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矿井地质论文:矿井地质特点浅析

矿井地质论文:矿井地质特点浅析

本文作者:周月明1郜普涛2作者单位:1青海江仓能源发展有限责任公司2枣庄矿业集团有限责任公司

井田水文地质条件

四井田地处青藏高原,由于新近系以来,该区图1整个井田及构造以及井田沿地层倾向剖面Q—第四系;ENX—古近系古始新统西宁群;J3X—侏罗系上统享堂组;Jy—侏罗系中统窑街组(Jy3、Jy2、Jy1依次代表该组的上、中、下段);Jd—侏罗系下统大西沟组;TM—三叠系上统默勒群图2井田勘探线剖面域受构造运动强烈上升,保留了第四纪冰期形成的冻土至今。多年冻土在井田内成连续分布,冻土层厚30~90m。按埋藏条件井田内地下水可分为冻结层上水和冻结层间水,冻结层上水主要是季节性冻融层内水,该层厚度在1.5~0m,接受大气降水和多年冻土层融化水补给,靠地表径流和蒸发排泄。冻结层下水主要指多年冻土层以下基岩裂隙承压水。由于多年冻土层的存在,阻断了基岩裂隙承压水与地表水的水力联系,地下水的补给和排泄只能通过井田的融区进行。因此融区的分布成为江仓四井田控制水文地质特征众多因素中最重要的因素。井田融区有3种,第1种是受河流侵蚀作用和地表水热力溶融作用形成的侵蚀溶融区,主要分布在南部江仓河床及岸边;第2种是断层融区,主要分布在大断层F8、F1沿线。第3种是融冻剥蚀融区,主要分布在井田周围山区基岩。

1含水层的划分及特征

从钻孔水文观测资料分析,井田内泥岩、炭质泥岩、炭质粉砂岩及煤层呈不含水反应,砂岩多呈含水反应。但由于泥岩、炭质泥岩、炭质粉砂岩及煤层厚度变化巨大,煤层顶底板岩性的多样性,要在井田内含煤地层进行含水层划分较困难,只能将煤层视为相对隔水层,结合钻孔抽水资料和煤层沉积规律及相对稳定的8、12、16、20号煤层作为划分含水层的依据,将井田内地层划分为5个含水层和5个隔水层。各含水层水文地质特征见表2。

2隔水层特征

1)多年冻土隔水层。井田主要隔水层为第四系多年冻土隔水层,该隔水层主要由砾石和冰胶结形成,在井田内连续分布,厚度不均,平均厚度40m,最厚处达90m,由东往西,由北往南,厚度有增大的趋势。多年冻土上部存在季节性冻土,夏季融化,形成一薄包气带,并能储存部分水,冬季冻结,又成为隔水层。多年冻土层温度在-0.7℃左右,受温度影响比较明显。随着全球气候的变暖和日后开采的影响,多年冻土将会逐渐消退,多年冻土隔水层将会变薄,局部甚至整个隔水层将会消失。2)其他隔水层。其他隔水层包括8煤、12号煤、16号煤、20号煤隔水层。随着矿井的生产,8号煤、12号煤、16号煤、20号煤将会被陆续开采,作为隔水层的煤层开采后,煤层上下含水层将会串通,形成一个新的更大的含水层组。整个井田水文地质柱状图如图3所示。

矿井充水因素

充水通道和充水水源是矿井充水的必要条件。四井田内充水水源有大气降水、河流水、湖泊水,基岩层间裂隙水;充水通道主要是各种融区。通过充水水源与充水通道的结合,经过分析,认为矿井充水主要有以下4方面因素。1)大气降水和高山冰雪融水通过融区给矿井充水。大气降水是地下水和地表水补给的重要来源。四井田所属高原大陆性气候,年降水量小(降水集中在每年6—9月),蒸发量大(表3),但是由于多年冻土层对雨水入渗的拦截,地表产流率较高,在雨季发生暴雨时,河水上涨迅速,而且雨3)断层破碎带含水及断层融区通道的存在成为其他水体对矿井充水的因素。四井田南部有断层F20、F8、F16和F7。F20断层远离井田,F8断层紧靠着矿区20号煤层,根据F8断层附近钻孔抽水试验,该断层破碎带单位涌水量较少。断层破碎带多为泥及角砾充填,其导水性也较差,故断层基本上不充水,即使充水,水量也不会很大。但在四井田东南F8断层破碎带被江仓河切割,使江仓河河水能够通过破碎带向四井田含水层补水。四井田北面有F1断层,该断层下盘上升,导致该盘三叠系以上地层全部被剥蚀,形成一条带山丘,直接出露三叠系地层,为大气降水补给地下水创造了良好条件,并使下盘出露三叠系地层与上盘侏罗系地层对接,并给侏罗系地层补水。因此,F1、F8断层破碎带局部将会构成地表水与地下水发生水力联系的通道,成为矿井充水因素之一。4)基岩层间裂隙水直接给矿井充水。虽然多年冻土层阻断了地表水与地下含水层的水力联系,使得层间基岩裂隙水补给不畅,但是由于基岩厚度较大,基岩裂隙里存在的裂隙水不容忽视,再有是各煤层顶底板无稳定隔水层,这样使得煤层开采时,顶底板上下层间裂隙水极易流入矿井。所以,基岩层间裂隙水是矿井充水的主要因素。