傅先杰

(國投新集能源股份有限公司，安徽 淮南 232001)

淮南煤田構造對灰巖水賦存控制研究

傅先杰

(國投新集能源股份有限公司，安徽 淮南 232001)

為了研究淮南煤田斷裂構造對灰巖水賦存的控制特征，分析淮南煤田不同期次構造的導水性差異，根據不同構造對地下水的控制作用不同將淮南煤田構造分為三個級別，詳細分析了這三個級別構造的特征及其對灰巖水的控制作用。根據第二級控水構造特征將淮南煤田水文地質單元劃分為三個分區，重點分析了各區水文地質特征，同時提出了相應的水害防治對策，即在主要開采區域中區，其防治水工作要以疏為主，疏堵結合，斷層和陷落柱是重點防治區域。

淮南煤田；構造；灰巖水；水文地質；水害防治

灰巖水，包括奧陶系灰巖水和石炭系灰巖水，對淮南煤田安全開采影響較大[1]。研究淮南煤田區域斷裂構造對地下水賦存的控制特征，掌握淮南煤田灰巖水的賦存規律，科學、客觀、合理劃分水文地質單元，對指導煤礦生產建設和開采水害防治意義重大。

1 淮南煤田概況

淮南煤田屬華北板塊東南緣、淮南復向斜。北以劉府斷層為界，與蚌埠隆起相鄰；南以潁上—定遠斷層(壽縣-老人倉斷層)為界，與中生代合肥坳陷盆地相接；東以新城口-長豐斷裂為界，西以口孜集南照集斷層為界，主體構造形態為NWW或是NEE向展布大型復式向斜。褶曲南北兩翼受逆沖推覆構造作用，有低山出露新太古界五河雜巖、中元古界鳳陽群、古生界寒武系～奧陶系地層，局部地層陡立、偶呈倒轉外，一般傾角10～20°。復式向斜內，以石炭、二疊系含煤地層為主，產狀平緩，掩埋在新生界松散層下，自北向南有尚塘集-朱村集向斜、陳橋-潘集背斜、謝橋-古溝向斜等[2-3]。

2 淮南煤田構造控水特征與分級

淮南煤田構造形成大致經過三個期次。第一期次構造為受印支運動后期側向擠壓力作用形成一系列近EW～NWW向構造，如尚塘集-朱村集向斜、陳橋-潘集背斜、謝橋-古溝向斜等褶曲和煤田北緣尚塘-明龍山斷層、南緣阜鳳斷層等逆沖推覆構造及劉府斷層、潁上-定遠斷層等；第二期次構造為受燕山運動早期形成一系列NNE向壓扭性斷層(郯廬走滑斷層系)，如新城口-長豐斷層、口孜集-南照集斷層、江口集斷層(F12)、陳橋斷層等；第三期次構造為燕山中晚期形成一系列規模較小NW向張性斷層[4-5]，見圖1和圖2。

上述構造中，對淮南煤田灰巖水的控制作用級別是不同的，筆者根據不同構造對地下水的控制作用不同，將其分為三級：第一級為控制水文地質邊界構造，第二級為控制灰巖水區域補徑排的構造，第三級為影響灰巖水局部徑流條件和富水性構造。

圖1 淮南煤田傾向(南北)剖面示意圖

圖2 淮南煤田走向(東西)剖面示意圖

2.1 第一級控水構造(控制區域水文地質邊界構造)

淮南煤田北以劉府斷層為界，與蚌埠隆起相鄰；南以潁上-定遠斷層(壽縣-老人倉斷層)為界，東以新城口-長豐斷裂為界，西以口孜集南照集斷層為界。這4條邊界斷層均為阻水性斷層，構成本水文地質單元的邊界。在這4條斷層的作用下，淮南煤田形成了一個獨立的水文地質元。

2.2 第二級控水構造(控制灰巖水區域補徑排的構造)

在邊界控水構造的作用下，淮南煤田形成了一個獨立的水文地質單元。在這個水文地質單元中，又有一些構造導致了地層的抬升，使局部灰巖出露接受大氣降水和地下水的補給。這類控制灰巖水補給的構造包括尚塘-明龍山斷層(Fn1)和阜鳳斷層逆沖推覆構造帶。

2.2.1 尚塘-明龍山斷層(Fn1)控水特征

此斷層帶東側上窯地段，斷層帶附近寒武、奧陶系灰巖裸露地表，接受地表水及大氣降水的補給，是灰巖水的重要來源之一。此斷層帶又與煤系地層直接接觸，使斷層成為地下水向淮南煤田內補給通道。因此，該斷層帶成為控制區域補徑排重要構造之一。

