大坪煤矿勘探水文地质条件分析

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摘要：本文在利用大坪煤矿勘探中测量、调查、钻探、物探、简易水文观测、样品测试等资料基础上，分析了大坪煤矿的水文地质条件，评价了大坪煤矿的水文地质条件复杂程度，为煤矿的下一步建设提供了必要的资料和依据。

关键词：岩性;含水层;岩溶水;裂隙水;富水性;充水

1概况

大坪煤矿位于贵州省遵义县城北西部，地处遵义县枫香镇，2015年因拟建90万吨／年的中型矿井而进行勘探，矿区面积18．2357km2。矿区属中山地貌，地表水系属长江流域乌江水系上游支流。矿区及周边出露地层从老到新有二叠系中统茅口组（P2m）、龙潭组（P3l）、长兴组（P3c）、三叠系下统夜郎组（T1y）、三叠系下统茅草铺组（T1m）及第四系（Q）（图1）。2015年1～10月矿区内进行了勘探，完成钻孔25个，采集各类样品186件，总钻探工程量18962．73m。

2区域水文地质

大坪煤矿在区域上位于长岗向斜轴部的中段，在区域水文地质单元里属补给径流富水区。区域内地层主要分为碳酸盐岩和碎屑岩两大类，碳酸盐岩地层在区域上整体分布面积较大，其在地表形成各种岩溶地貌，如溶蚀洼地、落水洞、峰林等，地下则发育有溶洞、暗河等。大气降水通过岩溶地表大量的凹陷地形渗入地下岩层，小部分在其中赋存，大部分则通过地下长途径流，以岩溶泉、溶洞或暗河等形式集中排泄于地势低处及当地河谷中。碳酸盐岩地层中径流和赋存着丰富的岩溶水，透水性和富水性强。碎屑岩地层在区域上整体分布面积相对较小，由于其岩性特征，透水性较差。大部分大气降水在地表以溪沟或网状流特征在地表径流，仅有少部分大气降水补给地下水并赋存在其风化裂隙和构造裂隙中，含裂隙水，其总体富水性较弱。受地形地貌影响，一般当场补给，当场排泄于地势低洼处。

3矿区水文地质

3．1矿区地层水文地质简况

按矿区及周边出露地层由上至下，分述如下：（1）第四系（Q）弱孔隙含水层。该地层主要由小碎石、风化土、腐殖土等组成，厚0～10m左右，受大气降水补给，厚度薄，含少量孔隙水，富水性弱。（2）茅草铺组（T1m）强岩溶含水层。该地层主要分为两段，其中二段岩性主要为灰、紫灰色中厚层状石灰岩，夹部分白云岩，厚约300m；一段岩性主要为灰色薄～中厚层状石灰岩及泥质灰岩，段厚约220．13m。两段地层大部分均属碳酸岩盐地层，地表常形成落水洞、溶蚀洼地等岩溶地貌，极有利于大气降水的吸收，地下则发育溶洞、暗河等岩溶管道，为地下水活动提供了充裕的空间，整体富水性强。（3）夜郎组九级滩段（T1y3）弱裂隙含水层。该段地层岩性以紫红色和灰绿色砂泥岩互层为主，夹少量石灰岩薄层，段平均厚246．08m，含基岩裂隙水，富水性弱，透水性差，可视为上覆地层与下伏地层之间的隔水层。（4）夜郎组玉龙山及沙堡湾段（T1y1＋2）强岩溶含水层。该地层岩性上部厚层状石灰岩为主，中下部以薄～中厚层状泥质灰岩为主，底部有平均厚4．20m的砂泥岩地层，区域上分为沙堡湾段，由于厚度薄，通常与玉龙山段合并。该地层平均厚度156．31m，在地表多形成干溶洞、石峰等岩溶地貌，地下则发育小溶洞、暗河等岩溶通道，该地层富含岩溶水，富水性强，为强含水层。（5）长兴组（P2c）中等含水层。该地层岩性以深灰色中厚层状燧石灰岩为主，组厚平均62．06m。该地层为含煤地层之上的直接充水含水层，虽属碳酸盐岩地层，但其含有燧石成分，较难风化，因此在地表易形成陡坎和悬崖。由于出露面积少，补给条件较差，因此地下水活动不强烈，地下仅发育少量岩溶，总体富水性中等。（6）龙潭组（P3l）弱含水层。该地层岩性以砂泥岩为主，夹部分泥质灰岩薄层及煤层，为矿区内的煤系地层，组厚平均94．04m。该地层为矿床的直接充水含水层，大部分岩性为碎屑岩，岩相变化大，浅部风化裂隙发育，深部基岩和构造裂隙发育，含裂隙水，地层总体富水性较弱。（7）茅口组（P2m）强含水层。该地层为含煤地层的下伏地层，厚约250m，岩性为中厚至厚层状石灰岩。该地层在地表常发育落水洞、溶洞、岩溶漏斗等岩溶地貌，此类地貌易吸收大量大气降水和地表水。该地层地下各种岩溶通道极发育，地下水力联系复杂，透水性及富水性强，属强岩溶含水层。其地下水特征具有水量丰富、径流远、承压性强等特征。其距底部可采煤层11号煤层仅有平均10m左右的岩层相隔，因此茅口组地下岩溶水是大坪煤矿底部11号煤矿床充水的重要来源，开采11号煤层发生底板突水的可能性极大。

