來(lái)遠(yuǎn)普查區(qū)02號(hào)鉆孔涌水因素分析

陳黎明

(1.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西太原030024；2.山西省煤炭地質(zhì)114勘查院,山西長(zhǎng)治046011)

來(lái)遠(yuǎn)普查區(qū)02號(hào)鉆孔涌水因素分析

陳黎明1,2

(1.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西太原030024；2.山西省煤炭地質(zhì)114勘查院,山西長(zhǎng)治046011)

根據(jù)普查區(qū)的基本地質(zhì)特征及水文地質(zhì)情況，對(duì)02號(hào)鉆孔涌水因素進(jìn)行分析，以進(jìn)一步查清鉆孔涌水情況，為以后的地質(zhì)工作提供可靠資料。

來(lái)遠(yuǎn)普查;鉆孔涌水;因素分析

1 地質(zhì)背景

1.1 普查區(qū)地理

普查區(qū)位于沁水煤田西北部的山西省祁縣來(lái)遠(yuǎn)鎮(zhèn)附近；地處山西省中部，太岳山脈北端。區(qū)內(nèi)地形總體為東西高中間低，溝谷縱橫，地形起伏較大；最高點(diǎn)位于石佛窯村西北山峰頂，標(biāo)高1632 m；最低點(diǎn)位于谷峪口村東昌源河谷，標(biāo)高960 m，相對(duì)高差672.0m；為侵蝕強(qiáng)烈的中山區(qū)。普查區(qū)屬黃河水系汾河流域，流經(jīng)普查區(qū)的昌源河為汾河支流，向北在城趙鎮(zhèn)匯入汾河。

1.2 普查區(qū)地層

普查區(qū)位于沁水煤田西北部，它與區(qū)域地層沉積規(guī)律一致，以元古界地層為結(jié)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(qū)內(nèi)地層出露條件較好，主要為三疊系下統(tǒng)和尚溝組（T1h）、中統(tǒng)二馬營(yíng)組（T2er），第四系地層零星分布。

1.3 普查區(qū)構(gòu)造

普查區(qū)位于華北斷塊區(qū)呂梁-太行斷塊沁水塊坳西北部次級(jí)構(gòu)造單元普洞來(lái)源北北東向褶帶。沁水塊坳是呂梁－太行斷塊上最大的次級(jí)構(gòu)造單元。為被斷裂圍限的四周翹起的次級(jí)褶皺發(fā)育的巨型坳褶帶。其東西兩側(cè)邊緣均向外側(cè)逆沖。反映了該塊坳是一個(gè)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(yùn)動(dòng)期，并遭受新生代喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)的改造。

普查區(qū)主要以寬緩褶曲為主，產(chǎn)狀平緩，伴有少量斷層，無(wú)巖漿巖侵入，也無(wú)陷落柱存在。現(xiàn)將普查區(qū)主要構(gòu)造敘述如下：

a.集林坪向斜。位于東團(tuán)城-集林坪一帶。軸部出露和尚溝組及二馬營(yíng)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(qū)外,區(qū)內(nèi)長(zhǎng)8000m。

b.來(lái)遠(yuǎn)背斜。位于來(lái)遠(yuǎn)鎮(zhèn)-北關(guān)一帶。軸部出露和尚溝組及二馬營(yíng)組地層。走向呈N30°E，兩翼基本對(duì)稱,傾角5°~8°。兩端延伸出區(qū)外,區(qū)內(nèi)長(zhǎng)11000m。

2 施工鉆孔涌水情況

山西省祁縣來(lái)遠(yuǎn)普查區(qū)施工的02號(hào)鉆孔，位于紅子山隧道西南、北關(guān)村西北、昌源河西岸，東距208國(guó)道約500 m。該孔從2007年10月開(kāi)鉆，采用無(wú)芯鉆進(jìn)，開(kāi)孔井徑94mm。當(dāng)鉆至130m深度時(shí)，井內(nèi)開(kāi)始大量涌水，起初曾用水泥砂漿封孔兩次，透孔往下鉆進(jìn)時(shí)繼續(xù)涌水，至297 m時(shí)水量不減，反而越來(lái)越大，以致于無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行鉆井施工，后曾考慮擴(kuò)孔下套管的辦法進(jìn)行止水，但擴(kuò)孔后因水壓太大，套管無(wú)法下入，且井內(nèi)水沿套管繼續(xù)上涌至鉆塔頂端，無(wú)法進(jìn)行施工，請(qǐng)示有關(guān)部門(mén)之后停鉆。停鉆時(shí)對(duì)其涌水量、水頭高度及水質(zhì)進(jìn)行了測(cè)試和采樣，所獲得數(shù)據(jù)為：水頭高度為23.50 m，孔口涌水量為79.31m3/h。從02號(hào)孔采集的水樣進(jìn)行分析的結(jié)果來(lái)看，水質(zhì)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(jì)）。經(jīng)過(guò)對(duì)02號(hào)孔近9個(gè)月的觀測(cè)，該孔孔口涌水量仍然保持穩(wěn)定。

