4 水文地质
4.1 区域水文地质概况
九矿井田位于鹤壁煤田的最北部太行山东麓,太行山隆起带与华北平原沉降带之间过渡带,区内总的地势是西南高东北低,最高点位于二号风井东南,海拨269.40米,最低点位于07003钻孔处,海拨145.12米,相对最大高差124.28米,本区属山前丘陵地形。
该区地下水主要来自太行山侧向迳流补给,为区域地下水的排泄带。据该区水文地质资料,西部山区补给面积约2125平方公里,透水性良好的寒武系,奥陶系石灰岩大面积裸露地表,具有良好的天然补给条件。地下水沿岩溶裂隙发育带汇集于山前地带,运移中遇到断层或弱透水岩层的阻滞,在低洼处、沟谷中排泄于地表形成泉,说明地质构造对区域地下水的运移、赋集具有明显的控制作用,尤其是NNE向断裂,其流向是由西向东。距九矿北约两公里有著名的小南海泉群,出露标高122.00米,涌水量3.4米3/秒,补给洹河(善应河)。另外大气降雨使广泛分布的第三系砾岩层和沿河流两岸分布的砂砾层,能直接接受降水和地表水的补给,在地形适宜的地段可见季节性泉水出露,如龙泉、焦家沟泉等。
区内主要含水层有第三、四系砾岩含水层、二叠系碎屑岩砂岩含水层、石炭系二层灰岩含水层、石炭系八层灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层。各含水层之间由砂质泥岩、泥岩组成良好的隔水层。生产实践表明,上述各含水岩(层)组对开采二1煤层有直接充水作用的是二1煤层顶板砂岩裂隙含水层和太原组上段二层石灰岩岩溶裂隙。九矿井田内无长年性河流,只有一条间歇性冲沟叫豆马庄河,平时基本无水,主要为九矿井下水的排泄通道,雨季大雨过后有水流过。距井田北约两公里有善应河,由西向东流经矿区北部,在小南海以上河段,流量很小,一般仅有0.5~0.1米3/秒,流经小南海一带,由小南海(由57个小泉组成,总称小南海)泉水补给,流量增加至3米3/秒,一般为6~7米3/秒,最大洪水量达867米3/秒。
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4.2 矿井水文地质
4.2.1 主要含水层(组)
一、第三、四系砂、砾石(岩)含水层(组):由砂、砾石(岩)组成,厚66.32~229.5m,属孔隙裂隙含水层(组),多呈透镜状。孔隙发育,含孔隙潜水或孔隙承压水,泉水流量0.221~0.869L/s;水位随季节变化较大,幅度为1~20m/年,旱季有民井干涸现象。
二、二1煤顶板中、粗粒砂岩含水层(组):由山西组细、中、粗粒砂岩组成,厚10.66~45.48m,一般30m,属孔隙裂隙承压含水层(组)。1501、1507、1901三孔在钻进该层时有冲洗液漏失;据邻区钻孔抽水资料,水位标高158.18m;单位涌水量0.008L/s2m;渗透系数0.0131m/d;表明该层孔隙裂隙不发育,含水层接受补给条件差,以静储量为主;邻区生产矿井顶板无水或仅有滴、淋水。因此,该含水层裂隙水在生产中易于疏排,对开采二1煤层影响不大。
三、太原组L8石灰岩含水层:属岩溶裂隙含水层,为二1煤层底板直接充水含水层。有8孔揭穿该含水层,厚0.84~5.00m,一般4.50m左右,中部厚南、北两侧较薄。1501孔钻进该层时漏水,邻区0903孔遇该含水层不返水,0502孔遇该含水层冲洗液消耗量较大;邻区单位涌水量为0.0015~0.03L/s2m;渗透系数为0.018~0.786m/d;水化学类型为HCO3—Mg?Ca和HCO3—SO4?Na+K?Mg,表明该层段灰岩富水性不均,水循环交替滞缓。浅部四、九矿多次揭露该含水层,目前该含水层水位在-250m以深,水量不大,以静储量为主,易于疏干。
四、太原组L2灰岩含水层:属岩溶裂隙含水层,为一2煤层顶板直接充水含水层,有3孔揭穿该含水层,厚5.61~7.64m,钻进该含水层时未漏水。据浅部钻孔抽水试验资料,水位标高128.67~157.60m,单位涌水量0.0041~1.510L/s2m,渗透系数0.0146~16.965m/d,水化学类型为HCO3-Na+K型,表明该含水层岩溶裂隙发育及富水性极不均一。
五、中奥陶统(O2)灰岩含水层:属岩溶裂隙含水层,据区域资料,厚约500m,在西北太行山区有广泛出露。有3孔揭露本层,揭露厚度6.00~15.73m,1301、
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1507孔钻进该含水层时严重漏水,均在O2顶界面下约11m处;区外浅部0903孔钻进至O2顶界面下11.80m时,开始涌水(水位高出地面3.75 m);0502孔水位标高为137.34m,单位涌水量0.487L/s2m,渗透系数1.688m/d,水化学类型HCO3-Ca?Mg和HCO3-Ca,矿化度0.251g/L,Ph值7.45,属中性水,说明O2上部风化壳裂隙岩溶发育,其导水、富水性较好。
4.2.2 主要隔水层
一、二1煤层顶板隔水层:山西组以上至基岩面,厚度大于300m,由厚层状泥岩、砂质泥岩组成,裂隙不发育,导水性差,能有效地阻隔第三、四系孔隙潜水和孔隙承压水充入二1煤矿坑。
