型,矿化度<0.5g/L。
5、构造破碎带水
勘探区西侧的F4断层为同沉积盆缘断层,据地震资料,破碎带宽约10m~50m,但连续性差。根据水文地质孔资料,结合断裂带周边岩石组合与对接情况分析,破碎带本身富水性差。由于岩性破碎、空隙大,导水性好,可沟通连接破碎带两侧XX组玄武岩与下白垩统含水层,即为导水断层。使XX组玄武岩孔洞裂隙水侧向迳流补给下白垩统砂岩裂隙含水层,是下白垩统含水层的补给源之一。
(二)隔水层
隔水层和不含水的松散层分布与特征:
1、第四系中下更新统粉细砂潜水与下伏各含水层间以第三系上新统粘土、砂质粘土为隔水层。其基本遍布全区,厚1.90m~135.50m。粘土、砂质粘土为湖相沉积,在盆缘的周边,具体位臵为勘探区的西界外山麓地带,因湖水浅,属湖滨相沉积,粘土层变薄,含砂量较大,至湖盆的外缘砂质粘土尖灭。勘探区中东部粘土层为2层~3层夹于玄武岩之间,东部粘土层变薄。粘土层较致密、细腻、具塑性,干燥状态下压缩性较小,但遇水后多呈软塑状态,压缩性增大,隔水性好,是本区最主要的隔水层。
2、第三系上新统玄武岩由上至下,气孔逐渐减少,直至消失变为致密块状,下部致密块状玄武岩可视为隔水层。玄武岩顶、底普遍分布有第三系粘土层,对其形成独立的含水系统起着重要作用。
3、第三系上新统砂砾石含水层的顶部隔水层为第三系粘土层,底部与白垩系下统为冲刷接触,二者间无良好隔水层。
4、下白垩统砂岩含水层上部的泥岩为隔水层,但因泥岩的厚度变化大,稳定性差,常相变为泥质粉砂岩、粉砂岩,故隔水性差,顶
21
部的第三系粘土层为较稳定隔水层。但在第三系砂砾石分布区二者内无稳定隔水层存在。
(三)地下水动态变化
南段建井勘查及北段勘查时,曾进行过动态观测。南段为ZK124号孔,观测时间为1978年5月1日至11月20日,水位标高1246.75m~1244.77m变幅1.98m。报告称水位下降期从9月至翌年5月,6~8月则为水位回升期。北段ZK312号孔,观测时间为1980年6月初至9月底,水位标高1266.53m~1265.45m变幅1.10m,最高水位期在8月份,从9月份始下降。从以上二孔资料知:最高水位均出现于8月份与雨季相吻合,即季性的气象因素?主要是降水?是影响地下水动态的最主要直接因素。
(四)含水层的水力联系及地下水补给与排泄
勘探区处于XX盆地含水系统的迳流区,各含水层的补、迳、排特征如下:
1、第四系中下更新统粉细砂潜水:主要补给源为大气降水,大气凝结水的下渗与西部山麓地带XX组玄武岩水侧向迳流补给。勘探区为该含水层的补给、迳流区,地下水的总体运动趋势为由西向东,向滦河河谷平原聚积。
2、第三系上新统玄武岩孔洞裂隙水:该含水层主要分布于勘探的中北部、形成于上新世的几次小规模岩浆喷发,超覆于上新世湖相沉积的粘土之上,玄武岩之上普遍为粘土层。受埋藏条件的限制,仅在勘探区东界外侧粘土层变薄地段可接受第四系潜水的下渗补给,因薄层粘土的存在,玄武岩接受补给的渠道并非完全通畅,十分缓慢,以储存量为主,易疏干。
3、第三系上新统砂砾石含水层:在勘探区西界外侧(4~9线间
22
勘探区西界的外侧)砂砾石层顶部因粘土层尖灭而与第四系中、下统粉细砂含水层接触,可接受其下渗补给。迳流运动方向总体为北西至南东。本区为补给、迳流区,迳流过程中,因其与下白垩统为冲刷接触,可入渗补给下白垩统砂岩含水层。
4、下白垩统砂岩含水层:按受补给方式有:在勘探区的西界外与XX组玄武岩对接,可接受XX组玄武岩水的侧向迳流补给;勘探区的西部第三系粘土层变薄至尖灭,煤系地层与第四系含水层直接接触,可接受其的下渗补给;第三系砂砾石层与煤系地层为冲刷接触,下白垩统砂岩含水层可通过“天窗”接受第三系砂砾石含水层的入渗补给。该含水层受构造的控制呈向斜盆地型储水构造,地下水循环不畅。
(五)充水因素 矿井充水因素
1、地形、地貌、气候条件
