拜城礦區3號礦井第四系水文地質特征

摘" 要：通過開展鉆探和水文孔抽水試驗等工作，結合以往水文地質資料，對拜城煤礦區3號礦井第四系水文地質特征綜合分析研究，發現礦井范圍內第4系基底發育規模不一的古沖溝，規模較大的古沖溝內第四系潛水富水性較強，總結了第四系潛水含水層富水性特征。對礦井今后第四系潛水含水層治理工作具有較好的指導作用，也為具有山前沖洪積扇蓋層類似條件的礦井防治水工作提供參考。

關鍵詞：礦井；第四系；水文地質特征

許多實踐表明，當礦井位于第四系與新近系等松散含水層水體威脅下時，當含水層富水性強，可能發生突發性涌水；當含水層富水性弱時，甚至可能發生潰砂事故。新疆拜城煤礦區3號礦井大面積被第四系覆蓋，掌握第四系松散層水文地質特征成為做好該煤礦防治水工作的必要條件。

1" 礦井概況

新疆拜城煤礦區3號礦井位于拜城縣的西北方向，鐵熱克鎮以西，距拜城縣直距離48 km，距鐵熱克鎮直距10 km。

1.1" 礦井地質環境

1.1.1 地形地貌

礦井位于天山西段南緣，基本為丘陵臺地、階地地貌，山體方向為NE向，總體上與地層走向一致，地勢具北高南低，西高東低的特點。西部為鐵列克河流通山前沖洪積扇頂位置，向南為沖洪積扇區戈壁荒灘，東部為低山，北部緊靠三疊系，地形較復雜。

1.1.2" 地表水系

礦井區內地表有鐵列克河流和數條沖溝。鐵列克河流由NW向折轉NE向流經礦井中北部，在礦井區東部改為EW向，流出礦井區，在鐵熱克鎮附近匯注卡普斯朗河，屬卡普斯浪河水系。鐵列克河發源于天山南麓，靠融化雪水、大氣降水、山區泉水補給，常年有水，受季節影響，流量動態變化顯著，河床最低標高為+1 890.385 m，為礦區最低侵蝕基準面。沖溝干涸無水，僅在雨后有少量流水，支沖溝流向近EW向，主沖溝流向NE向，與礦井內鐵列克河流向一致，在礦井東端匯入鐵列克河流。

3號礦井區東西長約5.49 km，南北寬約1.39 km，礦井面積為7.565 km2，東界以順發煤礦東邊界以東50～300 m為界，南界以順發煤礦以南80～400 m為界，西界以順發煤礦西邊界以西約1.4 km為界，北界以鐵列河以北上三疊統郝家溝組為界?。

1.1.3" 地層

第四系中更新統分布于礦井北部鐵列克河南岸陰坡處，為冰磧半膠結砂礫石層，巖性為火成巖、變質巖、沉積巖塊，礫徑1～3 cm，次圓狀，分選差，厚度0～80 m。第四系上更新統廣泛分布于礦井中西部、南部，為洪積松散礫石層，巖性為火成巖、變質巖、沉積巖和風化巖塊，礫徑2～4.5 cm，次圓狀，分選差，該組地層控制厚度0～191 m。第四系全新統沖洪積層主要沿鐵列克河以及沖溝內分布。主要由礫石、風化巖塊、砂、亞砂土組成。礫徑2-5 cm，次圓狀，分選差，河谷中最大厚度約20 m，一般約5.0 m[1]。

2" 鉆探工作成果

設計SWZK12，SWZK11，SWZK-01孔目的是探查井田西部第四系厚度及富水性。SWZK12孔在深101.79～120.24 m處揭露半膠結狀冰磧沉積，孔中無水；SWZK11孔在深105.81～114.24 m處揭露半膠結狀冰磧沉積，單位涌水量為0.783 L/s·m，滲透系數為6.103 m/d，水位標高為1 991.32 m；SWZK-01孔在深168.5 m揭露阿合組，單位涌水量3.877 L/s·m，滲透系數為5.645 m/d，水位標高為1 922.95 m。

