2024年5月15日发(作者:弘怀思)
清镇市新店西二勘查区水文地质特征分析
佚 名
【摘 要】新店西二勘查区内主要含煤地层龙潭组上覆夜郎组二段岩溶裂隙水为矿
井间接充水水源,未来矿井充水水源主要以长兴组地层所含的岩溶裂隙水为主;充
水方式以渗水、滴水为主,局部会有淋水现象,水文地质条件中等。通过对勘查区
的水文地质工作,目的是查明矿区地下水文地质条件,进行水文地质特征分析,确
定矿床充水因素及预测涌水量,提出矿山防治水建议。%The Karst-fissure water
of the second member of Yelang Formation which is overlying on the main
coal-bearingstrata of Longtan Formation in Xindian West II exploration
area is the source of indirect damp-ness the future the
primary water source will be Karst-fissure water contained in strata of
Changxing Formation and the dampness penetration will be primarily
conducted by the means of weeping and dripping with the phenomenon
of water spraying in parts,and the hydrogeological condition was graded
as h hydrogeological works in the exploration area with
the aim of verifying the underground hydrogeological conditions in the
mining area,and based on the analysis on hydrogeological characteristics,
the author determines the dampness penetration factors of the deposit
and make some predictions on water yield,and he further gives some
advices on water treatment in mines.
【期刊名称】《矿产与地质》
【年(卷),期】2015(000)004
【总页数】6页(P535-540)
【关键词】勘查区;水文地质特征;充水因素;动态
【正文语种】中 文
【中图分类】TD167
新店西二勘查区位于清镇市北部,直距清镇市市区约37.5km,行政区划属新店镇
管辖。勘查区范围为一不规则的多边形,南北宽约2.2~3.5km,东西长3.2~
6.5km,面积19.91km2。
本区大地构造位置为扬子准地台的四级构造单元—贵阳复杂构造变形区。区内断
裂构造较发育(图1)。
区域地表水系属于长江水系乌江流域上游鸭池河支流。其中鸭甸河位于勘查区之西
1~4km,河水接受两侧支流、岩溶大泉及暗河水补给,勘查区东南部边界至鸭甸
河的最近距离不到1000m。在区域水文地质单元中处于鸭池河流域。该区地表碳
酸盐岩覆盖,地下水富水性受地层岩性场、地质构造场和水动力静流场的控制,具
有典型的岩溶地下水的特性。侵蚀基准面以上的岩层中地下水流场和地下水多处于
疏干状态,富水性差。
区内T1y2灰岩,T1m1、T1m2灰岩、白云岩等广泛分布,因气候、构造等因素
的影响,区内地表形成了典型的岩溶地貌。岩溶地貌以峰林地形及溶蚀洼地组合为
主。
勘查区地处鸭甸河北面,地形较为平缓,地势最高点为勘查区西部边界拐点8附
近的山顶处,标高+1478m,最低点在南部边界,标高约+1170m,区内最大高
差308m,一般高差在220m以内。最低侵蚀面位于勘查区西南部边界鸭甸河河
床,标高为+950m。由于勘查区位于三条河流的河间地块上,紧邻鸭甸河河谷,
河谷深切,且区内碳酸盐岩层岩溶极为发育,透水性好,因此侵蚀基准面以上的岩
层中地下水流场和地下水多处于疏干状态,富水性差。
勘查区内地表为灰岩和白云质灰岩覆盖,大气降水通过漏斗、落水洞补给地下水,
以构造裂隙带为通道径流,少部分在侵蚀洼地以侵蚀下降泉方式排泄于地表。地表