3．2地下水及地表水特征

（1）地下水、地表水动态变化。矿区地下水及地表水都接受大气降水补给，流量随季节和降雨量变化而变化。矿区仅有观音寺河一相对较大的地表水体，据本次勘查该河流动态长期观测资料，观音寺河水位、流量在5月份开始上升，6～9月水位及流量平均最高，暴雨时节还曾出现2次峰值。11月至次年4月份该河进入枯水期，水位、流量开始逐渐减小，到次年4月份降为最低值，其水位流量动态变化与区内降雨量季节变化大致相同。另据本次勘探几个泉水点长期观测点资料，其流量与区内降雨量大小季节变化基本一致。由此说明矿区地下水和地表水动态受季节和降雨量变化控制。（2）地下水补径排条件。矿区内地下水全部靠大气降水补给，大气降水在茅口组、长兴组、玉龙山组、茅草铺组等碳酸盐岩地层中，通过地表大量的凹陷地形渗入岩溶裂隙、管道、暗河之中，部分赋存在其中，部分经中长途径流，以层间裂隙泉或小溶洞、暗河等形式集中排泄于观音寺河两岸河谷中。而在九级滩段（T1y3）、龙潭组（P3l）等主要碎屑岩地层中，少部分降水通过裂隙补给地下水并在其中赋存，而大部分则在地表形成溪沟流或絮状流，排入地势低洼处，最终汇入观音寺河中。

3．3矿床水文地质结构

龙潭组地层为区内的含煤地层，岩性以砂泥岩为主，夹煤层及泥质灰岩薄层。该地层大部分岩性为碎屑岩，含裂隙水，总体富水性弱，矿床充水以裂隙充水为主。最上部可采煤层7号煤层距间接充水含水层长兴组地层平均43．62m，此段地层大部分岩性为砂泥岩，有一定的隔水性，但受冒落裂隙带的影响，可能对煤矿床充水产生一定的影响。而10号煤距7号煤平均25．22m，11号煤距10号煤平均9．54m，两段地层大部分岩性都为砂泥岩，有一定的隔水性，但最下部11号煤层距茅口强岩溶含水层仅有平均厚度10m左右的岩层相隔，因此茅口组岩溶水将会对下部煤层开采产生重要影响。

3．4小煤矿及老窑采空区积水情况

由于历史开采原因，原大坪煤矿和老窑采空区内赋存着大量的采空区积水，此类老空水是大坪煤矿开采上部7号煤层最重要的充水水源之一。据本次调查和收集资料初步估算，老空区积水量约有58000m3，因此原大坪煤矿采空区积水是矿床充水的最重要水源。如未对原大坪煤矿和老窑采空区进行处理而开采7号煤层的话，将极有可能在生产过程可能造成严重水患。

