榆神府礦區薩拉烏蘇組的水文地質條件分析

崔邦軍，王西泉，蔣澤泉

(陜西省煤田地質局一八五隊，陜西 榆林 719000)

0 前言

陜北榆神府礦區廣泛分布有一套河湖相沉積的薩拉烏蘇組，巖性以細砂、中砂為主，厚度差異較大，一般在古溝槽及低洼中心沉積最厚，如陜西神木縣前石畔井田內的瓷窯灣煤礦，在約4 km2的范圍內，薩拉烏蘇組厚度由0 m增加到61 m，而有些至分水嶺處尖滅。薩拉烏蘇組分布區與侏羅系煤層分布重疊，是河套地區最重要的含水層之一，不僅是維系沙漠生態環境的重要因子，也是區內大型煤炭基地建設的主要供水水源，其水文地質、生態環境意義重大，也是保水采煤的保護對象。開展薩拉烏蘇組水文地質學綜合研究，科學開發利用薩拉烏蘇組地下水，對于該區煤炭工業健康發展，具有重要意義。本文以陜北地區為例，研究了薩拉烏蘇組的分布、水文地質特征，提出了保護薩拉烏蘇組地下水資源的途徑。［fxz2］

1 薩拉烏蘇組巖性及水文地質條件分析

薩拉烏蘇組含水層水位埋藏較淺，一般在0.9～9.27 m左右。總觀全區，薩拉烏蘇組沉積厚度受古地形的制約，各溝槽之間有相對的分水嶺。各溝槽或泉域均具獨立的水文地質單元，各溝槽或泉域之間的分界，與現在地表分水嶺一致。薩拉烏蘇組在榆神府區廣泛分布，但各礦區(井田)厚度差異較大。

1.1 新民區

該區薩拉烏蘇組厚度較小，多呈片沙狀分布，不連續，部分地段黃土出露，北部的袁家梁井田、郭家灣井田厚度略大，一般厚度為15 m，梁峁區較厚，山坡較薄。巖性為淺黃色亞砂土、亞粘土，水位埋藏較深，含水微弱，區內僅出露泉點3個，流量0.08～0.155 L/s，屬弱富水含水層。由于受地形地貌及地下水流向的控制，在井田北部形成一個較大的第四系及基巖風化帶集水盆地。

1.2 神木北部礦區

礦區北部的大柳塔、哈拉溝、石圪臺井田，分布厚度較大，形成了多個小型薩拉烏蘇組含水盆地。

(1)柳根溝泉域:位于石圪臺井田中部，占據了石圪臺井田的大部分范圍，薩拉烏蘇組最大厚度65 m，泉域中心地帶地下水水位埋深0.55～5.00 m，富水性強到中等，地下水以柳根溝泉水排泄，泉群日平均流量5 336.40 m3/d，是神東礦區開發初期的主要水源之一。

(2)哈拉溝泉域:薩拉烏蘇組最大厚度55 m，含水層厚度10～30 m，該區域施工有3個水文鉆孔，鉆孔單位涌水量分別是 1.05、0.1231、0.0839 L/s·m，滲透系數 0.2314 ～ 5.10 m/d，富水性中等～強(泉域中心)，是神東礦區的主要供水水源地之一。

(3)瓷窯灣地段:范圍很小，但薩拉烏蘇組厚度變化很大，最大厚度67.04 m，Z37號鉆孔進行了抽水試驗，含水層厚度 35.99 m，抽水降深 8.34 m，單位涌水量 0.7004 L/s·m，滲透系數2.038 m/d，富水性強，與附件的順溝渠水庫水力聯系密切。值得提及的是，“保水采煤”的思想最早就源于此地，1990年4月20日和12月28日，在此處建設的瓷窯灣煤礦(45萬噸/年)，主巷道掘進過程中，發生頂板冒落，大量的沙子潰入井巷，使該區域地下水水位迅速下降，順溝渠水庫干涸，附件植被退化、枯萎幸虧該礦及時采取封堵巷道的措施，才避免了更大的“生態災難”。范立民(1992)研究了該區域水文地質條件，提出了加強采煤水資源保護的建議。