水地下水流向主要受区域最低侵蚀基准面的控制。
区内未发现大的地表水流(鸭甸河在勘查区外)及地表水体(水库)。在勘查区
b901号钻孔附近发现池塘,流量一般较小;区内地表水极为匮乏,受季节影响,
雨季山洪飞瀑,沟溪水暴涨,枯季流量较小或干涸。
按地下水的埋藏类型分,勘查区发育有潜水和承压水。根据含水层相对埋藏位置、
岩性条件、富水性等,可以判断在勘查区南部的王寨向斜冀部地层T1y2、P3c+l、
P2m的地下水具有承压性质,而T1m属于潜水。
2.3.1 岩层富水性特征
本区出露的地层由新至老分别为第四系(Q),下三叠统茅草铺组(T1m)、夜郎
组(T1y),上二叠统长兴组(P3c)、龙潭组(P3l),下二叠统茅口组(P2m)。
其中T1m、T1y2、P3c、P2m等岩溶含水层在区域上富水性较强,但由于该区地
处河谷斜坡地带,含水岩层富水性弱。
三叠系下统夜郎组玉龙山段(T1y2):出露在勘查区的西部,岩性以石灰岩为主,
底部夹少部分薄层状粉砂质泥岩,厚约312m,地表常形成峰丛、溶峰、悬崖峭壁、
溶洞、落水洞、岩溶漏斗及溶蚀洼地。从钻孔揭露岩芯情况来看,该层段岩芯水蚀
现象严重,局部溶蚀孔发育。含岩溶管道及岩溶裂隙水。地面泉水流量较小,均在
0.1L/s以下。该层为基岩层间裂隙溶隙水,岩溶管道及岩溶裂隙极为发育,透水
性好,且由于地层处于侵蚀基准面以上,岩层处于疏干状态,因此富水性弱,为弱
含水层。
三叠系下统夜郎组沙堡湾段(T1y1):岩性以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主,局
部间夹薄层灰岩、泥灰岩,一般厚32m。该段浅部发育裂隙水,受大气降水控制,
可视为上覆玉龙山段灰岩岩溶水与下伏长兴灰岩岩溶裂隙水的相对隔水层。
二叠系上统长兴组(P3c):岩性以石灰岩、燧石灰岩为主,顶部夹蒙脱石泥岩薄
层,一般厚42m。出露于勘查区的北部。该层含溶隙水,岩溶发育,透水性好,
不利于地下水的富集,且由于地层大部分处于侵蚀基准面以上,岩层多处于疏干状
态富水性弱,属于弱含水层。
二叠系上统龙潭组(P3l):岩性以碎屑岩为主,夹灰岩、泥灰岩、泥岩及煤层,
厚一般在179.98m。受F1断层影响在勘查区的北西部有少部分出露。该层为基岩
层间裂隙溶隙水,接受降雨补给能力稍好,该组总体富水性弱。
二叠系下统茅口组(P2m):岩性为中―厚层状石灰岩,偶夹硅质薄层,厚度不详,
从钻孔揭露的情况看该层裂隙发育,有方解石充填,岩溶不发育,未发现溶蚀孔及
水锈现象。该层岩溶不发育,仅含少量岩溶管道水,从岩芯上可看到岩溶裂隙都为
方解石填充,说明岩层透水性差,地下水处于滞留状态,岩层富水性弱,为弱含水
层。
2.3.2 断层水文地质特征
勘查区断裂构造较为发育,共有26条断层,其中23条为地面断层,3条为隐伏
断层。落差大于50m的达10条。
构造破碎带的导水与隔水性能,决定于应力性质、岩性、断裂带破碎程度及胶结程
度等因素。断裂带的富水性与构造切割的地层富水性密切相关。所以同一断裂带,
由于上述因素不同,各段表现的导水性能各异。
区内F25逆断层,地面出露于勘查区北部,为NE―SW 走向,长度为5.6km,倾
角16°,断距大于500m,其中有5个钻孔揭露F25断层,断层位置未发生漏水,
水位正常。
F26正断层,出露于勘查区中部,为NE―SW走向,长度5.5km,倾向NW,倾
角17°~74°,断距10~220m。他们使断层两盘的9号、13号煤层与玉龙山灰
岩、茅口灰岩对口接触,从而对勘查区中部9号、13号煤层的开采构成威胁。
勘查区内F001、F24、F47、F46断层,他们可使13#煤层与茅口灰岩对口接触,
从而对13号煤层开采构成威胁。
综上所述,本区内含煤地层中的断层多为弱导水断层,富水性弱,地下水在自然流
场条件下发生断层导水的可能性较小,对煤矿床充水影响不大。但断层破碎带内岩
石破碎,断层角砾岩胶结较差,受人工采矿活动影响,易于导通,是今后煤矿开采
过程中煤矿床充水的主要通道。
本区野外地表水地下水动态长期观测工作与野外工期同步,对具代表性泉点进行每
隔5~10天一次的水文长观,从观测结果看其流量动态变化:地表水、地下水靠
大气降水补给,动态变化与大气降水密切相关,水量变化的丰、枯季与雨、旱季变
化成正比。每年5月中、下旬流量开始回升;6~10月为最大值;10~12月进入
