杨家桥矿区王家山井田水文地质特征分析

2015-12-19刘亮辉李万平

西部探矿工程 2015年3期

关键词：茅口井田富水

刘亮辉，李万平

（湖南省煤田地质局第二勘探队，湖南株洲412003）

杨家桥矿区王家山井田水文地质特征分析

刘亮辉*，李万平

（湖南省煤田地质局第二勘探队，湖南株洲412003）

通过对杨家桥矿区王家山井田详查阶段所取得的水文地质资料，对井田内含水层和隔水层进行了划分，对含水层的岩性、分布规律及水位、水质、富水性和补径排泄条件及含水层之间水力联系进行了详细阐述，分析研究了井田充水因素，预算了未来矿井涌水量，并对今后的水文地质工作提出建议。

水文地质特征；涌水量计算；矿井充水因素

湖南省湘潭县杨家桥矿区属韶山煤田东部，含煤地层为二叠系龙潭组，煤层下伏二叠系茅口灰岩为岩溶裂隙含水层，富水性好，区内和20世纪90年代有一家县办煤矿因矿井突水淹井关闭。2007～2013年湖南省两权价款地质勘查项目先后在王家山井田实施了普查、详查勘查。

1 概况

井田位于湖南省湘潭市南西方向的杨家桥矿区东部，距湘潭市区南西方向直线距离约11km，距湘潭县城西方向直线距离7km。属丘陵地貌，植被发育，东、南面高，北面低，最大高差65m，山塘遍布，无大的水库及河流。2013年煤炭详查报告探获资源储量3527.4× 104t，详查阶段调查各含水层民井227处，取水样化验15组，施工抽水试验孔4个。

1.1 地层

井田出露的地层由新至老有第四系（Q）、白垩系（K）、上三叠统安源组（T3a）、下三叠统大冶组（T1d）、上二叠统长兴组（P2c）、龙潭组（P2l）、下二叠统茅口组（P1m）（见图1）。

1.2 构造

井田位于杨家桥向斜的东部。北翼地层甚陡，倾角45°～80°，局部直立以至倒转；南翼地层较平缓，倾角10°～45°，总体构造为一不对称向斜。尚未发现较大的断层（见图2）。

2 水文地质特征

2.1 地层的富水性

2.1.1 第四系松散层孔隙含水层（Q）

以冲积层、洪积层和残坡积层为主，以砾石、砂、砂土及粘土组成，残坡积层一般不含水，冲、洪积层含孔隙水，透水性较好，为当地居民主要生活水源之一，调查民井92处，水位随季节性变化明显，水质为HCO3-Ca型，pH值7.41，总矿化度238.7mg/L,为弱富水性的孔隙含水层。

2.1.2 白垩系弱富水性的裂隙含水层（K）

以红色砂岩、砂质泥岩为主，底部为钙质胶结的砾岩层。表层强风化层中广含孔隙裂隙水，为当地居民主要生活水源之一，调查民井115处，水位随季节性变化明显，地表泉流量0.06～1.2L/s，岩芯中裂隙不发育，砾岩中偶见溶洞，多数被充填。

钻孔抽水试验单位涌水量q=0.49～0.00648L/（s·m）（见表1），水位标高71.17～34.45m，水质为HCO3-Ca型，pH值7.45～7.52。

2.1.3 三叠系下统大冶组弱富水性的裂隙含水层（T1d）

主要由泥质灰岩和灰岩组成，裂隙较发育，裂隙宽0.5～2mm，小溶洞较多，但大多被方解石脉充填。地表民井分布较少，共调查民井10处。

据抽水试验资料，单位涌水量为q=0.000061～0.00476L/（m·s）（见表2），水位标高30.38～-52.16m，水质为HCO3-Ca型，pH值7.51。

2.1.4 二叠系上统长兴组弱富水性的裂隙含水层（P2c）

由硅质灰岩、硅质泥岩和硅质岩组成，节理裂隙发育，岩层破碎，采取率较低；裂隙及小溶隙（洞）发育，局部有石英脉和方解石脉充填，地表仅北翼部分出露，井泉出露少。据抽水试验资料，单位涌水量q=0.013～0.00067L/（s·m）（见表3）。含水性不均一，水质为HCO3-Ca型，pH值7.45。

