新集二礦F10斷層含水性分析

蔡夢雅+劉啟蒙

摘要：指出了斷層作為礦區地質構造的主要形式，對煤層賦存、水文地質等條件有著重要的影響，含（富）水斷層的存在使得煤礦水文地質條件的復雜性增加，影響煤礦的安全生產。以新集二礦F10斷層為研究對象，通過該斷層上覆和下切灰巖富水性分析、F10斷層補勘工程水文地質資料及斷層兩盤巖層含水性分析，對其含水性進行了分析，結果表明：F10斷層的含水性總體較差。

關鍵詞：新集二礦；F10斷層；灰巖富水性；斷層含水性；裂隙發育

中圖分類號：

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）20-0044-02

1 引言

斷層本身作為主要的富水區域和突水通道，是煤礦突水的重要誘發因素之一。可溶性灰巖在斷層周圍，水力循環條件好，后期溶蝕作用顯著，從而導致巖溶裂隙發育，含水空間擴大，進一步富水灰巖含水層在斷層周圍，使得斷層帶含水的概率增大[1～3]。

斷層抬升了斷層下盤太原組和奧陶系石灰巖，使得與過斷層石門之間的間距縮小了。若斷層含水，將會增大在石門過斷層過程中灰巖突水的危險[4，5]。為確保石門安全和高效過斷層，有必要對F10斷層的含水性進行研究。

2 F10斷層展布情況

新集二礦F10斷層橫貫新集二礦和新集一礦2個井田，東西走向長約13 km，斷層走向N70°W，傾向SW，傾角為70～30°，落差0～500 m。07勘探線圖在-300 m以下揭露F10斷層，資料顯示F10斷層下切煤層下伏的太灰和奧灰。06勘探線上的0605鉆孔在-930 m處揭露了下伏灰巖層。這些都反映了阜鳳逆沖斷層對F10斷層走向上的展布的影響程度之大。

3 F10斷層含水性分析

3.1 F10斷層關聯灰巖富水性

3.1.1 上覆推覆體寒武灰巖富水性

F10斷層上覆推覆體寒武系灰巖巖溶裂隙較為發育。漏水點多分布在-200m以上，漏水孔率43%。該層水為承壓巖溶裂隙水，水位標高+19.77～+22.25 m，q=0.000026～0.974 l/（s·m），富水性弱至中等。

3.1.2 下切太原組灰巖富水性

據此井田地面施工的水文長觀孔得知，所揭露太灰時均未發生漏水現象，所取巖芯裂隙較發育，多充填方解石無溶隙，據抽水試驗結果知鉆孔附近處灰巖富水性弱，太原組灰巖富水性相對較弱且不均一。

3.1.3 下切奧陶系灰巖富水性

新集二礦奧灰抽水孔穩定水位標高：-66.19～-29.57 m，單位涌水量q=0.0017～0.0610 l/（s·m），滲透系數0.00083～0.696 m/d，富水性弱，所取巖芯僅見蜂窩狀溶蝕孔，溶洞不大。水位均平緩下降，奧陶系灰巖與太原組灰巖之間無明顯的水力聯系。

3.2 F10斷層補勘工程水文地質資料分析

為進一步控制擬選石門過F10斷層影響范圍的地質、水文及工程地質特征，在主要井巷穿過的JT線、05、06、07、08線斷層帶附近布置了六個鉆孔控制F10斷層鉆孔，對F10斷層附近的C3I灰巖含水層及奧陶系灰巖含水層進行抽水試驗。以GB0605、GBF10-2鉆孔為研究對象，以單孔和群孔抽水試驗結果為主要數據。

為查清影響礦井開采的F10斷層帶含水性及其與推覆體、太原組、奧陶系灰巖含水層水力聯系分布特征等，研究分析F10斷層兩側C3I～C3III含水層間水力聯系及與奧陶系含水層的水力聯系。

3.2.1 水文地質條件分析

GB0605鉆孔抽水試驗共取2組水樣，抽下泵深度242.00 m，正式抽下泵2600 m。根據此次奧陶含水層抽水資料，初始水位-70.45 m，導水系數為0.191 m2/d；滲透系數為0.00234 m/d，單位涌水量0.00631 l/（s·m），奧陶含水層富水性弱。

