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1、第六章 水文地质第一节 区域水文地质概况xx 区块位于山西断隆以西，鄂尔多斯台坳的东部，为一向西倾 斜的单斜构造。煤田东部边缘广泛出露寒武-奥陶系灰岩，构成了灰 岩地下水的补给边界。由东至西从地表第四系至煤系基盘沉积了巨厚 的三叠系、二叠系及石炭系地层，均为泥质岩和砂岩相间成层，岩石 胶结致密、裂隙少，纵横方向连通性差，影响了含水层的发育及相互 间的水力联系，加之降水量少，上部又发育有巨厚的第四系黄土和第 三系红土，因此地下水的补给来源极为贫乏，致使岩石的含水性从上 至下逐渐减弱。中深部、深部山西组、太原组地层含水性极弱，仅在 与地形、地貌、地质构造相适宜的河谷阶地区、基岩风化壳与冲积层 潜水
2、及地表水有水力联系地带，岩石富水性较好。区内主要含水层有 碳酸盐岩溶、裂隙含水层与松散岩类孔隙含水层，接受大气降水的补 给，补给、径流条件较好，地下水矿化度较低。区域地层根据含水介质的特性，可划分为碳酸盐岩岩溶裂隙含水 岩组、碎屑岩类夹碳酸岩类裂隙含水岩组、碎屑岩类裂隙含水岩组及 松散岩类孔隙含水岩组四大类，分述如下：一、碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组寒武-奥陶系灰岩广泛出露于煤田东部的山区，地表灰岩裂隙发 育，易接受大气降水的补给。煤田内部深埋地下，构成了煤系的基盘。 寒武系底部页岩普遍发育，具有区域隔水作用，中、上寒武系和奥陶 系以灰岩、白云质灰岩、白云岩为主，不仅裂隙发育，而且还具有岩溶孔洞和
3、洞穴，空间上岩溶发育具有不均一性，为不均一富水含水层。 奥陶系特别是中奥陶质纯灰岩是区内主要富水岩层。一般泉水流量1.8m3/h以上，如河曲县暗子沟泉，流量为421.2m3/h。在补给区单 位涌水量一般为1.00m3/h m,在泻水迳流区钻孔单位涌水量大，如位 于黄河河谷中的XX县天桥电站，钻孔单位涌水量达25.2m3/h m，水 位标高808.07m,岩溶地下水类型一般为重碳酸或重碳酸、硫酸盐水， 矿化度小于 1.00g/L。本区属天桥泉域水文地质单元。裸露区直接接受降水入渗补给。 被黄土或石炭二叠系地层覆盖区，受孔隙水、裂隙水补给，奥陶系 灰岩水沿北东部、东部、东南部方向向天桥泉排泄。天桥
4、泉出露于 xx县黄河天桥峡谷中，沿黄河在10km范围内排入黄河,总流量8m3/s。二、碎屑岩夹碳酸岩裂隙含水岩组由山西组、太原组砂岩、泥岩及煤层组成，太原组夹 23 层石灰 岩。砂岩裂隙含水层一般地区单位涌水量小于lm3/hm，泉水流量小 于5m3/h，属弱含水层。太原组灰岩富水性强弱取决于裂隙及岩溶发 育程度，它不仅受构造条件限制，而且与埋藏条件密切相关，单位涌 水量 0.0033.85m3/hm。三、碎屑岩类裂隙含水岩组由三叠系、二叠系一套粒级不同的粗、中、细、粉砂岩及泥岩组 成。砂岩之间发育的厚层泥质岩类具有隔水作用，不利于大气降水入 渗补给。泉水流量一般小于5m3/h，钻孔单位涌水量多
5、小于lm3/hm， 富水性弱。但在基岩覆盖较薄的河谷区，大气降水入渗条件好，厚层 砂岩泉水流量大，富水性中等。如石楼下庄河泉水出露地层为刘家沟 组砂岩，泉水流量达50m3/h。砂岩裂隙水属潜水承压水，水质类型一 般为 HCO3-Ca Mg 型，矿化度小于 0.5g/L。四、松散岩类孔隙含水岩组该组由第四系、第三系孔隙含水层构成。是区内重要的含水层之一。1、第四系：广泛分布于垣、梁、峁丘陵区，覆于基岩或红土之上的中、上更 新世黄土，由细粒的粉砂质粉土组成，虽然黄土孔隙较大，垂直裂隙 也较发育，但受当地降水量小，而蒸发量较大等自然条件制约，因此 黄土的含水极弱。呈带状分布于较大沟谷的全新统冲积、洪
