浅析某井田矿床水文地质条件特征

浅析某井田矿床水文地质条件特征

刘璐琦

（山西中晋冶金地质环境科技有限公司，山西太原030001）

摘要：通过水文地质调查、物探、钻探、采样分析化验、抽水试验等手段，查明某井田水文地质条件特征。

关键词：水文地质条件；含水层；抽水试验；地形地貌中图分类号：P1文献标识码：A文章编号：2096-4390（2019）16-0042-02为查明某井田水文地质特征，采用勘探阶段的1:1万地形地质图，在以往取得的成果基础上，完成水文地质补充调查50km2；实测地层剖面4条；调查泉水、民井共22处；布设7个水文孔，进行12次抽水试验；采集各煤层顶板和底板岩石力学样、相关水样及煤层瓦斯测试样。

1地形地貌

该井田地貌属黄土梁峁区，地形支离破碎，井田北部及北东部边界为皇甫川，东部及东南部边界为黄河，南西部为清水川

“南北为川，东邻黄河”的地貌特征。地堑，井田三面环水，表现出

2井田主要含水层特征2.1松散岩类孔隙水主要分布于皇甫川、清水川、黄河的高漫滩、一级阶地，其它较大沟谷底部亦有分布。含水层为砂砾卵石层，厚度不大，一般5～15m，地下水埋藏较浅，据民井调查，地下水埋深0.80～9.90m。通过民井简易抽水试验，水位埋深3.24～9.90m，水位降深1.12～4.93m，涌水量98.50～903.40m3/d，单位涌水量0.32～4.25L/s.m，统降单位涌水量0.0149～0.08L/s.m，渗透系数5.08～84.87m/d，富水性弱~中等。矿化度690.17～1218.08mg/L，水化学类型为HCO3—Na型水和HCO3·SO4—Na型水。

2.2碎屑岩类孔隙裂隙水含水岩组包括石炭系、二叠系、三叠系碎屑岩类，全区分布，厚度大。据含水层埋藏条件、水力学特征，从上至下划分为风化裂隙带和基岩裂隙水。据含水层水力学特征与主采煤层、地层划分的关系，4号煤层作为主采煤层，其底板砂岩体是二叠系山西组与石炭系太原组分界线，但本区内该层砂岩体厚度薄、不稳定，相变为砂质泥岩，故以4号煤层为标志层，进一步将基岩裂隙水划分为碎屑岩类4号煤层以上及以下孔隙裂隙承压水。

2.2.1碎屑岩类风化裂隙带孔隙裂隙潜水(C、P、T)含水层为风化砂岩、泥岩，厚20～30m不等，分布较广，井田各大沟谷及黄河西岸均有出露，在梁峁顶部及沟谷的缓坡地段被黄土和红土覆盖。由于区内地形破碎，基岩切割较深，在梁峁及山坡地段基岩风化带潜水多被疏干，所以泉水出露稀少，并且流量很小，地面调查的15个泉水中，仅3个泉水流量大于0.1L/s,且有些泉水枯水期干涸，降雨后才有水流出，故其富水性弱。但位于黄河及清水川、皇甫川的漫滩、阶地之下的风化裂隙带由于受到上覆第四系松散层潜水的下渗垂直补给，故富水性相对较好。据钻孔抽水试验和民井抽水试验，水位埋深3.50～7.35m，水位降深4.05～15.10m，涌水量34.56～285.98m3/d，单位涌水量0.0296～0.82L/s.m，统降单位涌水量0.0272～0.0340L/s.m。水化学类型以HCO3—Na·Ca型水为主，矿化度525.16～1047.56mg/L。

2.2.2碎屑岩类4号煤层以上孔隙裂隙承压水(P、T)

