和什托洛蓋和什東-沙吉海礦區(qū)水文地質(zhì)特征

蘇玉娟

(山東省煤田地質(zhì)局三隊(duì)，山東 泰安　271000)

和什托洛蓋和什東-沙吉海礦區(qū)水文地質(zhì)特征

蘇玉娟

(山東省煤田地質(zhì)局三隊(duì)，山東 泰安271000)

為了查明沙吉海礦區(qū)水文地質(zhì)特征，在對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)條件的分析基礎(chǔ)之上，采用水文地質(zhì)鉆探、抽水試驗(yàn)及長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè)孔等手段，查明了礦區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件，礦區(qū)內(nèi)主要的充水含水層為侏羅紀(jì)頭屯河組孔隙微裂隙含水層、西山窯組孔隙裂隙含水層及燒變巖裂隙含水層，對(duì)煤層開采有影響的含水層主要為西山窯組孔隙裂隙含水層。查明其水文地質(zhì)特征對(duì)于煤礦的安全生產(chǎn)有至關(guān)重要的作用，也對(duì)煤礦防治水起指導(dǎo)性作用。

沙吉海礦區(qū)；水文地質(zhì)；充水因素；新疆

引文格式：蘇玉娟.和什托洛蓋和什東-沙吉海礦區(qū)水文地質(zhì)特征[J].山東國(guó)土資源，2015,31(3):42-45.SU Yujuan.Hydrogeological Characteristics of Heshentuoluogai and Heshendong-Shajihai Mine Area[J].Shandong Land and Resources,2015，31(3):42-45.

1　區(qū)域概況

新疆和什托洛蓋和什東-沙吉海礦區(qū)位于準(zhǔn)葛爾盆地西北邊緣，和什托洛蓋含煤拗陷沉積盆地東段，庫(kù)倫鐵布克背斜的S翼(圖1)，沙吉海礦區(qū)主要為松散巖類透水含水層。區(qū)域上地勢(shì)總體為北高南低，地層由北向南傾斜的緩坡地形。海拔標(biāo)高+810～+1010m，一般坡降1°～1.5°，地形較平坦。

圖1　區(qū)域水文地質(zhì)圖

1.1主要含水層

區(qū)域主要含水層劃分為第四紀(jì)松散巖類孔隙含水層、新近紀(jì)安集海組孔隙含水層、碎屑巖類孔隙裂隙含水層。由于區(qū)域氣候干燥，降水量少而集中，不利于地下水的形成。

1.1.1第四系松散巖類孔隙含水層

全新統(tǒng)洪積孔隙潛水呈條帶狀分布于庫(kù)倫鐵布克大溝和地區(qū)煤礦附近沖溝中，近SN向延伸，由礫石、礫卵石、砂及粘土組成，出水量受季節(jié)影響。水質(zhì)以燈塔煤礦溝中最佳，其溶解性總固體含量0.71～0.96g/L，水化學(xué)類型屬SO4·HCO3-Na·Ca型。該層潛水是當(dāng)?shù)鼐用竦闹饕┧础?/p>

1.1.2古近紀(jì)安集海組孔隙含水層

在區(qū)域的中北部、南部大面積出露，為一套湖相沉積。巖性以褐黃色、暗紅色、灰黃色中粗砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂礫巖和雜色泥巖互層組成。區(qū)內(nèi)沒有地下水露頭，為富水性弱含水層。

1.1.3碎屑巖類孔隙裂隙含水層(組)

(1)侏羅紀(jì)頭屯河組孔隙微裂隙含水層(段)。出露于區(qū)域中西部，為河流—湖泊相碎屑沉積。由灰色—灰綠色中、粗砂巖、礫巖、細(xì)砂巖組成。礫巖及砂巖，孔隙發(fā)育，透水及儲(chǔ)水性能良好。在該區(qū)內(nèi)未見地下水露頭，將此層定為孔隙微裂隙弱含水層。

