鄂尔多斯盆地北部直罗组含水层研究进展与水害防治建议

范立民，迟宝锁，王宏科，马雄德，焦养泉，孙 魁，苗彦平，王建文，胡 俭，马万超

(1.中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州 211116；2.陕西省地质环境监测总站 自然资源部矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室，陕西 西安 710054；3.陕西陕煤陕北矿业有限公司，陕西 榆林 719000；4.长安大学 水利与环境学院，陕西 西安 710054；5.中国地质大学 资源学院，湖北，武汉 430074；6.陕煤集团神木红柳林矿业公司，陕西 神木 719300；7.陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司，陕西 神木 719300；8.陕煤集团神木张家峁矿业有限公司，陕西 神木 719300)

2021年鄂尔多斯盆地原煤产量约28亿t，占全国的72%左右，盆地北部的陕北侏罗纪煤田，2021年原煤产量6.99亿t，占我国原煤产量的17.17%，其安全、智能、绿色开采对于国家能源安全具有重要意义。煤矿水害是盆地内的主要矿井灾害，盆地北部以顶板水害为主，尤其是侏罗纪煤田的开采矿井，顶板水害防控是防治水的最重要任务[1]。

由于侏罗系为一套砂岩、泥岩不等互层，且在蒙陕边界以西被白垩系覆盖，地层埋藏深，基本无现代大气降水和地表水补给的可能，因此被认为储水量不大，富水性弱，水质差，属非径流型含水层。以往水文地质研究，一般将包括直罗组在内的侏罗系当作白垩系含水系统的隔水底板，很少述及直罗组地下水赋存规律，研究程度较低。

鉴于直罗组具有辫状河成因，砂体规模大、连通性好，是油气、铀等能源矿产的重要运移通道和储集空间。自2001年起，核工业等产业部门开始关注鄂尔多斯盆地东北部直罗组。这一时期的研究成果集中反映了直罗组沉积体系及铀成矿规模等。

燕山运动使鄂尔多斯盆地整体抬升，地层暴露剥蚀，河流强烈侵蚀下切，在局部地区冲刷剥蚀延安组1-2,2-2煤层，使直罗组底部巨厚砂体与延安组煤层之间的距离缩短，直罗组构成下伏煤层开采过程中的充水含水层。如榆神矿区东部的锦界煤矿投产后，涌水量曾达到5 499 m3/h，10余年来一直维持在5 000 m3/h左右，其充水水源为直罗组和萨拉乌苏组含水层[2]。因此，直至2010年以后，直罗组水害问题逐渐受到重视。

根据榆神矿区东部—神府矿区西部锦界煤矿、柠条塔煤矿南翼等矿井的多年涌水量观测资料，这些矿井具有涌水量大，且持续稳定的特点，这不仅增加了矿井的排水、水处理成本，而且增加了矿井安全隐患，成为煤矿企业的一块“心病”，如果不从根本上治理，势必会影响到区内脆弱的生态环境以及矿工的生命安全。因此，系统研究揭示鄂尔多斯盆地北部直罗组含水层的持续涌水机理和防控技术，不仅是煤矿安全生产的迫切需求，更是黄河流域生态保护和高质量发展的迫切需求。

笔者以鄂尔多斯盆地北部直罗组为研究对象，阐述了直罗组下段古河道含水层空间赋存、与煤层的空间关系、充当主要水源的矿井涌水特点以及直罗组地下水的赋存和运移规律，总结了直罗组含水层水害防治存在的问题及研究展望，以期为直罗组含水系统的水资源保护以及区内煤矿水害防控提供基础依据。

1 直罗组空间赋存特征

1.1 地层垂向结构

鄂尔多斯盆地北部存在4个区域不整合界面(J1f/T3y，J2y/J1f，J2z/J2y，K1/J2+3)和4个区域性的标志层(延安组含煤岩系、直罗组底部大套砂体、直罗组中部大套杂色泥岩、白垩下统洛河组大套红色砂岩)。据此可将区内钻遇地层划分为富县组(SQJ1f)、延安组(SQJ2y)、直罗组(SQJ2z)和安定组(SQJ2a)4个层序地层单元。