3" 水文地質分析

3.1" 基巖古地貌特征

礦井區基巖面地勢北高南低，在基巖面上發育大小不一的古沖溝，較大一條古沖溝位于礦井區西南部，古沖溝與現代沖溝方位基本一致，走向SW向，古沖溝內砂礫石層較厚。

3.1.1 形態

洪積扇尖頂即河流流出山麓的谷口，山外寬廣的扇形外緣組成成分差異較大。當山區湍急的河流流出谷口，水流的搬運能力下降，巨石先停留下來，隨著水流越遠、越緩，搬運能力越弱，水中的石塊、粗砂、粘土依次沉降。洪積扇尖頂大多為粗顆粒砂石，到了外緣則演變成了細膩的砂粒粘土。

巖層間的縫隙會導致水流通過大地進入更深的地層。洪積扇頂端的礫石、粗砂顆粒大，孔隙多，呈篩子狀，使水分滲漏到更深的位置，因此土壤比較干燥。到了扇形外緣，土地由粉砂和粘土組成，滲水性差，就像在地下鋪設了隔水防滲膜一般，使水分停留在土地表面，保持扇緣土地濕潤，甚至抬高了地下水位，形成噴涌的泉水[2-3]。

3.1.2" 特點

洪積扇的扇頂相沉積物含大量礫石粗砂，透水性好，地形坡度大，潛水埋深較深。扇中相沉積物中細顆粒物逐漸增多，并有粘土夾層出現，透水性變差，地下水位埋深較淺，為潛水溢出帶。扇緣相沉積物顆粒更細，地勢變平，由于河流對潛水的排泄和蒸發，潛水埋深略微增大，為潛水下沉帶。

3.2" 第四系富水性

第四系全新統沖、洪積砂礫石潛水含水層主要分布于鐵列克河河床及兩側河漫灘中，由細砂、中砂、粗砂、卵石、漂石及人工耕地亞砂土組成。礫石以變質巖、花崗巖、火山噴發巖、灰巖及砂巖為主，結構松散，顆粒多呈滾圓狀，分選性差，礫徑5～50 cm，其它則為細礫及粉細砂，厚度為0～20 m，接受河水補給，水量豐富。東鄰區約10 km處的宏鑫煤礦區ZK5孔在該層抽水結果顯示，該層單位涌水量0.210 L/s·m，滲透系數2.847 m/d。在礦區東部低洼處該層出露泉水（2號泉水）涌水量為0.163 4 L/s，礦化度為0.424 g/L，涌水量為0.11 L/s，水質類型屬SO4·HCO3-Ca·Mg型水，現已干涸。該含水層為中等富水性含水層。

第四系上更新統洪積砂礫石潛水含水層主要分布于礦井南部2條現代沖溝溝谷和西部新擴界范圍內。沿沖溝呈條帶狀分布，自西向東縱切侏羅系，溝谷內及溝梁沉積較厚的砂礫石層，由礫石、卵石、粗砂組成。地層厚度自東向西逐漸增厚，厚度0～191 m，最大厚度據12-2孔揭露為191 m，礫石成分以火成巖、石灰巖、砂礫巖為主，多為次棱角-次圓狀，分選差，礫徑5～45 cm，結構松散，孔隙度大。

據SWZK-11孔、SWZK-01孔和以往1-1孔抽水試驗結果表明，該層富水不均一，富水性為弱-強分散分布。1-1孔對該層的抽水結果為：單位涌水量0.006 15 L/s·m，滲透系數0.0531 m/d，水位標高為1 968.80～1 968.85 m；SWZK-11孔對該層的抽水結果為：單位涌水量0.783 L/s·m，滲透系數為6.103 m/d，水位標高為1 991.32 m。SWZK-01孔對該層的抽水結果為：單位涌水量3.877 L/s·m，滲透系數為5.645 m/d，水位標高為1 922.95 m。該層含水層礦化度為6.278 g/L，水質類型為C1·SO4-Na·Mg型水。井田以南怡澤煤礦區ZK5孔在該層抽水結果，單位涌水量為0.020 7～0.75 L/s·m，滲透系數為5.9～28.5 m/d，水位標高為1 774.56～1 781.23 m，水質類型為HCO3·C1-Ca·Na型水。另據3號礦井新施工的主井揭露該含水層，初始涌水量8 m3/h，穩定涌水量3 m3/h，水位標高1 913.49 m。本礦井該層富水不均一，富水性弱-強。

