梁兴东
中国煤炭地质总局广西煤炭地质局
摘要：通过分析矿区水文地质特征，认为该区含煤地层含水性弱，断层导水性差，矿井充水水源主要是来自大气降水，地表水和老窑积水，对于矿井生产应采取相应防治水措施。
关键词：水文地质特征；矿井充水；大气降水；防治水措施；乐民矿区
前言
贵州省盘县乐民矿区含煤地层面积近100km2，蕴藏着丰富的煤炭资源，煤质佳，是我国西南地区焦煤生产基地。该区08年以前地质勘探程度低，基本未做水文地质工作，个别矿井曾发生严重水害事故，为了摸清该地区煤炭资源情况，为综合利用煤炭资源提供地质依据，广西煤炭地质150勘探队按照国土资源部的要求，从2008年开始在该区进行了为期二年的煤炭资源勘查工作。本文是根据本次勘查资料，对该区水文地质进行的分析研究，将对矿井生产有重要的指导意义。
1 地质背景
1.1 地 层
本区出露地层由老至新依次有：二叠系中统茅口组（P2m）碳酸盐岩类、二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3β）火成岩类、二叠系上统龙潭组（P3l）碎屑岩类夹煤层，为矿区主要煤系地层、三叠系下统飞仙关组（T1f）碎屑岩类、三叠系下统永宁镇组（T1y）碳酸盐岩类、第四系（Q）松散碎屑物。
2 开采技术条件分析
2.1 水文地质特征
2.1.1地形地貌与地表水
矿区属构造侵蚀、剥蚀低中山地貌，地形切割剧烈，沟谷纵横，地形标高一般在1500～1900m，坡度一般为20～45°。
矿区为一完整水文地质单元，补给区面积约301km2，分水岭一带标高一般在1900～2100m，补给区形状近圆形，地形南、西、北三面高，东面低。矿区无大的地表水体只发育有小河段数条较大冲沟，补给区的南、西、北三面地表水，通过这些河、沟向矿区中部集中，再流入东面的海子河（见图1）
图1 矿区水文地质略图
海子河是矿区最大的河流，河床为当地最低侵蚀基准面，标高1465.10m，是矿区地表水唯一排泄口，也是地下水的主要排泄通道，海子河水向东流入黄泥河，再进入南盘江，属珠江水系。该河一般水面宽12～18m，水深0.8～1.5m，最大流量130m3/s，最小流量2.5m3/s。对于矿区的小河及较大冲沟，均为常年性流水，但流量随季节性变化大，雨季流量是枯水季节流量数倍至数十倍，山洪暴发时水量甚至是上百倍。
2.2 含水层与隔水层
a、第四系（Q）松散孔隙含水层：由碎石块、砂砾、砂土、亚砂土、粘土等坡积、堆积、残积物与冲积物组成，零星分布于沟谷、低洼地带、缓坡等处，厚度0～20m，一般为10m，均覆盖于各地层基岩之上，一般透水不含水或弱含水。泉水流量0.02～0.05L/S，季节性变化大，旱季断流，水质属HCO3- Ca型水，对矿床充水影响甚微。
b、三叠系下统永宁镇组（T1y）碳酸盐岩岩溶含水层：主要分布在区内北部及西南部的高山上，厚度一般大于200m。上部为浅灰色中厚层状灰岩，夹黄色～紫色薄层状砂岩、粉砂岩、泥岩及泥灰岩，下部为灰色薄层至中厚层状泥质灰岩夹砂质泥岩，及灰色中厚层状灰岩，地表泉水出露较多，泉水流量1.519～27.899L/S，季节性变化大，部分泉旱季断流。水质HCO3－Ca型。
c、三叠系下统飞仙关组（T1f）碎屑岩类裂隙含水层：主要分布于矿区中部，厚度一般约350m，该组地层由砂岩及泥岩互层组成，砂岩为含水层，泥岩为隔水层，地表裂隙较发育，随深度增加裂隙逐渐减少、闭合。地下水露头点较多，泉水流量0.01～1.828L/S，均为季节性泉，旱季变小或断流。水质HCO3－Ca·Mg型。为矿床开采间接充水含水层，其含水层富水性中等偏弱，透水性差。
d、二叠系上统龙潭组（P3l）碎屑岩类裂隙含水层：为矿区含煤地层，属海陆交互相沉积，假整合于峨嵋山玄武岩组之上，地层厚度一般约280m。该组地层浅部风化裂隙及构造裂隙发育，富水性及导水性较强，随着深度的增加，裂隙逐渐减少，闭合，含水性相对较弱。该组含水层主要由砂岩含水层和泥岩隔水层组成，地下水主要赋存于风化带及砂岩段内，为多层含水结构，具承压性。地下水主要来自大气降水补给。
e、二叠系上统峨嵋山玄武岩组（P3β）火成岩类浅部风化裂隙含水层和隔水层：地层厚度一般为300m。上部主要岩性为紫红色凝灰岩，深灰色、暗绿色火山角砾岩，偶夹玄武岩；下部为深绿色、灰黑色玄武岩，岩性致密、坚硬。该组矿区浅部受风化裂隙发育，随着深度的增加，裂隙逐渐减少，闭合，风化裂隙带为含水层，大气降水为主要补给来源
f、二叠系中统茅口组（P2m）碳酸盐类岩溶裂隙含水层：主要岩性为浅灰色、灰色灰岩及燧石灰岩，厚层状，细晶结构，地层厚度大于300m。该含水层地表及地下岩溶发育，岩溶形态主要有岩溶洼地、溶斗、溶沟、溶洞、落水洞、地下河等，个别溶洞洞体较大，泉水流量0.05～403L/S，随季节性变化大，水质HCO3－ Ca型，为强岩溶含水层。
2.3 断裂构造对矿床充水的影响
矿区构造复杂程度属中等～复杂类型，其断层以近南北向或北东～南西向为主，这些断层落差较大，一般大于150m，大都为正断层。区内较大的地下水露头均与断裂构造有关。如位于乐民镇龙口村的S1666号泉，该泉水是从永宁镇组（T1y）地层的断裂带流出，雨季流量达27.899L/S，位于上红岩村的S1781号泉，泉水从茅口组（P2m）地层的断裂带流出，雨季流量达403L/S。
据矿井资料，生产矿井大都遇上大小不等的断裂构造，由于目前矿井开采深度不大，一般在最低侵蚀基准面以上，加之破碎带胶结较好，所以矿井开采遇断层带出水极弱或无水。
从上述资料分析，当矿井开采深度不大，煤层底板为龙潭组地层或玄武岩组地层，并且有一定厚度时，在矿井开采初期，断裂构造对矿井充水不会有大的影响。若煤层底板隔水层厚度小，直接与茅口组地层接触的地段，断裂构造将会对矿井开采造成威胁。所以巷道接近断层带时，应预先探明，并留设保安煤柱，以防断层带导水对矿床的突水。
2.4.补给、径流、排泄条件.