2.2.2 阜鳳斷層逆沖推覆構造帶控水特征

位于阜鳳斷層與潁上-定遠斷層間，西起阜陽，向東經潁上縣陳橋、鳳臺、淮南洞山，直到武店斷層，與其上盤NW、NNW向自北向南的舜耕山斷層、山王集斷層、阜李斷層等，組成淮南煤田南緣阜鳳斷層逆沖推覆構造帶[6]，見圖1。

受舜耕山斷層作用，舜耕山附近灰巖出露，而舜耕山地區該斷裂附近寒武系巖溶構造和張性裂隙發育，徑流條件較好，是地下水良好補給和富水區位。見圖3。

山金家斷層，自山金家向西由下二疊統逐漸切入寒武系灰巖；向東依次為二疊系、石炭系、奧陶系、石炭系和二疊系。該斷層形成大面積灰巖補給區，見圖4。

山王集斷層為壓性斷層，斷層帶內主要為灰巖角礫巖，劉家山等地充填0.5～1.5 m方解石脈，后期主要以張性活動為主，斷層帶內物質松散未膠結，斷層含(導)水性均強，使西部山區成為灰巖水補給良好區域。

以上兩大構造，基本上控制了淮南水文地質單元的補徑排關系，由于這兩大構造影響下的八公山出露帶和明龍山出露帶，是灰巖水的補給區域，灰巖水在此得到補給，而礦區中部由于受第四系覆蓋，灰巖水難以得到地表水或大氣降水補給，只能得到第四系松散層補給。2.3 第三級控水構造(影響徑流和局部富水性的構造)

第二級控水構造決定了淮南礦區的總體補徑排關系，但灰巖水徑流的過程中，還受到了第三級構造控制。第三級構造包括了區內的中小型斷層、次級褶曲。灰巖水的徑流往往與斷層密切相關，一部分斷層由于具有阻水性質而阻礙了地下水徑流，另一部分斷層則成了強徑流。

圖3 淮南煤田過舜耕山斷層傾向(南北)剖面示意圖

2.3.1 隔水類構造——以陳橋斷層(Fn25)為例

淮南礦區第一期次構造以褶曲和推覆體為主，第二期次的斷層多為隔水斷構造，阻礙了區內的地下水徑流。下面以陳橋斷層為例加以說明。

陳橋斷層走向NE，傾向NW，傾角50-80°，落差大于400m。斷層西側太灰水位-80m左右，奧灰水位10m左右，水質類型以HCO3-Cl-Na為主；東側太灰水一般大于80m，奧灰水一般小于5m，水質類型以HCO3-Cl-SO4-Na、Cl-HCO3-Na為主。結合斷層性質與兩盤對接基巖分析，陳橋斷層阻隔了其東西兩側地下水活動，為淮南煤田內二級阻水邊界[7]。

礦區與陳橋斷層同期次也多具有隔水作用。但對灰巖水徑流的影響，還與其切割深度有關，有些中小型斷層未切割到奧灰，則對灰巖水徑流影響較小，如圖2所示。

2.3.2 導水類斷層

燕山中晚期至喜山期阜陽深斷裂強烈斷陷活動，形成一系列規模較小NW向張性、導水性較好的斷層，切割至奧陶系灰巖和寒武系灰巖，呈雁型排列，自然成為地下水運移通道，也是影響淮南煤田安全開采的導水構造。形成了NW向的巖溶構造(巖溶陷落柱)分布帶。與之相對應，也形成灰巖水的局部富水區或強徑流帶[8]。

3 淮南煤田水文地質分區及各區水文地質特征

3.1 水文地質分區

根據第二級控水構造，可將淮南水文地質單元劃分3個分區(圖5)[8-9]，分別為：位于尚塘-明龍山斷層逆沖推覆構造帶上及以北為北區，目前在北區沒有生產礦井。

圖5 淮南煤田一級水文地質單元分區(北、中、南三區)圖

位于阜鳳斷層逆沖推覆構造帶上及以南為南區，位于南區主要煤田為淮南老礦區和新集礦區。

在阜風斷層逆沖推覆構造帶和尚塘-明龍山斷層逆沖推覆構造帶這兩帶之間的廣大區域為中區。中區包括潘謝礦區和阜東礦區。

3.2 各分區水文地質特征

三個分區中，南區和北區有較大相似性，都距離地表補給源較近，地層傾角較大，斷層發育，地下水徑流相對較快。而中區只能松散層補給，又有斷層阻礙，徑流條件差。

南區的TDS(溶解性總固體，又稱總礦化度)不超過1000 mg/L，中區的TDS都超過了1000 mg/L(見表1)。地下水的TDS值反映了地下水的徑流條件，地下水的徑流條件也在一定程度上決定了地下水的富水性。淮南煤田中區的TDS高于南區，也表明其徑流條件差，其富性要弱于南區和北區。如南區新集三礦XI西2孔資料表明，太灰q值為0.3514l/s.m，為富水性中等含水層，而中區太灰均為富水弱的含水層。

