云南省富源縣墨紅鎮天瑞煤礦水文地質條件淺析

(1.云南國土資源職業學院 云南 昆明 650000) (2.中國建筑材料工業地質勘查中心云南總隊 云南 昆明 650000)

云南省富源縣墨紅鎮天瑞煤礦水文地質條件淺析

鄧鐘敏1周濤2

(1.云南國土資源職業學院云南昆明650000) (2.中國建筑材料工業地質勘查中心云南總隊云南昆明650000)

富源縣墨紅鎮天瑞煤礦為新建中型礦山，可采煤層埋藏超過250m，全部隱伏于地下，本文結合野外項目，綜合調查分析了礦區地表水、地下水類型、斷裂帶水文地質特征，對礦區水文地質條件進行了分析，結果表明礦床及其頂、底板圍巖富水性弱，斷層構造較發育，斷層導水為礦床充水主要來源，對開采影響較大，水文地質條件中等復雜。

云南省煤礦;水文地質條件

一、礦區概況

煤炭是富源縣主要的礦產資源,其為全縣的經濟發展提供著重要支持;煤炭收入在全縣國民經濟中占據著重要比例1]。我國南方地區具有比較復雜的水文地質條件,給當地煤礦的開采帶來了一定的困難,很容易出現水災害[2]，富源縣墨紅鎮天瑞煤礦位于富源縣城189°方向，直線距離約為36公里處，行政區劃隸屬于富源縣墨紅鎮九河村委會所轄，礦區地理坐標：東經104°10′27″～104°11′42″；北緯25°22′30″～25°23′43″。礦區面積3.0913平方公里，開采標高開采標高1925m～2313.6m。天瑞煤礦為新建煤礦山，可采煤層埋藏超過250m，全部隱伏于地下，煤礦資源儲量為4566.0萬噸，設計利用資源量4049.35萬噸，設計可采資源量為3617.87萬噸。礦山設計開采規模為60萬噸/年，設計服務年限46.4年，產品方案為原煤，礦山規模為中型煤礦山。

二、地表水

礦區地處羊橋河右岸，地形切割強烈，降雨豐沛，區內溝谷縱橫，水系發育，主要分布有羊橋河及其支流馬板腸溝、白沙溝和響水箐溝。羊橋河和響水箐溝處于礦山采掘活動區之外，馬板腸溝和白沙溝流經采區，匯水面積3.76～6.18km2，旱季流量12.11升/秒，雨季流量180～300升/秒。礦山可采煤層埋藏較深，煤層與河流之間存在飛仙關組(T1f)、卡以頭組(T1k)和長興組(P2c)等多套砂泥巖弱裂含水層和相對隔水層，河水主要通過F1和F3破礦斷層下滲入井，會增大礦坑涌水量，對礦業活動安全有一定影響。

三、礦區地下水類型

結合含水層巖性特征、富水性及水力聯系，礦區地下水類型劃分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三類。分述如下：

1.孔隙水

賦存于松散的碎石、卵礫石、砂土及粉質粘土層中，以孔隙潛水為主，主要分布于礦區西部的羊橋河谷和山麓斜坡地帶及村莊周邊殘坡積土層較厚的地帶，含水層厚度0～15m，區域上泉水流量0.18～0.49升/秒，平均0.28升/秒，富水性較弱。

2.巖溶水

賦存于下三疊系永寧鎮組(T1y)灰巖、泥灰巖中，主要出露于礦區北西部，挾持于F2斷層與九河向斜之間，含水層巖性主要為泥灰巖及灰巖，厚度僅50m左右，分布范圍較小，集中在山頂之上，區域上此類地下水徑流模數M=8.85l/s.km2，富水性弱～中等，含水層距離礦山可采礦體垂直距離超過400m，間隔有飛仙關組(T1f)、卡以頭組(T1k)和長興組(P2c)等多套層狀砂泥巖弱裂隙含水層和相對隔水層，對礦山開采影響較小。

3.裂隙水

賦存于三疊系下統飛仙關組第四段至第一段(T1f4～T1f1)、卡以頭組(T1k)和二疊系上統長興組(P2c)、龍潭組(P2l)和二疊系上統峨嵋山組地層之中，由新至老分述如下：

①三疊系下統飛仙關組第四段(T1f4)砂巖裂隙含水層

出露礦區西部九河向斜軸兩翼，分布于F1斷層以西，含水層巖性以中厚層狀細砂巖、粉砂巖夾薄層泥巖為主，含水層厚度110.06m～126.85m，平均厚度118.46m，底部分布有厚度1～5m的紫紅色薄層狀泥巖，為相對隔水地層，阻隔地下水對礦坑的下滲和補給，本組含水層距離可采煤層最小距離約為350m，對礦床充水影響較小。

