宿州市碭山縣朱樓煤礦勘查區水文地質狀況分析

摘要：為了加強碭山縣礦產資源勘查、開發利用，促進礦產資源利用方式，優化資源配置，合理利用礦產資源，保持礦業可持續健康發展，促進碭山縣國民經濟和社會快速發展，宿州市朱樓礦業有限公司委托安徽省地質礦產勘查局325地質隊在碭山縣朱樓地區開展煤炭地質勘探工作，勘查區面積29.66km2，共施工水文孔9個，抽水13層。基本查明了勘查區水文地質狀況，為勘查區后期礦產開發提供可靠的水文地質資料。

關鍵詞：煤礦勘查；宿州市碭山縣

1.勘查工作區位置

朱樓勘查區位于安徽省北部，宿州市碭山縣境內，碭山縣城之東南部，屬于朱樓鎮、程莊鎮和李莊鎮管轄，西北距碭山縣城20km，東距江蘇省徐州市56km，東鄰蕭縣，南與河南省永城市接壤。

2.地形、地貌及氣候

勘查區位于淮北平原北部，地形平坦，屬黃河沖積平原，海拔高程40.44m～47.87m，平均42.12m。新生界覆蓋全區，僅有洪河自西北向東南流經全區，系濉河上游，屬淮河水系，流量隨季節而變化，涸季河水斷流，河床大部分干涸。

本地區屬溫帶大陸與海洋過渡性氣候，四季分明，年平均溫度13℃～15℃，七、八月最高達35℃～40℃；年降水量為415.3mm～1129.0mm，平均為773mm；年平均霜期為166天。冬季多西北風，夏季多東南風，最大風力一般為5級～8級。

3.勘查區地質

根據鉆孔揭露，朱樓勘查區被厚275m～417m的新生界掩蓋，其下由老到新為：古生界奧陶系中統老虎山組（O2l）頂部、本溪組（C2b）、石炭系上統太原組（C2t）、二疊系下統下石盒子組（P1x）和山西組（P1s）、二疊系上統上石盒子組（P2s）、二疊系上統石千峰組（P2sh）。

4.水文地質特征

4.1區域水文地質特征

朱樓勘查區位于安徽省北端，碭山縣的東南部，距碭山縣城20km，為黃河水系形成的沖積平原，在構造上屬于永城隱伏復式背斜的北部傾沒端，東臨蔣河復式向斜，該地區新生界松散層發育，一般厚100m～600m，僅芒碭、徐州一帶有少量基巖出露。

寒武—奧陶系為一海相鈣、鎂碳酸巖和少量碎屑巖，含水豐富。

區域巖漿巖見燕山期的輝綠巖及花崗斑巖、花崗閃長巖，呈巖柱產出，侵入二疊—奧陶系，含水極微弱，一般視為隔水層。

新生界為沖洪積相與湖泊—沼澤相為主的松散巖類，一般可劃分3個～4個含水層，富水性中等—強。區域內潛水以大氣降水、垂向補給為主，承壓水以接受側向徑漢補給為主。

4.2礦區水文地質特征

a.地形及地表水

礦區位于淮北平原北部，地面標高40m～43m，地面坡降為1/5000，總趨勢是東北高，西南低，地貌特征為微傾斜低平地和沿河流發育的泛道洼地，其地貌形態類型屬微傾斜低平原。

地表水系不甚發育，流經礦區的河流僅為洪河，屬濉河水系，河床寬20m～50m，深3m～4m，屬季節性的河流，河水受大氣降水控制，雨季河水上漲，流量突增，枯水期間河水流量減少，甚至干涸。

b.礦區水文地質條件

1.含、隔水層（巖組）

礦區松散層厚275m～417m，由南向北逐漸增厚的趨勢，巖性主要為粉質粘土、粘土和細砂，次為粉土。下伏二疊系為一套含煤碎屑巖，主要巖性為泥巖和粉砂巖，次為砂巖，含7、10、11等煤組，其中7煤組為較穩定的主要可采煤層，10煤組大部分為天然焦，11煤組為不穩定且不可采煤層。根據巖性綜合特征及主要可采煤層賦存條件，該礦區可劃分三大類，15個含、隔水層。

（1）.松散類含、隔水層

①第一含水層

自地表27m～55m，平均47m左右，含砂層1層～5層，累計厚3m～17m，上部0.5m～1.0m左右為耕值土壤。下部由粉土、粉質粘土、粘土及粉、細砂組成。據鄰近礦區的民井長期觀察資料，該含水層水位埋深1.21m～3.5m，水質類型屬重碳酸鎂鈣水，水質較好，可作為飲用水源，是井田內居民生活用水及農田灌溉的最好水源。由于該含水層埋藏淺，以大氣降水及地表水補給為主，區域層間徑漢補給次之，易于污染。

