有益煤矿水文地质条件分析【摘要】通过对有益煤矿水文地质特征、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】煤矿水文地质条件含水层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水和基岩裂隙水。
碳酸盐岩中富含岩溶水，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、溶斗、岩溶潭、岩溶大泉等较发育，地下局部发育溶洞、暗河，大气降水容易通过地表负地形渗入岩溶裂隙、管道、暗河之中，岩层中赋存着丰富的地下水，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 水文地质条件概况矿区属低中山地形，总体为中部高四周低，以侵蚀溶蚀地貌为主，矿区中西部的连续山头为该矿区的分水岭，标高为1800—2022m，将矿区地下水分为东西两个流向：东部的地表及地下水流入上午小河后流入格所河；西部地表、地下水汇入於泥河。
区内无大的河流，只有两条小河，东部为上午小河，西部为於泥河的上游支流，其河水流量均较小，主要发育呈树枝状的沟溪水，均为雨源性溪沟，雨季暴涨，矿区东南部外围上午小河河床为矿区最低侵蚀基准面，标高约+1500m。
地表水的流向主要受地形和地质构造控制，地下水流向主要受岩性和区域最低侵蚀基准面的控制。
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 地下水特征1.3.1 岩层富水性特征本区出露的地层由新至老分别为第四系（Q）、三叠系下统飞仙关组（T1f）、二叠系上统龙潭组（P3l）、峨眉山玄武岩组（P3β）。
现将各地层的富水性分述如下：第四系（Q）岩性主要为黄色、黄褐色粘土砂土等。
厚度0—20m。
其特点是孔隙度大，透水性好，受降雨补给明显，为浅层孔隙含水层。
由于厚度不大，富水性弱，为弱含水层。
三叠系下统永宁镇组（T1yn）岩性主要为薄—中厚层状的泥灰岩、灰岩等，组厚平均大于150m，含岩溶裂隙水，有泉点出露，泉点流量较大，季节性变化明显，本组地层富水性较强，为中等含水层。
三叠系下统飞仙关组（T1f）岩性主要为粉砂岩、砂质泥岩和泥岩等，组厚平均厚380m，含浅部风化裂隙水，有较多泉点出露，但泉点流量较小，季节性变化明显，本组地层富水性弱，为弱含水层。
二叠系上统龙潭组（P3l）岩性为砂质泥岩、泥质粉砂岩、煤、泥岩、石灰岩等，组厚356.01～424.81m，平均厚387.52m。
调查泉点3个，流量0.11～0.33l/s，一般流量在0.15l/s以下，该组上部因含泥岩、粉砂质泥岩较多，砂岩、灰岩等刚性岩石较少，露头风化带透水性差，接受降雨补给能力很差，仅含较弱裂隙水；下段因含多层砂岩、灰岩等刚性岩石，露头风化带透水性稍好，接受降雨补给能力稍好。
7106号钻孔抽P3l水资料：龙潭组地层的单位涌水量q=0.00031l/s·m，影响半径R=127.53m，渗透系数K=0.002469m/d，据邻区茨戛井田抽水结果，龙潭组地层的单位涌水量为0.000148l/s·m，水样分析资料：水质为HCO3--K-Na-型。
据邻近的罗多煤矿井下排水记录资料：枯季涌水量为510m3/d，雨季涌水量为860m3/d，一般涌水量为620m3/d。
综上所述该层为基岩裂隙含水层，富水性弱，为弱含水层。
二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3β）岩性为玄武岩，顶部为深灰色、浅灰绿色凝灰岩，厚度40m左右，含基岩裂隙水。
下段约400m厚，为凝灰岩、玄武岩。
该组地层富水性极弱，为弱含水层。
1.3.2 断层富水特征矿区内断层较发育，从钻孔揭穿断层带时的资料看，断层破碎带多已胶结，根据简易水文观测资料及水文地质填图资料分析，区内断层带的富水性及导水性均较弱。
如6701孔内遇有破碎带，其钻进中水位、消耗量基本正常，未发现有如涌、漏水等较大异常。
综上所述，本区内含煤地层中的断层多为弱导水断层，富水性弱。
总体上区内构造复杂程度中等，发生断层突水的可能性较小。
1.4 地下水、地表水动态变化本区野外工期短，只有近四个多月，因此地表水地下水动态长期观测工作与野外工期同步，对4个泉点进行每隔5～10天一次的水文长观，地下水流量变化幅度不大，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2.1.1 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。
