新疆天富南山煤矿小沟井田水文地质综合分析

高 飞，雷燕昂，曹 东，叶正新，张冬冬

（新疆天富南山煤矿有限责任公司，新疆 石河子 832026）

新疆天富南山煤矿小沟井田水文地质综合分析

高 飞，雷燕昂，曹 东，叶正新，张冬冬

（新疆天富南山煤矿有限责任公司，新疆 石河子 832026）

水文地质条件对煤矿安全生产影响巨大。本文对井田水资源及水文地质条件等进行科学分析，对矿井防治水工作提出针对性的建议，保证煤矿安全生产的顺利进行。

南山煤矿；水文地质；综合分析

新疆天富南山煤矿小沟井田水文地质条件复杂，历史上曾多次发生水害事故，造成了严重经济损失和人员伤亡。煤矿水文地质的综合分析显得尤为重要，近年来多位学者对不同矿区水文地质条件进行了分析[1-3]。但是针对北疆煤矿水文地质条件进行科学分析的相关报道还较少。本文对兵团第八师天富南山煤矿小沟井田的水文条件进行综合分析，并对矿井治水工作提出合理的建议。

1 井田地下水形成条件

新疆天富南山煤矿小沟井田位于北部玛纳斯断陷盆地内，该区域发育着一套中新生界陆相碎屑岩类和第四系松散岩类，以砂砾岩类为主，间夹泥岩的多层结构地层，从而形成了多层结构的碎屑岩类裂隙孔隙水。地下水除接受部分大气降水下渗补给外，主要接受一定数量河流的侧向补给。

区域内主要承受近南北向和NNE-SSW向压应力，形成一系列近东西向和NWW-SEE向的褶皱和断裂。纬向及北西向的断裂大都是压性断裂，起着阻水和抬高地下水位的作用，因此，沿纬向尤其是北西向大断裂往往有带状泉水出露。由于近南北向和NNE-SSW向断裂为张性充水断裂，沿这些断裂往往有下降泉出露。背斜轴部张裂隙比较发育，也有利于地下水的形成和富集。

2 地下水类别与含水岩组划分

根据地下水的赋存、水理性质及水力特征，将区域地下水划分为四种基本类型，即松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、基岩裂隙水和冻结层水。在上述四大地下水基本类型中，根据含水层岩性特征和富水程度等，可进一步划分出不同的含水岩组和含水层。

2.1 松散岩类孔隙水

2.1.1 水量丰富的含水层

主要分布于玛纳斯河哈熊沟（乌希喀特特萨依）沟口附近及以下地段、宁家河石灰队以下地段和金沟河水泥厂以下地段的河床中。地下水埋藏深度在上述各大河床冲积层中一般都小于20 m。含水层岩性大都为河床卵砾石层，其透水性良好，渗透系数在石场以北砂砾石层中为10.9～86.0 m/d，在玛纳斯河、金沟河和宁家河河床卵砾石层中大于86.0 m/d，最大达225～300 m/d。该含水层水量丰富，单位涌水量可达202.1～598.2 t/（d·m）。

2.1.2 水量贫乏的含水层

主要分布于石场-牛圈子一带、达子庙东北和头道河子以西黄土丘陵区。含水层为下伏于黄土之下的砂砾石层。地下水埋藏深度变化较大，一般在0～100 m之间，局部大于100 m。水量贫乏，出露的单泉流量在0.2～0.5 L/s，最大泉群流量为1.0～2.0 L/s。

2.2 碎屑岩类裂隙孔隙水

主要分布于区域北部红沟、石场、牛圈子一带，清水河上段大南沟、头道河子附近也有零星出露。含水岩组由中新生界碎屑岩类组成，其中以侏罗系煤系地层分布最广。因上述地层与泥岩、页岩和煤交互成层，形成多层结构的承压水。地下水主要赋存于砂砾岩的孔隙中和NNE-SSW、NE-SW向两张裂隙或相对隔水层的层面裂隙中。

2.3 基岩裂隙水

该类地下水的北界正是准噶尔南缘的山前大断裂，南界除玛纳斯河和金沟河河谷两侧外，亦有NWW-SEE向大断裂控制。除了NWW-SEE向压性断裂特别发育外，前者（压性断裂）为阻水断层，沿断裂带有上升泉出露，后者（张性断裂）为充水断裂，二者的交汇部位形成地下水的富集带。在构造作用下，含水岩组的裂隙亦很发育，有利于地下水的贮存和运移。

2.4 冻结层水

分布于基岩裂隙水以南的广大高山冻土区。沟谷中零星分布着以冰碛物为主的第四系松散岩类。该类地下水分布区因存在着巨厚的常年冻土，对地表水和地下水渗溢起着阻隔作用，从而形成了冻结层上水和冻结层下水。

