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本文作者：唐燕波1翟立娟1傅耀軍2馬秀芬1李七明1李振興1張蕊1作者單位：1中國煤炭地質(zhì)總局第一水文地質(zhì)隊(duì)2中國煤炭地質(zhì)總局水文地質(zhì)局

含水層發(fā)育特征

1松散巖類孔隙含水層

松散巖類孔隙含水層，主要由第四系及局部地區(qū)成巖作用較差的新近系及古近系組成，巖性以中細(xì)砂、砂礫石、卵礫為主，粒度、厚度變化較大，富水性不均一。各煤炭基地規(guī)劃礦區(qū)均有分布，主要與新近系及古近系煤層與侏羅系煤層的開采關(guān)系較為密切。在鄂爾多斯盆地東部、內(nèi)蒙古東部、東北及新疆青海等地的煤炭基地內(nèi)松散巖類孔隙含水層富水性較強(qiáng)，而在華北地區(qū)及云貴等地則較弱。

2碎屑巖夾碳酸巖類裂隙-巖溶含水層

碎屑巖夾碳酸巖類裂隙-巖溶含水層，包括白堊系、侏羅系、二疊系和石炭系含水層，巖性主要為上述各時(shí)代地層中的砂巖、礫巖、砂礫巖及其灰?guī)r夾層。白堊系裂隙含水層主要分布在鄂爾多斯盆地中部，富水性較強(qiáng)；侏羅系裂隙含水層主要分布在東北等地，富水性較強(qiáng)；石炭—二疊系裂隙-巖溶含水層主要分布在華北地區(qū)，其砂巖裂隙含水層的富水性相對較弱、太原組裂隙-巖溶含水層在山西省煤炭基地富水性較弱，在冀中、魯西、河南、兩淮煤炭基地富水性相對較強(qiáng)。

3碳酸鹽巖裂隙巖溶含水層

由于各時(shí)代碳酸鹽巖巖性特征、組合關(guān)系和構(gòu)造部位不同，巖溶裂隙發(fā)育程度差異較大，巖性以灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖為主。在華北地區(qū)為石炭—二疊系煤層的基底，富水性較強(qiáng)，在云貴基地其上、下均發(fā)育裂隙巖溶含水層，富水性中等。

煤層與含水層的疊置關(guān)系

1垂向上

在山西省及冀魯豫皖煤炭基地主要發(fā)育石炭—二疊系煤層（圖1），孔隙、裂隙含水層位于二疊系主采煤層之上，巖溶裂隙含水層位于石炭系煤層之上、巖溶含水層位于石炭系煤層之下。鄂爾多斯盆地周邊煤炭基地發(fā)育侏羅系煤層，孔隙、裂隙含水層位于侏羅系煤層之上，在盆地深部侏羅系煤層之上主要為白堊系裂隙含水層，而在盆地淺部侏羅系煤層之上主要為第四系孔隙含水層。蒙東（東北）基地主要發(fā)育侏羅系煤層，孔隙、裂隙含水層位于主采煤層之上。云貴基地主要發(fā)育二疊系煤層，主采煤層上下均為巖溶含水層及裂隙含水層。

