西马煤矿第四系含水层水文地质条件分析

2012-01-18宋立伟巩红林

地下水 2012年4期

关键词：西马隔水层第四系

宋立伟，张宁，巩红林，张茜

(1.东北煤田地质局103勘探队，辽宁辽阳111000;2.铁法煤业集团有限责任公司大兴煤矿，辽宁调兵山112700)

西马煤矿第四系含水层水文地质条件分析

宋立伟1，张宁1，巩红林2，张茜1

(1.东北煤田地质局103勘探队，辽宁辽阳111000;2.铁法煤业集团有限责任公司大兴煤矿，辽宁调兵山112700)

西马煤矿区第四系含水层主要由砂、砂砾石，卵石组成，渗透性强，出水量大，水质较好，可以做为供水源地。底部粘土层是阻隔第四系水下渗的主要隔水层，但是由于其分布不均，断层、裂隙、地层露头等的沟通，对煤矿充水有很大危险性［1］。

第四系含水层;分布特征;水质水量;隔水层;充水分析

西马煤矿位于辽阳市北部，距辽阳市10 km，行政区域隶属于辽阳市西马峰镇。矿区水文地质条件较复杂，矿井涌水量现阶段比较大，地下水安全不容忽视。井田内赋存的含水层有古生界溶隙含水层、中生界裂隙中等－弱含水层、第四系孔隙强含水层及断层裂隙弱含水带。其中，中生界裂隙含水层、第四系孔隙含水层及断层裂隙含水带对煤层开采危险性较大，尤其是第四系强含水层，如果开采沟通了此层水，结果将不可想象。矿山开采需大量水，本区第四系水深适中，水量大，是潜在的供水水源［2］。所以查明第四系含水层水文地质条件有很重要的意义。

1 分布特征

矿区内第四系地层全区发育，厚度为60～120 m，一般上部以粘土为主，下部以砂、砾石、卵石为主，是主要含水层，厚40～100 m。地层及含水层厚度，从东北向西向南逐渐增厚。中部及底部粘土向南变薄、断续、以至尖灭，含水层砂、砾石的颗粒直径向南增大。见表1。

第四系含水层以东、西上岗子为界，以北有上下两个含水层，下部含水层底伏粘土层，以南为一个含水层，底伏基岩。含水层参数见表2。

1)上岗子以北，在垂直方向，以中部粘土为界，分上下两个含水层:

上部含水层，顶覆厚层粘土，由细、中、粗砂组成，成份以石英长石为主，含少量粘土。厚度2～10 m，由东向西逐渐增厚，向南尖灭，组织松散，透水性良好。

表1 第四系地层厚度变化表

下部含水层，复于基岩风化带或底部粘土之上，由细、中、粗砂及砾石、卵石所组成，组织松散，局部夹薄层粘土等透镜体。此含水层顶部有1～10 m厚层粘土，为上下含水层的分界，底部有0～18 m厚的粘土，对第四系水下渗起到隔水作用。

2)上岗子至太子河北岸，第四系层内划分为一个含水层，厚度为60～99.95 m。砂砾成份以石英为主，长石及暗色矿物次之。砾石直径5～10 mm，卵石直径一般为10～20 mm，大者可达30～50 mm，向下粘性土渐增，约占 10% ～20%。

表2 第四系含水层参数表［3］

2 水位及水质

从矿区第四系含水层和太子河水位长期观测得出，雨雪融后或太子河水位上升时，地下水位亦随之上升，反之枯水季节则趋下降。说明地下水和大气降水、地表水相关密切。地下水位年变化幅度为2.6 m，流向西南。

根据取样检测，水质较好，水质评价详见表3。

区内第四系含水层为砂砾、卵石组成，厚度较大，水深适宜，大气降水和地表水是区内地下水主要补给源，单井涌水量达194.1万 t/d，水量丰富，可作为矿区基本供水。

3 隔水层

矿区第四系可划分为2个隔水层。

1)顶部粘土、亚粘土隔水层:厚约3～16 m，向东南及南部渐薄，且粘性土质减少，特别是太子河边缘，已不存在隔水层。

2)底部粘土隔水层:上岗子以北均有分布，以粘土及亚粘土为主，厚0～18 m，北厚南薄。以Q4(东上岗子东北部约250 m)孔为中心，长轴约2 300 m，短轴约1 350 m的椭圆范围内无粘土层，形成天窗。此隔水层，对第四系含水层水的下渗，能起到隔水作用。

表3 水质评价表［4］

4 对煤矿的充水分析

区内第四系含水层受大气降水及河流的直接补给，水量极为丰富。断层含水带、火成岩含水层露头处与第四系含水层直接相连。这样，第四系含水层虽离煤层较远，基本不会直接涌入巷道，但是可以通过裂隙、断层、露头等流入巷道，造成严重后果。矿区东部风井，在太原与本溪地层的交界190 m深处，依本层含水层水量应该很小，但遇到裂隙时，突然发生涌水，达50～80 m3/h，即可能该裂隙含水层，受第四系含水层水补给所致。