抽水试验的设计（如抽水时间，抽水流量和观测孔的位置等）。对于烧变岩来说，由于裂隙发育，往往水文地质参数不均一，煤层火烧形成的小范围烧变岩边界也并不规则，都会影响水文地质参数的求取。文章主要介绍新疆大南湖煤田某烧变岩带开展的群井大涌量抽水试验，并进行数据分析以及水文地质参数求取。

1　大南湖煤田烧变岩水文地质特征

大南湖煤田北与哈密富水盆地相邻，哈密盆地为大型冲洪积扇组成的山前盆地，北部天山山脉冰雪融水为其补给源，是一完整的第四系冲洪积砂砾石潜水、承压水富水盆地型水文地质区。大南湖煤田为山间盆地，属中天山褶皱带水文地质区，其南部觉罗塔格山无固体冰川资源，极度干旱的气象水文要素决定其是贫水区。大南湖煤田III号火烧区位于煤田东南部，地面标高414.03～454.35m，地表面积4.55km2，地表出露面积2.07km2（图1），造成本煤田东南部3～30煤层烧蚀。北露天煤矿及附近有16个钻孔揭露该火烧区，上覆第四系厚度最大13.10m，最大揭露火烧深度226.42m，烧变岩最大厚度188.22m。烧变岩空间形态主要受南湖北背斜及起火前、后地面剥蚀影响：在背斜轴部处形成的隆起处烧蚀的煤层层位最低，背斜轴部一般烧蚀深度较大；在背斜轴部、隆起中心和地面相对低洼处烧蚀厚度较大；烧蚀地层厚度较薄处为先剥蚀部分地层后起火烧变，再部分被剥蚀而造成。烧变岩从岩心上看，多易破碎，岩块呈蜂窝状。与已有文献报道的陕北煤矿区的烧变岩相比，大南湖煤田烧变岩单块分布面积较小，但厚度较大。这也对利用传统的单孔小涌量抽水试验分析方法造成了困难。

2　群井抽水试验及水文地质参数计算

烧变岩前期勘察仅采用单孔抽水试验，以N10-14孔单孔抽水试验为例，抽水试验历时37d，在实际涌水量达到23.60m3/h的条件下，含水层静水位埋深由最初的13.38m（静水位407.88m）降至14.95m（静水位406.31m），计算渗透系数5.07m/d。这说明该区含水层富水性很强，但以静储量为主，补给条件差，在连续抽排条件下可以降低水位；同时随着抽水强度加大，在反复抽洗作用下，含水层通道更畅通，出水能力增强。

3　水文地质参数结果分析

抽水阶段1及抽水阶段2中各观测孔产生的最大降深并不一致：抽水阶段2结束时抽水最大降深发生在距抽水井最近的N10-13孔；而S2，S6，S7距抽水井均比S4远，但降深却相对较大；S5，S8，S9三孔相比，距抽水井最远的S8孔降深反而较大。抽水阶段1形成的最大降深情况也基本类似。说明烧变岩裂隙发育程度不一，具有非均质或各向异性。因为从现有观测数据分析无法确定降落漏斗是否已经触及烧变岩边界，结合优化算法计算水文地质参数采用两种方案进行：方案1利用整个抽水试验获得的降深历时（s-t）数据；方案2则仅利用抽水阶段1（Z1，Z2中途停机）和其后的暂时水位恢复阶段的s-t数据。

4　结论

烧变岩作为煤矿区一种特殊类型岩体，裂隙发育程度不一，富水程度受地形、构造和地下水补给排泄条件的影响。其水资源特征和供水意义不可忽视，有效加以利用避免煤炭开采过程中的水资源浪费。利用抽水试验获取烧变岩水文地质参数的过程中，群井大涌量抽水试验比单井抽水试验，更能反映烧变岩的非均质性。对于分布面积较小的烧变岩，在缺少烧变岩外围地层中观测井的情况下，需要较好控制抽水时间，避免降落漏斗扩展到烧变岩边界，而使s-t受到烧变岩边界处地层参数差异的影响，造成数据分析困难。

［1］胡汝骥，樊自立，王亚俊等．中国西北干旱区的地下水资源及其特征［J］．自然资源学报，2002，17（3）：321～326.

［2］耿雷华，陈晓燕，贾健等．西北地区水资源数量、质量及其分布规律［J］．自然资源学报，2003，18（3）：267～273.

［3］秦大庸，罗翔宇，陈晓军等．西北干旱区水资源开发利用潜力分析［J］．自然资源学报，2004，19（2）：143～150.

X752［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-20-1