陕西省地质矿产局对直罗组的描述是“以块状长石砂岩与杂色泥岩、粉砂岩为主的粗粒碎屑岩组合，以富含砂岩为特征。下以一层块状中、粗粒长石砂岩的出现与延安组形成平行不整合分界，上以一层灰绿色泥岩夹砂质长石砂岩结束与安定组整合接触”[3]。

近20 a来，部分学者研究了直罗组的物质组成和沉积演化。刘池洋等[4]对鄂尔多斯盆地多种能源同盆共存的研究，阐述了直罗组砂岩型铀矿的形成，对直罗组进行了深入研究。雷开宇等[5]、张龙等[6]研究了直罗组沉积的物源。焦养泉等[7-8]研究了直罗组的沉积演化与成煤规律，对直罗组的物质组成、形成演化、砂体成因与煤聚集等进行了系统分析，为研究直罗组含水层奠定了基础。

直罗组下部为一套半干旱气候条件下的河流相沉积，由于直罗组底部砂体规模较大，所以更多的地方表现为区域冲刷面。直罗组下部为粗碎屑岩段，岩性以灰色、灰绿色含砾砂岩和粗粒砂岩为主，局部夹泥岩和煤线；直罗组中部为细碎屑岩段，其下部发育灰色、灰绿色泥岩、粉砂岩、细粒砂岩等；上部多为砖红色、棕红色泥岩、粉砂岩、细粒砂岩等。区域分布的泥岩是划分直罗组下段与中段的重要标志层，其界线位于泥岩的底部。这预示着该时期存在较大规模的湖泊扩张事件，该湖泛面可以标定为直罗组中段和下段的界线(图1)。

1.2 直罗组平面分布

直罗组的研究主要集中于20世纪80年代以后。1982年12月陕西省一八五煤田地质勘探队提交了《陕北侏罗纪煤田榆(林)神(木)府(谷)区普查找煤地质报告》，利用部分钻孔数据圈定了直罗组厚度范围，这是第1次在煤炭地质成果中研究直罗组，并在1987年完成、1989年出版的专著中公开发表[10]。钱丽君等[11]在研究陕北侏罗纪煤田古植物演化过程中，引用了陕西省一八五煤田地质勘探队的编图成果，在其专著中展示了直罗组分布范围。随着煤田勘探程度的提高，部分井田勘探报告中编绘有直罗组厚度等值线图，但区域上的范围分布不清。张泓等[12]在研究西北侏罗纪含煤盆地的过程中，认为直罗组下段是粗粒砂岩沉积物。对直罗组物质组成、沉积体系和成矿作用进行系统研究，主要集中于近20 a来砂岩型铀矿研究领域。赵俊峰等[13]研究盆地多种能源同盆地共存时，编绘了鄂尔多斯盆地直罗组厚度等值线，但由于数据点较少，只能在区域上展示直罗组的厚度变化规律。焦养泉等在研究鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿时，利用大量数据编绘了直罗组厚度变化趋势图(图2)[14]，较好地反映了盆地内直罗组厚度变化趋势和沉积体系。

图1 孙家梁地区直罗组地层结构剖面[9]Fig. 1 Sstratigraphic structure section of Zhiluo Formation in Sunjialiang area[9]

图2 鄂尔多斯盆地直罗组厚度变化趋势[14]Fig. 2 Thickness variation trend of Zhiluo Formation in Ordos Basin[14]

2019年笔者团队系统研究了榆神北区—神府南区(3 798 km2)直罗组古河道砂岩含水层的物质组成、沉积演化及其与矿井涌水量的关系，利用2 897个钻孔数据和部分地震勘探资料、采掘工程揭露数据，编绘了直罗组下段砂体厚度等值线(图3)。这一研究表明，直罗组沉积时期，存在1条NW—SE向的古河道，形成了规模巨大的河流-三角洲充填沉积砂体(含水层)。