平水期,流量、水位逐步递减,次年1月份降到最低值,其间出现2~3次谷低,
而地下水流量6~8月最大,1~5月最小甚至干涸断流。地下水动态与大气降水
变化基本一致,其峰值一般滞后1~2天,见图2。从钻孔简易水文观测来看,地
下水总体流向勘查区西南部,在勘查区西部水力坡度较大,东部水力坡度减小,最
终汇入鸭甸河。
此外,从表1可知,勘查区内地下水、地表水枯、丰季变化幅度大,动态类型属
极不稳定型。以大气降水补给为主,一般表现为枯季流量小,雨季流量大,而暴雨
后突增等特点;严格受降雨控制,季节性变化明显。
3.1.1 地表水
区内冲沟较为发育,受大气降水控制,地表水、地下水水位流量随季节变化剧烈。
勘查区西部边界的鸭甸河,河床及河流流经地发育的地层为三叠系的碳酸盐岩及碎
屑岩。地表水通过补给主要充水上覆含水层,然后由上覆含水层间接补给主要充水
层,成为矿井充水的间接水源。
3.1.2 地下水
(1)夜郎组(T1y):夜郎组第三段岩性主要为紫红色和灰绿色的粉砂质泥岩,
厚度约22m,减弱了上覆茅草铺组和下伏夜郎组二段的水力联系,为相对隔水层。
夜郎组二段主要为中厚层状灰岩,厚度约312m,虽然为弱含水层,但是为煤系地
层上覆主要含水层。夜郎组一段岩性主要为粉砂质泥岩,厚度约32m,为相对隔
水层,阻断了上覆夜郎组二段和下伏长兴组的水力联系。
在自然状态下夜郎组对矿井充水影响较小,但在煤矿开采过程中,顶板的垮塌,岩
层采矿,造成断层破碎带出现结构变化时,可能形成地下水的良好通道才会对矿井
充水,故夜郎组二段岩溶裂隙水为矿井间接充水水源。
(2)长兴组(P3c):长兴虽然为弱含水层,但是长兴灰岩的岩溶裂隙水是含煤
地层的直接充水含水层,为今后采矿过程中防水的重点。
(3)龙潭组(P3l):龙潭组地层为主要充水含水层,根据104孔(+977.88m)
分层水位观测,其分层水位标高972.28m左右,高于西侧边界鸭甸河河床标高
(+950m)22.28m,为承压水,但本身只有少量砂岩裂隙水及煤层裂隙水,而
且水量来源十分有限,对矿井充水威胁不大。
(4)茅口组(P2m):为区内煤矿床的间接充水含水层,根据104孔(+
975.71m)分层静止水位观测,其分层水位标高950m左右,而13号煤层距茅口
组距离20.61~58.67m,平均距离37.90m。煤系底板平均标高在+600m,底板
承压3.43Mpa。根据突水系数公式计算得出煤层底板突水系数为0.091。在煤系
被构造破坏的地段,底板茅口突水可能性较大。在底板未受构造扰动的地段,底板
茅口突水可能性较小。但是在开采过程中,经采矿工程的扰动,底板茅口突水的可
能性比较大。因此在未来的采矿过程中应注意防治底板茅口突水。
(5)T1y2和P3c地层岩溶含水层虽然本身富水性不强,但是由于T1y2和P3c
的岩层裸露,且岩溶极为发育,在地表多形成封闭的岩溶洼地,暴雨期汇集地表径
流集中转入地下,在矿坑顶板冒落导水裂隙带贯通岩溶空间的条件下,可能导致矿
井的集中充水。
3.2.1 基岩节理、裂隙
通过地质钻探资料,区内基岩节理、裂隙较发育,这些是连通含水地层与煤层的天
然通道。
3.2.2 采煤冒落、裂隙带
未来煤矿的开采过程中,由于煤层大面积的开采,必将引起大量的采矿裂隙出现,
这些人工裂隙将会是沟通含水地层与煤层的良好通道。
由于区内煤层顶板为半坚硬岩类,倾角在6°~15°,顶板管理考虑为全部陷落。
据经验公式有:H冒=(4~5)M
式中:M―累计煤层采厚,n―煤分层层数
9号煤层厚0.32~5.20m,平均2.08m。H冒=8.36~10.40m;H导=25.10m。
由于9号煤层距夜郎组二段底界平均约118m,距长兴底界平均约69m。根据冒
落带、导水带高度计算结果:9号煤层开采后冒落带、导水裂隙带一般不会波及长
兴组和夜郎组地层。
13号煤层厚0.14~2.06m,平均0.91m。H冒=2.73~3.64m;H导=13.85m。
由于13号煤层距9号煤层平均约49m。据H冒、H导计算结果:13号煤层开采
冒落带、导水裂隙带不会波及到9号煤层。
3.2.3 断裂带导水性
断层的导水性与断层带内岩石和断层带两盘岩石的富水性密切相关,当断层将上、
下含水层对口接触时,则会产生水平导水,而断层将上、下盘为隔水层接触时则不
会产生导水。
区内F26正断层出露于勘查区中部,走向NE~SW,长度5.5km,倾向 NW,倾
角17°~74°,断距10~220m,可使断层两盘的9号、13号煤层与玉龙山灰岩、
