的入渗补给。灰岩被黄土覆盖面积约260km2,一般黄土厚10—20m,透水性较好,也是岩溶水接受降水入渗补给的良好地段。地表水的入渗补给主要是灰岩作为河床基底时,河谷地表水的入渗补给。
岩溶水的径流主要受边界条件和地质构造的控制。在接受大气降水和地表水补给后,沿灰岩裂隙向下入渗,由东向西、向西北方向运移,当到后发达以西由于深部灰岩岩溶不发育,水流交替极其微弱,所以岩溶水由东向西运移转为由南向北径流,最终排向保德县天桥黄河峡谷中。
天桥泉是本区岩溶水的集中排泄点,据山西省地矿局第一水文队近几年的研究成果,天桥泉的排泄量为11.06m3/s。此外岩溶水的排泄还有人工开采,目前区内有6眼供水井开采岩溶水,开采量约10000m3/d。
2.碎屑岩类裂隙水
主要指石炭系、二叠系和三叠系砂岩裂隙水,其补给主要来自裸露区大气降水和上覆松散层地下水的入渗排给。在区域构造的控制下,地下水沿层面裂隙向地层倾斜方向运移,在沟谷切割深处,以泉的形式排出地表,或补给河谷第四系松散岩类孔隙水。另外主要排泄方式还有生产矿井的矿坑排水和民井人工开采。
3.松散岩类孔隙水
松散岩类孔隙水除接受大气降水的垂直入渗补给外,还有地表水的入渗补给和较高基岩裂隙水的侧向补给。地下水的流向一般与地表水的流向大致相似。排泄方式除以泉的形式排泄外主要是人工开采。
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第五章 矿井水文地质
第一节 井田边界及其水力性质
井田南部与山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司和西坡煤矿相邻,其他方向无矿。井田南部相邻矿井均为生产矿井,有采空区分布,井田东部和北部煤层露头,分布有古窑,西部煤层带奥灰水压,井田四周可视为充水边界。
第二节 井田含水层
一、含水层
关家崖煤矿扩建勘探中无专门水文地质孔,在对井田水文地质评价中利用了车家庄煤矿ZK21921水文孔和相邻区域的水文地质条件基本相似的《山西省兴县斜沟煤矿扩建勘探(精查)地质报告》中ZK923、ZK924两水文孔的试验资料(见表4—2)。ZK21921孔抽水试验分两个试段:第一试段为下石盒子组、山西组和太原组含水层;第二试段为太原组含水层。ZK924孔对太原组含水层做了一次降深抽水试验,ZK923对下石盒子组和山西组含水层做了三次降深抽水试验。ZK21921水文孔位于车家庄煤矿开采区西,处于煤系地下水径流下游,补给条件受到各井田大范围对地下水疏干的影响,使其补给范围变小,加之水文孔的孔径较小,计算出参数偏小,不能完全反映井田的水文地质特征,所以在对井田水文地质评价中将综合利用ZK21921、三个水文孔的抽水试验成果。ZK21921水文孔位于井田西南800 m处,ZK923、ZK924二个水文孔位于井田北部20 km处。
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抽水试验计算成果表 表4—2
含水静止 层 孔号 试段层位 水位 厚度 (m) (m) ZK21921 P1x+P1s+C3t 30.45 1001.37 ZK924 ZK923 ZK923 备注 C3t P1x+P1s C3t 4.78 999.46 降涌水单位 渗透 降深 深 量 涌水量 系数 S 次Q q K (m) 数 (m) (L/s·m) (m/d) 1 34.32 0.014 0.00041 0.000971 1 28.22 0.004 1 51.31 1.142 91.64 1008.71 2 38.33 0.912 3 25.35 0.644 31.07 1022.31 1 38.95 0.16 0.00014 0.022 0.024 0.025 0.004 0.00223 0.0237 0.0243 0.0244 0.0124 影响 半径 R (m) 10.7 13.4 79 80 40 43.45 1、ZK21921孔为车家庄煤矿水文孔。 2、ZK923、ZK924孔为斜沟煤矿水文孔。 1.奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组