(2)侏羅紀(jì)西山窯組裂隙孔隙含水層(段)。在區(qū)域中部大面積出露，以NEE向展布，為河流—泥沼相碎屑沉積，由灰黃色，灰白色粗砂巖、中砂巖、含礫粗砂巖組成。根據(jù)詳查—勘探工作對(duì)井田周邊10個(gè)生產(chǎn)井進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果[1]，礦井排水量10～300m3/d。溶解性總固體含量1884.8～7045.3mg/L，水化學(xué)類型有SO4-Na·Mg,SO4·Cl-Na，SO4·HCO3-Na·Mg及SO4-Na·Ca型。另?yè)?jù)該次勘探工作施工的ZKJ1903孔及一井田勘探工作施工的ZK1201,ZK1202孔抽水試驗(yàn)的成果，鉆孔單位涌水量為0.0049～0.0135L/s·m，滲透系數(shù)為0.0025～0.0085m/d，為富水性弱含水層。

(3)侏羅紀(jì)八道灣組含水層。分布于巴格希鼻狀背斜的梯部，巖性由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、中細(xì)砂巖夾煤層、炭質(zhì)泥巖組成，厚度約372m。該層以泥質(zhì)類巖石為主，夾有粗砂巖及礫巖。地層孔隙裂隙不發(fā)育，為富水性弱含水層。

1.2區(qū)域地下水補(bǔ)給徑流和排泄

地下水的補(bǔ)給主要來源于區(qū)域北部高山的冰雪融水和大氣降水及部分高山泉水，順其地勢(shì)由北向南運(yùn)移徑流。大氣降水除少部分垂直下滲外，大部匯集于溝谷之中向低凹處渲泄，沿途滲透補(bǔ)給含水層。由于地下水受地形條件的制約，孔隙潛水在地勢(shì)平緩或低洼溝谷的運(yùn)移過程中，垂直蒸發(fā)和植物蒸騰是其主要的排泄方式。沉積碎屑巖多以大小顆?；拥男问匠霈F(xiàn)[2]，由于侏羅紀(jì)地層泥質(zhì)充填的成分較多，地下水運(yùn)移的過程遲緩，甚至處于停滯狀態(tài)。從地下水的水質(zhì)分析成果可看出，溶解性總固體均較高，說明賦煤地層地下水運(yùn)移速度緩慢，地下水徑流條件不良。

2　水文地質(zhì)特征

2.1主要含水層

礦區(qū)內(nèi)主要含水層有第四紀(jì)全新世洪積孔隙含水層、古近紀(jì)安集海組孔隙含水層、侏羅紀(jì)頭屯河組孔隙微裂隙含水層、西山窯組孔隙裂隙含水層和燒變巖裂隙含水層，對(duì)煤層開采有影響的含水層主要為西山窯組孔隙裂隙含水層。

2.1.1第四紀(jì)全新世洪積孔隙含水層

礦區(qū)內(nèi)揭露厚度最大19.70m。由砂質(zhì)粘土、礫石、礫卵石、砂及粘土組成，其礦物成分主要為石英、長(zhǎng)石。砂層較松散，透水性良好，接受大氣降水及雪融水補(bǔ)給并滲透補(bǔ)給下伏基巖。

2.1.2古近紀(jì)安集海組孔隙含水層

安集海組地層廣布全區(qū)，為一套河流相、湖濱相的碎屑沉積，平均厚度約60m。古近紀(jì)地層露頭分布在礦區(qū)西北部，厚度向東南逐漸增加。含水層巖性主要由褐紅色砂巖、砂礫巖及礫巖，底部穩(wěn)定發(fā)育一層厚約10m礫巖，礫徑一般為5～50mm，最大粒徑大于98mm，松散，易搓散，砂質(zhì)充填。

勘探期間對(duì)該層進(jìn)行抽水試驗(yàn)，水位標(biāo)高+795.754m(水位埋深36.61m)，鉆孔單位涌水量0.005698L/s·m，礦區(qū)中部建井后該層水位標(biāo)高+758.70m(水位埋深91.63m)，鉆孔單位涌水量0.00027L/s·m，說明礦井排水使得該含水層水位明顯下降，因此該層是以靜儲(chǔ)量為主，補(bǔ)給條件不良的富水性弱含水層。

