新疆吐魯番市221團(tuán)煤礦水文地質(zhì)條件分析與研究

楊宜原

摘要：本文以新疆吐魯番市221團(tuán)煤礦為研究區(qū)，采用鉆探、地球物理測井、二維地震、抽水實驗、樣品測試等綜合勘查方法，多種勘查技術(shù)并行，各種勘查數(shù)據(jù)與成果的融合研究，獲得了比傳統(tǒng)、單一勘查方法更真實、更可靠的研究成果。并且通過對礦區(qū)含水層、隔水層及斷層導(dǎo)水性、充水因素的分析，即為進(jìn)一步確定礦區(qū)的各項水文地質(zhì)條件提供了理論基礎(chǔ)，也為今后類似礦區(qū)的水文研究工作提供了參考。同時為后期礦區(qū)的進(jìn)一步勘探開發(fā)工作提供了必要的技術(shù)支持。

Abstract： This paper takes the 221 mass coal mine of Turpan City， Xinjiang as the research area， and adopts comprehensive exploration methods such as drilling， geophysical logging， 2D seismic， pumping experiment and sample testing. Through various exploration techniques and the fusion of various survey data and results， it has obtained more realistic and reliable research results than traditional， single exploration methods. And through the analysis of the aquifer， water-repellent layer and fault water-conducting and water-filling factors in the mining area， it provides a theoretical basis for further determining the hydrogeological conditions of the mining area， and also provides reference for hydrological research work in similar mining areas in the future. At the same time， it provides necessary technical support for further exploration and development work in the later mining area.

關(guān)鍵詞：221團(tuán);水文地質(zhì);含水層;隔水層;斷層導(dǎo)水性

Key words： 221 mass;hydrogeology;aquifer;water-repellent layer;fault water conductivity

中圖分類號：TD745;P641.461? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）24-0246-02

1? 區(qū)域水文地質(zhì)概述

含水層（隔水層）：

1.1 第四系（Q4al+pl）砂礫層孔隙-潛水層

主要分布于現(xiàn)代河谷沖溝內(nèi)，由沖洪積的砂、砂礫、漂石等組成，孔隙大、松散。位于普查區(qū)外圍西部6km處的大河沿河接受北部山區(qū)雪融水補(bǔ)給，河床寬300-400m，上游河水除部分滲入河床形成潛流外，均被人工引入渠道利用，下游河床現(xiàn)已干枯，只有暴雨季節(jié)短暫有水，四季多為干河，中、下游河床中的砂石正好被當(dāng)?shù)夭赏诶?。河床由砂礫、飄石組成，松散、無膠結(jié)堆積而成，屬于孔隙潛水層

1.2 第三系（N）隔水層組

第三系上新統(tǒng)為土黃色粉砂巖、礫巖、粗砂巖組成;中新統(tǒng)為土黃色～淺桔紅色粉砂巖、砂巖、泥巖組成;下新統(tǒng)為桔紅色～棕紅色的砂巖、礫巖、泥巖組成，該層泥質(zhì)成分含量高，透水性差、富水性極弱，該層為隔水層[2]。

1.3 侏羅系（J）裂隙-孔隙承含水層組

侏羅系地層巖性復(fù)雜，包括從泥巖到砂巖和煤層等一整套巖層組成、多以含、隔水層相間存在、富水性強(qiáng)弱不等、水質(zhì)類型均為SO42-、Cl-～K++Na+、Ca2+型水、水頭壓力大、礦化度在0.33g/L。

1.4 三疊系（T）裂隙-孔隙承壓含水巖組

三疊系地層為黃綠色、灰褐色、紫紅色粉砂巖、泥巖、細(xì)砂巖組成，接受高山雪水的補(bǔ)給，屬于含水層。

1.5 二疊系（P）裂隙-孔隙承壓含水組

巖性為灰白色粉砂巖、泥巖、細(xì)砂巖組成，底部為暗紫色礫巖、砂礫巖組成。在距普查區(qū)北東方向300m外有泉水出露，附近的植被較發(fā)育，該層為含水層。

1.6 石炭系（C）裂隙-孔隙承壓含水組

地層為灰黃色、灰褐色砂巖、礫巖、灰紫色玄武玢巖、凝灰?guī)r等組成、接受天山高山雪水的補(bǔ)給，屬含水層組。

1.7 地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件

該區(qū)基巖地下水主要補(bǔ)給水源為高山雪水和山區(qū)的降水，地下水運(yùn)動由北向南逕流，層間水力聯(lián)系不強(qiáng)，只是在斷層、褶曲構(gòu)造處發(fā)生地下水水力聯(lián)系，基本上位于半封閉狀態(tài)，普查區(qū)東部外圍的東溝深切溝谷是地下水的排泄場所。