2 直罗组古河道砂体与延安组煤层空间关系

直罗组沉积范围广，沉积厚度大，沉积过程中对下伏地层有多期次的剥蚀、冲刷，使直罗组与煤层的空间关系极为复杂。

2.1 煤层冲刷情况

由图4(a)可知，从北西方向Ys16钻孔至ZK11-1钻孔直罗组下段砂体与2-1煤层顶板或2-1煤层直接接触，且2-1煤层沿此方向变薄逐渐尖灭。可知延安组第5单元被直罗组河道砂体冲刷，1号煤层被河道砂体完全剥蚀。2-1煤层从北西方向至南东方向逐渐被冲刷，自钻孔SJ-06处向南西方向完全被剥蚀掉。从SJ-06钻孔至J212钻孔部分，直罗组下段河道砂体直接和延安组第4单元相接，下伏煤层为3-1煤层，故而判断1号煤层与2号煤层全部被河道砂体冲刷(图4(a))。

由图4(b)可知，从R17-8钻孔至R15-9钻孔直罗组下段砂体与延安组第5单元接触，1-2煤层逐渐尖灭。钻孔R15-9至钻孔ZK9-1区域以及钻孔SJ-08至钻孔28区域的直罗组砂体直接接触的下伏地层中的煤层为2-2煤层，故而判断延安组第5单元中的1号煤层被河道砂体冲刷，且2-2煤层在钻孔ZK9-1以及钻孔28右侧被上层砂岩完全冲刷。钻孔ZK9-1至钻孔SJ-08部分直罗组下段与延安组第4单元相接，延安组四段先变薄再尖灭再出现变厚，仅在钻孔ZK9-1，SJ-08附近可见2-2号煤层，故而延安组五段及其中1号煤层被完全冲刷，2-2号煤层在该区域绝大部分被冲刷，局部波及至3-1煤层。钻孔28～296范围内直罗组河道砂体与延安组第5单元接触，接触位置为1-1煤顶板或1-2煤(图4(b))。

以上分析表明，延安组遭受了直罗组古河道砂体冲刷，使延安组1-2煤、2-2煤和3-1煤在不同地区缺失。整体上，对延安组第5段冲刷作用最为强烈，第4段次之，仅有个别钻孔可见对第3段的冲刷作用。

图3 榆神北区—神府南区直罗组下段砂体厚度等值线Fig.3 Contour of sand body thickness in the lower member of Zhiluo Formation in Yushen North Shenfu south area

2.2 延安组煤层与直罗组底部砂体的接触关系

在窟野河流域，直罗组冲刷了延安组第4段、第5段，部分地段冲刷到2-2煤层，但多数冲刷了1-1,1-2煤层，局部地段直罗组与煤层直接接触。在秃尾河流域，直罗组冲刷到2-2煤层，在锦界、红柳林煤矿西部一带，直罗组下段砂岩含水层与2-2煤层直接接触(图5)。

3 直罗组含水层为水源的矿井涌水特点

近年来，部分学者围绕鄂尔多斯盆地北部的锦界、柠条塔、门克庆等煤矿开展了研究。杨鹏等[15]研究了直罗组砂岩孔隙结构类型及富水性。冯洁等[16]、杨建等[17]分析了侏罗系沉积控水规律与沉积控水模式。陈安清等[18]、薛锐等[19]分析了直罗组砂体储集特征及聚砂成藏模式。赵华雷等[20]研究了直罗组砂岩的黏土矿物特征。李志伟等[21]分析了内蒙古门克庆井田水文地质条件对矿井开采顺序的影响。刘基等[22]分析了红庆河煤矿煤层顶板含水层沉积规律。姬中奎[23]分析了柠条塔矿S1210工作面突水条件。笔者团队[14]分析并建立了鄂尔多斯盆地侏罗纪含煤岩系地下水系统关键要素与格架模型，探讨了直罗组地下水系统及其与煤矿开采的关系。以上研究，系统分析了直罗组含水层作为主要涌水水源的矿井涌水特征，总结发现，区内直罗组含水层充当水源的矿井涌水具有以下特点。

