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［摘要］河南省通柘煤田地層從老到新有寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系和新生界，不同巖性差異很大，含水層與隔水層呈交錯分布。依據含水層巖性特征、孔隙性質、埋藏條件及地質時代等,自上而下劃分為新生界松散巖類孔隙含水層、二疊系砂巖裂隙含水層、石炭系太原組灰巖巖溶裂隙含水層、奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層。煤田二疊系山西組二1煤層大部可采，其充水通道主要為裂隙導水、斷層導水、井筒導水。煤層頂底板是以泥巖、砂質泥巖為主的泥巖類巖石，可能出現片幫、冒頂、底鼓、支柱滑沉等不良工程地質現象，工程地質性質較差。煤田水文地質與工程地質是礦井開采的基礎性工作，在礦井開采過程中，需不斷進行資料動態綜合分析，才能提交出更優質的勘察報告。

［關鍵詞］通柘煤田；水文地質；工程地質；含水層；充水通道

1區域水文地質概況

通柘煤田是河南省迄今為止發現的最大煤田，主要可采煤層為二疊系山西組二11、二12煤層。其煤炭資源蘊藏量約282億t，現已初步查明22.5億t。該煤田處于豫東黃淮沖積平原，地跨開封、周口、商丘三市，面積約8000km2。地勢平坦，交通便利，一般海拔50~60m，屬半干旱、半濕潤溫帶大陸季風氣候，一年四季分明［1-3］。區域上地層從老到新有寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系和新生界，不同巖性差異很大，含水層與隔水層呈交錯分布。新生界含水層以砂巖為主，隔水層以粘土為主；二疊系含水層以砂巖為主，隔水層以泥巖為主；石炭系含水層巖性以灰巖和細粒砂巖為主，隔水層巖性以泥巖為主；奧陶系巖性以灰巖為主，是區內煤層的主要含水層巖段。新生界松散巖類孔隙含水層中，淺層地下水補給以大氣降水滲入為主，其次是側向徑流和河渠側滲入補給，徑流方向基本上同現在地形傾斜方向一致，由西北流向東南。排泄方式以蒸發和工農業生產為主。

2煤田水文地質條件

2.1煤田淺層水特征

通拓煤田為第四系全覆蓋區,地勢平坦,屬淮河水系。淺層地下水循環條件良好,垂直交替強烈，補給以大氣降水為主，主要呈滲入-蒸發型動態變化特征，與地表水有一定的水力聯系；枯水期淺層地下水補給地表水,豐水期地表水短暫補給淺層地下水。

2.2煤田含水層、隔水層特征

依據含水層巖性特征、孔隙性質、埋藏條件及地質時代等，自上而下劃分為新生界松散巖類孔隙含水層、二疊系砂巖裂隙含水層、石炭系太原組灰巖巖溶裂隙含水層、奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層［4］。

2.2.1新生界松散巖類孔隙含水層

鉆孔揭露新生界厚度為650~1800m，該含水層主要巖性為交互沉積的粘土、粉質粘土、粉土、粉砂、細砂和中砂。松散沉積層結構復雜,受古地形、地質等因素的影響，含（隔）水層相互交錯，呈尖滅狀或透鏡體狀沉積，含水砂層沿水平方向連續性較差,分布不穩定，厚度差異大。埋深70m以淺的潛水，單位涌水量為0.06~2.41L/（s•m），為弱富水-中等富水性含水段。水化學類型以HC03-Mg•Ca型水為主，礦化度為0.5~0.94g/L，總硬度為129.30~560.50mg/L，屬極硬水。70~350m為中等富水性承壓含水段，單位涌水量平均為1.39L/（s•m）。水化學類型以Cl•HC03-Na型水為主，礦化度為1.7~3.5g/L，屬微咸水。350~600m深層含水段,單位涌水量為2.85~3.61L/（s•m），為極強富水性承壓含水段。水化學類型以HC03-Na型水為主，礦化度為0.56~0.7g/L，為低礦化度淡水，總硬度為14.1mg/L，屬極軟水。600m以深，超深層含水段單位涌水量為0.5~0.69L/（s•m），水化學類型屬HC03-Na型。

2.2.2新生界松散巖類孔隙隔水層

新生界各含水段之間普遍發育連續穩定的粘土、砂質粘土層,含水層之間一般不存在水力聯系。新生界底部普遍有巨厚粘性土層,阻隔了與下伏基巖的水力聯系，所以新生界孔隙含水層對礦床的開采影響不大。

2.2.3新生界地下水的補給、徑流與排泄

淺層地下水的補給來源以大氣降水滲入、灌溉水回滲為主,其次是河水側向徑流補給；徑流方向自西北向東南，水力坡度約1/6000。排泄途徑主要為蒸發和工農業生產。中、深層地下水埋藏深，它與上部水層的水力聯系很弱，天然狀態下近似處于靜止的封閉水狀態，補給遲緩，徑流緩慢。近年來，人工開采逐步成為深層地下水的主要排泄方式，致使地下水位逐年下降，局部形成了降落漏斗。超深層地下水與上部分布穩定的隔水層總體由北西向南東徑流，局部因基底控制發生變化，向下游側向徑流和人工開采為其主要排泄方式。

2.2.4二疊系砂巖裂隙含水層

二疊系巖石致密完整隔水性能好，阻隔了新生界含水層與山西組二1煤層頂板含水層的水力聯系，是良好的隔水層段。二1煤層底板巖性主要為湖相泥巖、砂質泥巖，分布基本穩定，較致密、完整，裂隙相對不發育，隔水性能好，若無斷層切割等地質作用影響，能夠阻擋太原組灰巖水潰入礦床。

