新疆天富南山煤礦小溝井田水文地質綜合分析

高 飛，雷燕昂，曹 東，葉正新，張冬冬

（新疆天富南山煤礦有限責任公司，新疆 石河子 832026）

新疆天富南山煤礦小溝井田水文地質綜合分析

高 飛，雷燕昂，曹 東，葉正新，張冬冬

（新疆天富南山煤礦有限責任公司，新疆 石河子 832026）

水文地質條件對煤礦安全生產影響巨大。本文對井田水資源及水文地質條件等進行科學分析，對礦井防治水工作提出針對性的建議，保證煤礦安全生產的順利進行。

南山煤礦；水文地質；綜合分析

新疆天富南山煤礦小溝井田水文地質條件復雜，歷史上曾多次發生水害事故，造成了嚴重經濟損失和人員傷亡。煤礦水文地質的綜合分析顯得尤為重要，近年來多位學者對不同礦區水文地質條件進行了分析[1-3]。但是針對北疆煤礦水文地質條件進行科學分析的相關報道還較少。本文對兵團第八師天富南山煤礦小溝井田的水文條件進行綜合分析，并對礦井治水工作提出合理的建議。

1 井田地下水形成條件

新疆天富南山煤礦小溝井田位于北部瑪納斯斷陷盆地內，該區域發育著一套中新生界陸相碎屑巖類和第四系松散巖類，以砂礫巖類為主，間夾泥巖的多層結構地層，從而形成了多層結構的碎屑巖類裂隙孔隙水。地下水除接受部分大氣降水下滲補給外，主要接受一定數量河流的側向補給。

區域內主要承受近南北向和NNE-SSW向壓應力，形成一系列近東西向和NWW-SEE向的褶皺和斷裂。緯向及北西向的斷裂大都是壓性斷裂，起著阻水和抬高地下水位的作用，因此，沿緯向尤其是北西向大斷裂往往有帶狀泉水出露。由于近南北向和NNE-SSW向斷裂為張性充水斷裂，沿這些斷裂往往有下降泉出露。背斜軸部張裂隙比較發育，也有利于地下水的形成和富集。

2 地下水類別與含水巖組劃分

根據地下水的賦存、水理性質及水力特征，將區域地下水劃分為四種基本類型，即松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、基巖裂隙水和凍結層水。在上述四大地下水基本類型中，根據含水層巖性特征和富水程度等，可進一步劃分出不同的含水巖組和含水層。

2.1 松散巖類孔隙水

2.1.1 水量豐富的含水層

主要分布于瑪納斯河哈熊溝（烏希喀特特薩依）溝口附近及以下地段、寧家河石灰隊以下地段和金溝河水泥廠以下地段的河床中。地下水埋藏深度在上述各大河床沖積層中一般都小于20 m。含水層巖性大都為河床卵礫石層，其透水性良好，滲透系數在石場以北砂礫石層中為10.9～86.0 m/d，在瑪納斯河、金溝河和寧家河河床卵礫石層中大于86.0 m/d，最大達225～300 m/d。該含水層水量豐富，單位涌水量可達202.1～598.2 t/（d·m）。

2.1.2 水量貧乏的含水層

主要分布于石場-牛圈子一帶、達子廟東北和頭道河子以西黃土丘陵區。含水層為下伏于黃土之下的砂礫石層。地下水埋藏深度變化較大，一般在0～100 m之間，局部大于100 m。水量貧乏，出露的單泉流量在0.2～0.5 L/s，最大泉群流量為1.0～2.0 L/s。

2.2 碎屑巖類裂隙孔隙水

主要分布于區域北部紅溝、石場、牛圈子一帶，清水河上段大南溝、頭道河子附近也有零星出露。含水巖組由中新生界碎屑巖類組成，其中以侏羅系煤系地層分布最廣。因上述地層與泥巖、頁巖和煤交互成層，形成多層結構的承壓水。地下水主要賦存于砂礫巖的孔隙中和NNE-SSW、NE-SW向兩張裂隙或相對隔水層的層面裂隙中。

2.3 基巖裂隙水

該類地下水的北界正是準噶爾南緣的山前大斷裂，南界除瑪納斯河和金溝河河谷兩側外，亦有NWW-SEE向大斷裂控制。除了NWW-SEE向壓性斷裂特別發育外，前者（壓性斷裂）為阻水斷層，沿斷裂帶有上升泉出露，后者（張性斷裂）為充水斷裂，二者的交匯部位形成地下水的富集帶。在構造作用下，含水巖組的裂隙亦很發育，有利于地下水的貯存和運移。

2.4 凍結層水

分布于基巖裂隙水以南的廣大高山凍土區。溝谷中零星分布著以冰磧物為主的第四系松散巖類。該類地下水分布區因存在著巨厚的常年凍土，對地表水和地下水滲溢起著阻隔作用，從而形成了凍結層上水和凍結層下水。