6、积、砂砾 石层含水层，属补给条件好的汇水地段，易接受大气降水补给，同时 还接受河谷两侧出露的基岩泉水的补给，富水性较好。如三川河河谷 一带，钻孔单位涌水量210m3/hm，地下水一般为潜水。水质类型 HCO3-CaMg型，矿化度小于lg/L,水质良好。2、第三系上新统： 全区广泛分布，由褐红色粉质粘土，砂砾石层组成。粉质粘土结 构致密，含水性弱，具有一定的隔水作用。粘土底部砂砾石层，半胶 结，厚020m，含孔隙、裂隙，由于下部泥岩的隔水作用，在沟谷切 割处多有泉水出露，流量 550m3/h 不等，是本区乡村居民主要的饮 用水源。第二节 勘探区水文地质条件一、含水层（一）奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水
7、层本次勘探W302号钻孔接露了奥陶系灰岩，灰岩钻进104.26m, 顶界埋深745.74m，其岩性以白色白云质灰岩及灰色灰岩为主。间夹 角砾状泥灰岩、豹皮状灰岩。不同层段，岩溶裂隙发育。上部岩心较 为完整，裂隙少见且充填方解石脉。828m以下岩心破碎，裂隙发育， 钻进过程中严重漏水，奥灰水位观测，静止水位埋深238.12m，水位 标高815.11m。区内赋存主要可采煤层均位于奥灰水位以下。另据东北部相邻xx井田奥灰单孔和群孔抽水试验资料，奥陶系 含水层单井出水量为3602300m3/d,单位涌水量0.0110.278L/s.m且 具有由东而西含水性增强趋势，属含水性中等之承压含水层。（二）太原
8、组砂岩裂隙含水层由砂岩、泥岩、泥灰岩及煤组成，系砂岩裂隙承压水，岩石胶结 致密，裂隙不发育，埋藏深，补给条件差，含水性弱。全区简易水文 地质观测，冲洗液消耗量0.020.04m3/h。W103、W104号钻孔9号 煤层顶板砂岩漏水，含水性相对好一些。 W302 号钻孔太原组抽水试 验，单位涌水量0.0035L/sm，渗透系数0.00757m/do水质类型HCO3 （Na+K）型，矿化度 550g/L，总硬度 28.66mg/L，PH 值 9.06o（三）山西组砂岩裂隙含水层含水层岩性以粗粒砂岩、中粒砂岩为主，垂向上分为二个含水层 段。4 号煤层顶部砂岩段：含水层岩性为灰白色砾岩、中、粗砂岩有1
9、3层，总厚度5.2226.24m,单层厚度2.5011.96m。4 号煤层底板砂岩段：岩性为中粒砂岩、粗粒砂岩，全区分布稳定，厚度为4.28-8.49m,是4号煤层直接充水含水层。山西组砂岩胶结致密，节理裂隙少，砂岩的含水性极弱。简易水 文观测，冲洗液消耗量仅为0.010.03m3/h。W302号孔山西组以上地 层混合抽水试验，单位涌水量0.00132L/s.m，渗透系数0.00125m/do 水质类型 HCO3- （Na+K）,矿化度 440g/L，总硬度 19.94mg/L，PH 值 8.41 。（四）下石盒子组砂岩裂隙含水层 全区分布，地表未有出露。含水层岩性为厚层状粗粒砂岩，有两层，厚
10、度28.7732.45m,单层厚度6.5915.91m。底部匕砂岩分布较 为稳定，由北而南颗粒变细。本组砂岩结构致密，裂隙不发育，简易 水文观测曲线没有明显变化，冲洗液消耗量0.020.05m3/h，含水性 弱。（五）上石盒子组砂岩裂隙含水层出露于石塘河沟谷两侧，含水层岩性为细、中、粗粒砂岩。根据 岩性组合垂向上分为三段：上段：岩性为褐红、紫红色砂质泥岩、泥岩、中粗砂岩及砾岩， 含水层赋存在该段的下部，岩性为砾岩、中粗砂岩。厚度 4.8620.93m， 厚层状，交错、波状层理，孔隙式泥质胶结，疏松。中段：含水层岩性为灰白色、灰绿色含砾粗砂岩、中粗砂岩。分 布于该段的底部，有两层，厚度7.453
11、8.59m,单层厚度3.7122.69m, 厚层状块状，岩石致密完整，裂隙不发育，含水层厚度，颗粒具有 由北而南变薄变细之趋势。下段：该段底部之K6粗砂岩，全区分布稳定，厚5.3910.86m,6 厚层状、块状，基底式钙泥质胶结，砂岩致密坚硬，裂隙稀少。本组砂岩由于各段之间有厚层的泥质间隔，而且裂隙不甚发育， 地下水补给条件极差，属富水性弱的含水层。（六）石千峰组砂岩裂隙含水层 分布于勘探区西部，保寺河、石塘河沟谷两侧零星出露。本组地层为中、粗砂岩与泥岩互层产出，地下水赋存于砂岩裂隙中，为潜水、 承压裂隙水。本区的北部有泉水出露，流量0.080.20L/S,富水性弱。（七）刘家沟组砂岩裂隙含水