2.1.3中侏羅世頭屯河組孔隙微裂隙含水層

頭屯河組地層貫穿全區(qū)，為一套河流相沉積。地層厚度3.49～297.31m，平均厚度約120m。巖性由中、粗砂巖、礫巖、細(xì)砂巖、泥巖、粉砂巖組成，局部夾劣質(zhì)煤層和菱鐵礦薄層。隔水層和含水層相間沉積，含水層總厚度約占地層厚度的80%，含水形式以孔隙為主。

含水巖性主要以灰綠色中砂巖為主，灰黃色粗砂巖和雜色(灰黃色、淺灰色為主)砂礫巖次之，含少量細(xì)砂巖，主要成分為石英、長(zhǎng)石，泥質(zhì)膠結(jié)弱固結(jié)，巖心較完整，巖性顆粒隨著深度的增加而逐漸變細(xì)。頭屯河組下段穩(wěn)定分布一含水段，含水層層數(shù)1～12層，厚度1.32～120.00m，平均42.58m，巖性以中砂巖，粗砂巖，細(xì)砂巖及礫巖為主。

勘探期間對(duì)該層進(jìn)行抽水試驗(yàn)[3]，水位標(biāo)高+799.57m(水位埋深42.41m)，鉆孔單位涌水量0.005041L/s·m，礦區(qū)中部建井后水位標(biāo)高+729.05(埋深101.23m)，鉆孔單位涌水量0.000022L/s·m，說明礦井排水使得該含水層水位明顯下降，因此該層是以靜儲(chǔ)量為主，補(bǔ)給條件不良的富水性弱含水層。

2.1.4中侏羅世西山窯組孔隙裂隙含水層

西山窯組是該區(qū)的主要含煤地層，地層巖性主要由粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、中細(xì)砂巖、泥巖及煤組成，以湖沼相碎屑沉積。含水層巖性為中砂巖、粗砂巖、礫巖、細(xì)砂巖，粒度由上至下逐漸變細(xì)，上部結(jié)構(gòu)松散，下部較致密，底部為泥質(zhì)粉砂巖、砂巖與泥巖互層。

根據(jù)地層劃分，將西山窯組孔隙裂隙含水層劃分為2個(gè)含水層段，分別為上含水層段和下含水層段。

(1)上含水層段：該段上至西山窯組地層頂界，下至B10煤層底板，含水巖組厚0～97.89m，平均63.71m。含水巖性以中砂巖、粗砂巖為主，細(xì)砂巖次之，泥質(zhì)膠結(jié)，透水性較差。

(2)下含水層段：該含水層段上至B10煤層底板，下至西山窯組底界，揭露的含水層段厚0.91～164.18m，平均38.34m。含水巖性以細(xì)砂巖為主，其次為中砂巖，含少量粗砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，結(jié)構(gòu)自上而下逐漸致密，透水性較差。

勘探階段抽水試驗(yàn)，靜止水位標(biāo)高+791.78～+808.44m(水位埋深69.57～74.09m)，鉆孔單位涌水量0.000037～0.0068L/s·m。礦區(qū)中部建井后該層水位標(biāo)高+659.49m(水位埋深190.84m)～+678.88m(水位埋深179.82m)，鉆孔單位涌水量0.000037～0.000045L/s·m，說明礦井排水使得該含水層水位明顯下降，因此該層是以靜儲(chǔ)量為主，補(bǔ)給條件不良的富水性弱含水層。

2.1.5燒變巖裂隙含水層

火燒區(qū)范圍位于礦區(qū)的西北部煤層露頭處，整體為透水不含水，通過鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)及數(shù)字測(cè)井所提供的自然電位曲線和電阻率曲線，說明火燒的位置不含水。靜止水位標(biāo)高為+770.99m，而火燒的底板標(biāo)高+772.63m。由此仍可說明火燒層中不含水。根據(jù)該區(qū)物探資料[4]，火燒區(qū)整體為透水不含水，有較大的儲(chǔ)水空間，接受大氣降水或雪融水的補(bǔ)給并形成火燒區(qū)積水，并順地形坡度入滲補(bǔ)給地下水。

