【正文】 59 第六章 水文地質(zhì) 第一節(jié) 區(qū)域水文地質(zhì)概況 xx 區(qū)塊 位于 山西斷隆以西，鄂爾多斯臺(tái)坳的東部，為一向西傾斜的單斜構(gòu)造。煤田東部邊緣廣泛出露寒武 奧陶系灰?guī)r，構(gòu)成了灰?guī)r地下水的補(bǔ)給邊界。由東至西從地表第四系至煤系基盤沉積了巨厚的三疊系、二疊系及石炭系地層，均為泥質(zhì)巖和砂巖相間成層，巖石膠結(jié)致密、裂隙少，縱橫方向連通性差，影響了含水層的發(fā)育及相互間的水力聯(lián)系，加之降水量少，上部又發(fā)育有巨厚的第四系黃土和第三系紅土， 因此地下水的補(bǔ)給來源極為貧乏，致使巖石的含水性從上至下逐漸減弱。 中深部、深部山西組、太原組地層含水 性極弱，僅在與地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造相適宜的河谷階地區(qū)、基巖風(fēng)化殼與沖積層潛水及地表水有水力聯(lián)系地帶，巖石 富水 性較好 。 區(qū)內(nèi)主要含水層有碳酸鹽巖溶、裂隙含水層與松散巖類孔隙含水層，接受大氣降水的補(bǔ)給，補(bǔ)給、徑流條件較好，地下水礦化度較低。 區(qū)域地層根據(jù)含水介質(zhì)的特性，可劃分為碳酸鹽巖巖溶裂隙含水巖組、碎屑巖類夾碳酸巖類裂隙含水巖組、碎屑巖類裂隙含水巖組及松散巖類孔隙含水巖組四大類，分述如下： 一、碳酸鹽巖巖溶裂隙含水巖組 寒武 奧陶系灰?guī)r廣泛出露于煤田東部的山區(qū)，地表灰?guī)r裂隙發(fā)育，易接受大氣降水的補(bǔ)給。煤田內(nèi)部 深埋地下，構(gòu)成了煤系的基盤。寒武系底部頁巖普遍發(fā)育，具有區(qū)域隔水作用，中、上寒武系和奧陶系以灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖為主，不僅裂隙發(fā)育，而且還具有巖 60 溶孔洞和洞穴，空間上巖溶發(fā)育具有不均一性，為不均一富水含水層。 奧陶系特別是中奧陶質(zhì)純灰?guī)r是區(qū)內(nèi)主要富水巖層。一般泉水流量 ，如河曲縣暗子溝泉，流量為 。 在補(bǔ)給區(qū)單位涌水量一般為 ， 在 瀉水逕流 區(qū)鉆孔單位涌水量大，如位于黃河河谷中的 xx 縣天橋電站，鉆孔單位涌水量達(dá) ，水位標(biāo)高 ，巖溶地 下水類型一般為重碳酸或 重碳酸、 硫酸鹽水，礦化度小于 。 本區(qū)屬 天橋泉域水文地質(zhì)單元。裸露區(qū)直接接受降水入滲補(bǔ)給。被黃土或石炭 ~二疊系地層覆蓋區(qū)，受孔隙水、裂隙水補(bǔ)給，奧陶系灰?guī)r水沿北東部、東部、東南部方向向天橋泉排泄。天橋泉出露于xx縣黃河天橋峽谷中，沿黃河在 10km范圍內(nèi)排入黃河，總流量 8m3/s。 二、碎屑巖夾碳酸巖裂隙含水巖組 由山西組、太原組砂巖、泥巖及煤層組成，太原組夾 2~3 層石灰?guī)r。砂巖裂隙含水層一般地區(qū)單位涌水量小于 1m3/hm，泉水流量小于 5m3/h，屬弱含水層。太原組灰?guī)r富水 性強(qiáng)弱取決于裂隙及巖溶發(fā)育程度，它不僅受構(gòu)造條件限制，而且與埋藏條件密切相關(guān)，單位涌水量 ~m。 三、碎屑巖類裂隙含水巖組 由三疊系、二疊系 一套 粒級(jí)不同的粗、中、細(xì)、粉砂巖及泥巖組成。砂巖之間發(fā)育的厚層泥質(zhì)巖類具有隔水作用，不利于大氣降水入滲補(bǔ)給。泉水流量一般小于 5m3/h，鉆孔單位涌水量多小于 1m3/hm，富水性弱。但在基巖覆蓋較薄的河谷區(qū)，大氣降水入滲條件好，厚層 61 砂巖泉水流量大，富水性中等。如石樓下莊河泉水出露地層為劉家溝組砂巖，泉水流量達(dá) 50m3/h。砂巖裂隙水屬潛水承壓水 ，水質(zhì)類型一般為 HCO3Ca Mg 型，礦化度小于 。 四、松散巖類孔隙含水巖組 該組由第四系、第三系 孔隙含水層構(gòu)成。