茅口灰岩对口接触,从而对9号、13号煤层开采构成威胁;F52、F51、F49、
F325断层可使9、13号煤层与茅口灰岩对口接触,对9号、13号煤层开采构成
威胁;F001、F24、F47、F46断层可使13号煤层与茅口灰岩对口接触,对13号
煤层开采构成威胁。
由上可见,区内落差较大断层构成9号、13号煤层与玉龙山灰岩或茅口灰岩对口
接触,对矿井开采产生较大充水影响,未来矿井生产时应留设足够的断层防水煤柱,
以保证安全。
3.2.4 钻孔封闭
本次勘查过程中未要求进行钻孔启封试验。如果有封闭不良钻孔存在,它们可能成
为沟通地表水、地下水与矿井的通道。
龙潭组地层为直接充水含水层,其富水性弱,未来矿井出水方式主要以渗水、滴水
为主,局部会有淋水现象,在今后开采过程中,应加强区内断层导水性的研究工作,
预防断层带附近发生突水现象。
3.4.1 预算方法
本区探矿许可证范围面积19.91km2,根据设计要求和煤炭资源/储量计算结果,
设计先期开采地段范围为F26断层上盘,开采9号煤层,最低海拔标高为+700m,
矿区主要充水含水层最大疏干深度也在这一标高上。勘查区煤矿拟建规模为60万
吨/年,为此,本次勘探时对矿井先期开采地段进行涌水量预算,根据勘探过程中
取得的资料,采用比拟法进行矿井涌水量预算,参照矿山为新店西一勘查区北部边
界附近茂源煤矿(表2)。
茂源煤矿生产规模为6万吨/年,勘查区开采面积0.4468km2。主采煤层为9号
煤,目前开采水平为+800m。和未来新店西二勘查区矿井先期开采地段水平相近。
据该矿排水量观测资料,枯季涌水量为120m3/d,雨 季 涌 水 量 为 520m3/d,
一 般 涌 水 量 为230m3/d。
本次矿坑涌水量比拟法预算公式为:
式中:Q―第一水平开采时矿坑涌水量(m3/d);
F―F26断层上盘9号煤层,煤层水平投影最大开采面积,为4.10(km2);
S―预测未来水位降低值477.50m;(据b203、b201、b502、b601、b702五孔
龙潭、长兴组分层静止水位观测,平均地下水位埋深标高1177.50m)
Q0―茂源煤矿矿坑涌水量,最大520m3/d,正常230m3/d;
F0―茂源煤矿开采面积,为0.4468km2;
S0―茂源煤矿水位降低值为100m。
3.4.2 预算结果评价
比拟法是利用茂源煤矿矿井涌水量资料,该矿已生产近10年,大气降水及老窑水
通过采动冒裂带等途径直接进入矿井,其岩石渗透性能增大,此法所计算的涌水量
反映了矿井开采后水文地质条件的变化,较为接近生产实际。
根据比拟法预算结果,矿坑正常涌水量Q=4612m3/d,最大涌水量Q=
10427m3/d。
综上所述,矿坑涌水量具有动态变化特征,其涌水量除与当地地形、地貌、岩性、
构造、降雨、岩石的透水性、富水性、补给径流排泄条件有直接的关系外,还与井
筒巷道布置方式、掘进方法、采煤方法、采空区面积、顶板管理等有一定的关系。
因此,本次工作推荐作为矿山设计的矿坑正常涌水量为4612m3/d,最大涌水量
为10427m3/d。
综上所述,由于勘查区内主要含煤地层龙潭组上覆夜郎组组碎屑岩地层隔水性较好,
一般龙潭组上部煤层与上覆的夜郎组、茅草铺组等中―强岩溶含水层之间水力联系
较弱,其岩溶裂隙水对煤矿床开采影响较小。但长兴组直接覆盖龙潭组上部,是煤
矿床的直接充水含水层,其岩溶裂隙水对煤矿上部开采有一定的影响。因此未来矿
井充水水源主要以龙潭组、长兴组地层所含的基岩裂隙水、部分岩溶裂隙水为主,
充水方式以渗水、滴水为主。
本矿床属充水水源以含煤层基岩裂隙充水为主,充水方式以顶板孔隙、基岩裂隙充
水为主的水文地质条件中等的矿床。
本区含煤地层中的断层多为弱导水断层,富水性弱,地下水在自然流场条件下发生
断层导水的可能性较小,对煤矿床充水影响不大。但断层破碎带内岩石破碎,断层
角砾岩胶结较差,其工程质量较差,受人工采矿活动影响,易于导通,是今后煤矿
开采过程中充水的主要通道。矿井疏排水设计时应充分考虑上述因素的影响及对异
常情况进行分析和研究,并在今后生产中及时修正涌水量值,合理选择排水设备。
使其更符合开采区水文地质条件,从而保障矿井安全生产。
【相关文献】
[1]徐彬彬,何明德.贵州煤田地质[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.
[2]周伟,温书鹏,唐娟,等.贵州省清镇市新店西二勘查区煤炭勘探报告[R].2013.