3.1 涌水量大且持续时间长

以锦界煤矿为例，该矿2006年投产以来，直罗组含水层一直是矿井涌水的主要来源。2011年矿井涌水量曾达到5 499 m3/h，2019年以来有继续增大的趋势(图6)。如此大的矿井涌水量，是基于提前疏放部分地下水的条件下产生的，如果没有提前疏放，矿井涌水量将更大。

2011-05-30柠条塔煤矿南翼首采工作面S1210出现较大规模涌水，最大涌水量达到1 300 m3/h，迫使S1210工作面停产。2017年5月，红柳林煤矿2号进风斜井掘进至风化基岩段时巷道涌水，最大涌水量超过700 m3/h。一些学者对此进行了认真分析，认为柠条塔煤矿、红柳林煤矿矿井涌水量始终维持在较高的水平上，与该区域NW—SE向分布的直罗组古河道冲刷带密切相关，涌水量监测数据表明，直罗组含水层具有长期、持续、稳定形成矿井涌水量的“供水”能力。

通过陕北侏罗纪煤田生产矿井涌水量调查和统计可知，矿井涌水量大于1 000 m3/h的矿井条带状分布于秃尾河沿岸和榆溪河流域的直罗组地下水排泄边界处(图7)，这些区域煤层埋藏较浅，且受直罗组底部河道砂体的冲刷作用，直罗组含水层与煤层直接接触或短距离间隔，是矿井的直接充水水源，富水性以弱～中等为主，局部存在强富水区域，造成矿井涌水量较大。

3.2 水位变幅小且稳定“供水”能力强

2012年柠条塔煤矿南翼涌水量约为300 m3/h。从2013—2018年，柠条塔煤矿南翼在采取超前探放、强疏强排的情况下，矿井涌水量依然逐步增至1 000 m3/h以上，但根据水文长观孔监测数据，南翼地下水流场基本形态未发生较大变化，最高水位均为+1 295 m。由此表明，长期大量排水的情况下，排水量和直罗组的动态补给量基本持平。另根据榆神北区—神府南区12个直罗组地下水位监测资料，2019年至今直罗组含水层水位变幅只有0.8 m。由此可见，直罗组含水层局部富水性强，动态补给水量大，持续“供水”能力强，而且具有很强的隐蔽性，是矿井防治水工作面临的一大难题。

图6 锦界煤矿矿井涌水量历时曲线[2]Fig.6 Water inflow duration curves of Jinjie Coal Mine[2]

4 直罗组地下水赋存特征与运移规律

4.1 直罗组宏观结构特征对地下水赋存的控制

直罗组含(隔)水层宏观结构特征可以用地层厚度、含水岩组厚度、砂地比、隔水岩组厚度及层数等参数进行表征，这些参数指标从宏观上控制着储水空间的发育程度，进而控制着地下水的赋存条件。本文以钻孔抽水试验所获取的单位涌水量(q)作为地下水赋存能力的表征指标，分析其富水性的控制要素。

笔者团队研究发现[24]，直罗组下段砂岩厚度、砂地比与富水性之间呈现出强正相关关系，而隔水岩组厚度与富水性之间呈现出强负相关关系。其他因素与富水性之间的相关系数绝对值均小于0.5，说明他们与富水性之间弱相关。由此看来，砂体的规模和内部结构是控制砂体富水性的关键要素，砂体厚度越大，砂地比越大，隔水岩组厚度越小，则砂体规模越大，砂体内部的侧向、垂向连通性越强，宏观非均质性越弱，地下水的储存空间越大，富水性越强。

4.2 直罗组微观孔隙结构对地下水赋存的控制

直罗组古河道砂体的孔隙结构代表了其微观层面的储水空间特征，微观孔隙结构可以通过孔隙度和渗透率来表征。直罗组下段以粗、中粒砂岩为主，砂岩侧向延伸相比中上段较稳定。总体来看，直罗组下段砂岩矿物成分以石英为主，长石和岩屑次之，填隙物含量中偏少，岩石类型属于岩屑长石砂岩和长石岩屑石英砂岩。孔隙类型主要以粒间和粒间改造孔隙为主，面孔率主要集中在5%～15%，最高达20.0%，孔隙配位数多大于2，岩石中的裂隙罕见。实测砂岩孔隙度分布为2.00%～29.52%，平均为20.66%。实测砂岩渗透率分布范围为0.016×10-15～2 156.52×>10-15m2。从油气储层评价的标准来看，直罗组下段古河道砂体整体属于中高孔中高渗的优质储集层，为多孔介质中地下水的高渗透流体流动单元的形成创造了良好物质条件(图8)。