是區(qū)內(nèi)重要的含水層之一。 第四系： 廣泛分布于垣、梁、峁丘陵區(qū)，覆于基巖或紅土之上的中、上更新世黃土，由細(xì)粒的粉砂質(zhì)粉土組成， 雖然黃土孔隙較大，垂直裂隙也較發(fā)育，但受當(dāng)?shù)亟邓啃?，而蒸發(fā)量較大等自然條件制約，因此黃土的 含水極弱。呈帶狀分布于較大溝谷的全新統(tǒng)沖積、洪積、 砂礫石層含水層，屬補(bǔ)給條件好的匯水地段，易接受大氣降水補(bǔ)給，同時(shí)還接受河谷兩側(cè)出露的基巖泉水的補(bǔ)給，富水性較好。 如三川河河谷一帶，鉆孔單位涌水量 2~10m3/hm，地下水一般為潛水。水質(zhì)類型HCO3CaMg 型 ，礦化度小于 1g/L，水質(zhì)良好。 第三系上新統(tǒng)： 全區(qū)廣泛分布，由褐紅色粉質(zhì)粘土，砂礫石層組成。粉質(zhì)粘土 結(jié)構(gòu)致密， 含水性弱，具 有一定的 隔水作用。粘土 底部砂礫石層，半膠結(jié)，厚 0~20m，含孔隙、裂隙，由于下部泥巖的隔水作用，在溝谷切割處多有泉水出露，流量 5~50m3/h 不等，是本區(qū)鄉(xiāng)村居民主要的飲用水源。 62 第二節(jié) 勘探區(qū)水文地質(zhì)條件 一、含水層 （一） 奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層 本次勘探 W302 號(hào)鉆孔 接露了奧陶系灰?guī)r，灰?guī)r鉆進(jìn) ，頂界 埋深 ，其巖性以 白色白云質(zhì)灰?guī)r及灰色灰?guī)r為主。間夾角礫狀泥灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r。不同層段，巖溶裂隙發(fā)育。上部巖心較為完整，裂隙少見且充填方解石脈 。 828m 以下巖 心 破碎，裂隙發(fā)育，鉆進(jìn)過程中嚴(yán)重漏水，奧灰水位觀測(cè)，靜止水位埋深 ，水位標(biāo)高 。 區(qū)內(nèi)賦存主要可采煤層均位于奧灰水位以下。 另據(jù)東北部相鄰 xx 井田奧灰單孔和群孔抽水試驗(yàn)資料，奧陶系含水層單井出水量為 360~2300m3/d，單位涌水量 ~具有由東 而西含水性增強(qiáng)趨勢(shì)，屬 含 水 性 中等之承壓 含水層 。 （二） 太原組 砂巖裂隙 含水層 由 砂巖、泥巖、 泥 灰?guī)r及煤 組成， 系砂巖裂隙承壓水，巖石膠結(jié)致密，裂隙不發(fā)育，埋藏深，補(bǔ)給條件差，含水性弱。全區(qū)簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)，沖洗液消耗量 ~。 W10 W104 號(hào)鉆孔 9 號(hào)煤層頂板砂巖漏水，含水性相對(duì)好一些。 W302 號(hào)鉆孔 太原組抽水試驗(yàn)，單位涌水量 m，滲透系數(shù) 。水質(zhì)類型 HCO3— （ Na+K）型，礦化度 550g/L，總硬度 ， PH 值 。 （三） 山西組 砂 巖裂隙 含水層 含水層巖性以 粗 粒 砂巖 、中粒砂巖為主，垂向上分為二個(gè)含水層段。 63 4 號(hào) 煤 層頂部砂巖段：含水層巖性為灰白色 礫巖 、 中 、 粗砂巖 有1~3 層，總 厚度 ~， 單層 厚度 ~。 4 號(hào)煤層底板砂巖段：巖性為中粒砂巖、粗粒砂巖，全區(qū)分布穩(wěn)定， 厚度為 ， 是 4 號(hào)煤層直接充水 含水 層。 山西組砂巖膠結(jié)致密，節(jié)理裂隙少，砂巖的含水性極弱。簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，沖洗液 消耗量?jī)H為 ~。 W302 號(hào)孔山西組以上地層混合抽水試驗(yàn)，單位涌水量 ，滲透系 數(shù) 。