(4)檸條塔井田(考考烏蘇溝以南):薩拉烏蘇組厚度較大，形成了厚度0～47.25 m，一般10～15 m左右，低洼區堆積厚，梁峁區薄。在肯鐵令河和分水嶺附近零星缺失，沉積厚度與中更新世晚期古地形相一致。水位埋深2.8～16.2 m。沙層結構松散，大孔隙，透水性強，易于接受大氣降水補給，儲集條件良好。地下水的賦存受古地形的嚴格控制，地下水在側向運動中補給下伏含水層，尤其是燒變巖主要靠薩拉烏蘇組地下水的轉化補給，是區內主要含水層和透水層。中南部原肯鐵令區水泉22個，單泉流量為0.039～14.319 L/s，總流量為56.624 L/s。據水文孔抽水試驗，涌水量為 0.018 ～8.531 L/s，單位涌水量為 0.0046 ～ 1.468 L/s·m，滲透系數 0.0448 ～25.524 m/d。礦化度為 0.177 ～0.219 g/L。北部區，涌水量為 1.046 ～ 8.531 L/s，單位涌水量為0.167 ～1.637 L/s·m，滲透系數為 2.334 ～25.224 m/d。總的看，北部區即考考烏素溝及其支溝沿岸，南部蘆草溝沿岸，含水層厚度大、巖性粗、孔隙率高、水泉密度大、流量大，富水性相對較強，次為中部區，而南部區，含水層厚度較小，一般不足10 m，巖性細，含水微弱，一般水泉出露較少。

(5)紅柳林井田:松散層孔隙潛水含水層是由第四系風積沙和第四系上更新統薩拉烏蘇組組成的孔隙潛水含水層，二者無明顯界線，厚度0～40.19 m，一般厚度9.58 m，透水性好，沙丘灘地不含水或含水微弱，溝谷斜坡洼地排泄區富水性中等，水位埋深 2.16～4.06 m，泉流量一般 0.014～1.519 L/s。最大的濕地泉群出露于五磅石溝溝腦，流量為7.734 L/s，富水性強，單井涌水量 14.34 L/s，而本井田大部分地段缺失，僅在蘆草溝，五磅石溝，毛驢灘溝腦處零星出露，填圖資料顯示，最大出露厚度19.89 m，巖性為灰黃色、灰褐色細—中沙。2－4號孔抽水試驗，薩拉烏蘇組厚度51.09 m，經24小時靜止水位觀測，水位穩定在55.34 m，靜止水位低于松散層底界3.25 m，故松散層在井田東部黃土梁峁溝谷切割區不含水，為透水層;水文測繪資料顯示，薩拉烏蘇組在部分溝谷、溝腦低洼、沙丘灘地等小范圍分布，由于有較好的補給源，富水性較好，有泉出露，流量 0.114 ～5.648 L/s。富水性的強弱受地形起伏形態控制，在先期開采地段，由于受到溝谷的強烈切割，該層為透水層，富水性弱。

1.3 榆神礦區

薩拉烏蘇組在榆神礦區普遍分布，厚度變化較大，以錦界井田的青草界泉域、大保當井田北部的彩兔溝泉域及榆樹灣井田的紅柳溝泉域為代表，厚度大，富水性強，是保水位的重點區域。

清水溝泉域:泉水流量3.21×104m3/d，主要含水層為薩拉烏蘇組，補給豐富，溝泉頭部灘地總匯入面積183 km3，多年平均入滲補給量8.31×104m3/d，是泉水流量的2.6倍。沙漠灘地區調節儲量平均為2.82×104 m3/d，野雞河補給量 5.70 ×104m3/d，兩者之和 8.22 ×104m3/d，是泉水流量的2.5倍，說明泉水的補給來源豐富。另外，從以往長觀資料看出，無論雨季或旱季泉水流量變化不大，動態穩定。