图7 陕北侏罗纪煤田矿井涌水量级别分布Fig.7 Distribution of water inflow level of Jurassic coalfield in Northern Shaanxi

通过对直罗组下段粗粒砂岩和中粒砂岩的岩石学孔渗特征进行对比发现，直罗组下段粗粒砂岩厚度约占直罗组下段厚度的50%，岩石密度1.98～2.20 g/m3，孔隙度18.93%～27.84%，岩石渗透率11.91×10-15～851.36×10-15m2，渗透系数0.000 6～0.074 6 m/d，孔隙结构类型以溶蚀孔-粒间孔为主，渗透性整体好，整体属于承压中等透水孔隙含水岩组。直罗组下段中粒砂岩厚度约占直罗组下段厚度的45%，岩石密度1.94～2.04 g/m3，孔隙度7.61%～29.52%，岩石渗透率2.00×10-15～2 156.52×10-15m2，渗透系数0.000 11～0.159 12 m/d，整体渗透性好，整体属于承压中等透水孔隙含水岩组(图9)。

4.3 直罗组含水层的运移转化特征

榆神北区—神府南区直罗组地下水的氢氧同位素、地下水化学离子含量以及区域地下水水化学特征具有相同的指向特征，即直罗组和萨拉乌苏组地下水主要来源于大气降水的补给，但直罗组地下水为“古水”，萨拉乌苏地下水为现代水。研究区西部安定组覆盖区，直罗组地下水氢氧同位素特征、水化学类型与洛河组和萨拉乌苏组地下水差异极大，说明直罗组与上部洛河组以及第四系萨拉乌苏组地下水之间基本不存在水力联系，主要接受侧向的缓慢补给，地下水流场较为平缓，水力坡度较小，补给条件较差，主要以静储量为主。而研究区东部直罗组基岩风化区，风化基岩地下水氢氧同位素特征、水化学类型与第四系萨拉乌苏组地下水较为接近，说明直罗组风化基岩与上部第四系萨拉乌苏组地下水发生了较为强烈的水力交换，补给条件较好，以侧向补给和上部含水层的垂向补给为主，地下水储存形式以动储量为主。

总体来看，天然条件下直罗组地下水补给不畅，流速缓慢，多处于非径流或缓慢径流状态。直罗组浅埋或露头区，河网侵蚀基准面以上，一般由高至低转化为潜水排泄于河谷中，侵蚀基准面以下，径流顺地势由西北向东南排泄，或透过天窗补给上覆含水层。如在考考乌素沟、肯铁岭沟等直罗组零星出露区，以泉的形式直接排泄；在直罗组深埋区，根据地层空间结构的不同，直罗组含水层与相邻含水层之间产生水力联系，可间接排泄，如顶托补给萨拉乌苏组含水层、越流补给延安组含水层和通过烧变岩间接排泄等。煤层采动条件下，直罗组地下水直接或间接涌入矿坑，地下水径流速度加快。

5 直罗组含水层水害防治问题及展望

(1)加强直罗组沉积体系控水机理研究。鄂尔多斯盆地北部直罗组河流相沉积的认识已得到了业内的普遍认可。丁湘等[25]研究了直罗组沉积控水规律。杨建等[26]认为地形地貌和地质沉积是控制鄂尔多斯盆地北部直罗组直接充水含水层富水性和工作面涌水量的关键要素。冯洁等[16]研究了陕北侏罗系沉积控水机理，划分沉积控水模式。以上研究取得的成果和认识促进了沉积控水理论的发展，但对直罗组而言，尚有一些问题需要进一步深入探讨。就水文地质学和矿井水害防治而言，其关注点主要集中在具有一定规模且具有良好的地下水储存和运移能力的河道砂体。因此，应深入挖掘研究区40 a来所实施的直罗组钻孔数据，利用沉积学的手段，精准圈定具有一定规模的古河道砂体，对不同期次古河道砂体的时间和空间变迁进行精细解剖，揭示沉积环境对直罗组宏观展布和微观物性时空演变的控制机理。