二、二1煤层底板隔水层:由泥岩、砂质泥岩和薄层砂岩组成,厚16.08~55.07m,一般25~35m,浅部较薄、深部较厚。泥岩、砂质泥岩层位稳定,厚度大、分布广,能有效阻隔太原组上段灰岩水充入二1煤矿坑。
三、太原组中段隔水层:由泥岩、砂质泥岩、粗粒砂岩、薄层灰岩及煤层组成,以厚层状泥岩和砂质泥岩为主,厚度较大,24.21~43.44m;裂隙不发育,透水性差,能有效阻隔太原组上、下段石灰岩含水层之间的水力联系。
四、本溪组隔水层:由铝土质泥岩、泥岩、砂质泥岩和砂岩组成,厚18.29~27.86m,北部厚南部薄;层位稳定,岩性致密,透水性差,隔水性能良好,但在其沉积薄弱地段或受构造破坏处,则会失去或弱化隔水性能。
4.3 断层水文地质特征
正断层不仅使含、隔水层错动而连续性遭到破坏、产生裂隙,形成使含水层之间发生水力联系的通道,同时缩短了含水层与含水层、含水层与煤层的距离,导致水文地质条件复杂化。
一、边界断层
①F12:为九矿井田东南部边界,走向NNE,落差90~130m,造成二1煤层与太原组下段灰岩含水层直接对接。断层附近的26-5、1703孔遇断层钻进时不涌、漏
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水,说明断层不富水。
②F153:为龙宫九矿东北部边界,走向NNE,落差200~400m,二1煤层与奥陶系灰岩含水层直接对接。邻区230孔对断层带进行抽水,单位涌水量0.0012~0.0215L/s.m,说明断层具有一定的富水性。
③F7:位于井田中部,属四矿、九矿延深区的分界断层,走向NNE,落差0~150m,造成二1煤层与太原组灰岩含水层直接对接。邻区3′-1孔对断层带进行抽水,单位涌水量0.029L/s.m,说明断层具有一定的富水性。
二、井田内断层
①F10:位于井田东南部边缘,落差25~200m,造成二1煤层与奥陶系灰岩含水层直接对接。为压扭性正断层,附近26-5孔遇断层钻进时钻孔不涌、漏水,说明该断层不富水或富水性较弱。
②F105:位于井田东南部,落差0~30m,缩短了二1煤层与太原组灰岩含水层的距离,局部造成二1煤层与太原组上段灰岩含水层直接对接,1901孔遇断层带钻进时不涌、漏水,说明断层不富水。
③F5:位于井田中部,走向NNE,落差0~100m,缩短了二1煤层与太原组灰岩含水层的距离,局部二1煤层与太原组灰岩含水层直接对接。为压扭性正断层,不富水或富水性较弱。
④F4:位于井田中部,落差0~60m,造成二1煤层与太原组上段灰岩含水层直接对接。为压扭性正断层,不富水或富水性较弱。
⑤F2:位于井田中部,落差0~50m,造成了二1煤层与太原组上段灰岩含水层直接对接。压扭性正断层,不富水或富水性较弱。
⑥F1:位于井田东北部,落差0~40m,局部二1煤层与太原组上段灰岩含水层直接对接。1302孔遇该断层钻进时不涌、漏水,说明断层不富水。
⑦F150:位于井田东北部,落差80~200m,局部二1煤层与太原组上段灰岩含水层对接。0901孔遇断层钻进时不涌、漏水,说明断层不富水。
⑧F150-1:位于井田东北部边缘,落差0~40m,局部二1煤层与太原组上段灰岩含水层对接。1101孔遇断层钻进时不涌、漏水,说明断层不富水。
总之,九矿井田内发育NNE向正断层,为压扭性,导水性弱,正常情况下不
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与各含水层发生的水力联系。
4.4 充水因素与涌水特征
矿井充水的主要水源来自大气降水,其充水能力取决于含水层的储水空间大小和构造破坏程度及充水方式。通过对矿井历年来105个突水点的分析,认为矿
2井开采一1开采二1煤层的直1和一2两煤层时的直接充水含水层为C3L2和O2灰岩水。
接充水含水层为顶板砂岩含水层,及其断层和老空常年积水,周边小煤窑出水是矿井的主要充水水源。 4.4.1 充水水源
一、大气降水影响
据历年来矿井涌水量及地下水位的观测,每年在7、8、9三个月雨季过后,矿井涌水量在9月增大,11月又下降,地下水位在8、9、10月份上涨,所以大气降雨对矿井充水有一定的影响。
二、含水层水
2C3L2灰岩为一11、一2煤层顶板含水层,厚度小,虽有裂隙和小溶洞,但含水2性差。九矿现一1近10年来L2灰岩含水层涌水量一直保持1、一2两层煤已不开采,
在12M3/h左右,对矿井充水影响不大。
C3L8灰岩水,一般是在采掘工作面附近通过断层带或井巷工程直接揭露时进入矿井,九矿开拓、准备巷道均未揭露该含水层。1997年在准备23011工作面时,由于该工作面上顺槽紧靠F9-1-11断层,该断层落差45米,上顺槽煤层基本与对盘L8灰岩对接,因此在上顺槽车场岩层中设计钻孔疏放C3L8灰岩水,但因该含水层厚度小,岩溶裂隙发育不均匀而未能放出。在今后开拓、准备巷道有条件时必须先对其进行疏放,以减少对矿井的威胁。
O2灰岩含水层厚度大,裂隙岩溶发育,赋水条件好,含水丰富,现井下出水点基本上全部都在封闭巷道内,水量不清。,根据原有资料,水量在70M3/h以上的有
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