貴州某礦區開采水文地質特征分析

陳斐兒 鮮志娟 黃 佩

（貴州大學喀斯特環境與地質災害防治教育部重點實驗室，貴州 貴陽 550025）

1 礦井概況

貴州某煤礦為擴能煤礦，礦井設計生產能力45萬t/a，面積2.125 5km2。采用走向長壁后退式采煤方法，放炮落煤回采工藝，全部垮落法管理頂板。礦區以侵蝕溶蝕型中山地貌為主，地勢北高南低。礦區沖溝發育，山脊與溝谷交替展布，巖石風化程度高。貴州是全國煤礦水文地質類型復雜和極復雜礦井數量最多的省份之一，在煤礦開采過程中，各種充水水源通過各種充水通道在不同充水程度的影響下進入礦井［1-2］，因此在礦井開采前，查明區內水文地質條件，對礦區水文地質特征及充水因素分析，為礦區水文地質工作提供有力的地質依據，同時也為處在同一水文地質單元相似礦區周緣煤礦的礦井充水、突水災害相供技術指導，保障煤礦安全生產。

2 含煤地層巖性特征

龍潭組（P3l）為礦區內主要含煤地層，由西北至東南條帶狀出露于礦區中南部，為一套海陸交互相沉積。根據其巖性組合可劃分為下、上二段：

下段（P3l1）：由灰一深灰色粉砂巖、細砂巖、粉砂質泥巖、泥巖及煤層組成，含煤4～17層，一般11層左右，其中可采煤層3層，分別為4、5、7號煤層，底部為3.86～7.36m厚的凝灰巖與峨嵋山玄武巖分界。厚度176.68～201.52m，平均198.42m。

上段（P3l2）：由灰色、紫灰色、灰黃色薄至中厚層狀泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質灰巖、灰巖、泥巖及煤層組成。含煤2～7層，一般4層左右，其中可采煤層2層，即1、3號煤層。厚度36.55～60.83m，平均47.73m。

3 地質構造

礦區構造單元屬揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱畢節北東向構造變形區。區內未見較大斷裂構造。野馬川向斜，軸向從西向東由北83°西轉向東南向，軸線向北突出呈弧形，長50km，寬2～8km，軸部出露地層多為三疊系下統永寧鎮組。南西翼地層傾角13～48°。北東翼地層傾角平緩，一般為10～35°，西端及中部斷裂較發育。礦區內煤層傾角西20°，東25°。

4 礦區水文地質特征

4.1 地下水類型

4.1.1 巖溶裂隙水：含水層位為三疊系下統永寧鎮組（T1yn），巖性主要為灰色薄至中厚層狀泥質灰巖、灰巖組成。含巖溶裂隙、管道水，富水性強。

4.1.2 基巖裂隙水：主要賦存于飛仙關組（T1f）、龍潭組（P3l）的砂巖、泥巖及峨眉山玄武巖組（P3β）的玄武巖中。飛仙關組（T1f）、龍潭組（P3l）在地表淺部強風化帶的風化節理裂隙發育，地下水賦存于節理裂隙中，而在強風化帶下部基巖中，含水巖組由含水層（砂巖、灰巖、泥質灰巖）與隔水層（粉砂巖及粘土巖）相間組成，巖組含水性極其微弱，為弱含水層，可視為相對隔水層。峨眉山玄武巖組（P3β）的地表淺部強風化帶風化裂隙發育，可賦存地下水，但越往深部含水性越差，富水性越弱，是較好的隔水層。

4.1.3 松散巖類孔隙水：主要賦存于第四系（Q）坡殘積、沖洪積物中，巖性為含碎塊石、粘土，厚度0～15m，含孔隙水，受季節影響明顯，動態變化較大，局部地段的第四系孔隙水對煤礦開采有影響。

