地瓜二井田水文地质特征及充水因素分析

潘小明

(贵州省煤田地质局 地质勘察研究院,贵州 贵阳 550008)

地瓜二井田水文地质特征及充水因素分析

潘小明

(贵州省煤田地质局 地质勘察研究院,贵州 贵阳 550008)

通过对地瓜二井田地质及水文地质调查,查明了井田水文地质条件及含、隔水层分布规律和特征,并从充水水源、充水通道以及导水裂隙带发育高度对该井田的充水因素进行分析,认为井田水文地质类型属裂隙充水矿床。对矿井做好防治水工作、安全开采煤炭资源提供了参考。

地瓜二井田;水文地质条件;充水水源;充水因素

1 井田概况

普安县地瓜二井田位于贵州省普安县城南180°方位,距普安县城约20 km,行政区划属地瓜镇及罗汉乡境内,矿区面积为50.72 km2。井田位于贵州高原西部,为构造—剥蚀山地地貌和以溶蚀—构造作用为主的岩溶地貌。海拔为1 500～1 800 m,一般高差在200～400 m左右。井田内的河流、沟溪发育,井田东南部外侧的下厂河河床标高1 338 m,为井田相对最低侵蚀基准面[1]。

2 井田地质概况

2.1 地层

井田及邻近出露的地层自下而上有中二叠统茅口组,上二叠统峨眉山玄武岩组、龙潭组,下三叠统飞仙关组、永宁镇组,中三叠统关岭组和第四系,含煤地层为上二叠统龙潭组,其厚度为255.09～398.70 m,含煤15～38层,其中可采煤层8层,可采煤层厚度总计16.65 m。

2.2 构造

井田构造形态总体为一略有起伏的平缓单斜,断层较发育,并发育次一级褶曲及倾向上褶皱;井田内发现断层25条,隐伏断点12处。井田地层总体走向NE,倾向SE,在落泥向斜及大地背斜的影响下,井田中部地层有波状起伏,倾角3°～40°,一般15°～25°。含煤地层产状沿走向及倾向有一定变化,沿倾向发育有褶皱。井田构造复杂程度属中等。

3 井田水文地质特征

3.1 水文地质概况

井田位于盘南背斜南东翼,处于珠江水系南盘江支流楼下河水文地质单元的径流—排泄区。区内沟溪较发育,河流以下厂河为主干流,其余为支流,大体呈树枝状,流量受大气降水控制,一般流量较小,枯季多干枯。区内地下水的补给来源以大气降水为主,地表水补给为辅。地下水在地势高处接受降雨补给后向周围地势低的冲沟排泄,地下水总体由北北西向南南东流动。井田的水文地质略图见图1。

3.2 地层的含、隔水性

根据地下水的赋存条件、岩性组合特征及含水层水力性质、埋藏条件等由上而下划分为五个主要含水层,各含水层主要水文地质参数见表1。

(1) 第四系(Q)松散岩类孔隙含水层:地下水主要赋存于洼地及沟谷冲积层中,岩性以砂砾石、冲积物为主,厚度一般3 m左右,其孔隙度相对大,透水性相对良好,含孔隙水,富水性弱,属弱含水层。该松散类岩层能入渗地表水及大气降水,在含煤地层出露区域,成为联通含煤地层的直接通道,是未来煤层开采的间接充水通道[2]。对今后矿井开采有一定的充水影响。

(2) 三叠系下统永宁镇组(T1yn)碳酸盐岩岩溶裂隙含水层:岩性以灰岩、泥质灰岩为主,平均厚度为552 m。岩溶发育,含溶隙、溶洞水,富水性强,属强含水层。该层下伏地层有飞仙关组相对隔水层相阻隔,且距含煤地层较远,对矿井充水影响不大。

图1 地瓜二井田水文地质略图Fig.1 Hydrological geological map of Digua NO.2 minefield1.第四系孔隙水;2.永宁镇组岩溶裂隙水;3.飞仙关组基岩裂隙水;4.龙潭组基岩裂隙水;5.峨眉山组基岩裂隙水;6.地层界线;7.矿界;8.河流;9.地下水流向;10.分水岭。

(3) 三叠系下统飞仙关组(T1f)碎屑岩基岩裂隙含水层:岩性以砂泥岩为主,平均厚度为536 m。该层含基岩裂隙水,局部含构造裂隙水,富水性弱,属弱含水层或相对隔水层。该层为含煤地层上覆地层,故为今后开采煤层时的间接充水层。

(4) 二叠系上统龙潭组(P3l)碎屑岩基岩裂隙含水层:岩性以砂岩、泥岩、煤层及薄层灰岩为主,平均厚度为328 m。该层主要含基岩裂隙水,局部含构造裂隙水及风化裂隙水,富水性弱,属弱含水层。该层为矿井开采时的直接充水水源。

(5) 二叠系上统峨眉山组(P3β)玄武岩隔水层:岩性以玄武岩、凝灰岩为主,平均厚度301 m。该层浅部含少量风化裂隙水,富水性极弱,属相对隔水层。对今后开采煤层影响不大。

表1 含水层主要水文地质参数Table 1 Main hydrogeological parameters of aquifer

4 充水因素分析

4.1 充水水源

(1) 大气降水:该井田含煤地层裸露,直接接受大气降水入渗补给,其充水强度与降水强度、持续时间关系密切。因此,大气降水为区内的主要充水水源,未来矿井应加强雨季的疏排水工作。