2024年5月15日发(作者:弘怀思)
清镇市新店西二勘查区水文地质特征分析
佚 名
【摘 要】新店西二勘查区内主要含煤地层龙潭组上覆夜郎组二段岩溶裂隙水为矿
井间接充水水源,未来矿井充水水源主要以长兴组地层所含的岩溶裂隙水为主;充
水方式以渗水、滴水为主,局部会有淋水现象,水文地质条件中等。通过对勘查区
的水文地质工作,目的是查明矿区地下水文地质条件,进行水文地质特征分析,确
定矿床充水因素及预测涌水量,提出矿山防治水建议。%The Karst-fissure water
of the second member of Yelang Formation which is overlying on the main
coal-bearingstrata of Longtan Formation in Xindian West II exploration
area is the source of indirect damp-ness the future the
primary water source will be Karst-fissure water contained in strata of
Changxing Formation and the dampness penetration will be primarily
conducted by the means of weeping and dripping with the phenomenon
of water spraying in parts,and the hydrogeological condition was graded
as h hydrogeological works in the exploration area with
the aim of verifying the underground hydrogeological conditions in the
mining area,and based on the analysis on hydrogeological characteristics,
the author determines the dampness penetration factors of the deposit
and make some predictions on water yield,and he further gives some
advices on water treatment in mines.
【期刊名称】《矿产与地质》
【年(卷),期】2015(000)004
【总页数】6页(P535-540)
【关键词】勘查区;水文地质特征;充水因素;动态
【正文语种】中 文
【中图分类】TD167
新店西二勘查区位于清镇市北部,直距清镇市市区约37.5km,行政区划属新店镇
管辖。勘查区范围为一不规则的多边形,南北宽约2.2~3.5km,东西长3.2~
6.5km,面积19.91km2。
本区大地构造位置为扬子准地台的四级构造单元—贵阳复杂构造变形区。区内断
裂构造较发育(图1)。
区域地表水系属于长江水系乌江流域上游鸭池河支流。其中鸭甸河位于勘查区之西
1~4km,河水接受两侧支流、岩溶大泉及暗河水补给,勘查区东南部边界至鸭甸
河的最近距离不到1000m。在区域水文地质单元中处于鸭池河流域。该区地表碳
酸盐岩覆盖,地下水富水性受地层岩性场、地质构造场和水动力静流场的控制,具
有典型的岩溶地下水的特性。侵蚀基准面以上的岩层中地下水流场和地下水多处于
疏干状态,富水性差。
区内T1y2灰岩,T1m1、T1m2灰岩、白云岩等广泛分布,因气候、构造等因素
的影响,区内地表形成了典型的岩溶地貌。岩溶地貌以峰林地形及溶蚀洼地组合为
主。
勘查区地处鸭甸河北面,地形较为平缓,地势最高点为勘查区西部边界拐点8附
近的山顶处,标高+1478m,最低点在南部边界,标高约+1170m,区内最大高
差308m,一般高差在220m以内。最低侵蚀面位于勘查区西南部边界鸭甸河河
床,标高为+950m。由于勘查区位于三条河流的河间地块上,紧邻鸭甸河河谷,
河谷深切,且区内碳酸盐岩层岩溶极为发育,透水性好,因此侵蚀基准面以上的岩
层中地下水流场和地下水多处于疏干状态,富水性差。
勘查区内地表为灰岩和白云质灰岩覆盖,大气降水通过漏斗、落水洞补给地下水,
以构造裂隙带为通道径流,少部分在侵蚀洼地以侵蚀下降泉方式排泄于地表。地表
