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,最高气温32℃,最低气温-6.3℃,冬季有积雪,降雨集中在5~9月,最大降雨量195.1mm/d(7月),这样气候条件不利于大气降水对地下水补给。
图1-3发耳河(湾河)
二、井田水文地质条件
1.地层富、透水性
区内出露地层为上二叠统峨嵋山玄武岩组(P2β)和龙潭组(P2L)、下三叠统飞仙关组(T1f)、永宁镇组(T1yn)及第四系(Q4)等地层,含水层重要为碳酸盐岩溶裂隙水或层间裂隙水,隔水层重要为泥岩,砂质泥岩等(见插图2.1)。
各含水层地下水位标高随含水层出露地形高度及沟谷切割深度变化,普通山脊某些较高,山坡及沟谷岸边较低。
现将井田内地层富水性概述如下。
1)第四系(Q4)
由坡残积物,冲洪物等构成,厚约0~38.74m,普通厚约20m,由黄褐、淡紫色,亚粘土及砂砾石构成,不整合于三叠系地层之上。
冲积物重要分布于北盘江,发耳河两岸,坡积物重要分布在同向坡中老高寨、酒店子、江西坡等地含煤地层中,透水性较强,往往有泉水出露,流量在0.05~0.28L/S之间,动态变化大,受季节性控制。
2)永宁镇组(T1yn)
重要出露在井田北侧,总厚平均408m,该组分上、中、下三段。
上段(T1yn3):
厚度24.0~152.70m,分布于妥倮屯、棋盘屯一带,地貌上形成桌状山,岩性以灰岩为主夹泥岩及砂岩,灰岩岩溶发育,岩溶重要有洼地、落水洞、天然竖井、漏斗等地貌,泉水流量普通在1-4.5L/S,井田内共调查8个泉水,总流量12.62L/S,富水性弱。
水质类型为HCO3-Ca•Mg型。
中段(T1yn2):
厚度154~185m,平均148.3m,分布同上,多形成斜坡或台阶,岩性以泥灰岩为主,该段浅部含少量风化裂隙水,井田内共有7个泉水点出露,普通流量0.03L/s左右,总流量仅0.19L/s,多属季节性泉水,枯季易干枯。
富水性弱。
下段(T1yn1):
厚137.1~162.8m,平均160.4m,岩性以薄层灰岩,白云质灰岩为主。
地貌上多呈悬岩陡壁,地表溶蚀沟、裂隙发育,井田内共有泉水点6个,普通流量0.14-4.54L/S,总流量11.09L/S。
含岩溶裂隙水;
富水性中档。
水质类型为HCO3-Ca型。
3)飞仙关组(T1f)
本组总厚629m,分上下两段。
上段(T1f2):
平均厚474.8m,岩性以砂岩为主。
多成垂直走向山脊和冲沟,岩石易风化,裂隙较发育,地表出露风化裂隙水,泉水受大气影响明显,动态变化大、流量小,普通0.03-0.50L/S,如21号泉,1974年4月4日~1975年4月4日长观流量0.05~3.46L/s,本次补勘工作实地调查该泉已完全干枯,本段除有少数钻孔发现涌水现象外,(如501号孔涌水量为0.044L/s);
多数钻孔冲洗夜全漏失,如602号,J1203、J1100、1111、1110、J1205、J1107等孔均发生严重漏失,回次水位深达300余m。
上述状况阐明该段含少量裂隙水,富水性弱。
下段(T1f1):
厚102.0~199.8m,平均154.2m,岩性以粉砂岩为主,分布在山坡前缘缓坡地形中,泉水出露较少,流量小且随季节性变化大,枯季多干涸,钻孔穿过该段时浮现漏水现象,但漏失量明显比上段(T1f2)小。
上述状况阐明本段几乎不含水,属隔水层。
水质类型为HCO3—CaO型。
4)龙潭组(P2l)
岩性重要为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩及煤层构成,岩性软、易风化,地面出露面积大,但多被坡残物覆盖,地貌上形成缓坡和沟谷,井田内共出露泉井点128个及废窑68个,普通流量0.05~0.5L/s,动态变化明显,椐本次补勘时对221号泉长期观测:
流量0.24~1.15L/s(11.12~.11.29)钻孔穿过该组岩层时多数钻孔漏失,仅少数孔涌水,地下水具承压性,如J1105号井口涌水量0.004L/s。
