【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中生界、新生界地層。地層總體走向 NE，一般傾角4176。～ 30176。區(qū)內(nèi)地下水以接受大氣降水及地表水補(bǔ)給為主。第四系松散層孔隙潛水受地形、地貌及當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面控制，以泉、潛流形式向河流、溝谷排泄。三疊系、二疊系、石炭系各含水巖組，處于地形較高及淺埋區(qū)時(shí)，以潛水形式向溝谷、河流排泄，受當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面控制，深埋區(qū)則以承壓水形式自東向西或自北向南排泄至黃河或通過(guò)黃河谷底向鄂爾多斯臺(tái)拗排泄。奧陶系、寒武系灰?guī)r水則以承壓水形式自東向西，自北向南流動(dòng)，在禹門(mén)口一帶泄入黃河。涑水 雜巖在區(qū)內(nèi)出露很少，為風(fēng)化帶裂隙水，接受大氣降水補(bǔ)給，以潛流形式向黃河排泄。 本區(qū)屬黃河流域，除黃河外，區(qū)內(nèi)發(fā)育平行樹(shù)枝狀水系，均屬季節(jié)性河流，絕大部分直接注入黃河。 1)含水巖組的劃分 ①第四系孔隙潛水含水層 主要分布在廣大殘?jiān)貛Ъ包S河階地，與下伏地層均為不整合接觸。殘?jiān)貛У牡谒南?，巖性由黃土狀土、古土壤、鈣質(zhì)結(jié)核及少量的砂礫組成。因地形較陡，切割嚴(yán)重，又無(wú)良好的地下水賦存條件，大部分地段為透水不含水層；個(gè)別地方因粘土，亞砂土阻隔，含孔隙潛水，富水性極弱。河谷谷地地帶，層位連續(xù)穩(wěn)定成富水含水層含水，地 下水接受大氣降水、地表水體及基巖水補(bǔ)給，動(dòng)態(tài)隨季節(jié)變化。 ②二疊、三疊系砂巖裂隙含水巖組 二疊系呈 NE～ SW向分布于區(qū)域中部，與石炭系整合接觸。三疊系分布在區(qū)域的北西部，與下伏二疊系為整合接觸。由一套厚度各異，粒級(jí)不同的砂巖、泥巖、頁(yè)巖互層組成。含水巖組由粗、中、細(xì)、粉砂巖水層構(gòu)成；以節(jié)理、裂隙為地下水的賦存空間。屬潛水～承壓水含水含水巖組。含水巖組在地形較高處及裸露區(qū)，多形成裂隙水，水量大中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 2020 級(jí)本（專(zhuān)）科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 小受地貌、巖性、構(gòu)造控制，接受大氣降水補(bǔ)給，在地形低凹處覆蓋區(qū)及深埋區(qū)，形成層間裂隙承壓水接受層間側(cè)向滲透補(bǔ)給大氣降水 ，地表流水補(bǔ)給。富水性一般較差，屬高水頭、弱富水承壓含水巖組。 ③石炭系上統(tǒng)砂巖裂隙及石灰?guī)r巖溶裂隙含水巖組 出露在西坡及禹門(mén)口北部附近與下伏奧陶系呈平行不整合接觸。主要為 K1砂巖、 KK K4灰?guī)r含水層。含水巖組一般以裂隙、節(jié)理為賦水空間，巖溶不發(fā)育，屬含水不均一含水巖組。 ④奧陶系、寒武系石灰?guī)r巖溶裂隙含水巖組 石灰?guī)r地層主要分布在龍門(mén)口～西交口一帶，以中奧陶厚層灰?guī)r夾 3～ 4層泥灰?guī)r及中寒武鮞狀灰?guī)r為主要賦水部位。在灰?guī)r裸露區(qū)及半裸露區(qū)，灰?guī)r的節(jié)理、裂隙、巖溶均較發(fā)育。如王家?guī)X井田杜家溝平硐內(nèi)見(jiàn)有同 地下水流向一致的 NE～ SW 向發(fā)育的溶洞，溶洞發(fā)育奧陶系、寒武系灰?guī)r中，直徑為 1～ 2m，最深的溶洞不見(jiàn)底。 