(2) 地表水:区内无湖泊、水库等大型常年地表水体,地表水系主要以下厂河为主干流,其余为支流。河流属山区雨源型河流,季节性变化十分显著,据动态观测资料,其流量0.32～14.68 m3/s,一般为1.10 m3/s。由于地势具一定坡度,煤系上覆地层为弱含水层,雨后大气降水绝大部分沿地表径流、排泄,少量入渗地下,因此地表水对深部煤层的开采影响不大,对浅部煤层的开采有一定影响[3]。在地表水体附近开采时,应留保安煤柱,并加强顶板管理,以防地表水溃入。

(3) 老窑积水:调查的老窑大部分积水,部分外溢,调查时一般流量为0～3 L/s,据实地调查估算,老窑及巷道积水约1.05万m3,对煤矿的安全生产造成一定的隐患,故未来矿井在开采时应注意防范老窑突水问题。

(4) 断层导水:井田内断层发育,但大部分断层导水性不强,富水性弱。煤矿开采后,随着自然状态被破坏,断层导水性有可能增强,导致地下水、地表水涌入矿井,在其附近开采时,应特别注意[4]。

(5) 地下水:从含水层的富、隔水性可知,矿区内主要影响煤层开采的含水层为飞仙关组、龙潭组地层。故今后矿床开采后,顶板管理采用全部陷落法,并从上向下开采,根据上覆岩层导水裂隙带最大高度经验公式:Hf=100M/(3.3n+3.8)+5.1。式中:M为累计采厚,m;n为煤分层层数,其计算结果见表2[5]。

由表2可知,所有可采煤层的开采除了受到龙潭组本身的裂隙水影响外,均受到飞仙关组基岩裂隙水的影响,其中3号煤层受到的影响最大,其它煤层受到的影响较小。故龙潭组裂隙含水层为直接充水含水层,飞仙关组裂隙含水层是间接充水含水层,而含煤地层下部为峨眉山组隔水层,厚度>300 m,推测对今后矿床开采不构成影响。

表2 覆岩导水裂隙带高度计算成果表Table 2 Calculation results of upper stratum height of water flowing fracture zone

4.2 充水通道

(1) 老窑:含煤地层浅部有积水,掘进中揭穿巷道、采空区,易引起老窑突水。

(2) 断层及构造裂隙带:井田内大多断层导水性差,但浅部局部具一定的导水能力,在这些充水通道影响范围内的地下水将直接进入矿坑,矿坑涌水量将突增。是矿井主要的充水通道。

(3) 风化裂隙及冒落裂隙:井田内对煤矿床充水有明显影响的风化裂隙主要发育在龙潭组及其上覆地层的地表浅部,而深部风化程度减弱,其导水性差。采矿期间产生的冒落裂隙将起到主要的导水作用,其作用是沟通巷道上部水源,从而使充水水源渗入或涌入矿井[6]。

(4) 封堵不良钻孔:若各种完工的钻孔封堵不良,可成为连通各水源涌入矿坑的直接通道,将可能成为今后开采的重大隐患。

5 结语

地瓜二井田地下水以大气降水补给为主,地形有利于自然排水,水文地质条件中等,矿床充水主要来源于含煤地层及飞仙关组地层的基岩裂隙水,井田水文地质类型属裂隙充水矿床。煤矿在断层附近开采时,应引起特别注意。雨季时节,矿井应加强地表水的疏排水工作。而针对老窑积水,超前安排足够的水设施,以防治水害。同时,注意矿井水的综合利用,实现排供结合,保护井田地下水资源和环境。

[1] 贵州省西能煤炭勘探开发有限公司.贵州省普安县地瓜二井田煤炭勘探报告[R].安顺:贵州省煤田地质局地质勘查研究院,2013.

[2] 王心义,李世峰,许光泉,等.专门水文地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2011.

[3] 张子平,李永录.冯记沟煤矿水文地质条件和充水因素分析[J].中国煤炭地质,2008(1):29-31.

[4] 任宝良.红岭煤矿水文地质特征分析及矿井涌水量预测[J].煤炭工程,2012(4):46-48.

[5] 王力.三交河煤矿水文地质条件及矿井充水因素分析[J].煤炭技术,2012(11):65-67.

[6] 姚淑荣,张腊梅.顺发井田水文地质特征和充水因素分析[J].煤炭技术,2010(12):11-13.

(责任编辑：陈姣霞)

Hydrogeological Characteristics of Digua NO.2 Minefield and Water-fillingFactors Analysis

PAN Xiaoming
(GeologicalExplorationResearchInstitute,GuizhouBureauofCoalGeologicalExploration,GuiyangGuizhou550008)

Based on the the geological and hydrogeological survey of Digua NO.2 minefield,the author points out the hydrogeological conditions,the distribution regularity and characteristics of aquifer and confining bed,and water filling factors were analyzed according to the water filling source,channel and the height of water flowing fracture zone,the survey proves that the hydrogeological type of minefield belongs to fissure water filling deposit.It provides a reference for the control of water and the safety of mining coal resources.

Digua NO.2 minefield; hydrogeological conditions; water filling source; water filling factors

2016-08-25;改回日期:2016-10-26

潘小明(1989-),男,助理工程师,勘查技术与工程专业,从事水工环地质工作。E-mail:1069895949@qq.com

TD745

A

1671-1211(2017)02-0193-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.02.015

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170314.0820.010.html 数字出版日期:2017-03-14 08:20