勘探区位于北东向构造剥蚀形成的低山丘陵与滦河河谷平原间的山前地带。地势为北西、西、南高向东敞的箕状半环形倾斜盆地,构造与地貌形态一致,为断陷盆地。受地貌、地质构造的控制,形成XX盆地含水系统,地下水的形成、储存、运动受其的影响和制约。第四系潜水,第三系孔隙承压水的总体运动方向为由西向东。下白垩统砂岩承压水受向斜构造的控制,地下水循环不畅。
本区属中温带大陆性干旱气候,冬寒夏炎,昼夜温差大,风多,雨少,干燥,西北风风频高。降水少且多集中在7、8、9月,对地下水易形成集中补给。蒸发强烈,是地下水的重要排泄方式。昼夜温差大,易形成大气凝结水,也是地下水的补给源之一。
2、地表水
23
勘探区内无常年有水河流、湖泊、水库,滦河为本区周边最大河流,最近处距勘探区东界约2.5km。近年来,因气候干旱及流域内过量开采地下水,导致泉干涸,河水补给不足,常断流,仅在雨季流量较大,季节性变化显著。勘探区外西南部水系较发育,属滦河的支流,均为雨季有水,偶有山洪出现,但时间短促,大部分时间无水。滦河为当地最低侵蚀基准面,是地下水的排泄区,对矿床充水无影响,位于15勘探线之南的XX煤矿南段矿井的开采实践可证明此结论的正确性。
3、矿井充水水源、通道 (1)矿井充水水源
矿井生产过程中,直接充水水源来自下白垩统砂岩含水层,间接充水水源来自第四系粉、细砂含水层及第三系砂砾石含水层。
(2)充水通道
a. 裂隙通道:煤层回采时,下白垩统砂岩水将首先渗入矿井。岩层的原生裂隙及采煤过程中因震动及煤层开采使地层原始应力状态改变,局部应力卸荷而产生的局部应力集中易成大量裂隙。裂隙是下白垩统砂岩充水的直接通道。下白垩统砂岩富水性弱,含水微,补给量贫乏,对矿井正常生产不构成威胁。
b. 冒落、裂隙带:若用长壁式采煤,全面陷落法管理顶板,开采7煤的最大冒落、裂隙带高度为67.6m(计算方法见“勘查区水文地质勘查类型及复杂程度的相关内容”),在基岩顶至7煤顶厚度小于此值的范围内开采7煤时第三系砂砾石含水层,第四系粉、细砂含水层将沿冒落、裂隙带向矿井充水,而且具突发性,危害大,易造成水害。
c. 构造破碎带:勘探区西界外缘的F4断层,属含煤盆地的边缘
24
同沉积断层,据JJK2、ZK322、ZK-10孔资料,7煤之下岩芯破碎,岩性为砂岩、含砾泥岩、砂质泥岩及断层泥,岩性胶结程度差,松散-疏松状,钻进中全泵量不上水(每小时排量为15m3),孔壁坍塌、掉块严重,施工极为困难,破碎带厚10.84m~30.00m。据地震勘查成果:“断层走向近南北,倾向东,倾角50°~70°,破碎带内大部分地段岩石没有受到破环,也就是说挤压,破碎地段不连续,局部破碎带宽度一般在10m~50m之间”。
据ZK-10孔断层破碎带抽水试验结果:水位埋深 27.06m,水头标高1246.13m,单位涌水量0.180L/s〃m,富水性弱,本身含水有限。断层两盘对接形式为煤系地层与基底XX组玄武岩接触,由于断层破碎带孔隙、裂隙发育,导水性好,可沟通XX组玄武岩与下白垩统砂岩含水层之间的水力联系。即构造破碎带本身富水性弱,但可使XX组玄武岩孔洞、裂隙水侧向迳流补给下白垩统砂岩含水层。在矿井开采到其周边时应注意破碎带导水引发的水害。
d. 人为通道:区内施工的钻孔均按设计要求进行了封闭。据111队透孔检查结果:封孔质量欠佳。其后果是沟通了钻孔的各含水层,回采揭露时易引发突水涌砂。
七、工作面涌水量测算
工作面涌水量预计是工作面布臵排水能力和设备的依据,也是水体下采煤可行性研究中的重要问题。多年来,人们不停地探索寻求准确预计涌水量的新方法、新途径,但均未取得明显进展。影响工作面涌水量的因素很多,它不仅受采煤方法、覆岩地层构造的影响,而且与原生岩体的给水能力、富水性等因素密切相关,是一个涉及多因素的综合性问题。充水水源和充水通道是影响工作面涌水量的两个关键因素。目前,涌水量预计仍停留在利用解析法、类比法以及其他试验
25