義馬東部礦區含水層與隔水層地質條件分析

劉鵬程 林劉軍

摘要：本文通過對義馬東部礦區含水層與隔水層地質條件分析，為此礦區煤層開采生產中的突水預測及其防治，提供較為基礎的含水層與隔水層資料，為礦井安全生產提供資料。

關鍵詞：義馬東部礦區 含水層 隔水層

隨著煤礦開采深度加深，礦井突水事故頻發，如何減少礦井突水事故，對于煤礦含水層及其隔水層的研究要求就日益突出了。根據地層巖性及其組合埋藏條件，義馬東部礦區可劃分為7套含水層及其3套隔水層。其含水層與隔水層分述如下：

1 礦區含水層

1.1 奧陶系石灰巖巖溶承壓性含水層

義馬東部礦區奧陶系灰巖多為白云巖及白云質灰巖。地表巖溶出露形態復雜，溶洞主要分布于溝谷兩側巖壁上，沿巖層面發育，多個溶洞常呈線狀串珠相，溶洞大小不一，斷裂帶常發育巖溶較大的溶洞。

溶洞發育方向為NW與NE向，部分溶洞垂直裂隙較發育，地下巖溶發育程度一般，且非常不均勻?？傮w來講，淺部巖溶較發育，以溶孔及溶蝕裂隙為主，隨埋深增加巖溶發育強度減弱，裂隙多被方解石脈充填。其單位涌水量q=0.00061-5.65L/s.m，滲透系數K=0.00045-9.02m/d。均屬中等富水，但富水性極不均勻。水化學類型為HCO3-Ca·Mg型水，固形物為0.299-1.67g/l。

1.2 太原組石灰巖巖溶裂隙承壓性含水層

太原組石灰巖以砂巖、硅質泥巖、泥質砂巖夾石灰巖及煤線組成。其中，灰巖3、4層，單層厚度0.2至7.50m厚不等，厚度走向方向變化不大，傾向方向逐漸變薄，灰巖總厚7.14至16.35m，裂隙一般較發育，但多被方解石脈所充填。

其單位涌水量q=0.00044-0.0843 L/s.m，滲透系數K=0.00412-4.76m/d。富水性弱且不均勻，一般淺部比深部富水性好。水化學類型為HCO3-Ca·Mg型水，固形物0.462-0.839g/l。

1.3 山西組砂巖孔隙裂隙承壓性含水層

山西組砂巖總厚度51-90m，以中粗粒砂巖為含水層，一般有3-7層。單層厚度2-8m，以大占砂巖和香炭砂巖為主，最大厚度為54.96m，最小厚度為6.06m，平均厚度30m左右，其中分布泥巖和砂質泥巖隔水層。巖層裂隙不發育，地下水補給條件差。

其單位涌水量q=0.00025-0.0181L/s.m，滲透系數K=0.00135-0.217m/d。富水性弱且不均勻，當裂隙發育時，鉆孔漏水較嚴重，含水性較強，反之含水性較弱。水化學類型主要為HCO3-Na型，固形物含量為0.264-

0.687g/l。

1.4 石盒子組砂巖孔隙裂隙承壓性含水層

石盒子組砂巖總厚度402-518m，其中以中粗粒砂巖層為含水層，厚度23.31-43.66m，一般有13至19層，單層厚度0.2-7.0m，其間泥巖和砂質泥巖隔水。巖層裂隙不發育，地下水補給條件差。

其單位涌水量q=0.15-0.28L/s.m。富水性弱，且不均勻，屬孔隙裂隙承壓含水層。水化學類型為HCO3-Na型水，固形物0.395-0.574g/l。

1.5 風化帶孔隙裂隙潛水含水層

該層分布于基巖淺部，可分為全風化帶和半風化帶。厚度30m左右，為風化帶的主要含水段，厚度變化受巖性和地形控制。礦區內風化帶一般含水性很弱，僅河床底部風化帶含水性較強。水質一般為HCO3·SO4-Ca·Mg型水，固形物含量為0.286-0.560g/l。

1.6 第四系沖積、洪積砂、卵石孔隙潛水含水層

由經常性流水或洪水攜帶的物質沉積而成，主要分布于河谷中，厚度一般3-8m，自河谷邊部至中部有逐漸增厚的趨勢。巖性松散，分選性一般，磨圓度為次棱角至圓形，礫、卵石主要為砂石及灰巖等，礫徑一般2-10cm，大者25cm左右。富水性中等。水質一般為HCO3·SO4-Ca型水，固形物0.376-0.643g/l。

2 礦區隔水層

2.1 本溪組鋁土質泥巖隔水層

該層為厚3-25m，大部分一般9.08m左右。根據鉆孔揭露，井田內普遍發育，層位穩定，裂隙不發育，巖性致密，不透水，隔水條件良好，可阻止奧陶系灰巖水與太原組灰巖水之間的水力聯系。

2.2 二1煤底板至L7灰巖頂部隔水層

研究區內普遍存在，厚度10m左右、穩定；節理、裂隙為閉合型、具有較多填充物、透水性差；其中太原組灰巖含水性弱，可阻該層以下含水層地下水進入礦井。根據礦區內生產礦井調查資料，礦井底板出水量很少，表明其隔水性比較可靠。太原組灰巖為二1煤層直接充水含水層，當遇斷裂切穿含水層而溝通了含水層與煤層的水力聯系時，則地下水就能順利進入礦井。

2.3 山西組頂界以上的隔水層

山西組頂界以上巖石組成顆粒小而密，其裂隙多為閉合型、具有較多填充物、透水性極差而其總厚度一般為30m左右。本礦區內地層普遍分布，其層位穩定，可阻止上部砂巖裂隙水發生直接水力聯系。

綜上所述，義馬東部礦區含水層與隔水層地質條件較為復雜，及時掌握地層含水層與隔水層的構造整合關系，對于礦井水的預測和治理將起到不可或缺的作用。

參考文獻：

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[3]馬立強，張東升，董正筑.隔水層裂隙演變機理與過程研究[J]. 采礦與安全工程學報，2011（03）.

作者簡介：劉鵬程（1980-），男，河南焦作人，教師，中專講師，研究方向：煤礦地質；林劉軍（1983-），男，河南內黃人，教師，助理講師，研究方向：煤礦地質。