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摘要：本文在利用大坪煤礦勘探中測量、調(diào)查、鉆探、物探、簡易水文觀測、樣品測試等資料基礎(chǔ)上，分析了大坪煤礦的水文地質(zhì)條件，評價了大坪煤礦的水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度，為煤礦的下一步建設(shè)提供了必要的資料和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：巖性;含水層;巖溶水;裂隙水;富水性;充水

1概況

大坪煤礦位于貴州省遵義縣城北西部，地處遵義縣楓香鎮(zhèn)，2015年因擬建90萬噸／年的中型礦井而進(jìn)行勘探，礦區(qū)面積18．2357km2。礦區(qū)屬中山地貌，地表水系屬長江流域?yàn)踅瞪嫌沃Я?。礦區(qū)及周邊出露地層從老到新有二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）、龍?zhí)督M（P3l）、長興組（P3c）、三疊系下統(tǒng)夜郎組（T1y）、三疊系下統(tǒng)茅草鋪組（T1m）及第四系（Q）（圖1）。2015年1～10月礦區(qū)內(nèi)進(jìn)行了勘探，完成鉆孔25個，采集各類樣品186件，總鉆探工程量18962．73m。

2區(qū)域水文地質(zhì)

大坪煤礦在區(qū)域上位于長崗向斜軸部的中段，在區(qū)域水文地質(zhì)單元里屬補(bǔ)給徑流富水區(qū)。區(qū)域內(nèi)地層主要分為碳酸鹽巖和碎屑巖兩大類，碳酸鹽巖地層在區(qū)域上整體分布面積較大，其在地表形成各種巖溶地貌，如溶蝕洼地、落水洞、峰林等，地下則發(fā)育有溶洞、暗河等。大氣降水通過巖溶地表大量的凹陷地形滲入地下巖層，小部分在其中賦存，大部分則通過地下長途徑流，以巖溶泉、溶洞或暗河等形式集中排泄于地勢低處及當(dāng)?shù)睾庸戎小Ｌ妓猁}巖地層中徑流和賦存著豐富的巖溶水，透水性和富水性強(qiáng)。碎屑巖地層在區(qū)域上整體分布面積相對較小，由于其巖性特征，透水性較差。大部分大氣降水在地表以溪溝或網(wǎng)狀流特征在地表徑流，僅有少部分大氣降水補(bǔ)給地下水并賦存在其風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中，含裂隙水，其總體富水性較弱。受地形地貌影響，一般當(dāng)場補(bǔ)給，當(dāng)場排泄于地勢低洼處。

3礦區(qū)水文地質(zhì)

3．1礦區(qū)地層水文地質(zhì)簡況

按礦區(qū)及周邊出露地層由上至下，分述如下：（1）第四系（Q）弱孔隙含水層。該地層主要由小碎石、風(fēng)化土、腐殖土等組成，厚0～10m左右，受大氣降水補(bǔ)給，厚度薄，含少量孔隙水，富水性弱。（2）茅草鋪組（T1m）強(qiáng)巖溶含水層。該地層主要分為兩段，其中二段巖性主要為灰、紫灰色中厚層狀石灰?guī)r，夾部分白云巖，厚約300m；一段巖性主要為灰色薄～中厚層狀石灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r，段厚約220．13m。兩段地層大部分均屬碳酸巖鹽地層，地表常形成落水洞、溶蝕洼地等巖溶地貌，極有利于大氣降水的吸收，地下則發(fā)育溶洞、暗河等巖溶管道，為地下水活動提供了充裕的空間，整體富水性強(qiáng)。（3）夜郎組九級灘段（T1y3）弱裂隙含水層。該段地層巖性以紫紅色和灰綠色砂泥巖互層為主，夾少量石灰?guī)r薄層，段平均厚246．08m，含基巖裂隙水，富水性弱，透水性差，可視為上覆地層與下伏地層之間的隔水層。（4）夜郎組玉龍山及沙堡灣段（T1y1＋2）強(qiáng)巖溶含水層。該地層巖性上部厚層狀石灰?guī)r為主，中下部以薄～中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r為主，底部有平均厚4．20m的砂泥巖地層，區(qū)域上分為沙堡灣段，由于厚度薄，通常與玉龍山段合并。該地層平均厚度156．31m，在地表多形成干溶洞、石峰等巖溶地貌，地下則發(fā)育小溶洞、暗河等巖溶通道，該地層富含巖溶水，富水性強(qiáng)，為強(qiáng)含水層。（5）長興組（P2c）中等含水層。該地層巖性以深灰色中厚層狀燧石灰?guī)r為主，組厚平均62．06m。該地層為含煤地層之上的直接充水含水層，雖屬碳酸鹽巖地層，但其含有燧石成分，較難風(fēng)化，因此在地表易形成陡坎和懸崖。由于出露面積少，補(bǔ)給條件較差，因此地下水活動不強(qiáng)烈，地下僅發(fā)育少量巖溶，總體富水性中等。（6）龍?zhí)督M（P3l）弱含水層。該地層巖性以砂泥巖為主，夾部分泥質(zhì)灰?guī)r薄層及煤層，為礦區(qū)內(nèi)的煤系地層，組厚平均94．04m。該地層為礦床的直接充水含水層，大部分巖性為碎屑巖，巖相變化大，淺部風(fēng)化裂隙發(fā)育，深部基巖和構(gòu)造裂隙發(fā)育，含裂隙水，地層總體富水性較弱。（7）茅口組（P2m）強(qiáng)含水層。該地層為含煤地層的下伏地層，厚約250m，巖性為中厚至厚層狀石灰?guī)r。該地層在地表常發(fā)育落水洞、溶洞、巖溶漏斗等巖溶地貌，此類地貌易吸收大量大氣降水和地表水。該地層地下各種巖溶通道極發(fā)育，地下水力聯(lián)系復(fù)雜，透水性及富水性強(qiáng)，屬強(qiáng)巖溶含水層。其地下水特征具有水量豐富、徑流遠(yuǎn)、承壓性強(qiáng)等特征。其距底部可采煤層11號煤層僅有平均10m左右的巖層相隔，因此茅口組地下巖溶水是大坪煤礦底部11號煤礦床充水的重要來源，開采11號煤層發(fā)生底板突水的可能性極大。

