关岭煤矿水文地质条件分析

关岭煤矿水文地质条件分析

摘要:通过对关岭煤矿水文地质特征、充水因素及充水机理的分析,确定了该井田水文地质条件类型,为矿床开采提供了依据。

关键词:关岭井田水文地质条件含水层

关岭井田区域地表水系属珠江水系北盘江支流,区域内出露岩层主要为碳酸盐岩和碎屑岩两类,地下水类型主要为岩溶裂隙水和基岩裂隙水。

碳酸盐岩中富含岩溶裂隙水,主要含水地层为二叠系下统茅口组、三叠系下统永宁镇组、三叠系中统关岭组。由于碳酸盐岩分布面积广,分布区多属裸露及半裸露的基岩山区,地表岩溶洼地、落水洞等较发育,大气降水容易通过地表渗入岩溶裂隙、管道、暗河之中,这些地下水长途径流,最后以岩溶大泉、岩溶泉群或暗河等形式集中排泄于邻区河谷中,富水性强。

碎屑岩中含基岩裂隙水,所在地层为二叠系上统龙潭、长兴组、三叠系下统飞仙关组。由于碎屑岩靠近地表时风化作用较强烈,风化裂隙较发育,含风化裂隙水,深部发育构造裂隙地段,以含构造裂隙水为主,碎屑岩区地下水运动受地形、地貌、岩性、构造控制,主要依靠大气降水补给,受地势影响,一般为近源补给、就近排泄,富水性总体较弱。

1 矿区水文地质条件

1.1 矿区水文地质概况

矿区总体为构造—剥蚀地貌,位于珠江流域北盘江上游的补给地带。本矿区最低侵蚀基准面标高为+1230m,区内地下水、地表水运动彼此间相互联系,形成一较大的水文地质单元。在碎屑岩中,地下水多为浅部风化裂隙水或构造裂隙水,受降雨控制,就近排泄;在南部及北部的碳酸盐岩地层中,地下水通过落水洞、层间裂隙、岩溶管道、暗河、泉眼等补给、循环、径流、排泄,显示出循环深、径流长、交替强烈、局部集中排泄的特点。

矿区内岩溶水和碎屑岩裂隙水均以大气降水作为主要补给来源,地下水动态随季节变化明显。

1.2 地表水特征

矿区内无大的河流,沟溪发育,其流程一般0.5～1.5km,流量受大气降水控制,

流量一般较小;雨季山洪飞瀑,沟溪水暴涨,枯季流量较小或干涸。

1.3 地层含水性

根据岩性组合、含水性、导水性特征以及煤层赋存空间、地下水的水力性质、裂隙发育程度等因素,将区内地层(由新到老)划分为以下几个含水层段:

①三叠系下统永宁镇组(T1yn)—岩溶中等含水层。岩性主要为泥灰岩及灰岩,地表岩溶发育,但该层灰岩含泥质条带较多,因此为岩溶裂隙中等含水层,厚度不详,区内北部山顶有出露。

②三叠系下统飞仙关组(T1f)—岩溶裂隙中等含水层。岩性主要为粉砂质泥岩、灰岩、泥质粉砂岩、泥质灰岩,该层中部灰岩较多,厚度340m左右,区内大面积出露于地表,调查泉点3个,枯水季节流量0.011—0.038 l/s。为岩溶裂隙中等含水层。

③二叠系上统长兴组(P3c)—岩溶裂隙弱含水层。岩性以灰岩、泥质灰岩为主,厚度50m左右,调查泉点2个,枯水季节流量0.008—0.014 l/s。含岩溶裂隙水,为弱含水层。

④上二叠统龙潭组(P3l)—碎屑岩弱含水层。出露于矿区大部,岩性为砂质泥岩夹、泥灰岩或硅质岩,以及少量粉砂岩、炭质粘土岩,因含泥岩较多,灰岩、粉砂岩等刚性岩石较少,露头风化带透水性差,接受降雨补给能力很差,仅含极弱裂隙水;下部以砂质页岩及泥质砂岩为主,裂隙不发育,受降水影响很小,为弱含水层,共调查长观点3个,Q1点流量0.008—0.014 l/s,Q2点流量8.22—32 l/s ,Q3点流量0.014—0.99 l/s。据Q1/Q2号泉点水样分析资料:Q1泉点PH值为7.31,水质类型(SO42--Ca2+)。Q2泉点PH值为7.75,水质类型(HCO3--Ca2+),与F1断层有很大联系。

