新疆巴里坤县巴里坤矿区水文地质条件勘探分析

新疆巴里坤矿区纸房一号矿井水文地质条件勘探分析 汤双成，张维生 （江苏煤炭地质勘探二队，江苏 徐州221006） 【摘要】新疆巴里坤哈萨克自治县地处新疆的东北部，境内煤炭资源丰富，目前已发现两大煤田（巴里坤煤田和三塘湖煤田），累计查明的煤炭资源量超过1200亿吨,其中1000m以浅超过550亿吨。以巴里坤矿区纸房一号矿井为例，对井田水文地质条件进行了分析，预计了矿井涌水量，划分了井田水文地质类型，为以后该区域井田开采提供水文地质资料。 【关键词】纸房一号矿井；水文地质条件；矿井涌水量；水文地质类型 1矿井概况 纸房一号矿井在巴里坤哈萨克自治县城北西方向约170km，位于区域构造纸房凹陷的纸房背斜构造单元内，主体位于纸房背斜的北翼，总体为一单斜构造，地层倾角5～20°。总体地势为东南高、西北低，区内大部是由冲、洪积物形成的向西北倾斜的斜坡地形，海拔902～1221m，地势平坦，地形相对高差不大。矿井面积约81.67km2。 2井田水文地质特征 2.1地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 水 纸房一号矿井内无常年流动的地表水流，也未见有泉水出露，大气降水、雪融水所形成的暂时性地表水流，在顺地形坡度或冲沟向下游渲泻的同时，可通过地表风化层、构造裂隙等途径补给地下水，形成赋煤地层的弱承压水。由于暂时性地表水流通过时，时间短，速度快，对地下水的补给主要表现在瞬间补给。因此，两者之间的水力联系不甚密切。 由于本区气候干旱，年降水量少而集中，不易补给地下水。大气降水对地下水的补给也较小。 2.2含水层水文地质特征 井田内地层主要由第四系松散岩类、侏罗系沉积碎屑岩类组成，划分主要以岩性组合特征、地层富水性、抽水试验成果及地层冒落带及导水裂隙带作为含（隔）水层（段）的依据。 在钻探施工中，当钻进到砂岩和砾岩段时，孔内出现水位稍有变化或冲洗液漏失，而钻孔进入泥岩和粉砂岩等细颗粒岩段时，孔内水位变化不大或冲洗液不发生变化，将泥岩和粉砂岩等细颗粒岩石划分为相对隔水层，而将砂岩和砾岩等岩石划分成相对含水层。 根据上述划分依据与说明，勘查区共划分了五个含（隔）水层（段）见表1。 含（隔）水层（段）划分一览表        表1 地层代号 含（隔）水层编号 含（隔）水层（段）名称 Q3-4pl Ⅰ 第四系上更新统～全新统、全新统透水不含水层 N1-2ch Ⅱ 新近系中新～上新昌吉河群含水层 J2x Ⅲ 侏罗系中统西山窑组裂隙含水层 J1s Ⅴ 侏罗系下统三工河组隔含水层       2.2.1上更新统～全新统、全新统第四系透水不含水层(Q3-4pl)(Ⅰ) 全区广泛分布，厚度不一，成因多样，但以冲洪积的砂砾石为主，无胶结，结构松散。根据施工的钻孔控制的情况，厚度18.95m～158.19m，平均47.30m。本勘查阶段加13-3号孔在此层位进行了抽水，但因此层位不能储水，水量很小，接近没有,为干孔。由于此层分布位置较高，所处位置又无水源补给，虽透水性较好，但不具储水条件，为透水不含水层。 2.2.2新近系中新～上新统昌吉河群含水层(N1-2ch)(Ⅱ) 在勘查区外围零星出露，所出露岩层的岩性以土黃色砂砾岩为主，风化后以石英为主的砾石沿岩层走向分布于地表，所出露岩层的走向呈北西-南东向，区内均被第四系覆盖。据本勘查阶段控煤钻孔揭露的情况，此地层岩性主要由褐红色粉砂质泥岩、粉砂岩、砾岩组成，厚度3.00～164.74m，平均57.30m。勘查阶段加13-5号孔在此层位漏水，漏失量为12m3/h。根据水文地质资料及岩性组合特征，将此层定为相对含水层。含水层主要由砂岩和砾岩组成，含水层2～6层，平均3层，含水层厚度2.00～83.13m，平均20.21m，含水层厚度占层组厚度的35.27%。本勘查阶段据加13-3号孔抽水试验资料，静止水位标高 1115.179 m，降深14.25m，涌水量0.008 L /s，单位涌水量 0.00056L /s·m，渗透系数0.0007m/d，富水性较弱。水质属SO4-Na型水，矿化度为2.076g/L，为微咸水。 2.2.3侏罗系中统西山窑组裂隙含水层(J2x) (Ⅲ) 西山窑组是巴里坤县聚煤盆地的主要含煤岩组，为一套河流沼泽相沉积，本组为勘查区主要含煤地层。地层厚度27.19m～>843.62m。根据含煤特征及西山窑组岩性特征，将本组分为上下两段。上段为砂砾岩段，下段为含煤段。砂砾岩段主要由灰、灰白色砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩和细砂岩裂隙含水层组成，局部夹粉砂岩和泥岩，为相对隔水层。区内共34个钻孔不同程度控制本段的厚度，厚15.25～803.49m，平均100.45m，该层位在8-8、9-8、10-13、加10-6、11-10、加11-6、12-10、13-4一线以北出露，由南向北厚度逐渐增大，含水层厚度7.45～449.12m，平均40.36m，含水层层数4～25层，平均10层，含水层厚度占层组厚度的40.2%，3-2、5-3、8-8号孔在此层位漏水，漏水概率为3.48%，漏水情况见下表6-2-2。 