紅柳溝與清水溝泉:特征大致相同，都接受大面積沙漠灘地地下水補給，逐漸匯集徑流于燒變巖之中，然后以下降泉形式從燒變巖中排泄。特別強調的是彩兔溝泉水雖然同清水溝泉水都是從燒變巖中出露，但其補給主要是接受地下水側向補給和部分大氣降水補給，其泉域內含水層主要是延安組含水層。

黑龍溝、青草界、袁家溝泉域:含水層為薩拉烏蘇組沖湖積層孔隙潛水，泉水亦出露于該含水層中，流量大，補給面積大，補給量豐富，成因相近，且相距較近。

青草界泉域:位于礦區北部的錦界井田，主要分布于青草界溝以北，青草界溝以南呈條帶狀和零星片狀分布，溝北厚度一般10～30 m，最大厚度76.10 m，青草界溝之南一般10 m左右。沙層廣覆地表，結構松散、地形地貌極易接受大氣降水補給。多為黃褐色細砂、中砂夾有粉砂及泥質條帶透鏡體，底部局部含礫石。水位埋深1.20～6.00 m，局部最大22.70 m。含水層厚度 0 ～64.10 m。J607、J905、J1107 以及J407孔地帶含水層厚度一般大于30 m。富水性中等到強(表1)。目前，錦界井田已經建成了一座年產10 Mt/a的特大型煤礦，正在進行20 Mt/a技改，預計2011年達到20 Mt/a。現該礦采完了4個工作面，礦井涌水量超過2 500 m3/h(60 000 m3/d)，是陜北侏羅紀煤田礦井涌水量最大的煤礦。

表1 薩拉烏蘇組含水層抽水試驗成果表

禿尾河水系六大支溝泉均在沙漠及灘地地區，直接補給禿尾河，總開采量為19.88×104m3/d。這些溝泉水，單泉流量大、水質好，易于利用。但因補給區主要處于相鄰礦區未來礦井布設地段，東部煤層埋藏淺，含水層在煤層上部，同樣煤層開采后發育的“三帶”對溝泉水源及補給區水文地質條件產生不同程度的破壞和改變，同時礦區大量用水直接影響禿尾河下游工農業生產的發展及生態環境保護，存在礦區用水與當地工農業生產及環保爭水的矛盾。故上述溝泉水只可作臨時水源，且只能部分利用。

1.4 爾林兔、中雞勘查區

水文地質單元屬于紅堿淖內流區及禿尾河上游補給區，薩拉烏蘇組含水層厚度較大，分布不均一，但普遍有發育，本區南部禿尾河源頭區的薩拉烏蘇組水文地質剖面，薩拉烏蘇組厚度變化大，其厚度與古地形關系密切，古地形低洼處，厚度大，富水性也較強。

1.5 小壕兔、孟家灣區

該區域處于榆溪河上游，是薩拉烏蘇組厚度最大、分布最穩定的區域，分布全區，出露于沙漠灘地區，灘地周邊區該含水層之上多被風積砂覆蓋。含水層巖性在垂向上以中粒砂、細粒砂、粉細砂互層沉積為特征，薄厚不均，夾有粗粒砂層或薄層淤泥條帶。含水層底部多沉積有灰綠色粉砂，結構較密實，干后呈致密塊狀，厚度一般1～5 m。含水層巖性結構疏松，孔隙率高，細砂一般為39.2%，中砂一般37.8% ～38.1%，透水性好，易接受大氣降水入滲補給，具有良好的儲水條件。含水層厚度受古地理條件制約，據鉆探、物探資料，區內薩拉烏蘇組基地形態呈北高南低，局部低洼。由含水層厚度等值線圖顯示，區內總體是北部，東北部，西北部勘察邊界一帶厚度較薄，向區內厚度逐漸增大，并在區內X3孔、99孔、D5線東部形成盆狀厚度較大區。最薄處位于東北角X14孔，厚度45.0 m，最厚處位于D5線西部，厚度160 m，灘地區水位埋藏較淺，一般1.00～2.00 m，沙梁沙丘區一般5～10 m，南部流動沙丘區一般大于15 m。含水層富水性受巖性組合、厚度及古環境影響，差異較大。據鉆孔抽水試驗資料:單位涌水量為 0.2606 ～3.8105 L/s·m，單孔出水量 304.3 m3/d～1 889.7m3/d，滲透系數 0.637 ～5.726 m/d。以爾林灘勘查區為例，可分為富水性極強、強、中等、弱四個分區，各區特征如下:

1)富水性極強區:面積約70 km2，含水層厚度70 m左右，北部內蒙境內補給面積約400 km2，地下水向南徑流，屬潛水強度徑流帶，地下水水力坡度1.8‰～2.3‰，水位埋深1.30～2.40 m，據X11孔抽水試驗資料，當水位降深5.74 m，涌水量1 889.7 m3/d，統降統徑涌水量3292.3 m3/d。

2)富水性強區:分布于富水性極強區外圍及X2、X5、X10一帶。富水性極強區外圍呈鏈狀，寬度2～5 km，長約10 km，面積約64 km2，含水層厚度 63.16～144.01 m，地下水水力坡度2.5‰ ～5‰。X2、X5、X10孔一帶呈條帶狀分布，東部以圪求河與五道河則分水嶺為界，帶寬2～4 km，長19 km，面積約66 km2，含水層厚度54.02～95.13 m，地下水水力坡度2.6‰～5‰。據鉆孔抽水試驗資料，單孔出水量751～1 744 m3/d。統降統徑涌水量1 068.6～1452 m3/d。

3)富水性中等區:主要分布在勘察區西部 X6、X3、X1號孔連線一帶和南部區，在東北部分布于富水性強至富水性弱兩區之間，該區面約 246 km2，含水層厚度 88.85～132.86 m，地下水力坡度一般5‰左右。據鉆孔抽水試驗資料，單孔出水量825～967 m3/d，統降統徑出水量759～872 m3/d。

4)富水性弱區:面積約14 km2，含水層厚度45 m左右，為分水嶺附近的徑流區，地下水水力坡度5‰左右。另一處分布于勘察區中部X4孔周圍，呈條帶狀，長8 km，寬2～2.5 km，含水層厚度130 m左右，水力坡度5‰左右。該區段鉆孔單孔出水量668～766 m3/d，統降統徑出水量225～252 m3/d。

綜上，薩拉烏蘇組厚度變化較大，分區性明顯，研究區東部厚度小，富水性弱，向西部逐漸增厚，富水性也變強。

2 結論

(1)薩拉烏蘇組在榆神府礦區分布不均勻，厚度變化較大，最大厚度位于榆溪河上游，最大厚度170 m，在神木北部礦區、榆神礦區，最大厚度位于錦界煤礦范圍內的青草界泉域，最大厚度76 m，富水性強，在該區采煤，礦井涌水量大。

(2)薩拉烏蘇組含水層與下伏延安組煤系地層間距變化較大，瓷窯灣煤礦飲馬泉泉域最小只有 3.14 m，一般20～30 m。區內流量大于10 L/s的泉水，均直接或間接發育于薩拉烏蘇組含水層，其中間接發育于薩拉烏蘇組的為延安組燒變巖地下水，補給來源是薩拉烏蘇組地下水，燒變巖是一個“臨時”儲存場所，易于疏干。

(3)薩拉烏蘇組含水層地下水水位是維系地表生態的重要指標，采煤應該予以保護，尤其是禿尾河沿岸，已經規劃了一些井田，建議未建井的井田暫緩采煤，已經建井的或投產的，應該改進采煤工藝，確保采煤不造成地下水水位的大幅度下降。

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