内蒙古锡林郭勒盟朝克乌拉煤矿水文地质勘查类型的划分和评价

王成

内蒙古自治区煤田地质局104勘探队 赤峰 024000

内蒙古锡林郭勒盟朝克乌拉煤矿水文地质勘查类型的划分和评价

王成

内蒙古自治区煤田地质局104勘探队 赤峰 024000

朝克乌拉煤矿主要可采煤层的直接充水含水层为巴彦花组中段煤系地层含水层，富水性弱；而其上覆的巴彦花组上段砂砾岩含水层为间接充水含水层，富水性强，为矿井开采的主要突水隐患。针对勘查区历次地质勘查及水文补勘成果对勘查区水文地质勘查类型的不同划分，本文结合划分依据，讨论了其合理性，并给出了较为客观的评价。

矿区地层；水文地质勘查；含水层；富水性

朝克乌拉煤矿位于内蒙古锡林浩特市巴彦宝力格乡境内，规划煤炭生产规模8Mt/a，目前已完成矿井开采初步设计。考虑到勘查区水文地质条件复杂，含水层较多且富水性强，尤其是首采工作面附近，水文地质勘查控制程度欠缺，因此又进行了水文地质补充勘探工作，并提交了水文地质补勘报告。该报告对矿区水文地质勘查类型进行了重新划分，对其合理性引起了业界的讨论。

一、矿区地层

通过历次勘查工作中的钻探揭露，将本区地层从老到新分述如下[1]：

1.白垩系下统巴彦花组（K1b）

（1）巴彦花组下段（K1b1）：岩性为一套灰、灰绿色粉砂岩、泥岩及细砂岩，岩性、岩相变化均较大，含植物化石碎片。

（2）巴彦花组中段（K1b2）：岩性主要为深灰、灰白色泥岩、粉砂岩、砾岩及煤层组成，是本区主要含煤段，煤层厚度变化较大，分岔尖灭现象频繁，该段含动物及植物化石较多，底部为一层粗砂岩，有时相变为砾岩或细砂岩。

（3）巴彦花组上段（K1b3）：主要岩性为灰色、灰绿色砂岩、砾岩和泥岩，岩性岩相变化较大。

2.新近系（N）

本区仅见新近系上新统（N2），岩性主要为红色、紫红色砂质泥岩和杂色泥岩，半固结，中夹褐灰色玄武岩。

3.第四系（Q）

覆盖勘查区全部，成因类型较多，有风积、冲积和湖积，地表分布为全新统（Q4），均为松散、无胶结，分选较差的砂砾石层和粉土层。

二、含水层

1.第四系孔隙潜水含水层

该含水层赋存于整个勘查区内，岩性主要由冲洪积砂砾石层和湖积细砂及少量风积砂层组成，厚度2.40～46.70m，单位涌水量0.190～0.302L/s·m，静止水位2.11m，属富水性中等—强的含水层，为矿井开采的间接充水含水层[2]。

2.新近系孔隙承压含水层

该含水层上覆于巴彦花组地层顶部，岩性主要为棕红色、紫红色砾岩、砂砾岩夹薄层砂岩，厚度0.80～68.60m，静止水位2.60m，单位涌水量0.808L/s·m，属富水性中等的含水层，为矿井开采的间接充水含水层。

3.白垩系下统巴彦花组裂隙承压含水层

（1）上部砂砾岩（K1b3）含水层：该含水层以变质岩砾为主，上覆于煤系地层上部，静止水位2.96～3.45m，含水层厚度117.06～157.02m，单位涌水量1.69～2.32L/s·m，渗透系数1.51～1.60m/d，为强富水含水层，是主要可采煤层顶板间接充水含水层，也是矿井水害防治的重点[3]。

（2）中部煤层（K1b2）含水层：该含水层（段）分布于整个勘查区，岩性主要以煤层为主，泥质胶结，局部松散易碎，含水层厚度1.35～161.90m，单位涌水量0.0161～0.0119L/s· m，属弱富水含水层，为矿井开采的直接充水含水层。

（3）下部砂泥岩（K1b1）含水层：该含水层（段）下覆于4煤组以下，岩性主要由灰色、灰绿色砂岩、砂砾岩组成，富水性不详。

4.断层水

勘探报告和井筒勘察报告中对F08和F01断层进行了抽水试验，均表明断层富水性弱，渗透性能差。

三、隔水层

区内隔水层为新近系粘土岩隔水层、2煤组顶板泥岩段隔水层及煤层间隔水层，岩性主要以粘土岩、砂质泥岩、泥岩为主。各隔水层虽均全区分布，且隔水性较好，但从整个勘查区考虑，均属非稳定隔水层，都不同程度地存在局部地段缺失的现象，构成各含水层导通的“天窗”，特别是在煤层开采的情况下，受导水裂隙带及冒落带的影响，富水性强的间接充水含水层极易转变为直接充水含水层，造成矿井突水。

四、水文地质勘查类型的划分

1.勘探报告对勘查区水文地质勘查类型的划分

勘查区内对煤层开采有直接影响的充水含水层为白垩系中部煤层（K1b2）含水层（段），其次为下部泥岩（K1b1）含水层（段）和上部砂砾岩（K1b3）含水层（段）。

由于本勘探区内直接充水含水层（段）的富水性较小，水量有限；含水层（段）本身的孔隙率、裂隙率发育较差，径流条件不畅，透水性能不佳，补给微弱，地下水以消耗储存量为主。

