蕭縣王大莊煤礦勘查區水文地質條件分析

吳衛星

（皖北煤電集團陜西金源礦業有限公司，陜西麟游721500）

蕭縣王大莊煤礦勘查區水文地質條件分析

吳衛星*

（皖北煤電集團陜西金源礦業有限公司，陜西麟游721500）

蕭縣王大莊煤礦勘查區位于淮北煤田中北部，宿州市蕭縣境內，其地層含水層較多，但對煤礦開采影響較大的是古近系第四含水層、二疊系煤系地層含水層、石炭系灰巖含水層以及區內各斷層；通過對勘查區水文地質的影響程度進行分析，初步判斷該區的水文地質條件。

富水性；含水層；水力聯系；斷層

1　地表水

勘查區內沒有較大的季節性河流，僅有大沙河、利民河等河渠。由西北流向東南，為濉河、沱河之上游，地表水受季節性影響較大，有可能對交通運輸、地面建筑帶來一定影響，而對礦床開采沒有直接影響。

2　含水層（組、段）水文地質特征

根據勘查區地層巖性特征、沉積環境、地下水賦存介質特征，可劃分為新生界松散層孔隙含水層（組），二疊系煤系地層砂巖裂隙含水層（段），石炭系太原組石灰巖巖溶裂隙含水層（段）及奧陶系石灰巖巖溶裂隙含水層（段）。

2.1新生界松散層含層（組）

勘查區二疊系煤系地層均被巨厚新生界松散層覆蓋，新生界松散層由新近系和古近系組成，大致趨勢自東南向西北逐漸增厚，兩極厚度180.80～240.75m，平均205.06m。自上而下可劃分4個含水層（組）。

2.1.1第一含水層（組）

底板埋深29.45～41.95m，平均埋深34.09m。含水砂層厚度8.45～24.40m，平均厚度15.47m。以灰黃色粉砂、細砂、粘土質砂為主，夾粘土及砂質粘土。

該含水層（組）上部屬潛水，下部屬弱承壓水，為多層結構的復合含水層（組）。主要受大氣降水和地表水體垂直滲透補給，地下水循環交替條件良好，水位隨季節變化大，主要排泄途徑為蒸發和人工開采。分布穩定，水質較差，不適合作供水水源。

2.1.2第二含水層（組）

底板埋深78.05～94.75m，平均埋深80.83m，含水砂層厚度8.40～19.40m，平均厚度13.07m。以淺黃色、深黃色細砂、粉砂、粘土質砂為主，夾粘土及砂質粘土。該層（組）砂層厚度變化較大，富水性中等。

2.1.3第三含水層（組）

底板埋深117.15～198.65m，平均埋深162.15m，含水砂層厚度7.55～39.25m，平均厚度21.71m。以棕黃色中細砂、粉砂為主，夾較厚粘土層。據相鄰朱樓井田H97孔抽水試驗∶q=0.105l/（s·m），K=0.3664m/d，富水性中等。

2.1.4第四含水層（組）

底板埋深180.80～240.75m，平均埋深205.06m。含水砂層厚度0～27.55m，平均厚度11.76m。巖性復雜，以灰色、褐黃色泥質砂礫、礫石、砂層為主，夾薄層粘土。沉積厚度受古地形影響，分布不穩定。西部較厚，而中部幾乎缺失。砂層薄，富水性較弱。

2.2二疊系煤系地層含水層（段）

二疊系含水層主要由砂巖、粉砂巖、煤層等組成，各含水層之間均為有效隔水層阻隔。含水層的富水性主要取決于巖層的裂隙發育程度、連通性和補給條件。地下水主要儲存和運移在以構造裂隙為主的裂隙網絡之中，以儲存量為主。總的來說以煤系砂巖裂隙含水層富水性較弱。

根據區域水文地質資料及本勘查區地層剖面巖性及其與可采煤層賦存的位置關系，自上而下可劃分為3個含水層（段）。

2.2.1二疊系上石盒子組底部（K3）砂巖裂隙含水層（段）

底板埋深732.50～1298.05m，平均埋深927.36m，該含水層（段）勘查區內大部分地段缺失。砂巖厚度4.00～19.50m，平均9.30m，巖性以灰白色，中、粗粒砂巖為主。K3砂巖為灰白色，硅質膠結，在下石盒子組頂部亦有中、粗粒砂巖分布。該層（段）砂巖厚度較大，砂巖裂隙發育不均。

