一、第四系砂砾层含水层
第四系主要由粘土、砂质粘土、粘土质砂及砂砾层等组成,属冲积、湖积相沉积。厚149.40~250.00m,平均189.56m,以井田东北部最厚,八里营断层两侧较薄,为160m左右。厚度变化的基本规律是中部较薄,向西、东两个方向增厚,但因受古地形的影响,局部地区出现骤然增厚或变薄的情况(图5-2)。主要含水层为砂砾层,砂层的总厚约占第四系厚度的12.5%~27%。上部为黄褐色,结构松散,透水性好;下部为灰白色,结构紧密,透水性差。第四系底部,大部地区分布一层厚1.20~25.80m,平均8.20m的粘土层,对第四系水向基岩渗透起一定的阻隔作用。
主井副井2000m
图5-2 第四系等厚线图
根据第四系的岩性变化及含水性差异,分为上、中、下三组,其中上、下二组为含水层组。分述如下:
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上组(Q上):以黄褐色粘土、砂质粘土及砂层为主,厚52.00~86.90m,主要含水层有两层(组):上层厚2.5~17.5m,含砂1~2层;下层厚5.5~28.2m,含砂2~3层。一般北部与西部厚,东部和南部薄。多为中砂或细砂,主要成份为石英,含少量砾石,粘土含量低,结构松散。第一砂层组单位涌水量6.221~10.433L/s·m,水位标高+30.56~+35.09m,矿化度0.5g/L左右,水质以HCO3——Ca·Na型为主。地下水受大气降水补给,水位动态变化与降水量基本一致。即每年7、8月份水位最高,4、6月份水位最低,据以往观测资料,年变化幅度最大4.21m。地下水大致由东北流向西南,水位平缓,坡度约0.3‰。井田西北部,因济宁市一些工厂用水,形成两个小型降落漏斗。第四系上组含水层水位比较稳定,其水位变化与矿井开采无直接关系。2010年3月底水位标高+32.52(GQ上-1孔)(表5-1)。
表5-1 第四系上、下组水位一览表 孔号 GQ上-1 (含水层) (Q上) 年、月、日 2005.3.29 2006.3.29 2007.3.30 2008.3.31 2009.3.31 2010.3.31 +33.88 +32.63 +33.40 +33.54 +33.10 +32.52 GQ下-1 (Q下) +20.85 +22.42 +20.28 +22.01 +19.70 +18.76 GQ下-2 (Q下) +18.81 +17.58 +18.49 +17.07 +16.16 下组(Q下):由灰白色、灰绿色砂质粘土、粘土质砂及砂砾层等组成。厚55.20~124.64m。主要含水层有三层(组),上层厚7.80~35.50m,含砂2~5层;中间一层厚3.00~29.00m,含砂1~3层。此两层(组)层位稳定,全井田普遍存在,一般南厚北薄,西厚东薄。下层厚2.60~19.70m,含砂1~2层,层位不稳定,常尖灭或相变为粘土层。第四系下组砂砾层,粘土质含量高,组织紧密,呈半固结状,含较多石英长石砾石,砾径2~3cm。据16-9号孔抽水, 单位涌水量0.914 ~1.245L/s·m,初始水位标高+32.08m。GQ下-1孔抽水,单位涌水量0.4647~0.5561L/s·m,初始水位标高+18.28m。GQ下-2孔抽水,单位涌水量0.28991~0.29297L/s·m,初始水位标高+15.37m。该含水层水质为SO4·HCO3—Ca·Na型,矿化度0.885g/L左右,属孔隙承压含水层,富水性较上组弱。第四系下组含水层水位比较稳定,其水位变化与矿井开采无直接关系。2010年3
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月底最高水位标高+18.76(GQ下-1孔)(表5-1)。
二、上侏罗统砂岩含水层
本统可分为上下两部分,上部包括第二段、第三段和第四段,下部即第一段。砂岩漏水现象普遍,全井田共发现53个孔全漏水,漏水率约为23.46%。漏水层主要分布在上部砂岩中,而且在-350m水平以上(约占漏水孔总数的90%),向深部漏水现象明显减少;靠近岩浆岩底部的砂岩,常发生漏水现象。15-11号孔漏水,经抽水,单位涌水量0.0471L/s·m,水位标高+34.58m,水质SO4—Na型。检3号孔(工广内)195.09~240m(红层上部)漏水,最大漏失量0.65m3/h。1986年4月利用检3孔对该段砂层抽水,水位标高+32.95m,水位降深32.03m,单位涌水量0.000693L/s·m,水质属HCO3·SO4—Na型。2009年7月,对J3-10号孔侏罗统砂岩抽水,水位标高-42.02m,水位降深31.53m,单位涌水量0.003990 L/s·m,水质类型SO4·HCO3—Na型。综上所述,上侏罗统砂岩含水层富水性弱。2010年3月底最高水位标高-54.47m(GJ3-8孔)(表5-2)。
表5-2 侏罗系水位一览表(2010.3.31) 孔号 年、月、日 2005.3.29 2006.3.29 2007.3.30 2008.3.31 2009.3.31 2010.3.31 GJ3-1 -309.68 -309.68 -328.70 -336.72 -341.68 GJ3-5 -74.86 -77.86 -82.71 -87.76 -87.94 GJ3-8 -9.97 -35.49 -44.22 -48.55 -52.68 GJ3-9 \\ -18.13 -30.59 -40.42 -47.69 GJ3-10 \\ \\ \\ \\ \\ -346.38 -88.89 -54.47 -54.58 -46.67 三、山西组3煤层顶底部砂岩含水层