4充水因素分析

4．1充水水源

对矿床充水有影响的主要充水水源中，地表水有溪沟水和观音寺河河水，其对矿床充水影响较小；地下水中，对矿床充水影响较小的是第四系孔隙水；对矿床充水有一定影响的充水水源为玉龙山组裂隙溶洞水、长兴组中等岩溶裂隙水、龙潭组弱裂隙水；对矿床充水有严重影响的为茅口组裂隙岩溶水、小煤矿及老窑采空区积水。

4．2充水通道

对矿床充水的主要充水通道为岩石天然节理裂隙、人为采矿冒落裂隙、构造破碎带，次要通道为原小煤矿和老窑采空区巷道、封闭不良钻孔、溶洞及溶孔。

4．3充水方式

大坪煤矿矿床充水通道主要以岩石原生和采矿冒落裂隙为主，少部分为构造裂隙破碎带、采空巷道导水，充水水源主要为玉龙山段和长兴组岩溶裂隙水、茅口组岩溶水、龙潭组裂隙水及老窑采空区积水，尤其是茅口组岩溶水和老窑采空区积水，需引起强烈重视。因此未来矿井充水方式主要以顶板渗水、滴水、淋水，底板冒水、涌水为主。另外在局部地段，由于受老空水、茅口组岩溶水充水等影响，将有可能发生突水，需作好安全观测和相应的预防措施。

5矿井先期开采地段涌水量预算

矿井先期开采地段涌水量预算采用比拟法。经调查，原大坪煤矿采空区面积约59000m2，采掘标高为1000～780m，实测矿井正常涌水量为40m3／h，最大涌水量为80m3／h，故本次预算采用公式为：Q＝Q1×4FF1×SS1（1）式中Q为预测矿井先期开采地段涌水量，m3／h；S为先期开采地段水位降深，取先期开采地段终孔平均静止水位高程（1149．78m）与先期开采地段11号煤层最低标高（150m）之差，为999．78m；F为先期开采地段面积，约为9515597m2；Q1为已知原大坪煤矿矿井实测涌水量，其中正常涌水量为40m3／h，最大涌水量为80m3／h；S1为已知原大坪煤矿矿井水位降深，原大坪煤矿采掘标高由1000～780m，故原大坪煤矿水位降深为220m；F1为已知原大坪煤矿矿井采空区面积，为59000m2。根据以上数据及公式，可计算出大坪煤矿先期开采地段正常涌水量为7295m3／d，最大涌水量为14589m3／d。

6供水水源

矿区无较大的地表水体，仅一小河流观音寺河从矿区内经过，该河流受污染程度小，水质较好，流量较稳定，据本次河流长期观测资料，最小流量为0．15m3／h，最大流量为4．475m3／h，平均流量为0．752m3／h，煤矿可在农闲时期抽取河水储在蓄水池里，经沉淀处理后作为生活生产用水。

7结语

大坪煤矿矿区范围为一向斜构造，观音寺河流经其南东部，区内大部分煤层低于当地最低侵蚀基准面，地下水的主要补给来源为大气降水。矿区地表水、地下水自然排泄条件较好。煤矿床的主要充水水源为玉龙山组和长兴组岩溶裂隙水、龙潭组裂隙水、茅口组岩溶水及老空区积水，尤其以茅口组岩溶水及老空区积水对矿床充水影响最大。故矿区以碎屑岩裂隙水及岩溶水充水为主，总体水文地质勘查类型主要为二类二型，含煤地层中10号煤层以上煤矿床水文地质条件中等，10号煤层下部煤矿床水文地质条件复杂。

参考文献：

［1］陆四海．贵州天健矿业集团股份有限公司遵义县枫香镇大坪煤矿（预留）资源储量核实及勘探报告［R］．2016．

［2］韦仕国．贵州省黔北煤田鸭溪矿区枫香二矿（东段）煤炭勘探报告［R］．2011．

［3］黎坤敖．贵州省遵义县枫香镇大坪煤矿资源储量核实报告［R］．2008．

［4］MT／T1091－2008，煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准［S］．

作者:陆四海 单位:贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心