區(qū)內(nèi)灰?guī)r水的賦存運(yùn)動(dòng)規(guī)律，嚴(yán)格受地貌、構(gòu)造、巖性制約，富水性不均一。在灰?guī)r裸露區(qū)，半裸區(qū)，灰?guī)r水為裂隙～巖溶潛水，水位埋藏深，接受大氣降水垂直滲透補(bǔ)給。在覆蓋區(qū)、深埋區(qū)，屬高水頭裂隙－巖溶承壓水，以側(cè)向補(bǔ)給為主。 ⑤涑水雜巖風(fēng)化帶裂隙水 涑水雜巖出露在禹門(mén)口～西磑口一帶，主要為片麻巖含水，地下水多賦存于風(fēng)化帶裂隙及構(gòu)造裂隙中，屬裂隙潛水，富水性一般較差，但匯集流量較大。在地貌條件有利情況下，也可富水。風(fēng) 化帶深度一般在 40 余米，接受大氣降水及其它含水層的補(bǔ)給。 2)區(qū)域地下水的補(bǔ)、徑、排條件 第四系松散層孔隙潛水主要接收大氣降水的補(bǔ)給，受地形地貌及當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面控制，以泉水或潛流形式向河流或溝谷排泄。 三疊系、二疊系、石炭系等含水層在裸露區(qū)接受大氣降水補(bǔ)給，在地形較高的淺埋區(qū)，在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上以潛水形式向溝 (河 )谷排泄。 寒武奧陶石灰?guī)r則以承壓水形式，自 E(或 SE)向 W(或 NW)，南部南端王家?guī)X區(qū)自 NE而 SW 流動(dòng)，泄于黃河或鄂爾多斯臺(tái)坳。在深埋區(qū)為滯流區(qū)。據(jù)勘探資料，井田東王家?guī)X區(qū)奧灰水位標(biāo)高為 ～ 。 3)區(qū)域構(gòu)造對(duì)水文地質(zhì)條件的控制作用 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 2020 級(jí)本（專(zhuān)）科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 自禹門(mén)口至根底，山西斷隆發(fā)育寒武系，二疊系地層，其總體構(gòu)造為走向 NE～ SW，傾向 NW 的單斜構(gòu)造組成。馬頭山斷裂在禹門(mén)口一帶寒武、奧陶系灰?guī)r中同臺(tái)頭～禹門(mén)口斷褶帶相交。臺(tái)頭～禹門(mén)口斷隆內(nèi)灰?guī)r地下水呈復(fù)雜的單向輻射運(yùn)動(dòng)形式。形成了 NE～SW向地下分水嶺。 水文地質(zhì) 1)井田地表水體及河流 本區(qū)屬黃河流域。井田內(nèi)地表無(wú)大的河流，各溝谷平時(shí)基本干枯無(wú)水，雨季匯集洪水沿溝排泄往西匯入黃河。 2)井田含水層 ⑴第四系孔隙含水層 松散含水層在井田內(nèi)不甚 發(fā)育，零星出露于溝谷梁塬上，不整合堆積在不同的基巖風(fēng)化面上。直接受大氣降水補(bǔ)給。含水微弱。 ⑵上石盒子組頂部砂巖 (K13)～裂隙孔隙含水層 該砂巖在井田中西部出露，黃綠色中～粗粒，厚層狀，風(fēng)化裂隙發(fā)育，一般厚。泉流量 ～ ，含水性尚好，為山區(qū)主要飲用水，對(duì)礦井開(kāi)采無(wú)影響。 ⑶上石盒子組中部砂巖裂隙含水層 黃綠色～灰白色中、細(xì)粒砂巖，由于各層零星出露，厚度不一，受大氣降水及地表水補(bǔ)給差，含水性差異較大。呈泉水出露，流量 ～ L/s。個(gè)別鉆孔有涌水現(xiàn)象。王家 嶺井田 13 號(hào)孔涌水量 L/s， 1138 號(hào)孔涌水量 L/s。 ⑷下石盒子組砂巖 (K9)及山西組砂巖 (K8)裂隙含水層 該含水層位于 3號(hào)煤層之上，為直接充水巖層。巖性為灰白色，淺黃灰色，厚層狀，局部變?yōu)楸訝?