2? 普查區(qū)水文地質(zhì)

2.1 含（隔）水層

現(xiàn)將普查區(qū)內(nèi)的主要含水層（隔水層）分述如下：

2.1.1 第四系上更新統(tǒng)（Q3al+pl）沖洪積砂礫石層—透水而不含水層

除基巖露頭外在區(qū)內(nèi)大面積分布，地貌上表現(xiàn)為傾斜戈壁平原，巖性為礫石，夾亞砂土構(gòu)成，松散、無膠結(jié)。據(jù)電法資料顯示其厚度不穩(wěn)定，一般在12-30m左右。其孔隙度大，透水性強(qiáng)，受季節(jié)性暴雨補(bǔ)給，雨水補(bǔ)給量十分有限，屬于透水而不含水層。

2.1.2 第三系（R）—隔水層

分布于普查區(qū)北部、南部，地表零星出露，向斜的軸部出露較多。地層走向為近東西向，地層主要由磚紅色陸向碎屑砂巖、礫巖組成，巖性為砂巖、礫巖夾粘土，厚度為192.10-321.37m，該層泥質(zhì)成分含量高，透水性差、富水性極弱，該層為隔水層。

2.1.3 侏羅系中統(tǒng)頭屯河組（J2t）—隔水層

主要出露于普查區(qū)外圍的西北部，區(qū)內(nèi)未出露，鉆孔中也未揭露。巖性主要為紫紅色（為主）、黃綠色、灰綠色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾砂礫巖薄層，底部有炭質(zhì)泥巖。該組地層一般厚543.88m，裂隙、孔隙不發(fā)育，富水性極弱，隔水性能較好。

2.1.4 侏羅系中統(tǒng)西山窯組（J2x）—裂隙承壓含水層

地下水主要接受北部高山區(qū)雪水和山區(qū)降雨補(bǔ)給，從鄰近221團(tuán)煤礦主斜井水樣化驗結(jié)果，地下水礦化度2776mg/L，總硬度1130.83mg/L，水循環(huán)較差，水質(zhì)類型為SO42-、Cl-～K++Na+、Ca+型水，裂隙較發(fā)育、孔隙不發(fā)育，此層屬于含水層。

2.1.5 侏羅系下統(tǒng)三工河組（J1s）—隔水層

此層在普查區(qū)內(nèi)南部零星出露，巖性以粉砂巖、泥巖為主，夾中、粗砂巖，該地層厚130m，裂隙、孔隙不發(fā)育，隔水性能好，此層為隔水層。

2.1.6 古生界二疊系下統(tǒng)大熱泉子群（P1d）-裂隙承壓含水層

分布于普查區(qū)北部中高山區(qū)，主要為鈣質(zhì)細(xì)砂巖、結(jié)晶灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂礫巖及礫巖組成，厚度一般為560m。地下水主要接受北部高山區(qū)雪水和山區(qū)降雨補(bǔ)給，裂隙發(fā)育、孔隙不發(fā)育，屬于含水層。

2.2 斷層導(dǎo)水性

發(fā)育普查區(qū)南部F2壓扭性逆斷層（桃樹園子北斷裂），其走向285°-323°，傾角45°-60°，為一向東北傾的逆斷層，北盤（上盤）侏羅系西山窯組地層推覆在南盤（下盤）第三系紅色層之上，該斷層延伸出普查區(qū)東外，西與F1-1逆斷層相交。據(jù)以往資料其斷距大于100m。通過我隊開展電法工作及所施工的2-1、2-2、5-1號鉆孔證實，該斷層順?biāo)菜鞲上蛐蹦弦韺?號煤層切割，對向斜南翼煤層造成嚴(yán)重破壞，為礦區(qū)自然邊界斷層，斷層有導(dǎo)水性。

2.3 塔什索干向斜W1

位于普查區(qū)區(qū)中部，為一緊閉的倒轉(zhuǎn)向斜，兩翼不對稱，軸向275°—295°，北翼地層產(chǎn)狀35°—53°∠40°—67°（倒轉(zhuǎn)），南翼地層產(chǎn)狀320°—330°∠56°—89°，兩翼及轉(zhuǎn)折端有侏羅系地層斷續(xù)出露，中部被第四系大面積覆蓋。南翼在紅山包以南F2斷層沿7號煤層切割，北翼受F1斷層切割[3]。

