鹤壁四矿地质第四章矿井水文地质

30第四章矿井水文地质第一节区域水文地质概况鹤壁矿区地形西高东低，大致可分成三个带，井田西部属太行山东部支脉，海拔高度为+550m，纵贯南北为矿区各水系的主分水岭；井田区为丘岭地形，西连山脉，东接平原，为过渡地带，海拔+187~287m；再向东20km外为豫北平原。井田靠近太行山东麓主分水岭，为河谷起源地，河流均系侵蚀而成，流向东或东南，与地形的倾斜方向相吻合，河流向东均注入卫河水系。流经本井田的河流有羑河（鹤壁河），洪水水位标高一般为+199.7~+200m，最高水位为+201~+201.8m，干旱季节流量最小，一般为0.001m3/s，多雨季节流量最大，为35.88m3/s，正常情况下，矿井排入河流中的水量为0.023m3/s。荒河洪水水位标高一般为+201.3~+216.3m，最高水位为+202.3~+217.3m，干旱季节一般流量为0.0001m3/s，多雨季节最大流量为19.9m3/s，矿井排入该河流中的水量一般为0.05m3/s。这些河流不管其流量大小，一般均为间歇性河流，雨季期间，水往上涨，干旱季节，均呈干河沟或滞水坑。井田内尚有季节性小泉、小溪和小型水库。第二节矿井充水因素一．含水层井田内较稳定的含水层有8个（见表6）。在这8个含水层中，第三系砾岩孔隙裂隙含水层仅在矿区内的部分沟谷顶部及斜坡上出露，受水面积小，含水量一般不大。石炭系砂岩裂隙含水层和二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层缺乏补给来源，裂隙不甚发育，含水量不大。较重要的有第Ⅰ含水31表6四矿井田含水层情况表含水层编号含水层名称代号备注Ⅰ奥陶系中统马家沟组碳酸盐岩，岩溶裂隙含水层O2Ⅱ石炭系上统太原组二层灰岩，岩溶裂隙含水层C3L222一煤顶板Ⅲ石炭系上统太原组砂岩裂隙含水层Ⅳ石炭系上统太原组八层灰岩，岩溶裂隙含水层C3L8Ⅴ二叠系下统山西组九层砂岩裂隙含水层S9二1煤老底Ⅵ二叠系下统山西组十层砂岩裂隙含水层S10二1煤老顶Ⅶ二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层Ⅷ第三系砾岩孔隙裂隙含水层层（O2），第Ⅱ含水层（C3L2），第Ⅳ含水层（C3L8），第Ⅴ含水层（S9）和第Ⅵ含水层（S10），现分述如下：1．奥陶系中统马家沟组碳酸盐岩岩溶裂隙含水层（O2）本含水层由深灰~灰色厚层状石灰岩，下部为白云质灰岩及泥灰岩所组成，层厚400m左右，为煤系地层之基底，岩溶裂隙发育。矿区西部广泛出露地表组成低山地形，沟谷发育，有利于大气降水的补给和地下径流的聚集，是矿区的主要含水层。本含水层岩溶裂隙发育，不仅在地表露头可以观测到，而且从井田内施工的钻孔中同样可得到证实。1968年施工的2号沉淀池水源孔，孔深482.7m，在O27进尺20m见一溶洞1.2m，最初涌水量Qmax=200m3/h，6个月后稳定涌水量Q=80m3/h，5年后涌水量Q=120m3/h，目前正常涌水量Q=80m3/h。1977年在-30水平施工的水源孔，孔深676.5m，终孔在O25，因溶洞所致（钻具空穿2.5m），最初涌水量Qmax=250m3/h，稳定后涌水量Q=160m3/h。槐树岭煤矿井筒延伸至C3L2时，由于断层的影响，使得C3L2和O2相接，涌水量达500m3/h，经水质化验，证明所涌出的水含有该含水层的混合水。1988年在工人村施工的水源孔，孔深550.9m，终孔为O23，涌水量Qmax=35m3/h，正常涌水量Q=30m3/h。与本矿相邻的一矿，1971年5月在南翼+54石门石炭系二层灰岩的放水试验中，由于放水块段的C3L232与F4断层上升盘中O2灰岩含水层相接触，故放水开始15分钟后发现与其相距1260m和1400m的71-2和13-2奥灰水文观测孔，其水位均发生明显下降，所有这些都说明含水层岩溶裂隙发育，连通性好。本含水层中的岩溶裂隙含水丰富，由于河谷深切，当其下切深度到达其岩溶发育带时，则本含水层中的水常以上升泉涌出。