2.2.2煤頂底板砂巖裂隙含水層（段）

底 板 埋 深 894.52～1432.00m，平 均 埋 深1152.05m。砂巖厚度2.00～22.00m，平均10.00m。巖性以灰白色、灰色中細粒砂巖為主，夾泥巖、粉砂巖，局部有少量巖漿巖。裂隙發育不均，鉆進過程中沒有鉆孔漏水現象，富水性較弱。

2.2.3煤頂底板砂巖裂隙含水層（段）

底 板 埋 深 1066.00～1175.30m，平 均 埋 深718.70m。以灰白色中、細粒砂巖為主，夾灰色粉砂巖及泥巖。砂巖厚度10.00～29.17m，平均19.69m。砂巖裂隙發育不均，鉆進過程中沒有發生漏水現象，富水性也較弱

2.3太原組石灰巖巖溶裂隙含水層（段）

本勘查區有4個鉆孔揭露太原組地層。含石灰巖11～12層，單層石灰巖厚度0.41～11.52m，石灰巖總厚度分別為36.34m、35.37m、40.97m，平均36m，占太原組地層總厚的23.6%，一灰厚度0.49～2.72m，平均1.24m，二灰厚度1.37～3.25m，平均2.40m，三灰厚度0.80～1.49m，平均1.08m，四灰厚度8.90～11.52m，平均9.88m，一—四灰累計厚度平均14.60m。四灰厚度大，含有燧石結核，底部常有薄煤層；六、七、八、九、十層石灰巖厚度薄且不穩定，有時兩層合并為一層；有巖漿巖侵入；十二層石灰巖厚度大，普遍發育有燧石條帶及結核，底部常有薄煤層。

巖溶裂隙發育具有不均一性，因此富水性也不均一。石灰巖巖溶裂隙在淺部較發育，向深部逐漸減弱。當巖溶裂隙發育時富水性較強，反之就弱。第一、二層石灰巖厚度小，第三、四層石灰巖厚度較大。一—四灰通常視為一個統一的含水層（段），作為10煤開采時防治水的主要對象。五—十三灰埋藏較深，距主采煤層較遠，巖溶裂隙不太發育，水動力條件相對較差，通常視為間接含水層段。

太灰含水層（段），是10煤層開采時安全生產的重大隱患。

2.4奧陶系石灰巖巖溶裂隙含水層（段）

區域厚度500m以上，巖性厚層狀石灰巖及白質灰巖，一般離煤層距離較遠，富水性強，但對煤礦生產影響不大。

3　各含水層的徑流、補給、排泄及水力聯系

3.1新生界松散層第一含水層（組）

該層（組）上部屬潛水，下部屬弱承壓水，為多層結構的復合含水層（組），主要靠大氣降水和地表水體垂直滲透補給，水位隨季節變化大，地下水由北西向南東徑流，徑流、補給、排泄條件好，處于地下水積極交替帶。主要排泄途徑為蒸發和人工開采。

3.2新生界松散層第二、三含水層（組）

二、三含均屬多層結構的承壓含水層（組），由于本區二含不發育，厚度小，補給排泄條件差，三含以區域層間徑流為主，垂直越流補給微弱，地下水補給排泄條件差。二者的排泄方式主要為側向徑流，其次二、三含上部也有相當部分水為人工開采。

由于三含之下有分布較穩定、隔水性能較好的三隔存在，使一、二、三含水與四含水及煤系水之間水力聯系很小。

3.3新生界松散層第四含水層（組）

四含屬承壓含水層，巖性主要是山麓沖洪積、殘坡積相沉積物，巖性復雜，厚度不一，地下水以水平徑流為主，補給、排泄條件差。

四含直接覆蓋在基巖各含水層之上，在天然狀態下與下伏基巖各含水層均有一定的水力聯系（主要在各基巖含水層露頭帶）。煤層開采以后四含水將通過淺部裂隙帶和采空冒裂帶裂隙滲入礦坑，引起四含水位下降。但總體上看，在自然條件下四含地下水水平徑流條件差，區域補給微弱，處于滯緩狀態。

