吉林省伊通滿族自治縣煤礦二井礦區涌水量預測

龔慶紅

吉林省水文地質調查所，吉林 長春 130012

吉林省伊通滿族自治縣煤礦二井礦區位于吉林省伊通滿族自治縣大孤山鎮柴家崗子和楊樹林境內侯家屯南，地理坐標：東經125°04′56″～125°06′39″，北緯43°15′47″～43°16′49″。礦井面積2.886 5 km2，開采深度標高+180～+100m。礦區地勢平坦開闊，略有起伏，地勢東南高西北低。

1 水文地質特征

1.1 自然地理條件

本區屬北寒溫帶大陸性干旱半干旱季風氣候，其特點是：四季分明，春季干燥多風、夏季濕熱多雨，秋季涼爽多晴天，冬季寒冷漫長。多年平均降水量623mm，降水量多集中在6、7、8月份，年蒸發量1 444.8mm，夏季極端最高氣溫36 ℃，冬季極端最低氣溫-38 ℃，年平均氣溫4.7 ℃，結凍期由11月份初至翌年3月末，凍土層深度1.5～1.8m。春秋季節多西南風，冬季多西北風，最大風速可達20m/s。

礦區地勢較平坦開闊，略有起伏。地勢呈東南高西北低，海拔一般245～265m，相對高差20m左右。礦區內西北部為二級階地，東南部為波狀告地，礦區南部為丘陵區，北部有大孤山，海拔431m。該區屬遼河流域上游，水系較發育，主要有小子河及楊樹河。小子河由東南向西北流淌，流經礦區北東3 km的大孤山鎮，匯入二龍山水庫。楊樹河流量隨季節性變化明顯，枯水期流量甚小，可斷流豐水期流量達100.30m3/d。

1.2 礦區水文地質

根據地下水的賦存條件、水理性質及水力特征，區內地下水主要為松散巖類孔隙水，碎屑巖類裂隙孔隙水和基巖風化帶網狀裂隙水三種類型。現敘述如下：

1.2.1 松散巖類孔隙水

（1）河谷階地砂、砂礫石，孔隙潛水∶分布于楊樹河，小子河河谷階地。含水層巖性為第四系全新統和上更新沖積砂、砂礫石層，水位埋深1.67～6.75m，微具承壓性，單井涌水量1 016.40～4 435.5m3/d（水量豐富）、100～500m3/d（水量中等）水化學類型為HCO3-Ca型水，礦化度為0.29 g/L。該層地下水主要接受大氣降水補給，排泄方式以河水和垂向為主。

（2）波狀臺地砂礫石孔隙承壓水∶分布于浪狀臺地上，含水層巖性為粉細砂、砂礫石層，厚度邊南向北逐漸增加，水位埋深8.50～37.00m，水頭高度7～23m。水化學類型為HCO3-Ca、Na型水，礦化度為0.15 g/L。該層地下水主要接受大氣降水補給，以側向徑流為主要排泄方式。

1.2.2 碎屑巖類裂隙孔隙承壓水

該類型地下水埋藏于第四系之下，含水層巖性為伊通組、粉砂巖、中細砂巖等，水位埋深1.00～24.00m。按其富水性可分為兩個富水等級，水量豐富區，主要分布在大孤山鎮北部；單井了涌水量1 843.20m3/d，水量中等區，在區內廣泛分布，含水層較厚，但巖性顆粒細，泥質弱膠結，透水性差，單井涌水量3 02.4m3/d（降深20m）。地下水水化學類型為HC03-Ca型，礦化度為0.25 g/L。該層地下水以側向徑流補給為主，因上部第四系含水層與下部含水層連通，也有第四系孔隙水滲入補給。