砂砾岩段漏水情况一览表                  表6-2-2 孔号 漏水深度(m) 漏水层位 岩性 漏失量(m3/h) 3-2 539.34 砂砾岩段 中砂岩 10 5-3 225.52 砂砾岩段 细砂岩 12 8-8 225.68 砂砾岩段 细砂岩 8.68 加10-9 199.93 砂砾岩段 细砂岩 5.92           含煤段主要由灰色、灰白色含砾中砂岩、中砂岩，灰黑色粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成。其中所含煤层本身透水性较弱，为隔水层，煤层直接顶底板多为粉砂岩和泥岩，结构致密，可以起到一定的隔水作用，故划为相对隔水层。煤层与顶底板之间的砂岩和砾岩层则为相对含水层。 煤层顶板裂隙含水层由中细砂岩及砾岩组成，厚度90.08～192.06m，平均100.66m，含水层厚度38.03～130.32m，平均41.78m，含水层1～6层，平均3层，含水层厚度占层组厚度的41.51%。勘探阶段4-3、5-3、7-5、12-10、加11-3、加11-5号孔和详查阶段的8-7、10-8、10-10、11-1、12-1、12-3、12-6、14-4号孔在此层位漏水，层位和漏失量见表6-2-3，漏水概率为12.17%。 煤层底板裂隙含水层由细砂岩和粉砂岩组成，厚度20.17～75.01m，平均67.99m，含水层厚度17.04～51.59m，平均25.15m，该含水层1～5层，平均3层，含水层厚度占层组厚度的36.99%。勘查阶段11-9、加11-3、加13-2号孔和详查阶段的7-3、9-5、10-2号孔在此层位漏水，漏水概率为5.2%，漏水情况见下表6-2-4。 详查阶段11-1号孔和勘探阶段7-2号孔和加13-3号孔在此层位对B5-B1顶底板砂岩进行了抽水试验，抽水成果和水质资料见表6-2-5。此含水层为弱富水含水层，为煤层开采的直接充水含水层。由表可知，水位由东南向西北逐渐下降，单位涌水量增大，渗透系数减小，区内地下水由东南向西北的水力坡度明显。 加13-3 1087.809 B5-B1顶底板 0.0207 0.0375 Cl·SO4-Na 7.48 咸水                 2.2.4侏罗系下统三工河组隔水层（J1s）(Ⅳ) 在勘查区外围地表零星出露，所出露岩层的岩性以灰绿色砂岩和砂砾岩为主，走向呈北西-南东向，向北倾斜，倾角平缓，勘查区内均被第四系覆盖。区内共25个钻孔不同程度控制本段的厚度，厚度16.80～522.88m，主要以粉砂岩、粉砂质泥岩隔水层为主，夹少量细砂岩、中砂岩，侏罗系下统三工河组厚层状粉砂岩结构致密，为相对隔水层。 勘查区西部6-9、20-2号两孔涌水，标高分别为965.666 m和943.953 m，涌水深度分别为369.43、741.19m，涌水量分别为30m3/h、25m3/h。涌水率为1.74%。涌水原因为局部含砂岩裂隙水，富水性一般较弱。 2.3地下水与地表水及各含水层间的水力联系 勘查区属大陆性荒漠干旱气候，10月下旬-次年3月为冬季，气候严寒，1月最冷，平均最低气温-22℃，绝对最低气温-44.7℃(1969.1.26)。年降水量100-150mm，年蒸发量高达3500mm，年最大积雪厚度0.3m，年最大冻土深1.5m。地表水对本区地下水补给极弱。勘查区地下水主要补给源有地表水和大气降水。 勘查区内无常年流动的地表水流，也未见有泉水出露，大气降水、雪融水所形成的暂时性地表水流，在顺地形坡度或冲沟向下游渲泻的同时，可通过地表风化层、构造裂隙等途径补给地下水，形成赋煤地层的弱承压水。由于暂时性地表水流通过时，时间短，速度快，对地下水的补给主要表现在瞬间补给。因此，两者之间的水力联系不甚密切。 由于本区气候干旱，年降水量少而集中，不易补给地下水。大气降水对地下水的补给也较小。 3矿井涌水量预算 3.1预算原则和要素 (1)水文地质边界：井田水文地质块段西南到区内DF1断层，东至纸房断裂。 (2)根据工作阶段的要求，本次工作预算范围为：整个井田331+332资源量第一开拓水平700m以上矿坑涌水量的范围，详见水文地质图。 (3)井田煤系地层地下水类型为承压水，但未来矿井在疏干过程中，承压水将转为无压水，所以预算时全部按承压转无压处理。 (4)由于气象、地形地貌、地层岩性及构造等因素制约，井田内的大气降水对地下水补给甚微，因此，预算时降水补给量可忽略不计。 (5)充水水源：B5-B1煤层顶板导水裂隙带高度内的砂岩裂隙水。 3.2预算方法 (1)大井法 ①计算方法 首先利用探求的331+332资源量的分布情况确定井田的预算范围，并确定引用半径r0，然后再利用大井法预算矿井涌水量。 ②计算公式的选择 选用承压转无压水的计算公式： 式中： Q——拟建新井的涌水量(m3/d)； K——渗透系数（m/d）； H——承压水从井底算起的水头高度（m）； M——承压含水层厚度（m）； r0——引用半径（m）； R0——引用影响半径（m） ③计算参数的选用 （1）渗透系数（K） 采用7-2、11-1和加13-3号孔（水泵抽水）的渗透系数的平均值作为本次工作矿井涌水量预算的含水层渗透系数。三孔的渗透系数分别为0.0307、0.0370和0.0375m/d，平均值0.0351 m/d；而渗透系数的最大值（Kmax）采用加13-3号孔的0.0375m/d 。