含水層富水性不均一的主要原因是古沖溝直接接受鐵列克河流側向補給。在礦井東南部溝谷中形成下降泉群排水鐵列克河流，礦化度低、水質好，水交替條件較好，造成單位涌水量大，富水性中-強；在遠離古沖溝位置，第四系砂礫石層雖較厚，但接受大氣降水補給，造成1-1孔第四系砂礫石含水層抽水試驗單位涌水量小，富水性弱[4]。

從整個鐵列克礦區水力平衡情況分析，鐵列克河水水位高出基巖裂隙水水位101.04～111.50 m，基巖裂隙水水位高出卡普斯朗河水位38 m，地下水自北向南運移。說明鐵列克河為該礦區地下水主要補給區，而卡普斯朗河則為該礦區地下水排泄區。

礦區地下水主要補給源為礦區北界的鐵列克河水的側向補給，及礦區南部的2條現代沖溝中季節性水流垂直入滲補給。沖溝及河流均自西向東縱切三疊系和侏羅系煤層，河床及沖溝內沉積較厚的砂礫石層，地表水可通過第四系砂礫石層側向和垂直入滲補給基巖含水層，致使地表水與礦區地下水發生水力聯系[5-6]。

4" 結論

4.1 山前基巖古地貌

從第四紀開始，全球氣候出現明顯的冰期和間冰期交替，有多次大幅度的氣候冷暖交替和冰蓋規模的擴展或退縮時期，冰川活動過的地區，遺留有冰磧物，半膠結的粗粒冰磧沉積層相對隔水。山前沖洪積扇上發育規模不一的第四系古沖溝。

4.2" 古沖溝對第四系富水性影響

① 第四系古沖溝切割地層，基巖厚度變薄，古沖溝第四系厚度增厚；②第四系古沖溝礫石顆粒較大，透水性好，沿古沖溝形成第四系水富集區；③古沖溝第四系潛水位低于河流最低侵蝕基準面標高，水源補給充足；④第四系古沖溝潛水直接補給含煤地層含水層。

4.3" 古沖溝第四系潛水對礦井淺部煤層開采的影響

礦井淺部煤層開采形成的導水裂縫帶一旦導通第四系，第四系潛水含水層成為礦井直接充水含水層，若導水裂縫帶導通古沖溝潛水富集區，可能第四系潛水潰入礦井造成水災害事故。

參考文獻

[1]" " 劉國春.新疆拜城縣阿依冬可擋煤礦區地層及構造特征[J].新疆有色金屬，2014（2）：7-9.

[2]" " 蔣小偉，萬力，王旭升.區域地下水流理論進展[M]．北京：地質出版社，2013，78-85．

[3]" " 施雅風等.中國第四紀冰川與環境變化[M].石家莊：河北科學技術出版社.2006，241-262.

[4]" " 梁杏，張人權，牛宏，等．地下水流系統理論與研究方法的發展[J].地質科技情報，2012，31（5）：143-151．

[5]" " 梁杏，張人權，靳孟貴．地下水流系統：理論、應用、調查[M].北京：地質出版社，2015，34-57．

[6]" " 韓鵬飛，王旭升，張俊，等.近50a來新疆孔雀河灌區地下水流系統演變特征[J]地質科技通報，2022，41（1）：41-45.

Quaternary Hydrogeological Characteristics of No.3 Mine in Baicheng Mining Area

Pan Deng1， Liao Wuliang2

（1.The 8th Geological Brigade，Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development，Aksu，Xinjiang，843000，China;2.Xinjiang Baicheng Shunfa Mining Co.， Ltd.， Baicheng，Xinjiang，842300，China）

Abstract：Through drilling and hydrological hole pumping test， combined with previous hydrogeological data， comprehensive analysis and research on the hydrogeological characteristics of the Quaternary system in No. 3 Coal Mine in Baicheng Coal Mine Area， it is found that there are ancient gullies with different scales in the Quaternary basement within the scope of the mine， and the Quaternary phreatic aquifer in the larger ancient gullies has strong water yield. The water yield characteristics of the Quaternary phreatic aquifer are summarized. It has a good guiding role for the future treatment of the Quaternary phreatic aquifer of the mine， and also provides a reference for the mine water control work with similar conditions of the piedmont alluvial proluvial fan cover.

Key words： Mine; Quaternary; Hydrogeological characteristics