含水性不均一,浅部由于覆盖层较厚,含水性较强,深部含水性遂渐削弱,本次补勘施工4个抽水孔,单位涌水量为0.0000057L/s.m~0.041481L/s.m,上述状况阐明该组含裂隙水,富水性弱。
水质类型为HCO3•SO4-Ca•Mg、HCO3-Ca•K+Na型。
5)峨嵋山玄武岩组(P2β)
分布于井田边沿,大多呈顺向坡展布,局部地方呈矗立山峰,山间冲沟发育,地表大部份被风化物覆盖,精查勘探水文地质测绘工作共调查泉水点30个,普通流量不大于1L/s,总流量4.36L/s,动态变化明显,据268号泉长期观测:
流量为0.99~8.17L/s(12月8日~11月10日)。
本次工作对该泉继续进行长观工作,流量1.38~7.29L/s(11月27日~11月27日),本次施工钻孔均未揭露该组地层,精查勘探施工钻孔中有少数钻孔发现漏水现象,个别钻孔涌水。
如J1501号孔经放水实验:
水位+7.53m,水位标高1166.62m,涌水量为0.0112L/s,单位涌水量0.00149L/s.m,上述状况阐明该组含裂隙水,地下水具一定承压性。
6)滑坡体(Q4del)富水性
井田内共有4处大滑坡体;
分别为芭蕉塘滑坡、王家寨滑坡、尹家寨滑坡及大寨滑坡,这些滑坡面积大小不等,最小者0.50km2。
其中尤以芭蕉塘滑坡为最大,面积约3km2,精查勘探钻孔揭露该滑坡体时厚度>230m。
滑坡体成分重要为T1f、P2l岩层,北厚南薄,在滑坡体前缘往往有泉水出露,并且流量较大,长年不干,本次补勘,分别对111、112、174、196等滑坡泉进行长达一年动态观测,4个泉水合计最小流量3.07L/s,最大流量11.62L/s。
钻孔揭露滑坡体时,孔内严重垮塌,冲洗液漏失,如J1303号孔揭露尹家寨滑坡体厚度达40.87m,孔内漏失量20m3/h。
每当雨季来临,滑坡体常有滑动现象,此后应对这些滑坡体引起足够注重。
2.断层带富水性及导水性
井田内共发现断层18条,落差不不大于20m11条,重要集中在9勘探线两侧及井田北东部,普通为正断层,井田内重要断层水文地质特性见表1。
从表中可以看出,从简易水文观测资料,地表泉水流量调查及对断层抽水资料分析:
区内断层大多富水性弱,导水性亦弱,如F2断层有3个钻孔(J1202、J1403、J1502)揭穿断层时,水位及消耗量均无明显变化,很少数断层具备一定富水性,如F907、F908、F909等断层,在这些断层地表附近均有泉水出露,但流量不大,导水性弱。
当采矿穿过这些导水断层时,地下水必然通过裂隙进入矿井。
表1断层带水文地质特性
编号
地层
落差(m)
延伸长度(m)
切割地层
水文地质特性
F906
正断层
T1f2-1
30
1500
P2l
地表出露泉水一种,流量0.03L/S,906号钻孔在井深461.87见断层,岩芯较破碎,水位消耗量变化不大,含水性弱
F910
38
1552
910号孔井深371m见断层,岩芯较破碎,水位消耗量变化大。
含水性弱
F2
20~50
2500
地表无泉、井出露,J1502、J14.03、J1202号钻孔均见断层、岩芯破碎、水位、消耗量变化不大,含水性弱
F909
40
3656
地表见泉水一种,流量0.03L/S,J902号孔17#煤底板如下地层岩芯破碎,裂隙发育,冲洗液全漏失,水位普通8.0米。
断层含水性弱
F908
15~35
3472
地表见泉水三个,流量0.002~0.7993原910号孔见该断层终孔后井口涌水,898号钻孔在井深215见断层井深214.72-217.44米泥质粉砂岩破碎,裂隙发育,水位10.59-10.63米,消耗量0.09-0.04m3/h,含水性较弱
F907
50~80
3848
地表见泉水三个,总流量为0.81L/S,最大0.8L/S,J904号孔断层,井深384.69-386.90米间岩芯破碎,全漏失,316.04~436.10米水位超过200米,终孔水位186.10米,断层含水性较弱