據(jù)調(diào)查很有可能地下含水層發(fā)生了水聯(lián)系，造成礦井水量增大，這一點(diǎn)應(yīng)引起高度注意。

2.4 地下水的補(bǔ)給、逕流與排泄

普查區(qū)內(nèi)的地下水由北部天山雪水和山區(qū)降雨補(bǔ)給，地下水自北向南運(yùn)移，在東部的深切溝谷中以泉形式溝谷中排泄。

綜上所述，該區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，無地表水流，煤層大部分位于當(dāng)?shù)氐叵滤韵拢詹閰^(qū)中巖層多以隔水層和含水層為主。普查區(qū)北部和南部水文地質(zhì)條件局部較復(fù)雜，總體來說水文地質(zhì)條件較簡單，普查區(qū)水文地質(zhì)條件定為二類一型。

3? 充水因素分析

3.1 老窯及F2斷層充水因素

3.1.1 老窯充水因素

在4勘查線、7號煤層露頭附近有一廢棄斜井，目前廢棄斜井具體位置、井長、地下水涌水量情況已無法了解，到實地調(diào)查只看到廢棄的建筑物遺跡。估計井下巷道已充滿數(shù)地下水，開采普查區(qū)煤層時，會造成井下突水事故發(fā)生。綜上所述普查區(qū)內(nèi)存在老窯積水問題，應(yīng)引起高度重視。

3.1.2 F2斷層充水

發(fā)育于普查區(qū)南部的F2壓扭性逆斷層（桃樹園子北斷裂）是一向東北傾的逆斷層。斷層有導(dǎo)水性，使東部外圍的221團(tuán)煤礦地下水相互貫通，發(fā)生地下水水力聯(lián)系，其鄰近的煤層、構(gòu)造、水文地質(zhì)等情況因此而變得復(fù)雜化。

3.1.3 鄰近的221團(tuán)生產(chǎn)礦井充水因素

1號付井（1號斜井）長198m，坡度-25°，穿105m石門打到7號煤層上。主斜井+1170m水平中設(shè)有160m3的水倉，每天抽3-4t，平均每天抽3.5t，泵量46m3/h，為煤層底板進(jìn)水，日涌水量為150m3/d。

3號紅山包立井（現(xiàn)生產(chǎn)3號井）井深71m，一天抽2.5t，泵量為20m3/h，日涌水量50m3/d，煤層底板進(jìn)水，以滲水為主。

3.2 普查區(qū)充水因素

在煤層頂、底板均有含水層，普查區(qū)充水主要為侏羅系中統(tǒng)西山窯組裂隙含水層、F2斷層水和普查區(qū)內(nèi)的老窯積水。

為了防患于未然，未來煤礦在開采煤層時，巷道里留好較厚的保安煤柱，以防透水事故發(fā)生。

4? 供水水源

普查區(qū)內(nèi)無供水水源地。唯一供水源地為普查區(qū)外圍東溝侏羅系八道灣組含水層出露的泉水。在以往提交的221團(tuán)煤礦生產(chǎn)地質(zhì)報告中采集了該處泉水樣和221團(tuán)煤礦礦井水樣，及時送往新疆煤田地質(zhì)局化驗室做全分析。普查區(qū)東部二疊系地層出露的泉水，水量極小無供水價值。

東溝出露的泉水清澈、透明，據(jù)實測線狀泉水流量為8.74m3/h，礦化度為530mg/L，總硬度162.96mg/L，屬于淡水，除了K++Na+指標(biāo)超限外，其余指標(biāo)均未超限，水樣中細(xì)菌未做化驗。該泉水流量不受季節(jié)性影響，不論春夏秋冬，常年流出，水質(zhì)類型SO42-、Cl-～K++Na+、Ca+型水，可做今后普查區(qū)良好供水源地。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖序常，湯耀慶，馮益民.新疆北部及其鄰區(qū)大地構(gòu)造[M].北京：地質(zhì)出版社，1992.

[2]邵龍義，張鵬飛，竇建偉，等.含煤巖系層序地層分析的新認(rèn)識[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999，28（1）：20-24.

[3]王敏芳，焦養(yǎng)泉，任建業(yè)，等.沉積盆地中古地貌恢復(fù)的方法與思路——以準(zhǔn)噶爾盆地西山窯組沉積期為例[J].新疆地質(zhì)，2006，24（3）：326-330.