3.4二疊系主采煤層間砂巖裂隙含水層（段）

二疊系含煤地層一般巖性較致密，砂巖裂隙大多不發育，富水性差，滲透性差，地下水運動極慢，深部及正常塊段砂巖裂隙水處于封閉狀態，補給、排泄條件差，主要為區域層間徑流、補給、排泄，同時淺部露頭帶接受新生界四含水緩慢滲入補給。在井巷開拓和煤層開采條件下，二疊系砂巖裂隙水以突水、淋水和涌水的形式向礦井排泄。

3.5太灰、奧灰巖溶裂隙含水層（段）

太灰、奧灰含水層以層間徑流、補給為主，在淺部灰巖露頭帶與四含水有接觸間互補關系，并通過斷層及斷層對口連接，地下水補給條件差，從水質上看，地下水運動緩慢。區域范圍內若出現大的水位差，則徑流、排泄、補給明顯。在開采條件下太灰水通過露頭與煤系含水層之間存在一定的水力聯系，太灰水可以部分間接地補給礦井，以10煤層底板涌水、突水的形式向礦井排泄，成為礦井排水的一部分被排放到地面。同時也說明了奧灰水與太灰水有一定的越流關系。

4　斷層的富水性和導水性

4.1斷層的富水性和導水性

本勘查區受區域構造影響區內次級褶曲及斷層較為發育。綜合鉆探、測井、地震資料，共組合斷層13條，全為正斷層。按落差大小分：H≥100m的斷層6條，50m＜H＜100m的斷層1條，另外H＜50m的斷層有6條。

根據鉆探揭露資料，斷層破碎帶厚度1～50m，一般多為泥質充填，巖性較混雜，主要為泥巖、粉砂巖及少量砂巖。擠壓和揉皺現象嚴重，巖芯較破碎，泥巖呈糜棱狀，砂巖呈碎塊狀、角礫狀。鉆探過程中未發生漏水現象，結合區域水文地質資料分析，斷層的富水性弱、導水性差。

4.2小斷層及構造裂隙的導水性和富水性

小斷層是指落差不大于5m的小斷層。本勘查區與濉蕭礦區其它礦井地質構造條件基本相似，受區域構造的影響，構造應力集中，小斷層較發育。

小斷層因其數量多，張性好，充填差，是基巖地下水良好的導水通道，相互聯結起到匯水網絡作用，可造成太灰內部，太灰與奧灰之間，太灰與煤系砂巖之間的水力溝通，是勘查區的主要控水構造之一。

總之，本勘查區斷層富水性弱，導水性差。同時也不排除某些斷層或斷層的某些部位存在富水性較強，導水性較好的可能性。

5　結論

綜上所述，新生界松散層四含勘查區范圍內大部分地段有分布，富水性弱，直接覆蓋在煤系地層之上，通過淺部基巖風化帶裂隙、空冒落帶裂隙與主采煤層底板砂巖裂隙有一定水力聯系，在留有防水煤柱的條件下，是礦井充水的重要補給水源之一。8煤層頂板砂巖裂隙含水層（段）是礦井充水的直接充水含水層，一般富水性較弱。10煤層開采時受灰巖水威脅嚴重。太灰、奧灰巖溶裂隙含水層具有水壓高、水量大的特征，防治水工程量較大，是礦井安全生產的重要隱患之一。斷層及構造裂隙對礦井充水起著控制作用，本勘查區斷層一般富水性弱，導水性差。

按照《煤、泥炭地質勘查規范》（DZ/T0215-2005）、《礦區水文地質工程地質勘探規范》（GR/12719-91）、參照《礦井水文地質規程》，大致了解了本勘查區為裂隙含水層充水、頂底板進水為主的礦床，水文地質條件屬中等類型，即Ⅱ類二型。

［1］安徽省煤田地質局第三勘探隊.蕭縣王大莊勘查區普查地質報告［R］.2013.

P641

A

1004-5716（2016）01-0117-03

2015-01-12

吳衛星（1979-），男（漢族），安徽淮北人，工程師，現從事礦井地質防治水工作。