图8 神府南区直罗组下段砂岩孔隙度、渗透率变化区间Fig.8 Variation interval of porosity and permeability of sandstone in the lower member of Zhiluo Formation in Shenfu south area

图9 直罗组下段粗粒、中粒砂岩孔隙结构Fig.9 Pore structure of coarse grained and medium grained sandstone in the lower member of Zhiluo Formation

(2)深化直罗组含水层水文地质条件研究。直罗组是鄂尔多斯盆地北部主要含水层之一。候光才等[27]系统研究了鄂尔多斯盆地地下水系统，识别出第四系、白垩系和奥陶系3个大型地下水系统，但未单独阐述直罗组地下水系统。魏久传团队[28]对宁东矿区直罗组含水层富水性进行了评价。张保建等[29]将鄂尔多斯盆地侏罗系分为直罗组砂岩与延安组煤层间砂岩两大含水岩组，其中直罗组砂岩裂隙、孔隙发育，富水性相对较强。代革联等[30-31]对包括柠条塔煤矿在内的直罗组水文地质条件进行了研究，初步查明了柠条塔、红柳林、张家峁井田范围内直罗组水文地质条件。以上研究多集中在一个或多个矿井，导致直罗组区域含水系统的划分不清。一是要建立和完善包括直罗组含水层水位在内的区域煤矿地下水智能监测预警系统[32]，查清直罗组地下水区域补径排条件，从区域上查明直罗组水流系统特征；二是深入挖掘以往实施的直罗组钻孔物性测试、测井曲线和抽水试验数据，建立直罗组宏观展布、微观物性与水文地质参数之间的关系，揭示直罗组水文地质参数空间分异规律，细致划分直罗组含水层系统。

(3)揭示直罗组含水层对矿井涌水量的持续“供水”机理。通过煤矿开采区直罗组含水层水文地质参数实测、室内模拟实验等，研究采动条件下直罗组含水层渗透系数、单位涌水量等参数变化规律，结合矿井涌水量监测数据，从时间角度研究采动中的直罗组含水层裂隙发育、渗透性、地下水动态变化规律，从空间角度研究采动影响下直罗组含水层径流变化与矿井涌水量之间的关系，分析大水矿井形成机理及其主控因素，揭示直罗组弱富水含水层对矿井涌水量的持续“供水”机理。

(4)研发直罗组地下水源头防治水技术。神府南区直罗组古河道含水层与下覆可采煤层之间距离近，处于煤层顶板导水裂隙带发育范围之内，目前国内外对于类似条件的煤层顶板水害防治主要采取超前疏放水的技术方法[2,33]。如锦界煤矿在防治水实践中逐步形成了超前疏放、强疏强排的技术方法体系，采用这种方法，已安全生产了10余年。然而，由于煤层顶板直罗组富水性强，矿井涌水量一直居高不下，现矿井正常涌水量达5 000 m3/h左右，年排水总量超过3 000万m3，矿井水排放、处理费用高昂。未来开采下部的4-2，5-2煤层时，若采用同样的技术方法，直罗组地下水将逐步下渗进入到3-1和4-2煤层采空区，然后再从4-2或5-2煤层开采水平中排出，排水的扬程越来越高，排水费用持续增加，水资源浪费也在所难免，并直接影响区域生态环境。此外，直罗组含水层地下水系统巨大，以内蒙古一带直罗组露头为补给来源[14]，经过长距离径流，在侏罗纪煤田东南边缘一带转化为地表水或补给给其他含水层，形成新的地下水系统。由于补给来源充沛，在采动条件下具有持续供水的能力，形成大水矿井。采用局部的截、堵、排等方式都难以有效防控。因此，直罗组含水层为突水水源的矿井，防治水难度大。在部分地段，尤其是煤层与直罗组底部距离较近的区段，极易发生突水。一旦突水，水源稳定，持续时间长，突水量大，目前尚未形成成熟的防控技术，成为煤矿防治水的重大难题。