3 鉆孔涌水地質(zhì)因素分析

3.1 普查區(qū)主要含水層：

a.奧陶系中統(tǒng)巖溶裂隙含水層。主要由中厚層狀石灰?guī)r、泥灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r等組成。普查區(qū)內(nèi)無(wú)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(qū)內(nèi)未出露，埋藏深，遠(yuǎn)離補(bǔ)給區(qū)，在區(qū)內(nèi)補(bǔ)給條件差；從區(qū)域資料分析，該含水層為富水性中等強(qiáng)度的巖溶裂隙含水層。

b.石炭系上統(tǒng)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(qū)內(nèi)無(wú)出露。主要含水層由數(shù)層砂巖裂隙含水層及K2、K3、K5灰?guī)r巖溶裂隙含水層構(gòu)成，其中K2為9+10號(hào)煤層頂板直接充水含水層。結(jié)合普查區(qū)及鄰區(qū)資料，該含水層除局部因構(gòu)造影響富水外，一般富水性較弱。該含水層埋藏深，遠(yuǎn)離補(bǔ)給區(qū)，在本區(qū)內(nèi)補(bǔ)給條件差。

c.二疊系下統(tǒng)山西組砂巖裂隙含水層。為碎屑巖裂隙含水層，普查區(qū)內(nèi)無(wú)出露。含水層主要由中-細(xì)粒砂巖組成。含水空間以構(gòu)造裂隙為主，是2號(hào)煤層頂板直接充水含水層。該含水層埋藏深，在本區(qū)內(nèi)補(bǔ)給條件差。

d.二疊系上統(tǒng)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(xì)粒砂巖組成。該含水層埋藏深，在本區(qū)內(nèi)補(bǔ)給條件較差。

e.三疊系下統(tǒng)劉家溝組、中統(tǒng)二馬營(yíng)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(xì)粒砂巖組成。含水空間以風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙為主。當(dāng)劉家溝組、二馬營(yíng)組出露于地表時(shí)，形成基巖風(fēng)化裂隙含水層。二馬營(yíng)組在區(qū)內(nèi)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(bǔ)給，在河流附近可接受第四系孔隙含水層及河水的補(bǔ)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(bǔ)給條件及巖性組合的影響，局部富水性較好。

3.2 普查區(qū)主要隔水層

a.石炭系中統(tǒng)本溪組底至上統(tǒng)太原組9+10號(hào)煤層底隔水層：主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖組成。阻隔奧陶系中統(tǒng)巖溶裂隙水對(duì)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(zhì)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(fù)合結(jié)構(gòu)，起到層間隔水作用，阻隔各砂巖含水層間垂向水力聯(lián)系。

3.3 構(gòu)造與地下水的關(guān)系

02號(hào)鉆孔位于來(lái)遠(yuǎn)背斜的東翼，地層相對(duì)平緩，且位于昌源河旁，地勢(shì)相對(duì)較低，由于來(lái)遠(yuǎn)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(bǔ)給后向東運(yùn)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(zhì)構(gòu)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(bǔ)給，形成具有一定水頭壓力的承壓水。

鉆孔位于河谷旁，地勢(shì)相對(duì)較低，當(dāng)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(jù)地質(zhì)資料和鉆孔資料，經(jīng)仔細(xì)分析認(rèn)為，此次02號(hào)孔涌水原因是因揭露三疊系劉家溝組的強(qiáng)承壓含水層而導(dǎo)致地下水從孔口冒出。

4 結(jié)論

根據(jù)鉆孔揭露本勘查區(qū)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(xì)粒砂巖組成，含水空間以風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙為主。受構(gòu)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(qiáng)承壓性，水量大且穩(wěn)定，補(bǔ)給來(lái)源充足。因此，在今后的地質(zhì)工作中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)劉家溝地層進(jìn)行詳細(xì)的水文地質(zhì)勘探工作，避免在鉆探施工等相關(guān)地質(zhì)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(zhì)工作。