水質(zhì)類型 HCO3（ Na+K），礦化度 440g/L，總硬度 ， PH值 。 （四） 下石盒子組 砂巖 裂隙含水層 全區(qū)分布，地表未有出露。含水層巖性為厚層狀粗粒 砂巖 ，有兩層，厚度 ~，單層厚度 ~。底部 K5砂巖 分布較為穩(wěn)定，由北而南顆粒變細(xì)。本 組 砂巖結(jié)構(gòu)致密，裂隙不發(fā)育，簡(jiǎn)易水文觀測(cè)曲線沒有明顯變化，沖洗液消耗量 ~，含水性弱。 （五）上石盒子組砂巖裂隙含水層 出露于石塘河溝谷兩側(cè)，含水層巖性為細(xì)、中、粗粒砂巖 。根據(jù)巖性組 合 垂向上分為三段： 上段：巖性為褐紅、紫紅色砂質(zhì)泥巖、泥巖、中粗砂巖及礫巖，含水層賦存在該段的下部，巖性為礫巖、中粗砂巖。厚度 ~，厚層狀，交錯(cuò)、波狀層理 ，孔隙式泥質(zhì)膠結(jié)，疏松。 中段：含水層巖性為灰白色、灰綠色含礫粗砂巖、中粗砂巖。分 64 布于該段的底部，有兩層，厚度 ~，單層厚度 ~，厚層狀 ~塊狀，巖石致密完整，裂隙不發(fā)育，含水層厚度，顆粒具有由北而南變薄變細(xì)之趨勢(shì)。 下段：該段底部之 K6粗砂巖，全區(qū)分布穩(wěn)定，厚 ~，厚層狀、 塊狀，基底式鈣泥質(zhì)膠結(jié)，砂巖致密堅(jiān)硬，裂隙稀少。 本組砂巖由于各段之間有厚層的泥質(zhì)間隔，而且裂隙不甚發(fā)育，地下水補(bǔ)給條件極差，屬 富 水性弱的含水層。 （六） 石千峰組 砂巖 裂隙含水層 分布于勘探區(qū)西部， 保寺河、石塘河溝谷兩側(cè)零星出露。本組地層為中、粗砂巖與 泥巖 互層產(chǎn)出，地下水賦存于砂巖 裂隙 中，為 潛水 、承壓裂隙水。 本區(qū)的北部有泉水出露，流量 ~， 富 水性弱。 （七） 劉家溝 組砂巖裂隙 含水層 賦存于勘探區(qū)西部，溝谷兩側(cè)出露。 上部 以 磚紅色 厚層狀中粗砂巖夾薄層磚紅色 泥巖 為主； 下部為 灰 紅色 板 狀粗砂巖 ； 底部局 部含礫。砂巖裂隙較發(fā)育，屬潛水 、 承壓裂隙水。沿溝有小泉小水出露，含水性弱。 （八） 第三系 xx 組 砂巖裂隙、 孔隙含水層 本組 上部為棕紅色 粉質(zhì)粘土，全區(qū)分布，含水性極弱。底 部 有 一層 鈣質(zhì)膠結(jié)的礫 巖 層 ， 半膠結(jié)狀，厚 2~5m，含孔隙 、 裂隙。由于下部泥巖的頂托，全區(qū)大部分泉水從該層出露，是當(dāng)?shù)鼐用裰饕娘嬘盟?。泉水流量一般?5~30m3/d，石塘河支流二里溝泉水流量達(dá) 432 m3/d。水質(zhì)類型 HCO3（ K+Na） Mg 型，礦化度 360g/L， PH 值 。 65 （九） 第四系孔隙含水層 呈帶狀分布于區(qū)內(nèi)較大的溝谷中，含水 層巖性為沖洪積堆積的砂礫層，易接受大氣降水的補(bǔ)給，富水性較好。 分布在梁、峁高地 帶 的 黃土，含 水性 極 弱。 二、隔水層 （一） 第三系 xx 組紅土 全區(qū)分布穩(wěn)定，厚度 0~，巖性為棕紅色粉質(zhì)粘土，含鈣質(zhì)結(jié)核 ，干燥堅(jiān)硬，侵水具濕脹性， 隔水 性良好。 （二）三疊系、二疊系砂泥巖隔水層 砂巖之間厚層的泥巖、砂質(zhì)泥巖，單層厚度最厚達(dá) 20 余 m，上部泥巖多以風(fēng)化成土狀，下部泥巖完整、 致密，是砂巖含水層之間隔水、半隔水層。 （三）本溪組 全區(qū)分布穩(wěn)定，巖性為灰黑色、灰紅色泥巖、鋁土質(zhì)泥巖，夾有砂巖及薄層灰?guī)r。厚 12~30m，是奧灰水與煤系地層之間重要的隔水層。 三、地下水補(bǔ)給、排泄條件 本區(qū) 地下水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水，其次為地表水。受地形、地貌、巖性及地質(zhì)構(gòu)造的控制，不同的含水系統(tǒng)形成了各自獨(dú)立的補(bǔ)給、徑流、排泄形式。 