武强院士团队[34]提出了从源头防控直罗组含水层水害的技术方法。部分学者就矿井涌水量与直罗组砂岩含水层进行了较为详细的论述[35-36]。针对鄂尔多斯盆地北部榆神北区—神府南区直罗组大规模持续涌水问题，应紧紧抓住直罗组河流相沉积的特点，精准圈定古河道砂体范围，查明地下水区域径流带，圈定富水区，然后根据井田分布的具体位置开展相应的水害防控工作。位于地下水强径流带的单个或连片矿井，地下水持续补给性强，可采取以“堵”为主、以“疏”为辅的防控措施，尽可能地切断地下水持续径流通道，从源头上消除矿井水害隐患。对于局部富水性强、以静储量为主的矿井，采取以“疏”为主的防控措施，消除矿井水害隐患[37]。

5.5 探索直罗组含水系统的供水及生态价值

以往对于地下水与生态环境关系的研究，主要是揭示了毛乌素沙漠地带典型植被与潜水位埋深的关系，发现了小叶杨、沙柳、沙蒿、旱柳等植被对地下水的依赖性，但很少涉及侏罗系含水层地下水与植被关系的研究[38]。榆神北区—神府南区受第四纪古河槽冲刷强烈，存在大面积的土层缺失区，在这些区域直罗组与第四系萨拉乌苏组直接接触，并存在较为紧密的补排关系，直罗组地下水水位的升降对第四系萨拉乌苏组水位存在一定影响。因此，进一步分析直罗组与萨拉乌苏组含水层之间的水位变化关系，从而揭示直罗组含水系统的供水及生态价值，也是亟待解决的科学难题。

6 结 论

(1)直罗组垂向上可分为上、中、下3段，其中下段为一套半干旱气候条件下的河流-三角洲沉积，砂体规模较大，与下伏延安组冲刷结构明显。平面上广泛分布于鄂尔多斯盆地北部，榆神北区—神府南区直罗组沉积时期，存在1条NW—SE向的古河道，形成了规模巨大的河道充填沉积砂体。直罗组古河道砂体对延安组冲刷强烈，使延安组1-2煤、2-2煤和3-1煤在不同地区缺失。整体上，延安组第5段冲刷作用最为强烈，第4段次之，仅有个别钻孔可见对第3段的冲刷作用。

(2)直罗组含水层为水源的矿井涌水具有涌水量大且持续时间长、水位变幅小且稳定“供水”能力强的特点，且具有很强的隐蔽性，是矿井防治水工作面临的一大难题。

(3)直罗组下段砂岩厚度、砂地比、隔水岩组厚度从宏观上控制着直罗组地下水的赋存，良好的孔隙度、渗透率为直罗组地下水的赋存提供良好的地下水微观储存空间。西部安定组覆盖区，直罗组与上部洛河组以及第四系萨拉乌苏组地下水之间基本不存在水力联系，主要接受侧向的缓慢补给，补给条件较差，主要以静储量为主。而东部基岩风化区，直罗组与上部第四系萨拉乌苏组地下水发生了较为强烈的水力交换，补给条件较好，以侧向补给和上部含水层的垂向补给为主，地下水径流速度加快，交替频繁，以动储量为主。

(4)针对鄂尔多斯盆地北部直罗组含水层及其水害防控问题，应从加强直罗组沉积体系控水机理研究、深化直罗组含水层水文地质条件研究、揭示直罗组含水层对矿井涌水量的持续“供水”机理、研发直罗组地下水源头防治水技术、探索直罗组含水系统的供水及生态价值等方面开展深入研究。

致谢研究过程中得到了陕西陕煤陕北矿业有限公司及所属煤矿、陕西省一八五煤田地质有限公司等单位专家的大力支持与帮助，特此致谢！