水地下水流向主要受区域最低侵蚀基准面的控制。
区内未发现大的地表水流(鸭甸河在勘查区外)及地表水体(水库)。在勘查区
b901号钻孔附近发现池塘,流量一般较小;区内地表水极为匮乏,受季节影响,
雨季山洪飞瀑,沟溪水暴涨,枯季流量较小或干涸。
按地下水的埋藏类型分,勘查区发育有潜水和承压水。根据含水层相对埋藏位置、
岩性条件、富水性等,可以判断在勘查区南部的王寨向斜冀部地层T1y2、P3c+l、
P2m的地下水具有承压性质,而T1m属于潜水。
2.3.1 岩层富水性特征
本区出露的地层由新至老分别为第四系(Q),下三叠统茅草铺组(T1m)、夜郎
组(T1y),上二叠统长兴组(P3c)、龙潭组(P3l),下二叠统茅口组(P2m)。
其中T1m、T1y2、P3c、P2m等岩溶含水层在区域上富水性较强,但由于该区地
处河谷斜坡地带,含水岩层富水性弱。
三叠系下统夜郎组玉龙山段(T1y2):出露在勘查区的西部,岩性以石灰岩为主,
底部夹少部分薄层状粉砂质泥岩,厚约312m,地表常形成峰丛、溶峰、悬崖峭壁、
溶洞、落水洞、岩溶漏斗及溶蚀洼地。从钻孔揭露岩芯情况来看,该层段岩芯水蚀
现象严重,局部溶蚀孔发育。含岩溶管道及岩溶裂隙水。地面泉水流量较小,均在
0.1L/s以下。该层为基岩层间裂隙溶隙水,岩溶管道及岩溶裂隙极为发育,透水
性好,且由于地层处于侵蚀基准面以上,岩层处于疏干状态,因此富水性弱,为弱
含水层。
三叠系下统夜郎组沙堡湾段(T1y1):岩性以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主,局
部间夹薄层灰岩、泥灰岩,一般厚32m。该段浅部发育裂隙水,受大气降水控制,
可视为上覆玉龙山段灰岩岩溶水与下伏长兴灰岩岩溶裂隙水的相对隔水层。
二叠系上统长兴组(P3c):岩性以石灰岩、燧石灰岩为主,顶部夹蒙脱石泥岩薄
层,一般厚42m。出露于勘查区的北部。该层含溶隙水,岩溶发育,透水性好,
不利于地下水的富集,且由于地层大部分处于侵蚀基准面以上,岩层多处于疏干状
态富水性弱,属于弱含水层。
二叠系上统龙潭组(P3l):岩性以碎屑岩为主,夹灰岩、泥灰岩、泥岩及煤层,
厚一般在179.98m。受F1断层影响在勘查区的北西部有少部分出露。该层为基岩
层间裂隙溶隙水,接受降雨补给能力稍好,该组总体富水性弱。
二叠系下统茅口组(P2m):岩性为中―厚层状石灰岩,偶夹硅质薄层,厚度不详,
从钻孔揭露的情况看该层裂隙发育,有方解石充填,岩溶不发育,未发现溶蚀孔及
水锈现象。该层岩溶不发育,仅含少量岩溶管道水,从岩芯上可看到岩溶裂隙都为
方解石填充,说明岩层透水性差,地下水处于滞留状态,岩层富水性弱,为弱含水
层。
2.3.2 断层水文地质特征
勘查区断裂构造较为发育,共有26条断层,其中23条为地面断层,3条为隐伏
断层。落差大于50m的达10条。
构造破碎带的导水与隔水性能,决定于应力性质、岩性、断裂带破碎程度及胶结程
度等因素。断裂带的富水性与构造切割的地层富水性密切相关。所以同一断裂带,
由于上述因素不同,各段表现的导水性能各异。
区内F25逆断层,地面出露于勘查区北部,为NE―SW 走向,长度为5.6km,倾
角16°,断距大于500m,其中有5个钻孔揭露F25断层,断层位置未发生漏水,
水位正常。
F26正断层,出露于勘查区中部,为NE―SW走向,长度5.5km,倾向NW,倾
角17°~74°,断距10~220m。他们使断层两盘的9号、13号煤层与玉龙山灰
岩、茅口灰岩对口接触,从而对勘查区中部9号、13号煤层的开采构成威胁。
勘查区内F001、F24、F47、F46断层,他们可使13#煤层与茅口灰岩对口接触,
从而对13号煤层开采构成威胁。
综上所述,本区内含煤地层中的断层多为弱导水断层,富水性弱,地下水在自然流
场条件下发生断层导水的可能性较小,对煤矿床充水影响不大。但断层破碎带内岩
石破碎,断层角砾岩胶结较差,受人工采矿活动影响,易于导通,是今后煤矿开采
过程中煤矿床充水的主要通道。
本区野外地表水地下水动态长期观测工作与野外工期同步,对具代表性泉点进行每
隔5~10天一次的水文长观,从观测结果看其流量动态变化:地表水、地下水靠
大气降水补给,动态变化与大气降水密切相关,水量变化的丰、枯季与雨、旱季变
化成正比。每年5月中、下旬流量开始回升;6~10月为最大值;10~12月进入