2平面上

山西省、冀魯豫皖、云貴煤炭基地主要開采石炭—二疊系煤層，孔隙和裂隙含水層位于煤層之上，富水性相對較弱，僅在山間溝谷處第四系孔隙水富水性較強(qiáng)。鄂爾多斯盆地周邊煤炭基地主要開采煤層為侏羅系，第四系孔隙含水層和白堊系裂隙含水層位于主采煤層之上。從平面上看盆地北部毛烏素沙漠一帶，地勢平坦，含水層有利于接受大氣降水入滲補(bǔ)給。第四系薩拉烏蘇組孔隙含水層多為風(fēng)積砂所覆蓋，當(dāng)其上無良好隔水層時(shí)，往往與沙丘潛水溝通，單井涌水量一般為200～1000m3/d，最大可達(dá)3000m3/d，富水性較好。白堊系裂隙含水層巖性為河流相砂巖、含砂礫巖，間夾有泥巖、砂質(zhì)泥巖，泥巖和砂質(zhì)泥巖在平面上分布不連續(xù)，空間上多呈透鏡狀，尚不能構(gòu)成區(qū)域性隔水層，地下水水力聯(lián)系密切，并同上覆風(fēng)積砂層或薩拉烏蘇組沖湖積砂層構(gòu)成統(tǒng)一的含水層，單井涌水量一般為100～1791.07m3/d，含水層富水性為中等-強(qiáng)。該地段分布第四系薩拉烏蘇組孔隙水和白堊系裂隙水供水目標(biāo)區(qū)。盆地南部黃土丘陵區(qū)。不利于大氣降水入滲補(bǔ)給，第四系孔隙含水層巖性主要為中更新統(tǒng)離石黃土，其間夾有多層砂質(zhì)含量較大的黃土及十?dāng)?shù)層古土壤與鈣質(zhì)結(jié)核層，下部新近系及古近系泥巖為隔水底板，含水層富水性較弱。白堊系裂隙含水層，巖性是一套多層結(jié)構(gòu)的、以泥巖為主的湖泊相及沙漠相沉積的砂巖，是地下水的主要富水層位。含水層僅在河谷出露，多被第四系黃土覆蓋，埋深數(shù)十至百米，地下水補(bǔ)給條件差。由于上部新近系及古近系泥巖隔水層的存在，阻斷了黃土層地下水與下伏白堊系地下水的水力聯(lián)系，總體不利于地下水富集。蒙東（東北）基地主要發(fā)育侏羅系煤層，松散層孔隙和裂隙含水層位于主采煤層之上。由于各規(guī)劃礦區(qū)所處的地理位置差異，煤層的埋藏深度差別較大。蒙東（東北）基地規(guī)劃礦區(qū)煤層埋藏較淺，如，寶日希勒礦區(qū)，煤層埋深最淺27m，最低可采煤層埋藏深度一般不超過250m。扎賚諾爾、大雁、伊敏、霍林河、白音華和勝利礦區(qū)，主采煤層距松散層孔隙含水層為12～180m，煤層埋藏較淺，大部分地段采煤導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育至地表。從平面上看，蒙東地區(qū)扎賚諾爾、寶日希勒、大雁、伊敏、霍林河、白音華和勝利礦區(qū)位于內(nèi)蒙古高原,地表水系發(fā)育，地下水補(bǔ)給條件好。煤種為褐煤，煤層皆為含水層，煤層及其頂、底板砂礫巖、砂巖構(gòu)成含水層組。煤層埋藏較淺，而煤層由于構(gòu)造及風(fēng)化作用影響，裂隙發(fā)育，與上覆第四系含水層水力聯(lián)系密切。該區(qū)松散層孔隙含水層鉆孔單位涌水量在0.0279～5.63L/（s•m），煤系裂隙含水層鉆孔單位涌水量在0.001～05L/（s•m），局部地段達(dá)19.245L/s•m，含水層富水性以強(qiáng)富水、中等富水為主。平莊礦區(qū)多為低山丘陵，孔隙和裂隙含水層，鉆孔單位涌水量分別為0.05L/s•m、0.03L/(s•m)，富水性弱。

煤礦床水文地質(zhì)類型劃分

1考慮因素

與以往水文地質(zhì)類型劃分不同，本文是針對煤炭基地規(guī)劃礦區(qū)進(jìn)行煤礦床水文地質(zhì)類型劃分，因此僅考慮了以下因素。

1）充水水源

煤炭基地規(guī)劃礦區(qū)主要發(fā)育三大含水層，即松散巖類孔隙含水層，碎屑巖夾碳酸巖類裂隙-巖溶含水層，碳酸鹽巖裂隙巖溶含水層。本次劃分未考慮大氣降水、地表水及老空水。不同的充水水源具有不同的充水特征，特別是在充水水量和動(dòng)態(tài)特征等方面，差異更大。一般地說，巖溶充水水源充水量大，來勢猛，破壞性強(qiáng)；砂巖裂隙充水水源充水量小，動(dòng)態(tài)較穩(wěn)定，一般情況下對礦井安全生產(chǎn)威脅不大；松散未膠結(jié)的孔隙充水水源充水量不均勻，有大有小，有時(shí)發(fā)生充砂、塌陷等現(xiàn)象，在分析時(shí)，應(yīng)視具體水文地質(zhì)條件而定。在實(shí)際生產(chǎn)中，開采某時(shí)代煤層的充水水源往往不止某一種，多為兩種或兩種以上的充水水源同時(shí)涌入礦坑。將可開采煤層的主要充水水源和它們的組合再分亞類，即：A，巖溶水；B，孔隙水；C，裂隙水；D，巖溶-孔隙水；E，巖溶-裂隙水；F，裂隙-孔隙水六大亞類。

2）充水方式

充水方式反映了充水水源進(jìn)入礦坑的方向和特征，據(jù)此可合理選擇相應(yīng)礦坑涌水量預(yù)測的水文地質(zhì)概念模型，有的放矢地決定防治突水災(zāi)害的方向和措施。為此將其劃分為兩大型，即：1，頂板充水型；2，底板充水型。

3）充水途徑

煤層頂、底板充水是最基本的兩種型式。在實(shí)際煤層回采過程中，頂、底板的具體充水方式要復(fù)雜得多。煤層頂、底板充水包括直接充水和間接充水。頂、底板直接充水即為煤層頂、底板為充水含水層；頂板間接充水是指煤層開采后形成的導(dǎo)水裂隙帶導(dǎo)通了上部的含水層，底板間接充水是指煤層隔水底板強(qiáng)度不足以抵抗底板承壓含水層水頭而引起的充水（底鼓型）或因斷裂或陷落柱等內(nèi)邊界導(dǎo)通引起的充水。故根據(jù)頂、底板具體的充方水式，對每一類型再細(xì)分為兩種亞型，即：a，直接充水亞型；b，因斷裂、陷落柱等內(nèi)邊界導(dǎo)通的間接充水亞型。