，裂隙不發(fā)育，平均厚 。由于地形影響，受大氣降水及地表水補(bǔ)給差異性較大，井田東北部及外圍泉流量 ～ L/s。鉆孔抽水試驗(yàn)，單位涌水量 ～ L/s，水位標(biāo)高 ～ ，為較弱含水層。 ⑸太原組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層 以深灰色致密 堅(jiān)硬之 K2石灰?guī)r為主要含水層，溶蝕不強(qiáng)烈，巖溶不甚發(fā)育，而垂直風(fēng)化裂隙尚發(fā)育，井田南部外圍地表泉流量 ～ L/s，鉆孔抽水試驗(yàn)單位涌水中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 2020 級(jí)本（專(zhuān)）科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 量 ～ L/，水位標(biāo)高 ～ ，富水性弱，為 10號(hào)煤層直接充水含水層。 ⑹太原組底砂巖－裂隙承壓含水層 灰白色～粗粒石英砂巖，厚度變化大，有分叉現(xiàn)象，一般厚 。地表未見(jiàn)泉水出露。鉆孔抽水試驗(yàn)單位涌水量 ～ L/；水位標(biāo)高 ～ ，屬弱含水層，為 12 號(hào)煤層直接充 水巖層。補(bǔ)充勘探施工有補(bǔ) 2 號(hào)水文孔，根據(jù)其太原組抽水資料，太原組水位埋深為 ，水位標(biāo)高 ，單位涌水量平均 /s? m，滲透系數(shù) ，影響半徑 ，水質(zhì)類(lèi)型為 HCO3 SO4Na K型，總礦化度 。 ⑺奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層 奧陶系石灰?guī)r出露于井田南部外圍，露頭所見(jiàn)溶洞、裂隙，節(jié)理比較發(fā)育，杜家溝平硐中見(jiàn)有古溶洞。補(bǔ)充勘探施工有補(bǔ) 2 號(hào)水文孔，根據(jù)其奧陶系抽水資料，奧陶系水位埋深為 ，水位標(biāo)高 ，單 位涌水量平均 /s? m，滲透系數(shù)，影響半徑 ，水質(zhì)類(lèi)型為 HCO3Na Mg 型，總礦化度 。 井田西北部運(yùn)城寺塔煤礦 2020 年施工 ZK202 號(hào)文孔，分別對(duì)奧陶系、太原組和山西組進(jìn)行抽水，奧灰水水位埋深為 ，水位標(biāo)高 ，單位涌水量平均 /s? m，滲透系數(shù) 。 ⑻中寒武系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層 寒武系中統(tǒng)，在井田東南外大片出露，受大氣降水補(bǔ)給條件良好。地下水以泉的形態(tài)出露，北午芹泉出露于張夏組鮞狀石灰?guī)r 中，最大流量 50L/s（ 71 年 5月），最小流量 38L/s（ 71年 7 月），月平均流量 ，為一穩(wěn)定性好的含水層。西硙口泉出露于徐莊組石灰?guī)r裂隙中，泉流量 。 3)井田隔水層 井田內(nèi)各含水層之間有較多的優(yōu)良隔水層段。使各水層之間呈相近平行的儲(chǔ)水系統(tǒng)，互不影響，井田內(nèi)起主要作用的隔水層段有三層段： ⑴山西組頂部泥巖隔水層段 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 2020 級(jí)本（專(zhuān)）科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 山西組頂部泥巖層段，為泥巖、粉砂巖組成隔水層段，層位厚度穩(wěn)定，為 2 號(hào)煤層上部含水層與下石盒子組含水層之間良好的隔水層段，起到良好的相對(duì)隔水作用，使各含水層無(wú)水力聯(lián)系。 ⑵ 太原組頂部與 K4灰?guī)r頂之間泥巖隔水層段 太原組頂部至 K4灰?guī)r頂之間的泥巖層段，主要為泥巖、粉細(xì)砂巖、煤組成隔水層段，有良好的隔水作用，使山西組含水層和太原組巖溶含水之間無(wú)水力聯(lián)系，起到相對(duì)隔水作用。 ⑶太原組底部及本溪組與奧灰侵蝕面之間的泥巖隔水層段 太原組底部及本溪組為良好的泥巖、粉細(xì)砂巖、鋁土泥巖組成良好的隔水層段，使奧灰?guī)r溶水與太原組巖溶水之間及 K1砂巖含水層之間無(wú)水力聯(lián)系，起到良好的相對(duì)隔水作用。 4)地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件 井田內(nèi)溝谷出露的地層為上石盒子組，僅井田南部溝谷中局部出露下石盒子組 、山西組及太原組，第四系覆蓋于溝谷的梁塬上，由于溝谷基巖裸露，“ V”字型溝谷發(fā)育，給地表水的排泄創(chuàng)造了良好條件，地表水很快流失，沿溝谷向西南流入黃河，使地下水接受大氣降水的補(bǔ)給甚小，同時(shí)井田內(nèi)各含水層之間又有良好的相對(duì)隔水層存在，將各含水層分割成相互平行近獨(dú)立狀態(tài)，在垂向上形成層間流動(dòng)的含水層，使各含水層水各自沿層間裂隙向西運(yùn)動(dòng)于黃河排泄。通過(guò)抽水試驗(yàn)，井田內(nèi)含水層含水微弱，均為弱含水層。 5)水文地質(zhì)類(lèi)型 根據(jù)井田內(nèi)補(bǔ) 2號(hào)孔水文資料，奧陶系石灰?guī)r巖溶水水位標(biāo)高為 。 井田開(kāi)采 10 號(hào)煤層， 2號(hào)煤層位于山西組下部，其直接充水含水層為頂板以上砂巖裂隙含水層，含水層水通過(guò)裂隙、采空冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶入滲。大氣降水作為充水水源，主要通過(guò)巖層裂隙入滲，入滲量微弱， 2號(hào)煤層礦井涌水量主要為采空區(qū)積水滲入所致，井下開(kāi)采 2 號(hào)煤層，幾個(gè)坑口涌水量一般在 310400m3/d，均用 2臺(tái) 4寸泵抽水，受季節(jié)性變化。井田 2 號(hào)煤層最低底板標(biāo)高為 。 10 號(hào)煤層位于太原組下部，其直接充水含水層為 K2石灰?guī)r巖溶裂隙含水層，含水層水通過(guò)裂隙、采空冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶入滲，礦井涌水量 270350m3/d，井田西北 10號(hào)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 2020 級(jí)本（專(zhuān)）科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 煤層最低底板標(biāo)高為 ，遠(yuǎn)低于奧陶系石灰?guī)r巖溶水水位，因此井田西北部 10 號(hào)煤層承受奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙水的靜壓力較大。 據(jù)突水系數(shù)公式S PT=M 式中： Ts—— 突水系數(shù)， MPa/m； P—— 隔水層底板所能承受的水頭壓力， MPa； M—— 底板隔水層厚度， m； 2號(hào)煤層最大突水系數(shù)： Ts=(+) 103/=(MPa/m) 10 號(hào)煤層最大突水系數(shù)： Ts=(+) 103/=(MPa/m) 經(jīng)計(jì)算 10 號(hào)煤層最大突水系數(shù)分別為： 、 。 