平水期,流量、水位逐步递减,次年1月份降到最低值,其间出现2~3次谷低,
而地下水流量6~8月最大,1~5月最小甚至干涸断流。地下水动态与大气降水
变化基本一致,其峰值一般滞后1~2天,见图2。从钻孔简易水文观测来看,地
下水总体流向勘查区西南部,在勘查区西部水力坡度较大,东部水力坡度减小,最
终汇入鸭甸河。
此外,从表1可知,勘查区内地下水、地表水枯、丰季变化幅度大,动态类型属
极不稳定型。以大气降水补给为主,一般表现为枯季流量小,雨季流量大,而暴雨
后突增等特点;严格受降雨控制,季节性变化明显。
3.1.1 地表水
区内冲沟较为发育,受大气降水控制,地表水、地下水水位流量随季节变化剧烈。
勘查区西部边界的鸭甸河,河床及河流流经地发育的地层为三叠系的碳酸盐岩及碎
屑岩。地表水通过补给主要充水上覆含水层,然后由上覆含水层间接补给主要充水
层,成为矿井充水的间接水源。
3.1.2 地下水
(1)夜郎组(T1y):夜郎组第三段岩性主要为紫红色和灰绿色的粉砂质泥岩,
厚度约22m,减弱了上覆茅草铺组和下伏夜郎组二段的水力联系,为相对隔水层。
夜郎组二段主要为中厚层状灰岩,厚度约312m,虽然为弱含水层,但是为煤系地
层上覆主要含水层。夜郎组一段岩性主要为粉砂质泥岩,厚度约32m,为相对隔
水层,阻断了上覆夜郎组二段和下伏长兴组的水力联系。
在自然状态下夜郎组对矿井充水影响较小,但在煤矿开采过程中,顶板的垮塌,岩
层采矿,造成断层破碎带出现结构变化时,可能形成地下水的良好通道才会对矿井
充水,故夜郎组二段岩溶裂隙水为矿井间接充水水源。
(2)长兴组(P3c):长兴虽然为弱含水层,但是长兴灰岩的岩溶裂隙水是含煤
地层的直接充水含水层,为今后采矿过程中防水的重点。
(3)龙潭组(P3l):龙潭组地层为主要充水含水层,根据104孔(+977.88m)
分层水位观测,其分层水位标高972.28m左右,高于西侧边界鸭甸河河床标高
(+950m)22.28m,为承压水,但本身只有少量砂岩裂隙水及煤层裂隙水,而
且水量来源十分有限,对矿井充水威胁不大。
(4)茅口组(P2m):为区内煤矿床的间接充水含水层,根据104孔(+
975.71m)分层静止水位观测,其分层水位标高950m左右,而13号煤层距茅口
组距离20.61~58.67m,平均距离37.90m。煤系底板平均标高在+600m,底板
承压3.43Mpa。根据突水系数公式计算得出煤层底板突水系数为0.091。在煤系
被构造破坏的地段,底板茅口突水可能性较大。在底板未受构造扰动的地段,底板
茅口突水可能性较小。但是在开采过程中,经采矿工程的扰动,底板茅口突水的可
能性比较大。因此在未来的采矿过程中应注意防治底板茅口突水。
(5)T1y2和P3c地层岩溶含水层虽然本身富水性不强,但是由于T1y2和P3c
的岩层裸露,且岩溶极为发育,在地表多形成封闭的岩溶洼地,暴雨期汇集地表径
流集中转入地下,在矿坑顶板冒落导水裂隙带贯通岩溶空间的条件下,可能导致矿
井的集中充水。
3.2.1 基岩节理、裂隙
通过地质钻探资料,区内基岩节理、裂隙较发育,这些是连通含水地层与煤层的天
然通道。
3.2.2 采煤冒落、裂隙带
未来煤矿的开采过程中,由于煤层大面积的开采,必将引起大量的采矿裂隙出现,
这些人工裂隙将会是沟通含水地层与煤层的良好通道。
由于区内煤层顶板为半坚硬岩类,倾角在6°~15°,顶板管理考虑为全部陷落。
据经验公式有:H冒=(4~5)M
式中:M―累计煤层采厚,n―煤分层层数
9号煤层厚0.32~5.20m,平均2.08m。H冒=8.36~10.40m;H导=25.10m。
由于9号煤层距夜郎组二段底界平均约118m,距长兴底界平均约69m。根据冒
落带、导水带高度计算结果:9号煤层开采后冒落带、导水裂隙带一般不会波及长
兴组和夜郎组地层。
13号煤层厚0.14~2.06m,平均0.91m。H冒=2.73~3.64m;H导=13.85m。
由于13号煤层距9号煤层平均约49m。据H冒、H导计算结果:13号煤层开采
冒落带、导水裂隙带不会波及到9号煤层。
3.2.3 断裂带导水性
断层的导水性与断层带内岩石和断层带两盘岩石的富水性密切相关,当断层将上、
下含水层对口接触时,则会产生水平导水,而断层将上、下盘为隔水层接触时则不
会产生导水。
区内F26正断层出露于勘查区中部,走向NE~SW,长度5.5km,倾向 NW,倾
角17°~74°,断距10~220m,可使断层两盘的9号、13号煤层与玉龙山灰岩、