②第一隔水層

底板埋深80m～98m，平均93m左右，隔水層厚度30m～50m，平均厚45m，巖性以粉質粘土、粘土為主，局部夾薄層砂，該隔水層厚度較大，分布穩定，粘性土可塑性強，具有良好的隔水性能。

③第二含水層

底板埋深107m～144m，平均123m左右，厚17m～54m，平均厚32m左右，由細砂和粉質粘土組成，局部夾粉質粘土或粘土，含砂層1層～3層，累計厚度8m～17m，最厚達31m，該含水層厚度變化大，中部常有粘土分布，分布不穩定。富水性中等至強。

④第二隔水層

底板埋深145.55m～166.45m，平均154m左右，隔水層厚度為11m～56m，平均厚36m，由粘土、粉質粘土及砂組成，底部普遍有一層厚3m～18m質純細膩的灰綠色粘土層，該層粘土結構致密，塑性好，膨脹性強，分布較穩定，隔水性能較好。

⑤第三含水層

底板埋深：253m～304m，平均270m左右，由細砂、粉質粘土及粘土組成，厚105m～149m，平均厚120m左右，其中砂4層～9層，累計厚度23m～76m，平均厚45m，砂的分選性較好，分布較穩定，含孔隙承壓水，富水性中等。

⑥第三隔水層

位于基巖頂界面之上，底板埋深275.27m～417.58m，平均342m左右，隔水層厚度56m～135m，平均厚85m左右，分布穩定，巖性以灰綠色、棕褐色粘土為主，底部為青黃色，灰白、灰黃色粉質粘土、粘土夾礫石薄層，灰白—灰黃粘土中常含大量鈣質，部分已固結（稱固結鈣質層）厚0.35m～1.5m不等。

（2）.碎屑巖類含、隔水層

礦區碎屑巖類巖性主要由砂巖、泥巖、粉砂巖、煤層等組成，以泥巖、粉砂巖為主。地下水主要儲存和運移在以構造型裂隙為主的裂隙網絡之中，以儲存量為主。含水層的富水性主要取決于巖層的裂隙發育程度、連通性和補給條件，其中煤層頂底板砂巖裂隙水是井巷開采的直接充水水源，一灰以上至風化帶以下因砂巖裂隙發育具有不均一性，不能明顯地劃分含隔水層，根據鉆孔資料碎屑巖類、含隔水層劃分如下：

①基巖風化帶含水層

基巖頂部均受不同程度的變化，構成14m～43m的風化帶。平均厚27.5m，風化帶內裂隙發育，巖石風化程度由上而下分強、中、弱，含裂隙承壓水，據區內抽水資料，單位涌水量q為0.11L/s.m，滲透系數k為0.00267m/d，富水性弱—中等。

②二疊系上部石千峰組泥巖、粉砂巖隔水層

僅分布于礦區東部，本巖組厚50m～123m，主要巖性為泥巖、粉砂巖，局部夾薄層含細砂巖，裂隙不發育。一般情況下，隔水性能良好。

③二疊系中部上石盒子組含水層

鉆孔揭露厚度30m～380m，由南向北沉積厚度增大。巖性主要為泥巖、粉砂巖和細粒砂巖互層，夾幾層中粒長石、石英砂巖，底部普遍發育一層粗—細粒砂巖（K3），其局部裂隙發育，鉆進至該層時，少數鉆孔漏水。據區域鉆孔抽水試驗資料，q為0.874L/s.m，k為2.65m/d，富水性中等。

④7煤組頂底板含水層

位于二疊系下統下石盒子組中部，厚25m～50m左右，平均厚37.6m，巖性主要由泥巖和粉砂巖、砂巖組成，砂巖累計厚度4m～20m，與含水巖組厚度比率平均為33%。裂隙一般不甚發育，所見裂隙多為閉合—半張開裂隙，含裂隙承壓水，在鉆探施工時有2孔發現漏水現象。據H601、H70，H1304孔抽水資料，單位涌水量q為0.0009L/s.m、0.0038L/s.m、0.00136L/s.m，滲透系數k為0.0014m/d、0.0117m/d、0.0263m/d。該含水巖組富水性弱。

⑤10、11煤組頂底板含水層

位于10、11兩煤層間及上下部，厚30m～55m，平均厚47m左右，主要由粉砂巖和砂巖組成，次為泥巖和輝綠巖，其中砂巖累計深度10m～30m，與含水巖組的厚度比率平均為49%，砂巖中裂隙較發育，多為張開—半張開裂隙，含裂隙承壓水，據H110、H1304、H70孔抽水資料，單位涌水量：q為0.0161L/s.m、0.009L/s.m、0.0023L/s.m，滲透系數k為0.0823m/d、0.00059m/d、0.005m/d，該含水巖組富水性弱。