2.1.2 地下水（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组弱富水性地层，且距含煤地层较远，一般在400m以上，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p（5）小煤矿及老窑积水：小煤矿及老窑主要在矿区北部外，目前没有煤矿巷道开拓至本矿区范围，但由于小煤矿以后可能开拓至矿区边界附近或进入矿区范围，因此在煤矿开采过程中可能贯通小煤矿巷道，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。
2.2 充水方式直接充水含水层富水性弱、导水性不强，未来矿井出水方式主要以渗水、滴水、淋水为主；但在开采过程中，由于地下水流向改变，亦有可能构造变化导致局部异常，发生突水等现象。
2.3 水文地质类型综上所述，由于矿区内主要含煤地层龙潭组上覆飞仙关组碎屑岩地层隔水性较好，一般龙潭组上部煤层与上覆的永宁镇组中～强岩溶含水层之间水力联系较弱，岩溶裂隙水对煤矿床开采影响较小；龙潭组下部峨眉山玄武岩组火山岩地层的隔水性较好，龙潭组下部煤层与下伏的茅囗组强含水层之间有厚度巨大的玄武岩相隔，水力联系亦弱，岩溶裂隙水对煤矿床开采影响较小。
本矿床属第二类一型，即充水水源以含煤层基岩裂隙充水为主，充水方式以顶板孔隙、基岩裂隙充水为主，水文地质条件为简单的煤矿床。
2.4 开采条件下水文地质问题的预测开采过程中，由于煤层大面积的开采，必将引起大量的采矿裂隙出现，这些裂隙可能会成为导致地下水改向的因素，本区断层较多，断层带力学性质较弱，较易受采动影响而发生应力变化，从而成为地下水通道。
由于矿区内主要含煤地层龙潭组上覆飞仙关组碎屑岩地层隔水性较好，一般龙潭组上部煤层与上覆的永宁镇组中～强岩溶含水层之间水力联系较弱，煤矿床开采对岩溶裂隙水影响较小；而龙潭组下部峨眉山玄武岩组火山岩地层的隔水性较好，龙潭组下部煤层与下伏的茅囗组强含水层之间有厚度巨大的玄武岩相隔，水力联系亦弱，煤矿床开采对其影响较小。
3 矿井涌水量预算有益煤矿拟建规模为30万吨/年，为此，本次勘探时对矿井第一水平（+1300m 以上）进行涌水量预算，根据勘探取得的资料，本次采用比拟法进行矿井涌水量预算，结果见表1。
北部毗邻的罗多煤矿，其生产规模为15万吨/年，走向长约1350m，倾向宽约840m。
主采煤层为17号煤，目前开采水平为+1560m。
据该矿排水量观测资料：枯季涌水量为510m3/d，雨季涌水量为860m3/d，一般涌水量为620m3/d。
本次矿坑涌水量比拟法预算公式为：式中：Q：第一水平开采时矿坑涌水量（m3/d）；F：+1300m以上1号煤层水平投影最大开采面积，为1.05（km2）；S：区内龙潭组平均水位降低值；区内11个钻孔终孔水位平均值至+1300m 的距离，取值200m；Q0：罗多煤矿矿坑涌水量，枯季510m3/d，雨季860m3/d，一般620m3/d；F0：罗多煤矿开采面积，为0.35km2；S0：罗多煤矿水位降低值，采前初始水位标高1620m与开采水平标高1560m 差，即60m；根据预算结果，本次推荐矿井一水平涌水量为最大2720m3/d，平均1961m3/d。
矿坑涌水量具有动态变化特征，其涌水量除与当地地形、地貌、岩性、构造、降雨、岩石的透水性、富水性、补给径流排泄条件有直接的关系外，还与井筒巷道布置方式、掘进方法、采煤方法、采空区面积、顶板管理等有一定的关系。
先期开采地段涌水量预算是在正常情况下计算得出，未考虑以上因素及今后开采岩石裂隙的扩张与上覆含水层、降雨极值等引起的流量变化。
由于上述因素的存在，本次提供的数据仅供参考，矿井疏排水设计时应充分考虑上述因素的影响及对异常情况进行分析和研究，并在今后生产中及时修正涌水量值，合理选择排水设备。
使其更符合开采区水文地质条件，从而保障矿井安全生产。
4 矿区供水水源本区区域水系较发育，建有规模不一的水利、水电工程如水库、沟渠等，利用水资源于村镇居民日常生活、工业用、农业灌溉等。
本区可用引流、提灌、打井、蓄流（堵洞、截流）等方式开发利用本区水资源。
本区及附近无污染源，水质良好。
区内及周边可考虑为将来矿区供水的水源有区内南部的Q1号泉点，最大流量5.60l/s（2008.09.18），一般2.95l/s左右，水量较大，也较稳定。
经雨季采取水样化验，该泉水总硬度5.50德国度，永久硬度1.07德国度，暂时硬度4.43德国度，PH值7.05，固溶物146.50mg/l，水质类型HCO3--Ca+2型淡水。
泉水雨季生物指标：细菌总数87CFU/ml，大肠菌群、致病菌未检出。
该泉水菌落总数、致病菌未超标，可作未来矿井生活引用。
此外矿区东北侧的小冲头沟谷中，汇集了峨嵋山玄武岩组的地下水，终年不涸，旱季流量在1000m3/d以上，该点水量大，水质经净化后可满足饮用水要求。
亦可作未来矿井的工业生产用水。
参考文献：[1]贵州煤田地质.徐彬彬，何明德.[2]刘柱，孔令飞.贵州省盘县有益煤矿煤炭勘探地质报告.。