來遠普查區02號鉆孔涌水因素分析

陳黎明

(1.太原理工大學礦業工程學院，山西太原030024；2.山西省煤炭地質114勘查院,山西長治046011)

來遠普查區02號鉆孔涌水因素分析

陳黎明1,2

(1.太原理工大學礦業工程學院，山西太原030024；2.山西省煤炭地質114勘查院,山西長治046011)

根據普查區的基本地質特征及水文地質情況，對02號鉆孔涌水因素進行分析，以進一步查清鉆孔涌水情況，為以后的地質工作提供可靠資料。

來遠普查;鉆孔涌水;因素分析

1 地質背景

1.1 普查區地理

普查區位于沁水煤田西北部的山西省祁縣來遠鎮附近；地處山西省中部，太岳山脈北端。區內地形總體為東西高中間低，溝谷縱橫，地形起伏較大；最高點位于石佛窯村西北山峰頂，標高1632 m；最低點位于谷峪口村東昌源河谷，標高960 m，相對高差672.0m；為侵蝕強烈的中山區。普查區屬黃河水系汾河流域，流經普查區的昌源河為汾河支流，向北在城趙鎮匯入汾河。

1.2 普查區地層

普查區位于沁水煤田西北部，它與區域地層沉積規律一致，以元古界地層為結晶基底，向上依次沉積了下古生界(寒武系、奧陶系)、上古生界(石炭系、二疊系)、中生界(三疊系、侏羅系)地層，上第三系及第四系地層分布于山梁及溝谷中。區內地層出露條件較好，主要為三疊系下統和尚溝組（T1h）、中統二馬營組（T2er），第四系地層零星分布。

1.3 普查區構造

普查區位于華北斷塊區呂梁-太行斷塊沁水塊坳西北部次級構造單元普洞來源北北東向褶帶。沁水塊坳是呂梁－太行斷塊上最大的次級構造單元。為被斷裂圍限的四周翹起的次級褶皺發育的巨型坳褶帶。其東西兩側邊緣均向外側逆沖。反映了該塊坳是一個受水平擠壓而形成的坳褶。走向北北東，面積35000km2，主要形成于中生代燕山運動期，并遭受新生代喜馬拉雅運動的改造。

普查區主要以寬緩褶曲為主，產狀平緩，伴有少量斷層，無巖漿巖侵入，也無陷落柱存在。現將普查區主要構造敘述如下：

a.集林坪向斜。位于東團城-集林坪一帶。軸部出露和尚溝組及二馬營組地層。走向呈N30°E，西陡東緩,西翼傾角7°~12°,東翼傾角5°~8°。兩端延伸出區外,區內長8000m。

b.來遠背斜。位于來遠鎮-北關一帶。軸部出露和尚溝組及二馬營組地層。走向呈N30°E，兩翼基本對稱,傾角5°~8°。兩端延伸出區外,區內長11000m。

2 施工鉆孔涌水情況

山西省祁縣來遠普查區施工的02號鉆孔，位于紅子山隧道西南、北關村西北、昌源河西岸，東距208國道約500 m。該孔從2007年10月開鉆，采用無芯鉆進，開孔井徑94mm。當鉆至130m深度時，井內開始大量涌水，起初曾用水泥砂漿封孔兩次，透孔往下鉆進時繼續涌水，至297 m時水量不減，反而越來越大，以致于無法繼續進行鉆井施工，后曾考慮擴孔下套管的辦法進行止水，但擴孔后因水壓太大，套管無法下入，且井內水沿套管繼續上涌至鉆塔頂端，無法進行施工，請示有關部門之后停鉆。停鉆時對其涌水量、水頭高度及水質進行了測試和采樣，所獲得數據為：水頭高度為23.50 m，孔口涌水量為79.31m3/h。從02號孔采集的水樣進行分析的結果來看，水質類型為HCO3-—K++Na+型，PH值為8.3，礦化度為339 mg/L，總硬度為76.97（以CaCO3mg/L計）。經過對02號孔近9個月的觀測，該孔孔口涌水量仍然保持穩定。