茅口灰岩对口接触,从而对9号、13号煤层开采构成威胁;F52、F51、F49、
F325断层可使9、13号煤层与茅口灰岩对口接触,对9号、13号煤层开采构成
威胁;F001、F24、F47、F46断层可使13号煤层与茅口灰岩对口接触,对13号
煤层开采构成威胁。
由上可见,区内落差较大断层构成9号、13号煤层与玉龙山灰岩或茅口灰岩对口
接触,对矿井开采产生较大充水影响,未来矿井生产时应留设足够的断层防水煤柱,
以保证安全。
3.2.4 钻孔封闭
本次勘查过程中未要求进行钻孔启封试验。如果有封闭不良钻孔存在,它们可能成
为沟通地表水、地下水与矿井的通道。
龙潭组地层为直接充水含水层,其富水性弱,未来矿井出水方式主要以渗水、滴水
为主,局部会有淋水现象,在今后开采过程中,应加强区内断层导水性的研究工作,
预防断层带附近发生突水现象。
3.4.1 预算方法
本区探矿许可证范围面积19.91km2,根据设计要求和煤炭资源/储量计算结果,
设计先期开采地段范围为F26断层上盘,开采9号煤层,最低海拔标高为+700m,
矿区主要充水含水层最大疏干深度也在这一标高上。勘查区煤矿拟建规模为60万
吨/年,为此,本次勘探时对矿井先期开采地段进行涌水量预算,根据勘探过程中
取得的资料,采用比拟法进行矿井涌水量预算,参照矿山为新店西一勘查区北部边
界附近茂源煤矿(表2)。
茂源煤矿生产规模为6万吨/年,勘查区开采面积0.4468km2。主采煤层为9号
煤,目前开采水平为+800m。和未来新店西二勘查区矿井先期开采地段水平相近。
据该矿排水量观测资料,枯季涌水量为120m3/d,雨 季 涌 水 量 为 520m3/d,
一 般 涌 水 量 为230m3/d。
本次矿坑涌水量比拟法预算公式为:
式中:Q―第一水平开采时矿坑涌水量(m3/d);
F―F26断层上盘9号煤层,煤层水平投影最大开采面积,为4.10(km2);
S―预测未来水位降低值477.50m;(据b203、b201、b502、b601、b702五孔
龙潭、长兴组分层静止水位观测,平均地下水位埋深标高1177.50m)
Q0―茂源煤矿矿坑涌水量,最大520m3/d,正常230m3/d;
F0―茂源煤矿开采面积,为0.4468km2;
S0―茂源煤矿水位降低值为100m。
3.4.2 预算结果评价
比拟法是利用茂源煤矿矿井涌水量资料,该矿已生产近10年,大气降水及老窑水
通过采动冒裂带等途径直接进入矿井,其岩石渗透性能增大,此法所计算的涌水量
反映了矿井开采后水文地质条件的变化,较为接近生产实际。
根据比拟法预算结果,矿坑正常涌水量Q=4612m3/d,最大涌水量Q=
10427m3/d。
综上所述,矿坑涌水量具有动态变化特征,其涌水量除与当地地形、地貌、岩性、
构造、降雨、岩石的透水性、富水性、补给径流排泄条件有直接的关系外,还与井
筒巷道布置方式、掘进方法、采煤方法、采空区面积、顶板管理等有一定的关系。
因此,本次工作推荐作为矿山设计的矿坑正常涌水量为4612m3/d,最大涌水量
为10427m3/d。
综上所述,由于勘查区内主要含煤地层龙潭组上覆夜郎组组碎屑岩地层隔水性较好,
一般龙潭组上部煤层与上覆的夜郎组、茅草铺组等中―强岩溶含水层之间水力联系
较弱,其岩溶裂隙水对煤矿床开采影响较小。但长兴组直接覆盖龙潭组上部,是煤
矿床的直接充水含水层,其岩溶裂隙水对煤矿上部开采有一定的影响。因此未来矿
井充水水源主要以龙潭组、长兴组地层所含的基岩裂隙水、部分岩溶裂隙水为主,
充水方式以渗水、滴水为主。
本矿床属充水水源以含煤层基岩裂隙充水为主,充水方式以顶板孔隙、基岩裂隙充
水为主的水文地质条件中等的矿床。
本区含煤地层中的断层多为弱导水断层,富水性弱,地下水在自然流场条件下发生
断层导水的可能性较小,对煤矿床充水影响不大。但断层破碎带内岩石破碎,断层
角砾岩胶结较差,其工程质量较差,受人工采矿活动影响,易于导通,是今后煤矿
开采过程中充水的主要通道。矿井疏排水设计时应充分考虑上述因素的影响及对异
常情况进行分析和研究,并在今后生产中及时修正涌水量值,合理选择排水设备。
使其更符合开采区水文地质条件,从而保障矿井安全生产。
【相关文献】
[1]徐彬彬,何明德.贵州煤田地质[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.
[2]周伟,温书鹏,唐娟,等.贵州省清镇市新店西二勘查区煤炭勘探报告[R].2013.