来远普查区02号钻孔涌水因素分析

陈黎明

(1.太原理工大学矿业工程学院，山西太原030024；2.山西省煤炭地质114勘查院,山西长治046011)

来远普查区02号钻孔涌水因素分析

陈黎明1,2

(1.太原理工大学矿业工程学院，山西太原030024；2.山西省煤炭地质114勘查院,山西长治046011)

根据普查区的基本地质特征及水文地质情况，对02号钻孔涌水因素进行分析，以进一步查清钻孔涌水情况，为以后的地质工作提供可靠资料。

来远普查;钻孔涌水;因素分析

1 地质背景

1.1 普查区地理

普查区位于沁水煤田西北部的山西省祁县来远镇附近；地处山西省中部，太岳山脉北端。区内地形总体为东西高中间低，沟谷纵横，地形起伏较大；最高点位于石佛窑村西北山峰顶，标高1632 m；最低点位于谷峪口村东昌源河谷，标高960 m，相对高差672.0m；为侵蚀强烈的中山区。普查区属黄河水系汾河流域，流经普查区的昌源河为汾河支流，向北在城赵镇汇入汾河。

1.2 普查区地层

普查区位于沁水煤田西北部，它与区域地层沉积规律一致，以元古界地层为结晶基底，向上依次沉积了下古生界(寒武系、奥陶系)、上古生界(石炭系、二叠系)、中生界(三叠系、侏罗系)地层，上第三系及第四系地层分布于山梁及沟谷中。区内地层出露条件较好，主要为三叠系下统和尚沟组（T1h）、中统二马营组（T2er），第四系地层零星分布。

1.3 普查区构造

普查区位于华北断块区吕梁-太行断块沁水块坳西北部次级构造单元普洞来源北北东向褶带。沁水块坳是吕梁－太行断块上最大的次级构造单元。为被断裂围限的四周翘起的次级褶皱发育的巨型坳褶带。其东西两侧边缘均向外侧逆冲。反映了该块坳是一个受水平挤压而形成的坳褶。走向北北东，面积35000km2，主要形成于中生代燕山运动期，并遭受新生代喜马拉雅运动的改造。

普查区主要以宽缓褶曲为主，产状平缓，伴有少量断层，无岩浆岩侵入，也无陷落柱存在。现将普查区主要构造叙述如下：

a.集林坪向斜。位于东团城-集林坪一带。轴部出露和尚沟组及二马营组地层。走向呈N30°E，西陡东缓,西翼倾角7°~12°,东翼倾角5°~8°。两端延伸出区外,区内长8000m。

b.来远背斜。位于来远镇-北关一带。轴部出露和尚沟组及二马营组地层。走向呈N30°E，两翼基本对称,倾角5°~8°。两端延伸出区外,区内长11000m。

2 施工钻孔涌水情况

山西省祁县来远普查区施工的02号钻孔，位于红子山隧道西南、北关村西北、昌源河西岸，东距208国道约500 m。该孔从2007年10月开钻，采用无芯钻进，开孔井径94mm。当钻至130m深度时，井内开始大量涌水，起初曾用水泥砂浆封孔两次，透孔往下钻进时继续涌水，至297 m时水量不减，反而越来越大，以致于无法继续进行钻井施工，后曾考虑扩孔下套管的办法进行止水，但扩孔后因水压太大，套管无法下入，且井内水沿套管继续上涌至钻塔顶端，无法进行施工，请示有关部门之后停钻。停钻时对其涌水量、水头高度及水质进行了测试和采样，所获得数据为：水头高度为23.50 m，孔口涌水量为79.31m3/h。从02号孔采集的水样进行分析的结果来看，水质类型为HCO3-—K++Na+型，PH值为8.3，矿化度为339 mg/L，总硬度为76.97（以CaCO3mg/L计）。经过对02号孔近9个月的观测，该孔孔口涌水量仍然保持稳定。