3 鉆孔涌水地質因素分析

3.1 普查區主要含水層：

a.奧陶系中統巖溶裂隙含水層。主要由中厚層狀石灰巖、泥灰巖、角礫狀灰巖等組成。普查區內無出露。含水層可分為下馬家溝組，上馬家溝組、峰峰組。該含水層富水差異性較大，該含水層在區內未出露，埋藏深，遠離補給區，在區內補給條件差；從區域資料分析，該含水層為富水性中等強度的巖溶裂隙含水層。

b.石炭系上統太原組含水層。該含水層為碎屑巖夾碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層，普查區內無出露。主要含水層由數層砂巖裂隙含水層及K2、K3、K5灰巖巖溶裂隙含水層構成，其中K2為9+10號煤層頂板直接充水含水層。結合普查區及鄰區資料，該含水層除局部因構造影響富水外，一般富水性較弱。該含水層埋藏深，遠離補給區，在本區內補給條件差。

c.二疊系下統山西組砂巖裂隙含水層。為碎屑巖裂隙含水層，普查區內無出露。含水層主要由中-細粒砂巖組成。含水空間以構造裂隙為主，是2號煤層頂板直接充水含水層。該含水層埋藏深，在本區內補給條件差。

d.二疊系上統上石盒子組及石千峰組砂巖裂隙含水層。為碎屑巖裂隙含水層。含水層主要由粗-細粒砂巖組成。該含水層埋藏深，在本區內補給條件較差。

e.三疊系下統劉家溝組、中統二馬營組砂巖裂隙含水層。為碎屑巖裂隙含水層。含水層主要由粗-細粒砂巖組成。含水空間以風化裂隙及構造裂隙為主。當劉家溝組、二馬營組出露于地表時，形成基巖風化裂隙含水層。二馬營組在區內大片出露，劉家溝組受地形的切割在溝谷零星出露，主要接受大氣降水的補給，在河流附近可接受第四系孔隙含水層及河水的補給。

f.第四系松散層砂、礫含水層。為松散巖類孔隙含水層，含水層主要由砂、卵、礫石層等組成。主要分布于昌源河河谷及山間溝谷地帶，富水性差異較大。受分布位置補給條件及巖性組合的影響，局部富水性較好。

3.2 普查區主要隔水層

a.石炭系中統本溪組底至上統太原組9+10號煤層底隔水層：主要由泥巖、砂質泥巖、砂巖組成。阻隔奧陶系中統巖溶裂隙水對上覆煤層的影響。

b.二疊系、三疊系砂巖層間隔水層：由泥巖、鋁質泥巖等具塑性的巖石組成，平行分布于各砂巖含水層之間。與砂巖含水層形成平行復合結構，起到層間隔水作用，阻隔各砂巖含水層間垂向水力聯系。

3.3 構造與地下水的關系

02號鉆孔位于來遠背斜的東翼，地層相對平緩，且位于昌源河旁，地勢相對較低，由于來遠背斜的隆起，劉家溝組接受大氣降水及第四系含水層、地下水及河水的補給后向東運移形成具有一定水頭壓力的承壓水。

3.4 鉆孔涌水因素分析

鉆孔涌水層位為劉家溝組砂巖裂隙含水層，該含水層受地質構造及地形的影響，零星出露于地表，接受大氣降水，地表水及其他含水層的補給，形成具有一定水頭壓力的承壓水。

鉆孔位于河谷旁，地勢相對較低，當鉆孔揭露該含水層后，在水頭壓力的作用下，含水層的地下水涌出地表。

根據地質資料和鉆孔資料，經仔細分析認為，此次02號孔涌水原因是因揭露三疊系劉家溝組的強承壓含水層而導致地下水從孔口冒出。

4 結論

根據鉆孔揭露本勘查區三疊系劉家溝組的含水層為碎屑巖裂隙含水層，主要由粗-細粒砂巖組成，含水空間以風化裂隙及構造裂隙為主。受構造及地形的影響，形成具有一定水頭壓力的承壓水。此含水層具有強承壓性，水量大且穩定，補給來源充足。因此，在今后的地質工作中，應加強對劉家溝地層進行詳細的水文地質勘探工作，避免在鉆探施工等相關地質工作中造成不必要的損失。

Analyse of Water Burst from the No.2 Drillbole in Laiyuan Exploration Area

CHEN Li-ming1,2
(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024; 2.Coal Exploration 114 Team,Changzhi Shanxi,046011,China)

Based on the geological and hydrogeological Characteristics,the water burst from the No.2 drillbole is analydzed to understand the situation and accumulate reliable reference materials.

Laiyuan exploration;water burst from drillbole;analyse

book=55,ebook=4

TD742

A

編輯：劉新光

1672-5050（2010）01-0055-03

2009-11-20

陳黎明(1982—），男，湖南永州人，在讀工程碩士研究生，助理工程師，從事煤炭地質工作。