12、层 赋存于勘探区西部，沟谷两侧出露。上部以砖红色厚层状中粗砂岩夹薄层砖红色泥岩为主；下部为灰红色板状粗砂岩；底部局部含砾。 砂岩裂隙较发育，属潜水、承压裂隙水。沿沟有小泉小水出露，含水 性弱。（八）第三系xx组砂岩裂隙、孔隙含水层 本组上部为棕红色粉质粘土，全区分布，含水性极弱。底部有一 层钙质胶结的砾岩层，半胶结状，厚25m，含孔隙、裂隙。由于下 部泥岩的顶托，全区大部分泉水从该层出露，是当地居民主要的饮用 水源。泉水流量一般在530m3/d，石塘河支流二里沟泉水流量达432 m3/d。水质类型 HCO3- （K+Na）Mg 型，矿化度 360g/L，PH 值 8.36。（九）第四系孔隙含水
13、层 呈带状分布于区内较大的沟谷中，含水层岩性为冲洪积堆积的砂 砾层，易接受大气降水的补给，富水性较好。分布在梁、峁高地带的黄土，含水性极弱。二、隔水层（一）第三系 xx 组红土全区分布稳定，厚度084.76m，岩性为棕红色粉质粘土，含钙 质结核，干燥坚硬，侵水具湿胀性，隔水性良好。（二）三叠系、二叠系砂泥岩隔水层砂岩之间厚层的泥岩、砂质泥岩，单层厚度最厚达20余m,上 部泥岩多以风化成土状，下部泥岩完整、致密，是砂岩含水层之间隔 水、半隔水层。（三）本溪组 全区分布稳定，岩性为灰黑色、灰红色泥岩、铝土质泥岩，夹有砂岩及薄层灰岩。厚1230m，是奥灰水与煤系地层之间重要的隔水 层。三、地下水补给
14、、排泄条件 本区地下水的补给来源主要为大气降水，其次为地表水。受地形、 地貌、岩性及地质构造的控制，不同的含水系统形成了各自独立的补 给、径流、排泄形式。松散岩类孔隙含水系统，含水层岩性为砂砾石层、中粗砂岩，分布于各大沟谷中，易接受大气降水的补给及地表水的补给。分布于梁 峁地带的红土、黄土，入渗条件差，接受大气降水的补给量少，属相 对隔水层。地下水在向沟谷两侧运动过程中，一部分以泉的形式排泄， 大部分以蒸发形式排泄于大气中。碎屑岩裂隙含水系统，由刘家沟组、石千峰组、上、下石盒子组、 山西组、太原组构成。山西组以上地层在沟谷两侧有出露。由于本区 沟深壁陡，而且降水多以暴雨形式，因此大气降水的入渗
15、量很小。随 着埋深愈来愈大，岩石的节理裂隙愈来愈不发育，加之砂岩之间厚层 的泥岩间隔，地下水的补给条件变差。山西组、太原组含水层仅接受 少量的侧向补给，地下水在自西向东径流过程中，除少数以泉的形式 排泄外，主要以径流方式向区外排泄 。煤层开采后，矿井排水则成 为主要的排泄形式。碳酸盐岩溶、裂隙含水系统，由石灰岩、白云质灰岩组成，石灰 岩岩溶裂隙发育，空间具有不均一性，富水性有强有弱，为复杂的含 水系统，属天桥泉域。勘探区地表未有出露，属深埋迳流区，主要接 受东部岩溶水的侧向补给，岩溶水由东向西迳流，出区外向黄河排泄。四、矿井水文地质类型本矿位于 xx 区块北部，属典型的黄土高原，地表植被稀少，
16、沟 谷深切，梁峁发育，大气降水入渗条件差，地下水补给来源贫乏。区 内构造简单，断层不发育。上煤组（山西组）地层由于埋藏深，砂岩 裂隙不发育，地下水的补给条件差，砂岩含水性极弱，水文地质类型 属二类一型。下煤组（太原组）地层岩石的含水性亦很弱，但由于奥 陶系灰岩岩溶裂隙发育，含水性强，且静水压力大。开采下煤组将受 到奥灰水的严重威胁，水文地质类型属二类二型。综合分析认为：煤层开采由于受奥灰水的威胁而变的复杂，矿井 水文地质类型应为二类二型，属于水文地质条件中等矿井。第三节 充水因素分析一、相邻生产矿井水文地质条件及充水因素分析本区东南部区外 xx 中分布村办、联营煤矿4 座，开采4、9 号煤 层，日产原煤400600t。斜井开采，绞车提升，斜