图1 杨家桥矿区王家山井田水文地质图

图2 17线水文地质剖面图

2.1.5 二叠系下统茅口组中—强富水性岩溶裂隙含水层（P1m）

表1 钻孔抽水试验水文地质参数统计表

表2 钻孔抽水试验水文地质参数统计表

表3 钻孔抽水试验水文地质参数统计表

浅灰色、灰色细—粗粒结晶石灰岩组成，地表基岩出露很少，多为粘土覆盖。据详查区西面《列家桥井田地质勘探报告》水5孔抽水试验资料和本次勘查抽水试验资料,北翼单位涌水量q=12.95～0.361L/（s·m），南翼单位涌水量q=0.0107～0.00172L/（s·m）（见表4），水质为HCO3-Ca型，pH值7.58，北翼为强富水性岩溶裂隙含水层，南翼为中等富水性的岩溶裂隙含水层。

表4 钻孔抽水试验水文地质参数统计表

2.2 断层裂隙带的水文地质特征

井田内没有发现大的断层，只是在钻孔1701、1807和2203孔中揭露发现3条小的隐伏断层，造成煤系地层的部分断失，根据水文地质观测及钻探资料分析，断层带两盘地层一般泥质含量较高，为隔水层或弱含水层，断层破碎带多为泥质胶结或充填，钻探过程中一般没有漏水或涌水现象，由此可见，断层带含、导水性均较弱。

2.3 岩溶发育特征

井田内二叠系下统茅口组（P1m）为浅灰色、灰色细—粗粒结晶石灰岩，地表基岩出露很少，多为粘土覆盖，钻孔揭露土层20～60m。区内向斜南北两翼岩溶及裂隙发育程度有差异，北翼地层受强烈的构造运动，地层产状陡，岩层破碎，有利于地下水的补、径、排，裂隙岩溶较发育；而南翼隐伏于白垩系红层之下，补给条件较差，岩溶发育程度相对较弱。

发现岩溶形态以小的溶孔及溶蚀裂隙为主，没有见大的溶洞，溶蚀空间多被方解石充填。据本次勘探钻孔资料分析，岩溶发育在-280m以上较好，-280m以下岩溶发育程度相对较差。

2.4 地下水的补给，径流和排泄条件

井田北翼地层甚陡，南翼平缓。北部出露地层大部分为大冶组、长兴组和龙潭组，茅口组除4～15线之间外都被安源组覆盖，茅口组灰岩地表均为风化形成的粘土层，南翼大冶组、长兴组和龙潭组被白垩系红层覆盖，地下水通过岩层裂隙接受大气降雨补给之后，其径流、排泄主要受微地貌控制，一部分沿裂隙向下径流，一部分在沟谷及低洼地带以井泉的形式排泄。

2.5 矿井充水因素分析

2.5.1 直接充水含水层对矿井充水的影响

矿井开采的顶板充水含水层为长兴组硅质灰岩，于地表露头及浅部风化带、构造带裂隙发育，含强富水性裂隙岩溶水，深部则含水性减弱，其底部钙质泥岩为隔水层，长兴组含水层与上覆大冶组含水层除因断层切割局部有微弱联系外，一般无水力联系，龙潭组砂岩含水性较弱，对矿井充水影响较小。底板直接充水含水层为茅口组灰岩，含强富水性岩溶裂隙水，直接与2煤层接触（2煤层下部0～16.55m的泥岩基本不具隔水作用），对矿井充水影响极大。

2.5.2 大气降水及老窑水对矿井充水的影响

区矿井主要充水因素为大气降水及老窑水。区内北翼老窑开采历史悠久，现都已坍塌废弃，直接受降水补给，是降水补给和渗漏矿井的良好途径，故浅部矿井充水与大气降水关系密切。

2.6 矿井涌水量预算

资料分析，茅口组灰岩的富水性南北两翼存在差异，北翼富水性比南翼好，根据矿床水文地质条件及其矿坑充水因素分析，依据抽水试验资料，选择地下水动力学法之大井法计算，计算结果见表5。