井田内无出露,据关家崖煤矿K5供水井资料:孔深280.21m,静水位标高863.86m(1990年),单井出水量530.75m3/d,含水层为奥陶系中统上马家沟组。奥陶系岩溶水水质类型为HCO3—Ca·Mg型。由K5供水井奥灰水位标高并结合区域资料,推测本井田奥灰水位标高863—864m
2.石炭系太原组砂岩裂隙含水层组
本组地层在井田东部边界见有零星出露,含水层主要为中、粗砂岩夹薄层灰岩,灰岩岩溶裂隙发育差,矿井充水主要来源于煤层上部砂岩,据钻孔揭露含水层平均厚度12.62m,最大厚度21.74m,最小厚度3.19m。该含水层接受补给差,富水性弱,根据ZK923孔抽水试验结果;单位涌水量0.004L/s·m,渗透系数0.0124m/d,水位标高据ZK21921孔观测结果为999.46m,水质类型为HCO3·SO4—Ca·Mg型,矿化度0.77g/l。
3.二叠系下统下石盒子组与山西组砂岩裂隙含水层
该组地层在井田东部沟谷中见有少量出露,含水层主要为中、粗
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粒砂岩,钻孔揭露平均厚度33.25m,山西组平均厚度9.39m,下石盒子组平均厚度23.86m,含水层裂隙发育较差,富水性较弱,据ZK924水文孔抽水试验结果:单位涌水量(平均)0.024L/s·m,渗透系数(平均)0.0241m/d。水位标高据ZK21921孔观测结果为1001.37m,水质类型为SO4—Na型,HCO3—Na·Ca·Mg型及HCO3·SO4—Na·Ca·Mg型,矿化度为0.57—1.29g/L。,
4.第四系、上第三系孔隙含水层组
上第三系上新统出露于沟谷两侧和沟顶的基岩顶面上,厚度不稳定,富水性弱,单井出水量一般<5m3/d,水质类型为HCO3—Na型。
第四系上更新统分布于井田,主要接受大气降水的补给,储水条件差,富水性极弱。
第三节 井田隔水层
一、井田隔水层
井田隔水层主要为石炭统本溪组泥质岩隔水层组,岩性由粘土岩与泥层铝土岩组成,根据ZK22924号钻孔揭露,本溪组地层厚度33.04m,其中泥岩及粘土岩厚24.79m,占地层厚度的75%,为井田及区域含煤地层和奥灰水之间的主要隔水层。
另外,相间于各灰岩、砂岩之间厚度不等的泥岩、砂质泥岩可起到层间隔水作用。
二、13号煤层底板隔水层变化规律
13号煤层底板到奥陶灰岩顶面的隔水层厚度由北东100m到南西85m逐渐变薄。
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二、地下水径补、径、排条件
奥陶系岩溶水的补给,主要是基岩裸露区大气降水和地表水的入渗补给,井田奥灰水属区域岩溶水径流区,岩溶水向北北西方向运移,最终排向保德县天桥黄河峡谷中,据该矿K5供水井资料,井田内岩溶水水位标高约为864m(1990年资料)。
石炭系和二叠系砂岩裂隙水,在裸露区接受大气降水和地表水的补给,顺岩层倾向方向运移。上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的开式排泄,泉流量一般不大;下部含水层顺层向西排出井田外,现采煤矿的矿坑排水和民井开采是其主要排泄方式。
第四节 矿井充水条件
一、矿井充水因素
(一)地表水对矿井开采的影响
井田内无常年性河流地表水体,沟谷中只是在雨季时形成短暂的水流,雨后不久便干涸无水。
区内地下水的补给来源主要是大气降水。经实地勘查,关家崖煤矿主斜井、副斜井井口标高分别为:1100.71m、1124.53m,主斜井、主立井、副斜井口附近最高洪水位高程分别为:1096.52m、1120.66m。各井口处多年来洪水位标高均低于井口标高,并筑有防洪墙和排水涵洞,所以一般情况下,矿井不会受到洪水威胁。
(二)构造对矿井充水的作用和影响
井田内总体呈一单斜构造,未发现断层,仅在井下采掘中发现4个环状陷落,经巷道揭露,陷落柱不导水。井田地形切割较深,地表水易于排泄,不利于地下水补给,因此,构造一般不会对井田水文地
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