4.2 含水巖組及其富水性

4.2.1 松散巖類含水巖組

第四系（Q）為弱含水層，主要為坡殘積、沖洪積物等，分布于緩坡、溝谷及低洼地帶，厚度為0～15m不等，含孔隙水，受季節影響明顯，動態變化較大。

4.2.2 碳酸鹽巖巖溶裂隙水含水巖組

為區內的三疊系下統永寧鎮組（T1yn），出露于礦區外北部向斜軸部，由灰色薄至中厚層狀泥質灰巖、灰巖組成。該層含巖溶裂隙、管道水，含水較豐富，富水性強。地下水的水質類型為HCO3—Ca型，礦化物0.137g/l，pH值7.09。

4.2.3 基巖裂隙水含水巖組

為區內的二疊系上統峨嵋山玄武巖組（P3β）、龍潭組（P3l），三疊系下統飛仙關組（T1f）。

飛仙關組（T1f）：出露于極廣，巖性為粉砂巖、泥質粉砂巖、細砂巖等。厚度397.59～492.23m，一般437.20m。出露于礦區北部大部分地區，山高坡陡，局部形成陡崖。礦區無泉點出露。該層含基巖裂隙水，富水性弱。

龍潭組（P3l）：出露于礦區南部及邊緣，為礦區內含煤地層，巖性為灰-深灰色粉砂巖、細砂巖、粉砂質泥巖、泥巖，夾泥巖及煤層，厚度176.68～201.52m，平均198.42m。一般表層透水而不含水，深部含裂隙潛水或裂隙層間水，富水性較弱。為煤層直接充水含水層。

峨眉山玄武巖組（P3β）：巖性為深灰色、墨綠色、灰綠色玄武巖，厚度＞400m。含少量基巖裂隙水，富水性弱。為相對隔水層。

4.3 地下水補給、逕流與排泄

礦區內的地下水主要靠大氣降水補給，次為老窯積水。大氣降水一部分蒸發回到大氣層，另一部分通過裂隙下滲補給地下水。地下水的流向受巖性、構造的控制，總體流向為北西向。

5 充水因素分析

5.1 大氣降水

礦區內大氣降水是礦井充水主要因素，含煤地層裸露，直接受大氣降水補給，其充水強度和降水的強度及持續時間有著密切聯系，一般沿風化裂隙或開采后形成塌陷和地裂縫滲入礦井，裂隙發育地段礦井充水會有所增加。

5.2 地下水

礦井直接充水含水層為飛仙關組和龍潭組，其富水性較弱，充水的力度和強度與降雨的大小、強度和持續時間有關，也與該層的水文地質特征及上覆地層的風化裂隙發育程度密切相關，對此，礦井開采時應注意氣象及上覆地層裂隙的變化，做好疏排水工作。

5.3 地表水

礦區位于野馬川向斜南翼西段，匯水面積大，沖溝接受雨季較大面積大氣降水匯入，水量較大，沖溝附近的網狀、脈狀裂隙密集，與煤層風氧化帶直接接觸，礦井沿沖溝一帶開采煤層時，沖溝水可能沿風氧化帶、裂隙等滲入或突入礦井，為礦井開采的直接充水水源。

5.4 老窯及老采空區積水

礦區老窯開采普遍，主要開采1、5號煤層，一般沿煤層斜井開拓，獨眼井居多，開采深度30～100m，水平距離200m左右。老窯積水是不可忽視的地下水體，其巷道越長，廢棄時間越長，所積水量越大，區內老窯較多，具有一定的連通性，一旦被穿透，便可造成突發性的透水事故，應引起高度重視。注意老窯積水的防治工作，留設足夠的防水煤柱。

6 結論

通過該礦區水文地質特征以及充水因素分析，為礦區今后水文地質工作勘查重點指出方向，在防治水害的同時，注意礦井水的綜合利用，除弊興利，實現排供結合，保護礦區地下水資源和環境。

［1］吳濤，司慶超，王濟洲.煤礦酸性礦井水的危害及其主要防治技術［J］.山東煤炭科技，2010（5）：179-180.

［2］喬小娟，等.采煤對地下水資源與環境的影響分析—以山西太原西山煤礦開采區為例［J］.水資源保護，2010（1）：49-52.