GBF10-2鉆孔抽水的目的層段是奧陶系灰巖，鉆孔孔徑0.113 m，深度903.50～1024.66 m，厚121.16 m；含水層厚度121.16 m，真厚117.03 m，平均水位埋深116.96 m，降深50.14 m，涌水量0.427 l/（s·m），滲透系數為0.006361 m/d，單位涌水量0.00852 l/（s·m），奧陶灰巖含水層富水性弱。

3.2.2 測井曲線分析及鉆孔實際情況

新集二礦補勘鉆孔揭了露太原組灰巖測井曲線，太原組灰巖的側向電阻率均較大說明灰巖含水性相對較差，根據鉆孔取芯，太原組灰巖較為完整，說明裂隙不甚發育，太原組灰巖的富水性相對較弱。

3.2.3 泥漿漏失量情況

巖層裂隙、溶隙發育情況直接反映了鉆進過程中泥漿漏失量的大小。對此次揭露F10斷層的GBF10-2和GB0605，在F10斷層帶及關聯含水層中泥漿漏失量進行統計，結果見圖1、圖2。

據圖中所示結果，F10斷層帶鉆進過程中，泥漿漏失量較小的比例均超過65%，比例最大達92%，是GBF10-2鉆孔比例。除頂部含水層中的寒灰有極少漏失外，其它基本無漏失。奧灰含水層泥漿漏失情況為2%～94%，差距較大。

從F10斷層帶和關聯含水層泥漿漏失量情況統計分析知，F10斷層帶裂隙發育較少，膠結情況良好。寒灰、夾片地層和太灰含水層漏失量小的比例較高，溶隙、裂隙發育不良。奧灰含水層泥漿漏失量除GB0605鉆孔外，其余鉆孔均超過80%，說明奧灰溶隙、裂隙總體發育不良，但局部破碎或巖溶發育。

3.3 F10斷層兩盤巖層含水性分析

含水性斷層對破碎帶的含水性有著很大程度的影響。井田內共有11個鉆孔揭露了F10斷層，兩盤主要由泥巖與砂巖組成，其中泥巖所占比例較高，砂巖主要為細砂巖與粉砂巖。可知統計范圍內巖柱中的泥巖類巖石厚度較大，斷層下盤泥巖厚度小于上盤，砂巖類巖石多為粉砂巖與細砂巖，其中還有較薄的煤層。

3.3.1 斷層上盤巖相分析

據揭露F10上盤的鉆孔資料可知，除GB01002、GBF10-1、GBF10-2鉆孔外，其他揭露F10斷層的上盤泥巖類巖石的鉆孔，其泥巖類巖石所占比例通常可達60%以上為較大，其次為砂巖類巖石。

3.3.2 斷層下盤巖相分析

據揭露F10下盤的鉆孔資料可知，下盤巖性主要為泥巖、砂巖和灰巖，其中砂巖主要成分為淺灰、灰白色細粒砂巖、粉砂巖。下盤巖性以泥巖和砂巖為主的區塊，泥巖厚度一般較大，含水性相對較差。

由0102、111、0307等11個鉆孔揭示的F10斷層影響帶上部50 m范圍內巖層巖性中砂巖類巖石厚度分別為17.42 m、10.9 m、12 m、24.09 m、10.44 m、19.22 m、10.34 m、41.93 m、18.43 m、20.33 m和33.76 m。砂巖類巖石中主要為細砂巖和粉砂巖。GB01002孔揭露上盤砂巖厚度最大可達41.93 m。鉆孔揭示的F10斷層影響帶里下部巖層中砂巖類的巖石厚度分別為21.5 m、13.07 m、18.17 m、2.99 m、12.99m、7.06m、17.54 m、17.56 m、20.56 m、26.57 m和14.77 m。砂巖類巖石主要由細砂巖和粉砂巖組成，GBF10-1孔揭露下盤砂巖厚度最大可達26.57 m。在斷層影響帶中，根據上述統計分析可知，0307孔、0605孔、GB01002、GBF10-1、GBF10-2等鉆孔揭露的砂泥比均大于1，反映斷層影響帶中泥巖比例低于砂巖，巖層賦水性相對較好。

4 結論

（1）斷裂含水性主要受到兩個方面的影響：一是斷裂帶的儲水能力；二是斷裂兩盤巖石（含水層）的巖性及富水性。

（2）F10斷層的含水性總體較差，但是由于補勘抽水試驗及取樣測試主要集中在石門過F10斷層內的04～06勘探線范圍內，具有一定的局限性，建議在其它勘探線進行相關工作。

參考文獻：

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