3 含、隔水层（段）的划分及特征

3.1 划分依据及其说明

（1）根据钻孔编录及生产井调查的资料，侏罗系西山窑组地层由泥岩、粉砂岩、中-粗粒砂岩、粗砂岩、砾岩及煤层以互层韵律形式构成，各种岩石的单层厚度可由数厘米变化到数米，乃至数十米。因此难以按单一岩层划分含、隔水层，只能以较大的岩性段来划分。（2）通过钻孔简易水文地质观测的结果，进入到粗砂岩、砾岩段，钻孔发生漏水现象。由此说明在侏罗系地层中，粗砂岩、砾岩能释放出水来。因此，根据钻孔实际控制的情况并结合有关规范，将地层中的泥岩等细颗粒的岩石段划分为相对隔水层，而将粗砂岩、砾岩等岩石段划分成含水层。

3.2 含、隔水层（段）的划分

根据上述划分依据与说明，将勘探区地层划分了3个含（隔）水层（段），见表1。

表1 含（隔）水层（段）划分

3.3 含、隔水层（段）特征

3.3.1 第四系透水不含水层（Ⅰ）

此松散物主要分布于井田的中北部及西部的小范围内，主要由第四系上更新统、全新统的风积黄土构成，风积物由碎石、砂和黄土组成。据ZK101、ZK501钻孔揭露的厚度在3.20～4.00 m之间。由于此层分布位置较高，虽透水性较好，但不具储水条件，为透水不含水层。

3.3.2 中侏罗统西山窑组孔隙裂隙弱富水含水层（Ⅱ）

勘探区内大面积出露此地层，局部被第四系风积层所覆盖。此含水层主要接受大气降水、雪融水通过第四系松散层垂直入渗补给。根据上述情况并结合井田水文地质条件，将此含水层定为弱富水含水层。

3.3.3 下侏罗统三工河组相对隔水层（Ⅲ）

呈条带状出露于勘探区南边界外，整合与西山窑组地层之下。岩性由泥岩、粉砂岩、细砂岩不均匀互层夹中粗砂岩、砂砾岩组成，据区域水文地质资料并结合其岩性组合特征，定为相对隔水层。由于此层的存在，它阻隔了南部山区基岩裂隙水的渗透补给，对勘探区起到了良好的隔水作用。

4 井田充水条件分析

4.1 矿床充水因素分析

根据研究区水文地质条件、井田局部水文地质条件以及矿床在井田内的分布情况综合分析，影响井田矿床充水的主要因素有构造、大气降水、暂时性地表水流等。（1）构造因素。井田地层向北倾斜，为缓倾的单斜构造。小沟井田实地考察资料显示该构造不会成为矿床开拓时的充水因素。（2）大气降水因素。小沟井田基岩裸露，大气降水可通过地表风化、构造裂隙顺层补给侏罗系西山窑组煤系地层，并使矿床充水，是勘探区矿床充水的主要因素之一。（3）暂时性地表水流因素。大、暴雨形成的暂时性地表水流具有时间短，流量大之特点，对矿床充水意义不仅表现在冲毁矿山设施或直接灌入矿井上，而且对地层渗透补给也具有一定意义。因此，应在矿山开发期间加强观测，寻觅洪流周期与径流途径，从而正确设计开发矿山设施的摆布以及井、坑口位置。

4.2 矿床充水途径

（1）通过对勘探区内各钻孔简易水文地质观测的结果，查明了勘探区内煤矿床受第Ⅱ含水层地直接充水。当各煤层开采至一定深度时，由于人为因素改变了地下水的自然流场，致使单个含水层相互连通，所形成的含水段可直接对矿床进行充水。（2）在自然状态下，勘探区东界外的玛纳斯河河床水位位于正常开采水平之下，不存在河水对矿床的补给和充水问题。但是，当开拓矿床的坑井系统地下水位降至河床水位以下时，将产生河水补给地下水的情形。（3）勘探区内分布的小范围地表塌陷坑是大气降水、雪融水进入到矿坑内的天然通道，暂时性地表水流可借此对矿床进行充水。

5 小结

小沟井田地形属低中山，基岩裸露，地势总体南高北低，地层产状北倾，地形有利于自然排水。勘探区内无常年流动的地表水流，气候干燥，蒸发量强于降水量。受大气降水、雪融水对矿床充水的影响，矿床充水主要源于第Ⅱ含水层孔隙裂隙微承压水，透水性较差，富水性弱，勘探区为顶底板直接或间接进水、水文地质条件简单的煤矿床。水文地质勘探类型为二类一型。

为了矿井扩建或生产的安全，在未来矿井大规模开采时，应特别注意矿井疏干排水的方式方法，向地层深部延拓水平时，应注意地层深部导水裂隙对矿床开采的影响，做到“逢掘必探，先探后掘”，避免造成矿井突水事故的发生。同时，除了按期对水文地质条件进行综合监测分析外，建立合理的防水组织机构，因地制宜地制定防治水患的总体方案和技术措施，才能更好的确保矿井安全、高效、可持续地发展[4]。

[1]王金喜，秦鹏，张天生.羊渠河井田水文地质条件分析[J].煤炭技术，2009，28（11）：112-113.

[2]秦大鹏.新疆伊北煤田霍城-伊宁窄梁子井田水文地质条件分析[J].煤，2012（4）：58-60.

[3]杨医源.新疆富蕴县喀木斯特煤矿详查区地层及构造特征[J].科技信息，2012（10）：357-358

[4]虎维岳.矿山水害防治理论与方法[M].北京：煤炭工业出版社，2005.

2014—11—21