山西组3煤层顶底板砂岩:成分以石英为主,长石次之,为粗、中、细粒,硅、泥质胶结,局部钙质胶结。其中3上煤层顶板砂岩,最大厚度43m,平均20.18m,;3下煤层顶板砂岩最大厚度58.3m,平均21.57m;3下煤层底板砂岩最大厚度36.24m,平均12.85m。Ⅱ1区3上、3下煤层顶板砂岩,钻孔漏水率比较高,漏水情况比较严重,堵漏比较困难,裂隙比较发育。原始水位标高分别为+35.77m、+35.16m。经分层抽水试验,单位涌水量分别为0.4755L/s·m和0.1950L/s·m,富水性中等。该区3下煤层底板砂岩钻孔未发现漏水现象,富水性弱。Ⅰ1A区和Ⅰ1B区3煤层顶底板砂岩,钻孔漏水率仅达1.1~3.4%,堵漏比较容易,裂隙不
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发育。9-5号孔穿过该层不漏水, 该孔精查时对3上、3下煤层顶底板三层砂岩作混合抽水,水位标高+37.52m,单位涌水量只达0.0006233L/s·m。10-8号孔穿过3下煤层底板砂岩发现漏水,精查时单层抽水实验,水位标高+35.72m,单位涌水量虽然比上述三层之和大27倍,但也仅达0.01753L/s·m,富水性弱。2010年3月底水位标高-163.87(GP1-5孔)(表5-3)。
表5-3 山西组砂岩含水层水位一览表(2010.3.31)
孔号 补13-1 年、月、日 2005.3.29 2006.3.29 2007.3.30 2008.3.31 2009.3.31 2010.3.31 \\ \\ \\ +4.30 -64.47 -82.37 GP1-5 -151.96 -174.91 -150.52 -150.53 -159.89 -163.87 四、太原组第三层石灰岩含水层
本层厚2.50~8.3m,平均5.52m。上距3下煤层35.15~72.4m,距6煤层4.16~23.95m,平均在12.39m。顶底部含泥质较多,中部较纯,性脆,局部含燧石,仅个别孔见到少量溶孔和裂隙。全井田三个钻孔漏水,漏水孔率1.8%。原始水位标高+37.34~+38.42m,经五个钻孔抽水,单位涌水量0~0.00701L/s·m,2007年3月对补13-9号钻孔三灰层段因试抽时水量小,进行了一次注水试验,单位注水量0.00014L/s·m。井田内第三层石灰岩含水层富水性弱。
五、太原组第十下层石灰岩含水层
是下组煤的直接充水含水层,为16上煤层的直接顶板,位于17煤层的冒落裂隙带内。层厚3.10~8.63m,平均5.08m。岩性致密性脆,顶、底部含泥质较多。由于埋藏深,地下水活动更缓慢。裂隙多被方解石填充,全井田仅9-4号钻孔和补9-6号钻孔漏水,其富水性弱。
六、本溪组第十三~十四层石灰岩含水层
位于17煤层底部,上距17煤层16.34~43.29m,平均24.01m,富水性弱,对矿井生产不构成威胁。
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七、奥陶纪石灰岩含水层
奥陶系石灰岩(简称奥灰)为该井田底鼓水含水层。据钻孔揭露,本溪组以下约50余米深度以内,岩芯较完整,偶见溶孔和裂隙,局部夹似层状或瘤状铝质泥岩,推测是古岩溶的充填物。各钻孔均不漏水,原始水位标高+36.57m,抽水试验单位涌水量0.001228L/s·m,富水性弱;钻孔揭露超过50余m以上,岩溶较发育,局部呈蜂窝状,各孔都严重漏水涌水。孙氏店断层以东的7-11号孔未见较大的溶洞,水位标高+36.43m,单位涌水量达1.26L/s·m。4-1号孔在139.94m以下发现1.2m溶洞,水位标高+37.22m,单位涌水量达4.4843L/s·m,富水性强。奥灰埋藏深度井田内较孙氏店断层以东深600余m,岩溶水可能有所减弱,但是断裂附近可能还有后期岩溶存在。后期岩溶是在燕山运动褶皱断裂形成以后发育的,受构造控制。如6-2号孔位于孙氏店断层附近,在煤系内见小断层,揭露奥灰仅32.22m即漏水,预计下面可能遇断层(因坍孔停钻)。本井田有四个钻孔穿孙氏店断层见奥灰,为奥灰中的断层带,均漏水。奥灰又是直接充水含水层的补给水源层,即间接充水含水层。它可以通过断层导水,向上渗透补给直接充水含水层,或由于较大断层的错动,上升到或接近直接充水含水层同一水平,形成侧向补给直接充水含水层的条件。特别是孙氏店断层以东既有古岩溶,又有后期岩溶,还有第四系直接覆盖下的现代岩溶,是含水极丰富的侧向补给含水层,具有向直接充水含水层源源补给的能力。
第三节 隔水层
本井田隔水层组,重要的有第四系中组隔水层组、3煤上覆隔水层组、17煤层下伏压盖隔水层组:
一、第四系中组隔水层组
由灰绿色、黄褐色砂质粘土、粘土、粘土质砂组成。厚24.00~61.90m,平均42.95m,偶夹1~2层砂层,呈透镜体状。据统计,粘土类的厚度约占该组总厚度的60~70%,且粘性强,隔水性能好,能有效阻隔大气降水及地表水与下部含水层的水力联系。
二、3煤上覆隔水层组
指3上煤层顶板砂岩以上的二叠系隔水层组,平均厚165.42m,以隔水层为
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