2.2地下水補(bǔ)—徑—排條件

該區(qū)古近系隔水層以粘土、砂質(zhì)粘土為主，隔水性能良好，可以有效阻隔地表水對(duì)基巖含水層的直接補(bǔ)給，區(qū)內(nèi)補(bǔ)給區(qū)域主要為基巖露頭區(qū)。井田內(nèi)地勢(shì)北高南低，西高東低，地下水流向是由西北流向東南，地下水順層徑流至較深的部位。進(jìn)入到春季融雪期或夏天的雨季，雪融水或陣雨、暴雨易在地表形成暫時(shí)性地表水流，順地形坡度或沖溝向下游渲泄的同時(shí)，可通過西北部頭屯河組露頭入滲補(bǔ)給地下水而形成礦井的充水水源。

區(qū)內(nèi)各含水層處于干旱氣候區(qū)[5]，孔隙潛水在地勢(shì)平緩或低洼溝谷的運(yùn)移過程中，垂直蒸發(fā)和植物蒸騰是其主要的排泄方式。基巖孔隙裂隙水，補(bǔ)給缺乏，人工排泄為其唯一排泄方式。

3　充水因素分析

表1　各可采煤層導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算結(jié)果

4　結(jié)論

該區(qū)煤層開采的主要充水含水層為頭屯河組砂巖含水層及西山窯組砂巖含水層，含水巖性以中砂巖為主，含水層粒度由上至下逐漸變細(xì)，上部結(jié)構(gòu)松散，下部較致密，富水性逐漸變差。通過對(duì)各含水層的抽水試驗(yàn)表明，各含水層均以靜儲(chǔ)量為主，補(bǔ)給條件不良的富水性弱含水層，進(jìn)入到春季融雪期或夏天的雨季，雪融水或陣雨、暴雨易在地表形成暫時(shí)性地表水流，在順地形坡度或沖溝向下游渲泄的同時(shí)，可通過基巖露頭入滲補(bǔ)給地下水。

根據(jù)以上分析，B12煤層以上含水層單層厚度大，且砂巖孔隙裂隙較發(fā)育，含水空間豐富，靜儲(chǔ)量大，因此開采B12以上煤層時(shí)，礦井水害防治工作較難進(jìn)行，B10煤層以下的西山窯下段含水層含水巖性以細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)膠結(jié)，結(jié)構(gòu)自上而下逐漸致密，透水性較差，基本不含水。開采B10煤層有利于其以上煤層疏排水，減少了開采上部煤層時(shí)水害威脅。

[1]黃肇濤.克拉瑪依-烏爾禾地區(qū)的水文地質(zhì)條件[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，1959,(6):27-35.

[2]周宏春.干旱區(qū)準(zhǔn)噶爾盆地西南緣地下水系統(tǒng)和懸河補(bǔ)給研究[D].中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院,1992.

[3]MT/T1091—2008.煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]王平，李麗萍，馬小平，等.三維地震勘探技術(shù)在新疆沙吉海井田中的應(yīng)用[J].新疆地質(zhì),2012,(3):355-358.

[5]阿依努爾·孜牙別克.新疆塔城地區(qū)河流水文特征[J].水文，2003,(1):54-56.

Hydrogeological Characteristics of Heshentuoluogai and Heshendong-Shajihai Mine Area

SU Yujuan

(The Third Brigade of Shandong Geology Coal Bureau, Shandong Tai'an 271000, China)

In order to find out hydrogeological characteristics of Shajihai mine area, based on analysis of regional hydrogeological conditions, by means of hydrogeological drilling, pumping test and long-term dynamic observation holes, hydrogeological conditions of the mine in the mining area have been found out. Main water filling aquifers are pore and micro fracture aquifer in Jurassic Toutunhe formation, pore and fissure aquifer and burnt rock fissure aquifer in Xishanyao formation. Aquifer which will affect coal mining is mainly pore and fracture aquifer in Xishanyao formation. Identification of hydrogeological characteristics not only has an important role for safety production in coal mine, but also will guide water prevention and control effectively.

Shajihai mine area; hydrogeology; water filling factors; Xinjiang Uygur Autonomous Region

2014-05-13；

2014-09-03；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

蘇玉娟(1980—)，女，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，工程師，主要從事煤田水文地質(zhì)工作;E-mail：619956508@qq.com

P641.4

B