2劃分結(jié)果

山西省、冀魯豫皖煤炭基地主要發(fā)育石炭—二疊系煤層，孔隙及裂隙含水層位于二疊系煤層之上，富水性較弱，僅在山間溝谷地段孔隙含水層富水性較強(qiáng)，二疊系煤層冒落裂隙帶高度主要發(fā)育在裂隙含水層之中，在煤層埋藏較淺處，發(fā)育至孔隙水中；石炭系煤層上部為裂隙巖溶含水層，在山西省各煤炭基地太灰含水層厚度薄，富水性較差，而在冀中、河南、兩淮、魯西基地太灰含水層厚度大，層數(shù)多，富水性較強(qiáng)，且煤層底板距巖溶含水層較近，在水頭壓力作用下，使奧陶系巖溶水向上進(jìn)入礦井，形成礦坑涌突水，其水文地質(zhì)類型為ⅡC1a、ⅡB1b、ⅠE1a、ⅠA2b。由于二疊系上組煤距離奧陶系較遠(yuǎn)，底板隔水層厚度大，煤層開采礦壓破壞帶小于底板隔水層厚度，使得正常地段奧陶系巖溶水難以突入礦井，但是在大型構(gòu)造地段，奧陶系巖溶水有可能向上進(jìn)入礦井，如霍州、峰峰、邯鄲、邢臺、平頂山、鄭州、焦作、鶴壁、肥城、新汶和淄博礦區(qū)（南），其水文地質(zhì)類型為ⅡC1a、ⅡB1b、ⅡA2b、ⅠE1a、ⅠA2b。冀中基地的蔚縣、宣化下化園和張家口北部礦區(qū)發(fā)育侏羅系煤層，孔隙及裂隙含水層位于侏羅系煤層之上，富水性較弱，下部為巖溶含水層，富水性強(qiáng)，水文地質(zhì)類型為ⅢC1a、ⅢB1b、ⅢA2b。冀中基地開灤礦區(qū)發(fā)育石炭—二疊系煤層，孔隙及裂隙含水層位于二疊系煤層之上，石炭系煤層上部為裂隙含水層，下部為裂隙巖溶含水層，水文地質(zhì)類型為ⅡC1a、ⅡB1b、ⅠC1a、ⅠA2b。鄂爾多斯盆地周邊的煤炭基地主要開采侏羅系煤層，第四系孔隙含水層和白堊系裂隙含水層位于主采煤層之上，富水性均較好，礦區(qū)邊緣地帶采煤導(dǎo)水裂隙帶高度發(fā)育至第四系孔隙含水層，局部地段發(fā)育至地表，礦區(qū)中部煤層埋藏較深，采煤導(dǎo)水裂隙帶高度發(fā)育至白堊系裂隙和第四系孔隙含水層，礦區(qū)深部煤層埋藏深，且白堊系裂隙含水層厚度大，采煤導(dǎo)水裂隙帶高度僅發(fā)育至白堊系裂隙含水層，因此水文地質(zhì)類型為ⅢC1a、ⅢB1b、ⅢF1a。而神東基地的神東礦區(qū)、準(zhǔn)格爾礦區(qū)侏羅系煤層埋藏淺，煤層之上主要發(fā)育第四系薩拉烏蘇組孔隙含水層，富水性強(qiáng)，采煤導(dǎo)水裂隙帶高度可發(fā)育至第四系薩拉烏蘇組孔隙含水層，甚至達(dá)到地表，其水文地質(zhì)類型為ⅢF1a。在鄂爾多斯盆地周邊基地還發(fā)育有石炭—二疊系煤層，孔隙及裂隙含水層位于二疊系煤層之上，富水性較弱，石炭系煤層上部為裂隙含水層，主要為砂巖含水層，厚度薄，富水性較差，石炭系煤層下部為巖溶水含水層，富水性強(qiáng)，水文地質(zhì)類型為ⅡC1a、ⅡB1b、ⅠC1a、ⅠA2b；蒙東基地主要發(fā)育侏羅系煤層，孔隙和裂隙含水層位于主采煤層之上，其煤層也多為含水層，富水性較強(qiáng)，煤層埋藏淺部采煤導(dǎo)水裂隙帶高度發(fā)育至第四系孔隙含水層，局部地段發(fā)育至地表，煤層埋藏深部，采煤導(dǎo)水裂隙帶高度僅發(fā)育至裂隙含水層，水文地質(zhì)類型為ⅢC1a、ⅢB1b、ⅢF1a。云貴基地主要發(fā)育二疊系煤層，煤層上、下均為巖溶和裂隙含水層，下部巖溶含水層富水性較上部強(qiáng)，為主要充水含水層，水文地質(zhì)類型為ⅡA1b、ⅡC1a、ⅡC2a、ⅡA2b。小龍?zhí)兜V區(qū)及昭通礦區(qū)發(fā)育新近系及古近系煤層，孔隙和裂隙含水層位于主采煤層之上，富水性較弱，巖溶水位于主采煤層之下，富水性強(qiáng)，水文地質(zhì)類型為ⅣB1b、ⅣC1a、ⅣA2b。