②三疊系下統飛仙關組第二、三段(T1f2+3)砂巖裂隙含水層

出露礦區北東部及南部，含水層巖性以中厚層狀細砂巖夾粉砂巖、泥質粉砂巖和泥巖薄層為主，厚176.90～193.78m，平均183.94m，淺部巖石風化裂隙發育，地下水賦存其中，以風化裂隙水為主，本組含水層下部為飛仙關組第一段(T1f1)泥巖隔水層，受其隔水作用影響，對礦坑的下滲補給量小，對采掘活動影響較小。

③三疊系下統飛仙關組一段(T1f1)泥巖隔水層

少部分出露于礦區中部F1以東及南東部，厚度57.80～88.80m，平均厚度69.92m，巖性為紫色、紫紅色粉砂質泥巖和泥巖，裂隙不發育，滲透性差，富水性弱，分布較連續，為厚度和層位較穩定的相對隔水地層，可有效阻隔上伏T1y、T1f4、T1f2+3等上伏含水層地下水下滲補給礦坑，對礦山開采較為有利。

④三疊系下統卡以頭組(T1k)砂巖裂隙含水層

主要出露礦區北部F2斷層以東，厚度87.67～116.61m，平均厚102.33m，含水層巖性為灰綠色、黃綠色中厚層狀粉砂巖、泥質粉砂巖，勘探鉆孔揭露該組地層節理、裂隙發育，出露面積較小，大部分隱伏于飛仙關組第1段(T1f1)相隔水層之下，依賴于大氣降水補給，補給量較小。簡易水文觀測鉆孔觀測水位標高2082.19m，抽水量為0.221l/s，單位涌水量為0.00502l/s.m，滲透系數為0.00452m/d，富水性弱。該含水層覆蓋于可采煤層之上，處于礦山開采導水裂隙影響帶內，為礦床間接充水含水層，開采后期導水裂隙蔓延至本組含水層后，會增加礦坑涌水量，對礦山開采有一定影響。

⑤二疊系上統長興組(P2c)砂泥巖弱裂隙含水層

覆蓋于煤系地層(P2l)之上，僅在礦區北部F1斷層東側有少量露頭，含水層巖性為淺灰色、灰白色薄至中厚層狀粉砂巖、泥質粉砂巖、泥巖和煤層，厚度60.72～97.88m，平均厚度84.41m，裂隙率為0.15%～1.12%，勘探鉆孔(ZK302)抽水量為0.155l/s，鉆孔單位涌水量為0.00338l/s.m(2.92m3/d)，滲透系數為0.0014m/d，滲透性差，富水性弱，本組含水層覆蓋于可采煤層之上，為C7煤層直接頂板，為礦床直接充水含水層，但地層泥質含量高，砂巖與泥巖相間產出，單層厚度小，砂巖富水而泥巖、煤層相對隔水，含水層總體富水性弱，水量小，為礦山間接充水含水層。

⑥二疊系上統龍潭組(P2l)砂泥巖弱裂隙含水層

為礦山可采煤層賦存層位，地表無出露，隱伏于二疊系上統長興組(P2c)弱裂隙砂泥巖含水層之下，含水層巖性為泥巖、粉砂質泥巖夾泥質粉砂巖、粉砂巖、細砂巖和煤層，厚度171.12～219.86m，平均厚度192.37m。勘探鉆孔(ZK302)抽水量為0.114l/s，鉆孔單位涌水量為0.00257l/s.m(合2.22m3/d)，滲透系數為0.001m/d，滲透性差，富水性弱，地下水的運營速度緩慢，地下水類型為HCO3—Na.K型。該含水層為可采煤層賦存層位，為礦床直接充水含水層，但地層泥質含量高，砂巖與泥巖相間，單層厚度小，泥巖、煤層相對隔水，總體富水性弱，對礦床充水有一定影響。

⑦二疊系上統峨嵋山組(P2β)玄武巖致密塊狀隔水層

地表無出露，隱伏于煤系地層之下(P2l)，巖性為深灰色～灰綠色致密塊狀玄武巖雜色凝灰巖，厚度大于120m，巖性堅硬、致密，裂隙不發育,為相對隔水層，對礦山開采影響小。

四、斷裂帶水文地質特征

評估區內分布有6條次級斷層構造，其中，F4、F5為界外斷層，F2、F6斷層為非破礦斷層，對礦山開采影響較小；F1、F3為破礦斷層，為潛在礦坑導水通道，對開采和礦床充水有一定影響。各斷層水文地質特征分述如下：

①F1正斷層：位于礦區中部，為南北走向正斷層，傾向西，傾角70°，斷距275m～465m，斷層破碎帶寬2.20m，由斷層角礫巖、糜棱巖構成，泥質膠結，膠結程度較好，斷層富水性和導水性較弱，屬相對隔水斷層。F1斷層為破礦斷層，直接導通礦坑和地表，是地表水和斷層兩側地下水進入礦坑的主要通道，受其勘探程度較低和斷層富水性差異性較大的影響，采動影響后斷層水和上覆T1k、T1f2+3等含水層中地下水通過斷層進入礦坑，對礦山開采影響大。