201号钻孔抽P3l水资料:龙潭组地层的单位涌水量q=0.00053l/s•m,影响半径R=67.52m,渗透系数K=0.01437m/d。水样分析资料:水质为硫酸盐—碳酸盐水(SO4-2—Ca+2),PH值为7.51。

综上所述该层为基岩裂隙含水层,富水性弱,为弱含水层。

⑤中二叠统茅口组(P2m)—岩溶强含水层。岩性为厚层状灰岩、白云质灰岩等,厚度>100m,根据区域水文资料,该层段岩溶管道极为发育,该层富含岩溶水,富水性强,为岩溶强含水层。

1.4 地下水、地表水动态变化

本区野外工期短,只有近三个月,因此地表水地下水动态长期观测工作与野外工期同步,对3个泉点进行每隔5～10天一次的水文长观,从观测结果看其流量动态变化,再结合邻区相关资料看:6～9月为丰水期,6～8月最大,其间出现2～3次峰

值,10～12月为平水期,而地下水流量也是6～8月最大,1～5月最小甚至干涸断流。地下水动态与大气降水变化基本一致,其峰值一般滞后1～2天。

2 矿井充水因素分析

2.1 充水水源

(1)地表水。本区内地形陡峻,沟谷纵横,地表水可沿沟谷、溪流排泄较快,切割含煤地层的溪沟,当地下水遭受强烈抽汲时,地表水可能逆向补给地下水;当拟建矿井采煤过程中的防护措施不力时,地表水可能溃入矿井坑道。

大气降水是区内地表水主要补给来源。

(2)地下水。本区地下水主要由含水层含水和小煤矿及老窑积水组成。

①永宁镇组(T1yn):为区内主要含水层,但与煤系地层间隔飞仙关地层,由于受均厚350.00m的飞仙关地层隔水,距含煤地层较远,对矿区煤层充水可能性较小。

②飞仙关组(T1f): 飞仙关组地层为弱含水层,在煤矿开采过程中,顶板的垮塌,岩层采矿冒落,产生大量的张裂隙,可能形成地下水的良好通道才会对矿井充水,故飞仙关组基岩裂隙水为矿井间接充水水源。

③长兴组(P3c)及龙潭组(P3l):龙潭长兴组地层本身含有风化、构造裂隙水,含水性、导水性弱,一般浅部水量较大,深部水量逐渐变小,但地层厚度大,也不容忽视,是矿井充水的主要补给来源,在今后的开采过程中,需进行长期的排水工作。

④茅口组(P2m)岩溶裂隙、管道水:含水层下伏于龙潭组,出露于矿区外北部,勘查中未完全揭穿,据区域资料显示,该层厚度较大,最大达940m左右,本层段岩溶管道极为发育,该层富含岩溶水,含水性不均一,富水性强,为岩溶强含水层。由于其直接下伏于龙潭组,是矿区煤层充水的间接主要来源,在今后开采过程中特别是开采深部煤层时应给予高度重视,因其下部32号煤底板与茅口组相隔均厚58.42m,厚薄不均,所以要严防底部茅口组强含水层的水突破底板涌入井内,造成水灾。

⑤小煤矿及老窑积水:小煤矿及老窑主要在矿区南部有分布。煤矿开采过程中,由于人工裂隙的发育,贯通小煤矿及老窑巷道时,小煤矿及老窑积水就会进入矿井,成为矿井的直接充水水源。

(3)小煤矿及老窑巷道。矿区南部的小煤矿及老窑巷道,可能使小煤矿和老窑采空区的井巷道积水与煤层连通,成为这些积水向矿井充水的主要通道,甚至还将部分地表水引入矿井。

2.2 充水方式