2.2.5石炭系太原組灰巖巖溶裂隙含水層

石炭系含水層主要賦存于石炭系上統太原組，含水巖性為灰巖、細粒砂巖。灰巖分布較穩定，裂隙巖溶較發育，但不均一，且多被方解石脈及鈣質膜充填，巖層受裂隙、構造等因素的影響，富水性較強但不均一，水力性質為強承壓水。太原組灰巖水為二12煤層底板直接充水含水層，對開采二12煤層影響較大。另外受斷層影響，太原組灰巖與二12煤層有對接的可能，應加強對斷層位置、性質等要素的控制，避免或減少石炭系灰巖水對采礦的危害。

2.2.6奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層

該含水層為中奧陶統馬家溝組灰巖，奧陶系灰巖水在與新生界不整合接觸地帶接受補給。奧陶系頂面上距二12煤層底板124~160.68m，為二煤組底板間接充水含水層。其上有太原組、山西組的泥巖、砂質泥巖、粉砂巖相阻隔，一般不會對二煤組開采造成影響。在斷層導通及二煤組與奧陶系對接部位，該含水層對開采煤層影響較大。

3充水通道

通柘煤田二疊系山西組二11、二12煤層大部及局部可采，煤層埋藏深度大，其充水通道主要為以下幾類：（1）裂隙導水。該區煤層頂底板含水層巖性以泥質膠結細粒砂巖為主，過水通道以裂隙為主，具不均一性，連通性一般較差，水頭壓力大，采煤“三帶”及底鼓位置裂隙發育，尤其煤層隱伏露頭附近上覆基巖厚度較薄，同新生界底部“天窗”相互作用，成為礦坑突水的一個重要充水通道。（2）斷層導水。通拓煤田斷層比較發育，斷距在0~700m均為高角度正斷層，斷層以壓性或壓扭性閉合型斷層為主，破碎帶內多為角礫、泥質充填，膠結致密，一般富水性弱，導水能力差，但也不可忽視斷層對煤層開采的影響。（3）井筒導水。煤礦的各類井筒施工中，井筒砌筑質量不好也會導致地下水沿縫隙以淋水方式進入巷道，對礦井及巷道安全造成威脅。因此，建井時應確保井筒質量，避免井筒外部地下水聯通及導水。通拓煤田構造特點是次級褶皺、斷層發育中等；煤層位于侵蝕基準面以下，被巨厚的新生界松散沉積物覆蓋，地表水遠離煤層，對礦床開采無影響。煤層頂底板砂巖裂隙水富水性弱，補給不充分，滲透性不強，徑流條件差，易于疏干，若無導水斷層連通，對煤層開采影響不大。煤層底部太原組上段灰巖含水層雖是間接充水含水層，但富水性較強，水頭壓力大，開采過程中巖層受地層應力作用和構造破壞時，該灰巖水將會直接充入礦坑，成為礦床充水的主要水源。奧陶系灰巖水富水性強，水頭高，壓力大，斷距較大的正斷層有可能使奧陶系灰巖直接與煤層對接或與礦床形成水力聯系，容易造成突水事故。

4工程地質條件評價

該煤田主要可采煤層為二11、二12煤層，煤層頂底板是以泥巖、砂質泥巖為主的泥巖類巖石，質量等級為劣-中等，巖體完整性為差-中等，巖石強度為半堅硬。泥質巖石遇水易變形，可能出現片幫、冒頂、底鼓、支柱滑沉等不良工程地質現象，工程地質性質差。煤層圍巖以泥巖、細-粗粒砂巖為主的沉積巖類，巖體具各向異性，強度變化較大，裂隙較不發育，斷裂構造使局部巖體遭受破壞而強度降低，工程地質問題以頂板冒落為主，底板穩定性相對較好。根據力學測試可知，砂巖類平均抗壓強度為88.62MPa，巖石強度屬于堅硬；泥巖類平均抗壓強度為45.2MPa，巖石強度屬于半堅硬。根據通拓煤田地形地貌、地層巖性、地質構造、新生界厚度、地下水特征等因素分析，依據《煤礦床水文地質、工程地質及環境地質勘查評價標準》，工程地質勘查類型為第三類，即層狀巖類，復雜程度為中等-復雜型。

5結語

煤田水文地質與工程地質的勘察是礦井開采的基礎性工作，是礦井安全生產的保障。由于受地層巖性、斷層發育、煤層變化等地質因素影響，對煤田水文地質與工程地質的分析評價存在不足與片面，在開采過程中需采用三維物探、井下物探、鉆探、巷道釬探等工作，并不斷進行資料動態綜合分析，才能提交出更優質的勘察報告。

［參考文獻］

［1］李駿.陽城縣龍山井田礦區水文地質條件淺析［J］.山西煤炭，2010，30（2）：47-48.

［2］劉秀波.淺談我國煤田水文地質礦區安全的影響及新的勘探技術［J］.科學與財富，2014（10）：226

［3］羅嵐.淺談礦區水文地質勘探的技術要求［J］.安徽地質，2011，21（4）：296-298.

［4］牛志剛.河南省通柘煤田的發現與地質特征［M］.北京：煤炭工業出版社，2018.

作者:陳華濤 單位:河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心