表1 淮南煤田太原組灰巖巖溶裂隙水化學特征統計表

3.3 各分區灰巖水防治策略

淮南煤田的三個水文分區中，南區開采歷史較長，已積累了大量的防治水經驗。由于北區與南區水文地質條件較為相似，在今后北區開采中，可以參考南區的防治水經驗。而目前大規模的開采的中區，其水文地質條件有別于南區，其徑流條件更差，富水性更弱，但由于中區開采埋深較大，地下水壓力較大，因此，在中區的防治水中，應更多以疏為主，疏堵相結合的方法。

在中區內，第二期次的斷層有較好的隔水性，而第三期次形成的斷層導水性較好，并且沿其走向方向陷落柱發育。因此，三期次斷層(NW向張性斷層)及其附近陷落柱是今后防治水的重點。

4 結束語

1)淮南煤田構造對地下水賦存控制特征顯著，不同級別的構造對灰巖水的控制作用不同。其中一級斷裂構造--邊界斷層導致淮南礦區成為一個獨立的水文地質單元，二級斷裂構造-推覆帶決定了區域灰巖水的補徑排關系，三級斷裂構造-區內中小型斷層影響了灰巖水的徑流條件。

2)根據第二級構造及其所控制的區域補徑排關系，將淮南煤田一級水文地質單元劃分為南區、北區和中區。其中，南區包括淮南礦區和新集礦區，中區包括潘謝礦區和阜東礦區。

3)淮南煤田的三個水文地質分區中，南區和北區徑流條件較好，中區徑流條件相對較差，富水性相對較弱。

4)今后主要開采區域為中區，其防治水方法要以疏放水為主，疏堵相結合。區內NW向張性斷層為地下水運移通道和巖溶陷落柱(帶)發育區域，為水害防治重點區域。

[1] 李佩全，劉登憲，李永軍.淮南礦區礦井水害調研分析[J]．華北科技學院學報，2008，5(1)：5-7．

[2] 姜松，朱文偉，蘇永榮，等.安徽省兩淮地區煤炭資源地質條件分區、分等初步研究[J].中國煤炭地質，2009，21(12)：64-67．

[3] 朱文偉，張品剛，張繼坤，等.安徽省兩淮煤田控煤構造樣式總結[J]，中國煤炭地質，2011，23(8)：49-52．

[4] 王桂梁，曹代勇，姜波，等.華北南部的逆沖推覆伸展滑覆與重力滑動構造-兼論滑脫構造的研究方法[M].徐州：中國礦業大學出版社，1992．

[5] 宋傳中，朱光，劉國生，等.淮南煤田的構造厘定及動力學控制[J].煤田地質與勘探，2005,33(1)：11-15．

[6] 張泓，鄭玉柱，鄭高升，等.安徽淮南煤田阜鳳推覆體之下的伸展構造及其形成機制[J]，煤田地質與勘探，2003，31(3)：1-4．

[7] 楊為民，黃文輝，等.安徽淮南煤田南北緣斷裂帶構造地球化學特征[J].現代地質，2002，16(3)：251-255．

[8] 程廣琪，劉登憲，傅先杰，等.淮南煤田北西向斷裂與巖溶陷落柱關系研究[J].煤炭科學技術.2013(10)：108-110．

[9] 周士榮.淮南煤田地下水類型及其特征[J]，安徽地質，2008，18(3)：221-224．

Study on the structure control actions to limestone water occurrence in Huainan coalfield

FU Xian-jie

(SDIC Xinji Energy Co.Ltd.，Huainan 232001，China)

In order to find out controlling features of structure to the limestone water occurrence in Huainan coalfield，the diversity of water conductivity in different tectonic periods was analyzed.Three different levels of the structure of Huainan coalfield were classified according to the controlling effects on underground water，and the three levels structure features and their control actions on limestone water were analyzed in detail.The Huainan coalfield hydrology geology units were divided into three different areas based on the second level structure features，and the hydrogeology features of these areas were analyzed.Finally，this paper proposed the corresponding water disaster prevention methods to coal mining，that is，in the central area (main mining area)，water disaster prevention mainly depends on dewatering，at the same time the dewatering should be combined with the plugging.And the fault and collapse column must be focused on.

Huainan coalfield；structure；limestone water；hydrogeology；water disaster prevention

2015-01-09

國家自然科學基金項目資助(編號：51374203)

傅先杰(1967-)，男，安徽舒城人，高級工程師，主要從事煤礦地測防治水技術方面的研究，E-mail：hnfxj1987@sina.com。

P641.4

A

1004-4051(2015)06-0142-05