根據(jù) 2020 版《煤礦防治水規(guī)定》，底板受構(gòu)造破壞塊段安全突水系數(shù)一般不大于，正常塊段，安全突水系數(shù)不大于 ，本井田為無(wú)構(gòu)造破壞地區(qū)。 2 號(hào)煤層突水系數(shù)僅為 ， 10 號(hào)煤層突水系數(shù)僅為 ，均小于臨界突水系數(shù) ，沒(méi)有突水危險(xiǎn)，屬安全區(qū)，井田 10 號(hào)煤層水文地質(zhì)條件為中等類(lèi)。 5)礦井充水因素分析 ⑴ 充水水源及其影響程度 ①大氣降水對(duì)礦井充水的影響 大氣降水是該礦礦井水的主要來(lái)源，即降水通過(guò)基巖裂隙及松散沉積物孔隙滲入地下，在巖石裂隙相互勾通的情況下進(jìn)入井下巷道，在煤層露頭附近直接接受大氣降水的補(bǔ)給，據(jù)礦井調(diào)查， 2 號(hào)煤層主要充水水源為煤層頂板滲水，礦井涌水量具明顯的動(dòng)態(tài)變化特征。 ②采空區(qū)積水對(duì)礦井充水的影響 據(jù)礦方提供，該礦開(kāi)采 2 號(hào)煤層，采空區(qū)積水量約 202000 m3， 10 號(hào)煤層采空區(qū)內(nèi)無(wú)積水。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 2020 級(jí)本（專(zhuān)）科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 ③井筒水對(duì)礦井水的影響 因井筒開(kāi)拓近于順層巷道，揭露含水層較少，據(jù)本次調(diào)查，井筒向礦井滲水量不大。 ⑵現(xiàn) 根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》導(dǎo)水裂隙帶公式計(jì)算 2 號(hào)煤層開(kāi)采所產(chǎn)生的導(dǎo)水裂隙帶高度 : 2 號(hào)煤層頂板為砂巖，采用公式如下： 公式一： 公式二： 20 +10mHM? ? 冒落帶最大高度： 1 0 0 MH m = 2 .24 .7 M + 1 9 ??? 式中 : Hli—— 導(dǎo)水裂隙帶高度（ m）； Hm—— 冒落帶高度（ m）； M—— 累計(jì)采厚（ m）。 2 號(hào)煤層平均厚度 ，一次采全高，計(jì)算后導(dǎo)水裂隙帶為：公式一計(jì)算結(jié)果：～ ，公式二計(jì)算結(jié)果： 。冒落帶高度 ～ 。 10 號(hào)煤層頂板為石灰?guī)r，采用公式如下： 公式一： 公式二： 30 +10mHM? ? 冒落帶最大高度： 1 0 0 MH m = 2 .52 .1 M + 1 6 ??? 式中 : Hli—— 導(dǎo)水裂隙帶高度（ m）； 100 177。5 .61 .6 3 .6m MH M? ???100 177。8 .91 .2 2 .0m MH M? ???中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 2020 級(jí)本（專(zhuān)）科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 Hm—— 冒落帶高度（ m）； M—— 累計(jì)采厚（ m）。 10 號(hào)煤層平均厚度 ,一次采全高 ,計(jì)算后導(dǎo)水裂隙帶高度為 : 公式一計(jì)算結(jié)果： ～ ，公式二計(jì)算結(jié)果： 。冒落帶高度 ～ 。 2 號(hào)煤層距地表 ，故導(dǎo)水裂隙帶未達(dá)地表，地表水體對(duì)煤層開(kāi)采的影響較小，但在今后開(kāi)采中一定不能輕視地表水體對(duì)煤層開(kāi)采的影響。 10 號(hào)煤層距 2 號(hào)煤層平均為 ，小于導(dǎo)水裂隙帶高度，因此開(kāi)采 10