3．2地下水及地表水特征

（1）地下水、地表水動態(tài)變化。礦區(qū)地下水及地表水都接受大氣降水補(bǔ)給，流量隨季節(jié)和降雨量變化而變化。礦區(qū)僅有觀音寺河一相對較大的地表水體，據(jù)本次勘查該河流動態(tài)長期觀測資料，觀音寺河水位、流量在5月份開始上升，6～9月水位及流量平均最高，暴雨時節(jié)還曾出現(xiàn)2次峰值。11月至次年4月份該河進(jìn)入枯水期，水位、流量開始逐漸減小，到次年4月份降為最低值，其水位流量動態(tài)變化與區(qū)內(nèi)降雨量季節(jié)變化大致相同。另據(jù)本次勘探幾個泉水點(diǎn)長期觀測點(diǎn)資料，其流量與區(qū)內(nèi)降雨量大小季節(jié)變化基本一致。由此說明礦區(qū)地下水和地表水動態(tài)受季節(jié)和降雨量變化控制。（2）地下水補(bǔ)徑排條件。礦區(qū)內(nèi)地下水全部靠大氣降水補(bǔ)給，大氣降水在茅口組、長興組、玉龍山組、茅草鋪組等碳酸鹽巖地層中，通過地表大量的凹陷地形滲入巖溶裂隙、管道、暗河之中，部分賦存在其中，部分經(jīng)中長途徑流，以層間裂隙泉或小溶洞、暗河等形式集中排泄于觀音寺河兩岸河谷中。而在九級灘段（T1y3）、龍?zhí)督M（P3l）等主要碎屑巖地層中，少部分降水通過裂隙補(bǔ)給地下水并在其中賦存，而大部分則在地表形成溪溝流或絮狀流，排入地勢低洼處，最終匯入觀音寺河中。

3．3礦床水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)

龍?zhí)督M地層為區(qū)內(nèi)的含煤地層，巖性以砂泥巖為主，夾煤層及泥質(zhì)灰?guī)r薄層。該地層大部分巖性為碎屑巖，含裂隙水，總體富水性弱，礦床充水以裂隙充水為主。最上部可采煤層7號煤層距間接充水含水層長興組地層平均43．62m，此段地層大部分巖性為砂泥巖，有一定的隔水性，但受冒落裂隙帶的影響，可能對煤礦床充水產(chǎn)生一定的影響。而10號煤距7號煤平均25．22m，11號煤距10號煤平均9．54m，兩段地層大部分巖性都為砂泥巖，有一定的隔水性，但最下部11號煤層距茅口強(qiáng)巖溶含水層僅有平均厚度10m左右的巖層相隔，因此茅口組巖溶水將會對下部煤層開采產(chǎn)生重要影響。