②F2正斷層：位于礦區中部F1斷層以西，南北走向，傾向西，傾角65°，斷距10～30m。斷層破碎帶寬2.11m，以斷層角礫巖、糜棱巖及斷層泥為主，物質組成比較復雜，泥質膠結，膠結程度較好。ZK303勘探鉆孔揭穿斷層破碎帶，鉆孔水位及消耗量無明顯變化，斷層富水性和導水性較弱。F2斷層規模較小，延伸不長，深部交于F3斷層，尖滅于T1k地層之中，未切割和破壞可采煤層，無礦山工程設施自斷層破碎帶通過，對礦山開采影響較小。

③F3逆斷層：位于礦區中部偏東，近南北走向，傾向南西，傾角73°，地層斷距5～10m，破碎帶寬約1.2m，由斷層角礫巖、糜棱巖構成，泥質膠結，膠結程度較好。ZK301鉆孔揭穿斷層破碎帶，鉆孔水位及消耗量無明顯變化，斷層富水性和導水性較弱。F3斷層切割破壞C7、C8、C9、C12和C14共計5層可采煤層，是煤層上覆主要含水層(T1k、T1f2+3)地下水進入礦坑的主要通道，對上述煤層開采和礦山第一、第二采區開采影響較大。

④F4正斷層：位于東礦界之外，呈南北走向，傾向東，傾角65°，斷距100～200m，破碎帶寬2～3m，為斷層角礫巖、糜棱巖組成，泥質膠結，程度中等，富水性中等。F4斷層處于礦界之外，距離礦山采掘活動區較遠，對開采活動影響較小。

⑤F5正斷層：位于西礦區之外，呈近南北向展布，走向218°，傾向北西，傾角72°，斷距60m～70m，破碎帶寬2～3m，消失于飛仙關組地層內，富水性中等，導水性較好。F5斷層處于礦界之外，距離礦山采掘活動區較遠，對開采活動影響較小。

⑥F6逆斷層：位于礦區中部,挾持于F1和F3斷層之間，為走向逆斷層，呈近南北向展布，斷層傾向東，傾角50°，斷距30m～40m，斷層破碎帶寬2.5m左右，為斷層角礫充填，泥質膠結。該斷層南端交于F1，北端交于F3，深部消失于卡以頭組地層內，未切割到煤系地層，對礦床充水影響小。

綜上所述，礦區斷層較發育，分布有6條斷層構造，以弱富水性和導水性的相對隔水斷層為主，其中F1和F3斷層切割和破壞可采煤礦，是上覆含水層和地表水入井的主要通道，斷層自身富水性較弱。需要說明的是，F1、F3斷層長度較大，受斷層富水性存在不均勻性的影響，在局部地段仍然存在形成局部富水的可能，開采接近斷層破碎帶時應加強斷層探放水工作，避免礦坑引發涌水災害。詳見圖1礦區水文地質剖面圖

五、水文地質條件淺析

礦區地處羊橋河右岸，營盤山北麓，地勢東高西低，地形切割較強烈，地表水系較為發育，礦區西部羊橋河為礦最低侵蝕基準面，可采煤礦全部賦存于最低侵蝕基準面之下。礦區地下水類型自上而下劃分為孔隙水、裂隙水和巖溶水3類，以裂隙水為主。礦山可采煤層賦存于龍潭組砂泥巖裂隙含水層中，埋藏較深，地表無可采煤層和煤系地層出露，鉆孔單位涌水量0.00257l/s.m富水性弱，為礦床直接充水含水層。礦床直接頂板為龍潭組(P2c)弱裂隙含水層，卡以頭組(T1k)處于采動導水裂隙帶內，P2c和T1k均為礦山間接充水水源，受T1k上覆T1f1泥巖隔水層的阻隔，上覆孔隙水和巖溶水的下滲補給量較小，礦山間接充水含水層(P2c和T1k)的富水性和透水性較弱，對礦床充水影響總體較小。礦床底板為峨嵋山組玄武巖，巖性堅硬、致密，完整度好，裂隙不發育，屬相對隔水層，對礦床充水影響小。礦區斷層構造較發育，F1和F3斷層為破礦斷層，是礦床上覆含水層和地表水體進入礦坑的主要通道，富水性和導水性弱～中等，受斷層富水性差異和采動破壞影響，斷層導水為礦坑充水的主要通道，對采掘活動安全影響大。

綜上所述，礦山可采煤層埋藏較深，礦床及其頂、底板圍巖富水性弱，斷層構造較發育，斷層導水為礦床充水主要來源，對開采影響較大，水文地質條件中等復雜。

[1]劉坤麗.煤炭市場變化對富源縣經濟發展的影響及對策研究[J].當代經濟,2017第5期.

[2]金曉,張影.煤礦水文地質條件及防治水研究[J].建材與裝飾,2016第33期.

鄧鐘敏(1984-)男，滿族，水工環工程師，講師，云南國土資源職業學院，主要從事地質教學工作。