3.地下水、地表水动态特性
依照长期观测资料分析,区内地下水动态受季节变化控制,流量体现为枯季变小,甚至干枯,雨季增大特点,属极不稳定型,见动态观测成果表(略),浅部上层滞水受降雨影响明显,动态变化与降雨基本一致;
而深部地下水动态变化则往往具备滞后现象详见动态观测曲线图(略)。
4.水文地质类型
本井田分为两个采矿区——煤洞寨煤矿(一采区)和发耳主斜井(二采区),因两矿所处水文地质条件不同,其水文地质类型亦有所差别。
一井区:
首采标高+980m,矿床位于本地侵蚀基准面(+900m)以上,地表切割强烈,有助于地表水和地下水排泄,将来矿井直接充水含水层为含煤地层自身裂隙水和滑坡中上层滞水及老窑水,富水性由浅到深明显削弱,富水性弱。
矿区内多数断层富水性弱,仅有少数断层富水性中档。
该矿为裂隙含水为主矿床、水文地质条件简朴。
二井区:
主采标高+700m,大某些矿床位于本地基准面(+900m)如下,河流、冲沟发育,有助于自然排泄,在降落漏斗未形成之前,地下水补给条件差,北盘江位于井田西部边沿,距矿区较远,对矿井首采区影响不大,但发耳河自西向东横穿矿区,对将来矿井开采会带来影响,矿床重要充水因素为含煤地层自身裂隙承压水,富水性弱,矿区内多数断层富水性弱,第四系覆盖面积小,厚度薄。
本矿区为裂隙充水矿井,水文地质条件中档。
综上所述,本井田构造简朴—中档,重要充水含水层由浅部到深部逐渐削弱,断层富水性弱,大气降水是地下水重要补给来源故该井田属于以顶板进水为主裂隙充水矿床,水文地质条件中档。
三、矿井充水因素分析
矿区重要充水因素有大气降水、地表水,地下水、滑坡水、老窑水、断层水和封闭不良钻孔水,现就矿区充水因素简述如下。
1.大气降水
大气降水不但是矿区地表水、地下水重要补给来源,还可直接沿地表裂隙、采矿塌陷裂隙及孔隙渗入矿井中,特别是在一井区大部地段处在采矿塌裂带影响范畴内,因而一井区矿坑涌水量直接受大气降水控制,且影响迅速,同步还可以通过老窑采空区蓄集,给矿井开采带来危害,特别是雨季暴雨期,地表水暴涨,容易导致淹井事故,因而矿井生产时应加强防洪工作。
二井区由于上覆地层厚,且有T1f隔水层阻隔,因而二井区受大气降水影响是间接,缓慢且不明显。
2.地表水
北盘江和发耳河是井田内重要地表水体。
为矿区内最大长年性河流,依照贵州省六盘水市水文水资源局在矿区西北设立水文观测站——大渡口水文站观测资料:
5月4日最小流量8.55m3/s,同年8月25日测得最大流量为1500m3/s。
北盘江流经矿区时河床最低标高+900m,矿井井口和首采区距北盘江甚远,对矿井首期开采影响不大。
发耳河:
该河由东向西流经全井田并穿越发耳斜井,本次补勘工作对发耳河在井田内流经地段作了较为详细调查,未发现明显漏水现象。
据J1202、J1009等水文孔抽水资料证明:
J1202号孔距发耳河约60m,静止水位高于河床水位约2m;
J1009号孔距河床3m,静止水位达73.26m,涌水量仅0.00152L/s,抽水前和抽水中对发耳河水流量观测成果证明,未发现发耳河水变化;
1011号孔距发耳河40余m,抽水前静止水位+9.40m,但流量仅为0.0079L/s。
以上事实阐明在正常状况下河水与地下水水力联系薄弱,但在矿井生产过程中穿越以上两河时,由于井田内7煤层以上有1#、3#、5-2#、5-3#-等煤层平均总厚8.56m,其冒落带高度及裂隙带高度分别为:
冒落带高度
裂隙带高度
式中ΣM—煤层总厚度,采用8.56(1~7号煤平均厚度之和);
K—岩石碎胀系数,采用1.3。
而7煤层至煤系顶界厚度普通仅75m,在一采区上覆地层厚度<155.47m区域占整个采区大半面积,因而采煤塌陷裂隙为矿坑充水重要通道。
3.地下水
矿区内重要含水层(见图4)永宁镇组(T1yn),与P2L间隔有厚约350余m飞仙关组(Tf)隔水层相隔,对矿井生产影响甚微;
下伏地层峨嵋山玄武岩组(P2β)富水性弱,对矿井生产影响亦不大;