3．4小煤礦及老窯采空區(qū)積水情況

由于歷史開采原因，原大坪煤礦和老窯采空區(qū)內(nèi)賦存著大量的采空區(qū)積水，此類老空水是大坪煤礦開采上部7號煤層最重要的充水水源之一。據(jù)本次調(diào)查和收集資料初步估算，老空區(qū)積水量約有58000m3，因此原大坪煤礦采空區(qū)積水是礦床充水的最重要水源。如未對原大坪煤礦和老窯采空區(qū)進(jìn)行處理而開采7號煤層的話，將極有可能在生產(chǎn)過程可能造成嚴(yán)重水患。

4充水因素分析

4．1充水水源

對礦床充水有影響的主要充水水源中，地表水有溪溝水和觀音寺河河水，其對礦床充水影響較小；地下水中，對礦床充水影響較小的是第四系孔隙水；對礦床充水有一定影響的充水水源為玉龍山組裂隙溶洞水、長興組中等巖溶裂隙水、龍?zhí)督M弱裂隙水；對礦床充水有嚴(yán)重影響的為茅口組裂隙巖溶水、小煤礦及老窯采空區(qū)積水。

4．2充水通道

對礦床充水的主要充水通道為巖石天然節(jié)理裂隙、人為采礦冒落裂隙、構(gòu)造破碎帶，次要通道為原小煤礦和老窯采空區(qū)巷道、封閉不良鉆孔、溶洞及溶孔。

4．3充水方式

大坪煤礦礦床充水通道主要以巖石原生和采礦冒落裂隙為主，少部分為構(gòu)造裂隙破碎帶、采空巷道導(dǎo)水，充水水源主要為玉龍山段和長興組巖溶裂隙水、茅口組巖溶水、龍?zhí)督M裂隙水及老窯采空區(qū)積水，尤其是茅口組巖溶水和老窯采空區(qū)積水，需引起強(qiáng)烈重視。因此未來礦井充水方式主要以頂板滲水、滴水、淋水，底板冒水、涌水為主。另外在局部地段，由于受老空水、茅口組巖溶水充水等影響，將有可能發(fā)生突水，需作好安全觀測和相應(yīng)的預(yù)防措施。

5礦井先期開采地段涌水量預(yù)算

礦井先期開采地段涌水量預(yù)算采用比擬法。經(jīng)調(diào)查，原大坪煤礦采空區(qū)面積約59000m2，采掘標(biāo)高為1000～780m，實(shí)測礦井正常涌水量為40m3／h，最大涌水量為80m3／h，故本次預(yù)算采用公式為：Q＝Q1×4FF1×SS1（1）式中Q為預(yù)測礦井先期開采地段涌水量，m3／h；S為先期開采地段水位降深，取先期開采地段終孔平均靜止水位高程（1149．78m）與先期開采地段11號煤層最低標(biāo)高（150m）之差，為999．78m；F為先期開采地段面積，約為9515597m2；Q1為已知原大坪煤礦礦井實(shí)測涌水量，其中正常涌水量為40m3／h，最大涌水量為80m3／h；S1為已知原大坪煤礦礦井水位降深，原大坪煤礦采掘標(biāo)高由1000～780m，故原大坪煤礦水位降深為220m；F1為已知原大坪煤礦礦井采空區(qū)面積，為59000m2。根據(jù)以上數(shù)據(jù)及公式，可計算出大坪煤礦先期開采地段正常涌水量為7295m3／d，最大涌水量為14589m3／d。

6供水水源

礦區(qū)無較大的地表水體，僅一小河流觀音寺河從礦區(qū)內(nèi)經(jīng)過，該河流受污染程度小，水質(zhì)較好，流量較穩(wěn)定，據(jù)本次河流長期觀測資料，最小流量為0．15m3／h，最大流量為4．475m3／h，平均流量為0．752m3／h，煤礦可在農(nóng)閑時期抽取河水儲在蓄水池里，經(jīng)沉淀處理后作為生活生產(chǎn)用水。

7結(jié)語

大坪煤礦礦區(qū)范圍為一向斜構(gòu)造，觀音寺河流經(jīng)其南東部，區(qū)內(nèi)大部分煤層低于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，地下水的主要補(bǔ)給來源為大氣降水。礦區(qū)地表水、地下水自然排泄條件較好。煤礦床的主要充水水源為玉龍山組和長興組巖溶裂隙水、龍?zhí)督M裂隙水、茅口組巖溶水及老空區(qū)積水，尤其以茅口組巖溶水及老空區(qū)積水對礦床充水影響最大。故礦區(qū)以碎屑巖裂隙水及巖溶水充水為主，總體水文地質(zhì)勘查類型主要為二類二型，含煤地層中10號煤層以上煤礦床水文地質(zhì)條件中等，10號煤層下部煤礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜。

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作者:陸四海 單位:貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心