如矿区北部善应河谷的小南海泉群，南部淇河河谷的许家沟泉群等，泉水出露标高介于+121~+137m之间，相当于当地现在的侵蚀基准面标高。本含水层上距11一煤29~55m，平均45m；距22一煤一般为39~65m，平均55m。由于断层的影响，往往缩短了本含水层与11一煤、22一煤之间的距离，破坏了岩层的完整性，在矿压、水压等其它条件作用下，容易涌入矿井，从而使本含水层对开采11一煤和22一煤构成严重威胁。本含水层上距1二煤160~180m，一般在1二煤开采深度不大的情况下对其威胁较小，但当有较大的断层或其它因素存在，导致含水层与1二煤的层间距缩短时，应引起高度重视。本井田内，1956年127勘探队于梁18孔作抽水试验，结果表明，涌水量Q=0.047~0.064L/s，平均0.055L/s，单位涌水量q=0.018~0.019L/s.m，平均0.0187L/s.m，渗透系数k=0.007m/d，与整个矿区相比数值偏低。邻近一、九矿本含水层抽水试验较多，其结果为q=0.0177~4.948L/s.m，k=0.0238~9.230m/d。水质分析及邻近矿井资料证明，本含水层中的水矿化度一般小于1.26mg/L，pH=6.4~8.3，水质类型主要为重碳酸钙镁型水，是本区内生活和工业用水的主要供水水源。2．石炭系上统太原组二层灰岩岩溶裂隙含水层（C3L2）本含水层岩性为灰~深灰色中厚层状石灰岩，厚2.85~11.73m，平均6.2m，为22一煤直接顶板，岩溶裂隙发育，含水丰富。矿区西部有少量露头接受大气降水和地表水的补给，补给条件不甚好，一般情况下易疏干。当有断层存在使其与第Ⅰ含水层相接触，并接受其补给时，涌水量会明显增加。本井田该含水层的水源孔有3个，1966年在喂煤机硐室中施工一个C3L2水源孔，涌水量Q=204m3/h，水压为20kg/cm2，稳定后涌水量Q=15033m3/h，水头压力为18kg/cm2。1988年在工业广场内施工一C3L2水文观测孔，水位在+125~+128m。本含水层为22一煤之直接顶板，下距11一煤只有7.5m，当有构造破坏或其它因素使其与O2含水层沟通时，很容易涌入矿井，从而形成对开采11一煤、22一煤的严重威胁。上距1二煤125~152.3m，平均135m，当无大断层或其它因素影响时，对开采1二煤影响不大。据井田内12个涌水钻孔的统计，其漏失量均在1~21m3/h。梁6孔抽水试验结果表明，本含水层涌水量Q=0.347~0.73L/s，平均0.62L/s，单位涌水量q=0.1~0.106L/s.m，平均0.104L/s.m。水质分析结果表明，其矿化度m=0.35~1.011g/L，一般小于0.5g/L，pH=7.3~8.2，属重碳酸硫酸钙镁型水，因其矿化度较高，H2S含量较大，只能作为工业用水。3．石炭系上统太原组八层灰岩岩溶裂隙含水层（C3L8）本含水层为灰色石灰岩，微晶质结构，质地较纯，含蜓科及海百合茎化石，岩溶裂隙发育，厚度为3.5~7.66m，平均4.4m。在矿井生产中，揭露本含水层的突水点有20多处，其中钻孔突水1次，突水量72m3/h，其余的均为岩溶裂隙或断层裂隙突水，突水量介于0.6~84m3/h之间，1971年11月在主下山掘进过程中，揭露一个C3L8溶洞，直径0.08m，突水量30m3/h。1972年1月，在主下山掘进时又揭露一溶洞，直径0.32m，突水量达84m3/h，由此造成了主下山被淹的沉痛教训，其底板积水，一年后才疏干。本含水层上距1二煤19.13~53m，平均44m，由西向东层间距由大变小，下距第Ⅰ含水层（O2）120~140m，区内补给条件不好，目前二水平已基本被疏干，故对1二煤的开采影响不大。但当遇到断层或巷道直接揭露时会造成短期淋水，成为巷道涌水的一种来源。4号钻孔抽水试验结果表明，本含水层单位涌水量q=0.179L/s.m，渗透系数k=3.446m/d，涌水量Q=0.38m3/s，矿化度m=0.641~0.894g/L，pH=8.4，属重碳酸硫酸钙镁型水。4．二叠系下统山西组九层砂岩裂隙含水层（S9）本含水层为浅灰~灰色细~中粒石英砂岩，厚度为1~11m，平均6m，裂隙发育，为1二煤老底，上距1二煤平均厚约7m，其底板作为二叠系山西组34与石炭系太原组之分界。