矿区属构造侵蚀、剥蚀低中山地形地貌。区内出露的含水层，大多位
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于河谷、冲沟两侧的陡坡及悬崖上，呈带状分布，露头面积窄，地表径流快，不利于含水层接受大气降水的补给。
位于矿区南、西面的碳酸盐类地区，这些地区岩溶发育，虽然易接受大气降水，但由于该地区河谷、冲沟深切，各含水层露头接受大气降水后，沿地形低洼地带径流，遇有河流、冲沟或断层后以泉的形式排泄，其径流方向与地表水大致同向，位于区内的碎屑岩类裂隙含水层，随深度增加，裂隙发育减弱，地下水径流交替十分滞缓和微弱。
综观全区，自然地理及地形等条件，不利于地下水的补给和赋存，而有利于地下水的径流和排泄。
3.矿井充水因素及防治水措施
根据矿区水文地质条件，生产矿井水文地质资料，矿井充水水源主要是来自于：
1、大气降雨：该区所有生产矿井排水量均与大气降水有关，雨季排水量增大，旱季则排水量明显减少，一般矿井雨季排水量是旱季排水量的3～5倍，或更多。对于大气降雨，应在矿井及周边地区开通排水沟，减少地表积水，对地面裂缝及崩塌区要进行充填，防止大气降水直接进入地下。
2、老窑积水：区内老窑开采历史悠久，煤层露头浅部分布有较多的老窑采空区，这些老窑常有数量不等的积水，当矿井巷道揭穿时，可形成老窑突水，对矿井生产带来 极大危害，矿井主要突水事故均来自于老窑积水。如1994年8月26日威红煤矿遇老窑突水，发生死亡事故，所以对于矿井开采要做到先探后掘，采探结合，或查清老窑积水，提前排放，做到有备无患。
3、地表水：该区部分矿井位于较大的冲沟旁，雨季地表水会通过裂隙带进入矿井，使矿井排水量增大，如：下河坝、猴田煤矿等，这些煤矿均有较大的冲沟通过矿区，雨季矿井涌水量猛增，后来在地面冲沟修建了防渗漏工程（见图3），大大减少了地表水进入矿井，矿井排水明显减少，所以修建地面防渗漏工程会取得很好的防水效果。
4、地下水：目前，该区大部分矿井开采深度大多在最低侵蚀基准面以上，由于含煤地层含水性弱，地下水对矿井开采影响不大，若开采最低侵蚀基准面以下的煤层，地下水将会给矿井开采造成影响。对于矿井开采，随深度增加，井下应修建相应的防水工程，配备相应的排水设备，以防水害发生。
4.结论
矿区主要煤层大多位于当地侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水，煤系地层主要含水层及构造破碎带富水性弱至中等，矿井充水水源主要是来自于大气降雨、老窑积水和季节性河沟下渗水。故该区水文地质复杂程度属简单～中等类型。关于矿井防水措施，对于开采深度不大的矿井，主要是对矿层顶板来水，其防治水工作简单易行。随着开采深度增加应对地下水和断裂构造水采取有效措施，以防水害发生。
参考文献：
[1]云南省富源县和贵州省盘县交界富村---乐民勘查区煤炭资源勘查1：10000水文地质测绘报告［R］．广西 柳州∶广西煤炭地质150勘探队．2009．
[2]云南省富源县和贵州省盘县交界富村---乐民勘查区煤炭资源勘查1：10000地质填图报告［R］．广西 柳州∶广西煤炭地质150勘探队．2009．
[3]云南省富源县和贵州省盘县交界富村—乐民勘查区煤炭资源详查报告［R］．广西 柳州∶广西煤炭地质150勘探队．2011．
论文作者:梁兴东
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第17期
论文发表时间:2019/3/19
标签：矿井论文; 含水层论文; 矿区论文; 地层论文; 裂隙论文; 水文地质论文; 地下水论文; 《建筑细部》2018年第17期论文;