3 含、隔水層（段）的劃分及特征

3.1 劃分依據及其說明

（1）根據鉆孔編錄及生產井調查的資料，侏羅系西山窯組地層由泥巖、粉砂巖、中-粗粒砂巖、粗砂巖、礫巖及煤層以互層韻律形式構成，各種巖石的單層厚度可由數厘米變化到數米，乃至數十米。因此難以按單一巖層劃分含、隔水層，只能以較大的巖性段來劃分。（2）通過鉆孔簡易水文地質觀測的結果，進入到粗砂巖、礫巖段，鉆孔發生漏水現象。由此說明在侏羅系地層中，粗砂巖、礫巖能釋放出水來。因此，根據鉆孔實際控制的情況并結合有關規范，將地層中的泥巖等細顆粒的巖石段劃分為相對隔水層，而將粗砂巖、礫巖等巖石段劃分成含水層。

3.2 含、隔水層（段）的劃分

根據上述劃分依據與說明，將勘探區地層劃分了3個含（隔）水層（段），見表1。

表1 含（隔）水層（段）劃分

3.3 含、隔水層（段）特征

3.3.1 第四系透水不含水層（Ⅰ）

此松散物主要分布于井田的中北部及西部的小范圍內，主要由第四系上更新統、全新統的風積黃土構成，風積物由碎石、砂和黃土組成。據ZK101、ZK501鉆孔揭露的厚度在3.20～4.00 m之間。由于此層分布位置較高，雖透水性較好，但不具儲水條件，為透水不含水層。

3.3.2 中侏羅統西山窯組孔隙裂隙弱富水含水層（Ⅱ）

勘探區內大面積出露此地層，局部被第四系風積層所覆蓋。此含水層主要接受大氣降水、雪融水通過第四系松散層垂直入滲補給。根據上述情況并結合井田水文地質條件，將此含水層定為弱富水含水層。

3.3.3 下侏羅統三工河組相對隔水層（Ⅲ）

呈條帶狀出露于勘探區南邊界外，整合與西山窯組地層之下。巖性由泥巖、粉砂巖、細砂巖不均勻互層夾中粗砂巖、砂礫巖組成，據區域水文地質資料并結合其巖性組合特征，定為相對隔水層。由于此層的存在，它阻隔了南部山區基巖裂隙水的滲透補給，對勘探區起到了良好的隔水作用。

4 井田充水條件分析

4.1 礦床充水因素分析

根據研究區水文地質條件、井田局部水文地質條件以及礦床在井田內的分布情況綜合分析，影響井田礦床充水的主要因素有構造、大氣降水、暫時性地表水流等。（1）構造因素。井田地層向北傾斜，為緩傾的單斜構造。小溝井田實地考察資料顯示該構造不會成為礦床開拓時的充水因素。（2）大氣降水因素。小溝井田基巖裸露，大氣降水可通過地表風化、構造裂隙順層補給侏羅系西山窯組煤系地層，并使礦床充水，是勘探區礦床充水的主要因素之一。（3）暫時性地表水流因素。大、暴雨形成的暫時性地表水流具有時間短，流量大之特點，對礦床充水意義不僅表現在沖毀礦山設施或直接灌入礦井上，而且對地層滲透補給也具有一定意義。因此，應在礦山開發期間加強觀測，尋覓洪流周期與徑流途徑，從而正確設計開發礦山設施的擺布以及井、坑口位置。

4.2 礦床充水途徑

（1）通過對勘探區內各鉆孔簡易水文地質觀測的結果，查明了勘探區內煤礦床受第Ⅱ含水層地直接充水。當各煤層開采至一定深度時，由于人為因素改變了地下水的自然流場，致使單個含水層相互連通，所形成的含水段可直接對礦床進行充水。（2）在自然狀態下，勘探區東界外的瑪納斯河河床水位位于正常開采水平之下，不存在河水對礦床的補給和充水問題。但是，當開拓礦床的坑井系統地下水位降至河床水位以下時，將產生河水補給地下水的情形。（3）勘探區內分布的小范圍地表塌陷坑是大氣降水、雪融水進入到礦坑內的天然通道，暫時性地表水流可借此對礦床進行充水。

5 小結

小溝井田地形屬低中山，基巖裸露，地勢總體南高北低，地層產狀北傾，地形有利于自然排水。勘探區內無常年流動的地表水流，氣候干燥，蒸發量強于降水量。受大氣降水、雪融水對礦床充水的影響，礦床充水主要源于第Ⅱ含水層孔隙裂隙微承壓水，透水性較差，富水性弱，勘探區為頂底板直接或間接進水、水文地質條件簡單的煤礦床。水文地質勘探類型為二類一型。

為了礦井擴建或生產的安全，在未來礦井大規模開采時，應特別注意礦井疏干排水的方式方法，向地層深部延拓水平時，應注意地層深部導水裂隙對礦床開采的影響，做到“逢掘必探，先探后掘”，避免造成礦井突水事故的發生。同時，除了按期對水文地質條件進行綜合監測分析外，建立合理的防水組織機構，因地制宜地制定防治水患的總體方案和技術措施，才能更好的確保礦井安全、高效、可持續地發展[4]。

[1]王金喜，秦鵬，張天生.羊渠河井田水文地質條件分析[J].煤炭技術，2009，28（11）：112-113.

[2]秦大鵬.新疆伊北煤田霍城-伊寧窄梁子井田水文地質條件分析[J].煤，2012（4）：58-60.

[3]楊醫源.新疆富蘊縣喀木斯特煤礦詳查區地層及構造特征[J].科技信息，2012（10）：357-358

[4]虎維岳.礦山水害防治理論與方法[M].北京：煤炭工業出版社，2005.

2014—11—21