而对矿井涌水量影响最大直接充水含水层为含煤地层自身含裂隙承压水,依照本次补勘工作对井田内生产井调查;
进水方式重要以顶板淋水、滴水和底板渗水为主,总出水量不大,如发耳煤业公司小矿(原双福煤矿)12月11日实测流量仅0.221L/s,新龙煤矿总出水量为0.912L/s(11月26日),最大出水量1.82L/s,攀枝花煤矿为1.245L/s(9月5日)。
虽然含水层含水性弱,但具承压性质、采煤时一旦揭露顶板中裂隙出水点,其涌水量也不能忽视,因而,采煤时应提前做好疏排工作。
4.滑坡水
矿区内地表滑坡较多,仅面积不不大于0.5Km2就有4处,富水性中档,并且都具备透水性强特点。
按冒落带和裂隙带关于经验公式计算,导水裂隙带影响高度达150余m,因而,在开采滑坡体下煤层时应注意冒落带影响高度,以免沟通滑坡水。
导致淹井事故。
5.老窑水
矿区内老窑甚多,开采历史悠久,巷道普通长30-40m,少数可达300余m,开拓方式为斜井或平硐,外溢水较少,多有积水,水量在0.102L/s如下,最大流量2.715L/s(252号窑),近年来这些老窑大多被强行关闭,因而对老窑中巷道积水等状况现已无法查证,这一隐患必要引起足够注重,一旦与老窑水沟通容易导致淹井事故,为此,建议矿井开采时宜采用先探后采采煤办法。
6.断层水
区内断层以正断层为主,逆断层次之,断层两盘大多为含煤地层中泥质岩构成,因而富水性不强,仅少数断层具备一定富导水性,如F907、F908、F909等断层,因而在该断层附近采煤时应采用探水办法注意断层水涌入。
7.封闭不良钻孔
1974年详勘共施工钻孔66个,其中有12个钻孔未参加验收,对当时经对1002号钻孔起封检查验证,尚有部份砂浆未凝固。
本次补勘施工31个钻孔,亦未进行起封检查,因而在钻孔附近采煤时应引起注重。
综上所述,一井区矿坑充水因素重要为大气降水、地表水、龙潭组裂隙含水层地下水通过采矿塌陷导水裂隙、断层、裂隙及封闭不良钻孔进入矿坑;
而地表水体通过留保安煤柱有效地防止矿坑突水,在接近煤层露头部位为防止老窑突水,应先探后采或留出足够保安煤柱,以防老窑突水。
二井区充水因素则重要为煤系地层及下部玄武岩组裂隙含水层地下水通过导水裂隙、不良封闭钻孔进入矿坑。
四、矿井涌水量预算
本次矿井涌水量预算以发耳河为界分为2个采区,即发耳煤矿一井区和二井区。
一井区别别预算+980m水平和+700m水平,二井区预算+700m以上水平。
一井区范畴西为北盘江,东南以7#煤露头线为界,北以7煤+980m等高线、发耳河为界,走向长度约3.8km,宽约2.6km,面积9.9Km2,二井区范畴:
西为北盘江,南以发耳河为界,东以7#煤露头线为界,北以7#煤+700m标高为界,走向长度5.3km宽1.5km,面积7.9km2。
1.比拟法
据调查矿区邻近生产矿井(发耳湾子煤矿,新龙煤矿)排水资料,新龙煤矿开采水平+810m,开采面积0.15Km2,水位降61.80m;
涌水量157m3/d;
而湾子煤矿地处一易汇集大气降水槽谷中,且上覆有厚达200余米滑坡体透水性强、富水性中档含水层,与本井田整体水文地质条件不相符,因而比拟法计算时,采用新龙煤矿矿井生产及排水资料作为计算参数。
采用单位涌水量公式:
q=Q/F0S0
比拟Q=q0F0S
=Q0(F/F0)(S/S0)
式中Q、Q0为设计和生产矿井涌水量,m3/d;
F、F0为设计和生产矿井开采面积,m2;
S、S0为设计和生产矿井水位降深,m。
比拟法选用参数及预算成果见表2。
表2比拟法选用参数及预算成果
矿井名称
计算水平(m)
开采面积(Km2)
水位降深(m)
实际涌水量(m3/d)
预算涌水量(m3/d)
湾子煤矿
+900
0.11
123
720
新龙煤矿
+810
0.15
61.80
157
采用
一井区
+980
2.90
339.70
7116
+700
9.9
619.70
32813
二井区
7.90
396.24
20937
2.地下水动力学法(大井法)
依照矿区水文地质条件及充水因素分析:
含煤地层中层间裂隙水为此后矿井生产时直接充水含水层,故预算涌水量参数采用含煤组中含水层参数,计算办法用“大井法”,根据稳定流承压井公式:
Q=2πKMs/m(R/r)参数采用:
H=1319.70m
式中Q—预测矿井涌水量,m3/d;
s—水位减少值,m;
m—含水层厚度,m;
K—含水层渗入系数,m/d;
R—引用影响半径,m,R=10sK
+r(r—井半径,m)
含水层厚度选用地质鉴定厚度并综共计算井田范畴内含水层厚度,依照本次勘探抽水实验及以往抽水实验分析:
一井区渗入系数选用J1103孔实验成果比较合理,二井区采用J1103、J1302二孔平均值比较合理,区内其他抽水实验孔,由于所处地段岩层完整、裂隙不发育,实验值不具代表性。
渗入系数一井区选用J1103抽水实验资料,二井区选用J1302、J1103两孔抽水实验平均值,水位标高采用原勘探和本次勘探抽水钻孔和单层水位标高算术平均值。
(一井区)范畴:
东南以7#煤露头线为界,北为发耳河,西以北盘江为界,浅部为+980m标高,面积2.9km2,深部+700m标高,面积约9.9Km2,二采区范畴:
东以7#煤露头为界,南以发耳河为界,西为北盘江,北以7#煤+700m标高为界,走向长度约5.30km,宽约1.5km,面积7.9Km2。
依照“大井法”公式预算:
一井区+980m水平:
参数采用:
K=0016394(J1103孔抽水实验值)H=1319.70m=105.40
s=339.70R=1290r=894
预算成果:
Q=2πkMs/ln(R/r)=10044m3/d
一井区+700m水平:
K=0.016394H=1319.7s=619.70M=139.40R=2707r=1934
Q=2πkMs/ln(R/r)=26470m3/d
二井区+700m水平:
H=1319.70M=139.40K=0.014102(J1302\J1103两孔抽水实验平均值)
s=396.24R=r=1586
Q=2πkMs/ln(R/r)=20994m3/d
3.预算成果评价及设计推荐值
依照前述二种办法预算矿井涌水量成果,二种办法成果相差不大,阐明采用计算办法、计算参数基本合理,通过与盘江地区各矿涌水量比较,预算成果较为符合实际,建议采用水动力学法预算成果作为各矿井正常涌水量。
据前述矿井充水条件分析,一井区重要充水因素为大气降水直接补给直接充水含水层,或直接成为矿坑水,受大气降水影响非常大,依照该区降雨最大值,与年平均值比值1:
2.3,拟定一井区最大涌水量为正常涌水量2.3倍,即一井区+980m以上最大涌水量:
23101m3/d,全一井区最大涌水量60881m3/d,二井区由于含水层补给区与矿井直接充水层距离远,大气降水对矿井涌水量变化影响不大,故本次仅推荐二井区正常涌水量,各井区涌水量设计推荐值见表3。
表3涌水量设计推荐值
井区办法
比拟法(m3/d)
水动力学法(m3/d)
正常涌水量(m3/d)
最大涌水量(m3/d)
+980m以上
10044
23101
全一井区
26470
60881
+700m上
20994
/
矿井涌水量受各种因素影响,在矿井建井及生产中应依照实际观测涌水量,及时对各井田涌水量进行修正。
指引生产。
特别是在巷道或采煤接近地表水体时应先探水,后生产,在接近煤层露头附近时,也应先探后采,以防突水事故。
五、供水水源
在井田范畴内,供水水源选取有2种方案,一是运用泉水,二是运用发耳河或北盘江水,可运用泉水有112、196及268,这三个泉枯季流量仅3.7L/s,水质虽符合规定,但分布零散,大多为本地农户生产,生活用水,不适当运用。
在井田内东南边有一马场水库距矿井直线距离约5km,库容量30万m3,该库始建于1957年,由于年久失修,坝基渗水,属一病害水库,水质类型:
SO4-Ca型,但有害元素F含量达4.15mg/L,超过饮用水原则
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