1.2.3 基巖風化帶網狀裂隙水

分布于礦區南部的丘陵區，含水層巖性為華力西期花崗巖和奧陶系變質巖，風化帶裂隙深度一般30～50m。由于長期風化作用，裂隙較發育，泉流量一般0.39～0.079 L/s，水量貧乏。地下水化學類型為HCO3-Ca型，礦化度0.13～0.26 g/L。大氣降水是主要補給來源，多以泉的形式排泄出地表。

2 主要含煤地層含水層，隔水層巖性描述

第三系伊通組為主要含煤地層，共有可采煤層三層。

第一可采煤層：埋深40～180m左右，頂板以粉砂巖、細砂巖為主，厚度8～10m，為含水層。底板以泥巖為主，次為粉砂質泥巖，厚度3～8m，為隔水層。

第二可采煤層：埋深80～240m左右，頂板以砂巖為主，厚度9～20m，為含水層。底板以泥巖為主，次為粉砂質泥巖，厚度3～10m。

第三層可采煤層：埋深略大于第二層，第二層可采煤層底板為第三層的頂板，為隔水層。第三可采煤層底板以泥巖為主，局部為砂巖，厚度8～11m，埋藏深度90～260m，據鉆孔分層抽水資料，含煤砂巖段含水層泥質弱膠結，單井涌水量254.64m3/d。

3 礦區斷層破碎帶導水性

3.1 斷層性質

礦區東南邊緣斷層貫穿整個槽地，是控制槽地形成、發展及含煤地層的賦存狀態的邊界大斷裂。其走向為北東（60°左右），傾向北西，傾角大于70°，落差大于500m。

3.2 斷層破碎帶導水性

碎碎帶導水性取決于破碎帶性質及巖性；在井下巷道發現的小斷層突水點，水流狀態呈涌流，測得流量220.56m3/d。

4 礦區涌水量計算

本區礦區涌水量預測采用裘布依公式計算和預測開采深度167m的影響半徑和礦區疏干影響范圍，并利用比擬法，試驗測試和大井法計算礦區涌水量。

4.1 比擬法

根據實測礦井實際開采89m的實測最大涌水量，預測礦井開采深度167m時礦坑排水量。

Q。—實測礦井涌水量（m3/h）；

S。—礦井水位降深（m）；

F。—開采面積（km2）；

S—礦井設計降深（m）；

F—設計開采面積（km2）

4.2 礦區實測涌水量

經抽水試驗測試礦井正常涌水量為98m3/h，最大涌水量為16m3/h。

4.3 大井法

Q —礦區涌水量（m3/d）

K —含水層滲透系數（m3/d）

H —水柱高度（m）；

表1 礦區疏干量計算結果表Table 1 Calculation results of drainage amount ofmining area

M —含水層厚度（m）；

R。—排水時水位影響半徑（m）；

r0—礦區大井半徑（m）；

F。—疏干面積（m2）；

d —隔水邊界至開采井距離，d=600m。

礦區涌水量計算，當開采深度為167m時采用比擬法計算結果為309.95m3/h；大井法計算結果為293.73m3/h，兩者較接近，應選用平均值301.84m3/h作為礦區預測涌水量。

5 結論

本礦區位于大孤山鎮以南的河谷階地上，計算區內地形地貌為了河谷階地，波狀臺地和丘陵。其中河谷階地砂礫石孔隙水富水性為1 000～5 000m3/d；波狀臺地砂礫石孔隙承壓水富水性100～1 000m3/d；丘陵風化帶網狀裂隙水富水性＜1 L/s。礦區范圍內覆于第四系之下的第三系碎屑巖類裂隙孔隙承壓水富水性為100～1 000m3/d。

礦區涌水量計算采用三種方法，即比擬法、抽水試驗實測和大井法。計算結果為采礦垂直深度89m時最大涌水量為160m3/h。當采礦垂直深度167m時，最大涌水量為301.84m3/h，預測的礦區涌水量可作為礦區疏干排水的依據。

[1] 吉林省水文地質調查所.吉林省伊通縣農田供水水文地質勘察報告[R]. 1981