⑥二疊系底部隔水層

位于二疊系下統山西組底部和石炭系中統太原組頂部，由黑色、深灰色泥巖、粉砂巖組成，厚7m～18m，平均厚13.6m左右，裂隙不發育，僅局部見水平層狀間裂隙，據閘河煤田資料，該層為良好的隔水層。

（3）.碳酸鹽類、夾碎屑巖類含水巖組

①石炭系太原組含水層

礦區內有4孔穿過太原組1層～4層灰巖。綜合區域資料，本巖組厚為122m～135m，由石灰巖、泥巖、粉砂巖及薄煤層組成。其中灰巖有9層～12層，累計厚約32m，約占太原組總厚的20%，灰巖單層厚度為0.41m～17.58m，其中第二、三、四、五、六和第十二層灰巖厚度較大，具體厚度見表1：

太灰的富水性不均一，富水性強弱，取決于巖溶裂隙發育程度，一般規律是淺部一—四灰巖溶裂隙較發育，其富水性比深部強。區內野外鉆探施工時在H92、H1304、H1608孔在太原組第四層灰巖鉆進時，沖洗液有較明顯消耗。巖溶裂隙局部發育，巖芯揭露以溶孔、溶隙為主，偶見方解石充填。據H1304、H1110、H92、H1608四孔太原組一—四灰抽水試驗情況：靜止水位8.13m～17.72m，單位涌水量q為0.0113L/s.m～0.137L/s.m，滲透系數k為0.066m/d～0.807m/d，富水性弱—中等。

由于太原組灰巖含水層的巖溶裂隙發育和富水性具有不均一性，有些地帶可能富水性較強，一些導水斷層可能會造成對礦井的突水危害。

②石炭系本溪組隔水層

本巖組厚13m～23m，上部為鋁土質泥巖夾薄層灰巖，下部為鋁土泥巖、鐵質泥巖、局部夾薄層含礫粗粒砂巖，裂隙不發育。

③奧陶系含水層

勘查區內僅在H1614孔揭露奧陶系6.21m，巖性為中厚層狀白云巖，巖溶裂隙較發育，頂部多具溶蝕現象，在鉆進過程中沖洗液消耗明顯，據區域資料，奧陶系灰巖總厚度500m左右，淺部巖溶裂隙發育，富含裂隙巖溶承壓水，單位涌水量q=2.59L/s.m～11.29L/s.m。富水性強—極強。

2.斷層的富水性及導水性

本勘查區區域內斷層構造較發育，全部為正斷層，共35條，斷層破碎帶主要為張扭性類型，破碎帶巖性較為混雜，主要以泥巖，砂巖為主，局部夾炭質泥巖或煤，根據鉆探施工的簡易水文資料表明斷層一般導水性差，含水弱。

3.地下水的補給、徑流、排泄條件

一含主要受大氣降水和地表水垂直滲透補給，循環交替條件好，水位隨季節變化大，主要排泄途徑為蒸發，人工開采和河流排泄。二含、三含均屬孔隙承壓水，以區域間徑流為主，垂向的越流補給較微弱、地下水交替較緩慢，由于三含下有分布穩定，隔水性能較好的新生界第三隔水層，使一、二、三含水層和煤系水力聯系較弱。

碎屑巖類含水層、地層巖性一般較致密，砂巖裂隙不甚發育，滲透性弱，主要接受遠離礦區的基巖露頭區大氣降水的入滲及隱伏區接受上覆孔隙水通過“天窗”下滲，以區域地下水徑流形成補給，地下水交替緩慢，幾乎呈停滯狀態。

巖溶裂隙含水層以層間徑流補給為主，在遠離礦區露頭區接受大氣降水的入滲。

5.結論與建議

礦區一含分布廣、含水層平均厚為3m～17m，水質好，水量穩定，但水位埋藏淺，易受污染。

二含頂板埋深120m左右，含水層平均厚31m左右，含孔隙承壓水、該含水層厚度變化大，分布不穩定。

三含頂板埋深150m左右，含水層平均厚45m，含孔隙承壓水，中等富水性，分布穩定，單位涌水量為0.468L/s.m。水質類型為硫酸、碳酸鈣鈉型水，是一個較好的供水層位。

對于太原組1～4灰水、根據抽水資料q為0.0113L/s.m～0.137L/s.m，富水弱，但水質較好，因灰巖巖溶裂隙發育不同，在不同地段富水程度有一定差異。

建議采用松散層三含水作為主要供水水源地。