但因本区煤层位于当地侵蚀基准面以下，各含水层（段）的富水性在水平和垂直方向上又各向异性，其间的水力联系亦呈不均一性，因此在开采条件下极易与上覆强富水含水层（段）沟通、产生水力联系，因此水文地质条件又相对复杂。

根据上述条件，依据《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/ T0215-2002），将本勘探区水文地质类型确定为Ⅱ类Ⅰ型（偏复杂），即水文地质条件简单（偏复杂）的裂隙充水矿床。

2.水文补勘报告对勘查区水文地质勘查类型的划分

勘查区内对煤层开采构成威胁的充水含水层为白垩系下统巴彦花组上段（K1b3）的砂砾岩承压裂隙含水层（间接充水），富水性强；其次为巴彦花中段（K1b2）煤系承压裂隙含水层（直接充水），富水性弱；以及巴彦花组下段（K1b1）裂隙承压含水层（间接充水）[3]。

由于勘查区内煤层上覆的间接充水含水层的富水性强，含水层厚度大，裂隙发育，透水性强，且主采煤层又位于当地侵蚀基准面以下，局部断层发育，尽管各含水层的富水性在水平和垂直方向上各向异性，但在开采条件下局部地段极易与上覆强富水含水层沟通，因此依据《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2002），将本区水文地质勘查类型确定为Ⅱ类Ⅲ型。

3.业主对矿区水文地质勘查类型的划分

以往各勘查阶段及水文补充勘探结果分析仅证明K1b3含水层确实是强富水含水层，但回采过程中是否与K1b3含水层导通成为直接含水层，与采煤工艺有直接关系，按照《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2002）的相关规定，通过水文补勘便确定为Ⅱ类Ⅲ型，理由不充分。

综放开采导水裂隙带确定尚未有成型的计算公式。目前，确定导水裂隙带高度的方式仅有四种：一是参照《三下开采》的经验公式，但不适合综放采煤工艺；二是采用相似模拟理论；三是采用数值计算；四是采用工程类比的方式。朝克乌拉矿井的工程地质和水文地质与扎煤集团相类似，扎煤集团在类似地质条件下生产积累了成功的经验。因此，应借鉴扎煤集团生产实际的导水裂隙带的确定方法和数值，重新确定本区水文地质勘查类型。

4.综合评价

（1）由于当前矿区还未采煤投产，地质报告仅能从地质勘查的角度，并结合《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2002），分析地质及水文地质问题，对于勘探单位，受专业的限制，难以也不必从采煤工艺角度再做深入探讨。

（2）K1b2煤系承压裂隙含水层为矿井直接充水含水层，富水性弱，而其上覆的K1b3砂砾岩含水层为煤层开采的间接充水含水层，富水性强。在煤层开采过程中，此含水层能否与下伏的开采煤层导通，取决于矿区实际的水文地质赋存条件和采煤工艺的有机结合。

五、结论

从地质勘查的角度，仅能依据《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2002），而此规范对裂隙充水矿床水文地质勘查类型的划分主要根据直接充水含水层的单位涌水量的大小，并未考虑间接充水含水层的涌水量情况。水文补勘报告对矿区水文地质勘查类型划分为Ⅱ类Ⅲ型的依据主要有两个：（1）煤层上覆隔水层不稳定，有地层缺失的“天窗”；（2）煤层采动破坏情况下可能导通上覆强含水层。无论这两个依据是否充分合理，都无法从《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2002）中找到水文地质勘查类型划分的依据。

[1]内蒙古自治区巴彦宝力格煤田（中段）一矿区勘探报告，内蒙古自治区地质调查院，2007年1月15日.

[2]巴彦宝力格煤电项目朝克乌拉矿井井筒检查钻孔勘察报告，内蒙古自治区煤田地质局104勘探队，2009年4月.

[3]北方联合电力有限责任公司朝克乌拉煤矿水文地质补充勘探报告，内蒙古自治区煤田地质局104勘探队，2012年11月.

Division and evaluation of hydrogeological exploration types in ChaoKeWuLa coal mine of Silinghol League of Inner Mongolia

WANG Cheng
Coal Geological Bureau of the Inner Mongolia Autonomous Region NO.104 Exploration Team,ChiFeng 024000,Inner Mongolia, China

The main mine coal of direct water filling aquifer is middle segment of BaYanHua Group coal measure strata aquifer in ChaoKeWuLa coal,water yield property weakly;however,the upper segment BaYanHua Group sandy conglomerate aquifer in the upper coal is indirect water filling aquifer,rich water,is the main water inrush hidden trouble in mining.In this paper,based on the different division of hydrogeological exploration type in previous geological exploration and hydrogeological supplement exploration results,the fully integrate the division of basis,the rationality is discussed,and the objective evaluation is given.

Strata in mining area；Hydrogeological；exploration；Aquifer；Water；yield；property

王成，男，1985年3月生，内蒙古赤峰市人，工程师，主要从事水文地质工作与研究。