本含水层共发生突水4次，其中因钻孔突水1次，突水量为0.6m3/h，其余为断层裂隙突水，突水量3~10.2m3/h。因其含水量和突水量都不大，补给来源不足，故对1二煤的开采影响不大。5．二叠系下统山西组十层砂岩裂隙含水层（S10）本含水层为灰色中粗粒长石石英砂岩，裂隙较发育，厚度6~15m，平均9m，下距1二煤3~16m，平均厚约12m，为1二煤之老顶。在矿井生产过程中，揭露本含水层突水5次，其中顶板淋水1次，水量为3m3/h；断层裂隙突水4次，突水量为4.2~6m3/h，因其含水量和突水量都不大，补给来源不足，主要表现为顶板淋水现象，故对1二煤的开采影响不大。6．第三系砾岩含水层本含水层覆盖于煤系地层之上，平均厚度40m，含孔隙水和裂隙承压水，在部分沟谷顶部及斜坡上出露，直接接受大气降水的补给，受水面积小，含水量不大，是井筒淋水的主要来源。其下距1二煤顶板300余米，对其开采影响不大，可作为小型民用水源。二．隔水层各含水层之间，均有相对隔水层，现分述如下：1．本溪组和石炭系上统太原组底部隔水层本组由浅灰~灰色砂质泥岩、鲕状铝土质泥岩、细~粗粒砂岩及石灰岩组成。石灰岩为深灰色，有1~4层，泥岩含黄铁矿结核，下部岩层偶见山西式肾状赤铁矿，致密，裂隙不发育。本层厚度较稳定，一般为14.04~40.6m，平均厚约25m，是阻隔奥灰水与上部含水层相联系的良好隔水层。2．石炭系上统太原组下部隔水层本层由细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩（1~5层）及煤层组成。砂质泥岩和泥岩多呈致密块状。本层厚约30m，是阻隔C3L2与上部含水层相联系的隔水层。3．石炭系上统太原组中部隔水层本层由灰岩、泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩及煤线组成。灰岩多为灰色，35泥岩多为灰黑色，致密，裂隙不发育。本层厚约50m，是阻隔C3L8与下部含水层相联系的隔水层。4．石炭系上统太原组上部隔水层本层由砂质泥岩及C3L9灰岩组成。砂质泥岩多为灰黑色，致密，裂隙不发育。本层厚约20m，是阻隔S9与下部含水层相联系的隔水层。5．1二煤段隔水层本层由灰黑色砂质泥岩、泥岩和1二煤组成。泥岩中富含植物化石碎片，砂质泥岩中富含白云母碎片，致密，裂隙不发育。本层厚15m，是阻隔S9与S10含水层发生水力联系的隔水层。6．S10砂岩上部隔水层本层由S10顶面至第Ⅶ含水层下部之间的泥岩、砂质泥岩及砂岩组成。厚170m，裂隙不发育，是阻隔上部含水层向矿井充水的隔水层。7．第三系砾岩下部隔水层本层从第三系砾岩底至第Ⅶ含水层顶面。由泥岩、砂质泥岩、铝土质泥岩及砂岩组成，裂隙不发育，厚约300m，是阻隔第Ⅷ含水层向矿井充水的隔水层。三．断层导水性井田内的断层大都为压扭性高角度正断层，对于大中型断层其结构面大多可见断层泥，井下较大的突水点除直接揭露含水层外，一般与断层关系不大。在生产过程中，即使是断层出水，其涌水量也不很大，一般为0.6~12m3/h，并且很快疏干。如F7断层，其落差大于100m，位于井田西部边界，但其导水性差，一般不会发生突水现象，被认定是井田西部的隔水边界。但是，并不是所有的断层都不导水。如红5断层，落差大于100m，位于井田中部，因其处于背斜的轴部，裂隙相对发育，由于力学条件的变化，使其表现为导水断层。西翼皮带巷在掘进过程中揭露红5断层，便发生突水。1980年5月断层导水，涌水量达49.8m3/h。1980年6~8月份，该断层3次将C3L8含水层的水导出，涌水量分别为34.8m3/h、12m3/h和55.2m3/h，36到目前为止，该巷道仍有出水点存在，总涌水量约70m3/h。另一方面，在矿井开采过程中，由于矿压、水压等其它因素的影响，会使断层的导水性有明显的改变。如西翼皮带巷，1980年5月在掘进过程中，因断层影响揭露C3L5灰岩出水，涌水量为23m3/h，数月后稳定在10m3/h。1984年8月7日，涌水量