松散巖類孔隙含水系統(tǒng)，含水層巖性為砂礫石層、中粗砂巖 ，分布于各大溝谷中，易接受大氣降水的補(bǔ)給及地表水的補(bǔ)給。分布于梁 66 峁地帶的紅土、黃土，入滲條件差，接受大氣降水的補(bǔ)給量少，屬相對(duì)隔水層。地下水在向溝谷兩側(cè)運(yùn)動(dòng)過程中，一部分以泉的形式排泄，大部分以蒸發(fā)形式排泄于大氣中。 碎屑巖裂隙含水系統(tǒng)，由劉家溝組、石 千峰組、上、下石盒子組、山西組、太原組構(gòu)成。山西組以上地層在溝谷兩側(cè)有出露。由于本區(qū)溝深壁陡， 而且降水多以暴雨形式，因此大氣降水的入滲量很小。隨著埋深愈來愈 大 ，巖石的節(jié)理裂隙愈來愈不發(fā)育，加之砂巖之間厚層的泥巖間隔，地下水的補(bǔ)給條件變差。山西組、太原組含水層僅接受少量的側(cè)向補(bǔ)給，地下水在自西向東徑流過程中，除少數(shù)以泉的形式排泄外，主要以徑流方式向區(qū)外排泄 。煤層開采后，礦井排水則成為主要的排泄形式。 碳酸鹽巖 溶、裂隙含水系統(tǒng)，由石灰?guī)r、白云 質(zhì)灰?guī)r組成，石灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育， 空間具有不均一性，富水性有強(qiáng)有弱，為 復(fù)雜的含水系統(tǒng)，屬天橋泉域 。 勘探區(qū)地表未有出露，屬深埋 逕 流區(qū)，主要接受東部巖溶水的側(cè)向補(bǔ)給，巖溶水由東向西逕流，出區(qū)外向黃河排泄。 四、礦井水文地質(zhì)類型 本礦位于 xx 區(qū)塊 北部，屬典型的黃土高原，地表植被稀少， 溝谷深切，梁峁發(fā)育，大氣降水入滲條件差，地下水補(bǔ)給來源貧乏。區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，斷層不發(fā)育。上煤組（山西組）地層由于埋藏深，砂巖裂隙不發(fā)育，地下水的補(bǔ)給條件差，砂巖含水性極弱，水文地質(zhì)類型屬二類一型。下煤組（太原組）地層巖石的含水性亦很弱，但由于奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育，含水性強(qiáng)，且靜水壓力大。開采下煤組將受 67 到 奧灰水的嚴(yán)重威脅，水文地質(zhì)類型屬二類二型。 綜合分析認(rèn)為：煤層開采由于受奧灰水的威脅 而變的復(fù)雜，礦井水文地質(zhì)類型應(yīng)為二類二型，屬于水文地質(zhì)條件中等礦井。 第三節(jié) 充水因素分析 一、相鄰生產(chǎn)礦井水文地質(zhì)條件及充水因素分析 本區(qū)東南部區(qū)外 xx 中 分布村辦、聯(lián)營(yíng)煤礦 4 座，開采 9 號(hào)煤層，日產(chǎn)原煤 400~600t。斜井開采，絞車提升，斜井坡度 6176。 ~18176。 ，水平開采長(zhǎng)度不超過 300m，采煤方法為巷式。據(jù)調(diào)查了解，礦井構(gòu)造簡(jiǎn)單斷層稀少，斷層落差小于 ，采煤過程中，煤層頂板有少量淋頭水 ，煤層底板滲水，礦井涌水 主要來自 9 號(hào)煤層裂隙。煤層水具有腐蝕性，為酸性水。袁家莊礦取水樣分析，礦化度 2662g/L，全硬度 ， PH 值 ，水質(zhì)類型為 SO4CaMg 型。生產(chǎn)礦井涌水量在 100~300m3/d，用 3 寸水泵排水， 7~8 小時(shí)即可排完，礦井涌水量對(duì)井下采煤影響不大，屬水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單礦井。 綜上所述，生產(chǎn)礦井充水因素為煤層頂?shù)装迳皫r裂隙水及 9 號(hào)煤層裂隙水，隨著煤層的開采進(jìn)入礦井。此外，生產(chǎn)礦井靠近煤層露頭，大氣降水通過煤層露