3 钻孔涌水地质因素分析

3.1 普查区主要含水层：

a.奥陶系中统岩溶裂隙含水层。主要由中厚层状石灰岩、泥灰岩、角砾状灰岩等组成。普查区内无出露。含水层可分为下马家沟组，上马家沟组、峰峰组。该含水层富水差异性较大，该含水层在区内未出露，埋藏深，远离补给区，在区内补给条件差；从区域资料分析，该含水层为富水性中等强度的岩溶裂隙含水层。

b.石炭系上统太原组含水层。该含水层为碎屑岩夹碳酸盐岩岩溶裂隙含水层，普查区内无出露。主要含水层由数层砂岩裂隙含水层及K2、K3、K5灰岩岩溶裂隙含水层构成，其中K2为9+10号煤层顶板直接充水含水层。结合普查区及邻区资料，该含水层除局部因构造影响富水外，一般富水性较弱。该含水层埋藏深，远离补给区，在本区内补给条件差。

c.二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层。为碎屑岩裂隙含水层，普查区内无出露。含水层主要由中-细粒砂岩组成。含水空间以构造裂隙为主，是2号煤层顶板直接充水含水层。该含水层埋藏深，在本区内补给条件差。

d.二叠系上统上石盒子组及石千峰组砂岩裂隙含水层。为碎屑岩裂隙含水层。含水层主要由粗-细粒砂岩组成。该含水层埋藏深，在本区内补给条件较差。

e.三叠系下统刘家沟组、中统二马营组砂岩裂隙含水层。为碎屑岩裂隙含水层。含水层主要由粗-细粒砂岩组成。含水空间以风化裂隙及构造裂隙为主。当刘家沟组、二马营组出露于地表时，形成基岩风化裂隙含水层。二马营组在区内大片出露，刘家沟组受地形的切割在沟谷零星出露，主要接受大气降水的补给，在河流附近可接受第四系孔隙含水层及河水的补给。

f.第四系松散层砂、砾含水层。为松散岩类孔隙含水层，含水层主要由砂、卵、砾石层等组成。主要分布于昌源河河谷及山间沟谷地带，富水性差异较大。受分布位置补给条件及岩性组合的影响，局部富水性较好。

3.2 普查区主要隔水层

a.石炭系中统本溪组底至上统太原组9+10号煤层底隔水层：主要由泥岩、砂质泥岩、砂岩组成。阻隔奥陶系中统岩溶裂隙水对上覆煤层的影响。

b.二叠系、三叠系砂岩层间隔水层：由泥岩、铝质泥岩等具塑性的岩石组成，平行分布于各砂岩含水层之间。与砂岩含水层形成平行复合结构，起到层间隔水作用，阻隔各砂岩含水层间垂向水力联系。

3.3 构造与地下水的关系

02号钻孔位于来远背斜的东翼，地层相对平缓，且位于昌源河旁，地势相对较低，由于来远背斜的隆起，刘家沟组接受大气降水及第四系含水层、地下水及河水的补给后向东运移形成具有一定水头压力的承压水。

3.4 钻孔涌水因素分析

钻孔涌水层位为刘家沟组砂岩裂隙含水层，该含水层受地质构造及地形的影响，零星出露于地表，接受大气降水，地表水及其他含水层的补给，形成具有一定水头压力的承压水。

钻孔位于河谷旁，地势相对较低，当钻孔揭露该含水层后，在水头压力的作用下，含水层的地下水涌出地表。

根据地质资料和钻孔资料，经仔细分析认为，此次02号孔涌水原因是因揭露三叠系刘家沟组的强承压含水层而导致地下水从孔口冒出。

4 结论

根据钻孔揭露本勘查区三叠系刘家沟组的含水层为碎屑岩裂隙含水层，主要由粗-细粒砂岩组成，含水空间以风化裂隙及构造裂隙为主。受构造及地形的影响，形成具有一定水头压力的承压水。此含水层具有强承压性，水量大且稳定，补给来源充足。因此，在今后的地质工作中，应加强对刘家沟地层进行详细的水文地质勘探工作，避免在钻探施工等相关地质工作中造成不必要的损失。

Analyse of Water Burst from the No.2 Drillbole in Laiyuan Exploration Area

CHEN Li-ming1,2
(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024; 2.Coal Exploration 114 Team,Changzhi Shanxi,046011,China)

Based on the geological and hydrogeological Characteristics,the water burst from the No.2 drillbole is analydzed to understand the situation and accumulate reliable reference materials.

Laiyuan exploration;water burst from drillbole;analyse

book=55,ebook=4

TD742

A

编辑：刘新光

1672-5050（2010）01-0055-03

2009-11-20

陈黎明(1982—），男，湖南永州人，在读工程硕士研究生，助理工程师，从事煤炭地质工作。