主要指二叠系中统上石盒子组和下统下石盒子组各砂岩段

全区分布。从岩性上看，上石以及山西组4号煤层以上的砂体，

盒子组中上部以厚层泥岩为主，下部旋回含有中、粗粒砂岩和含砾砂岩；下石盒子组的两个沉积旋回均有厚度较大的中粗粒砂岩和含砾砂岩，从水文地质剖面上看，上层砂体厚度较大且较为连续，厚3～50m，向东南变薄；下层砂体厚度2～23m，东部渐薄；山西组4号煤层以上的砂体多为中、粗粒砂岩，底部往往有

东部厚度较大。因此含水层厚度不大的含砾砂岩，厚度0～45m，

主要为以上砂体，该层均在井田东南部出露。位于风化裂隙带中的砂体随着向西北延伸，埋深逐渐增大，受上覆隔水层的制约，使之风化带潜水向西部延伸逐渐变为承压水。钻孔编录资料表明这些地层岩芯完整，裂隙不发育，地下水赋存条件差，水量贫乏。据抽水试验，对4号煤层以上至风化裂隙带以下层段

当降深为14.88～.39m时，涌水抽水，水位埋深8.15～114.0m，

量3.37～68.60m3/d，单位涌水量0.0013～0.008L/s.m，富水性弱；仅对上石盒子组和下石盒子组抽水，当降深为35.m时，涌水

3

单位涌水量0.0074L/s.m，富水性弱。水化学类型量18.83m/d，

以HCO3·SO4—Ca·Na·Mg、SO4·HCO3—Ca·Mg·Na和HCO3·Cl—Na和Cl—Na型水为主，矿化度782.12mg/L～2681.9mg/L。

2.2.3碎屑岩类4号煤层以下孔隙裂隙承压水（C）含水层段为石炭系上统太原组，全区分布，埋深由南向北、由东向西逐渐增大，仅在井田东南部、黄河西岸出露。含水层主

厚度变化较大，岩性为灰白色中粗粒长石石英要是S1～S4砂体，

砂岩。从钻孔编录资料看，岩芯完整，裂隙不发育，各砂体间又有泥岩相隔，地下水赋存条件差，补给有限，水量较为贫乏。

本次施工钻孔BSK01、BSK02、BSK03、BSK04、BSK05孔仅对石炭系地层进行了单独抽水试验，据各钻孔抽水试验资料，水位埋深12.85-153.30m，当降深为21.65-72.51m时，涌水量2.33-44.32m3/d，单位涌水量0.0012-0.0127L/s.m，统降单位涌水量0.0011-0.01145L/s.m。以上成果均表明该段地层富水性弱，水

·Cl-Na·Ga型水和HCO3·Cl-Na型水，矿化度化学类型为HCO3

1098.8～1431mg/L。

2.3碳酸盐岩类岩溶裂隙承压水（O2m）

白云质灰岩等，全区含水岩组为奥陶系中统马家沟组灰岩、

分布，井田内未见出露，埋深由东南向西北逐渐增大，据详查成果，到墙头－高石崖挠褶带，马家沟组地层埋深达960m。含水岩

未见底。岩溶发育以组厚度较大，钻孔揭露最大厚度348.30m，

溶隙、小型溶洞为主，富水性不均一。据本次G01孔及以往钻孔编录资料显示灰岩在顶部100m范围内（除G02、ZKS3500孔）岩溶溶隙及裂隙不发育，且多为泥质碎屑物填充。

据G01钻孔抽水试验资料，当降深为10.53～225m时，涌水量2.33～207.01m3/d，单位涌水量0.00086～0.0316L/s.m，统降单位

（转下页）涌水量0.0009～0.0316L/s.m，为弱富水性。

2019.16科学技术创新-43-

阜康凹陷东部斜坡带二叠系层序地层发育规律研究刘鸽

（中国石化胜利油田分公司物探研究院，山东东营257022）

摘要：阜康凹陷东部斜坡带位于准噶尔盆地东部，中二叠世末期研究区南部博格达山发生大规模隆升，地层沿斜坡带超覆

测井、地震等资料为基础，结合工区构造演化规律，在阜康凹陷东部斜坡带二叠系内识别出了5个层序界面，沉积。本文以录井、

自下而上依次发育：一级层序界面C/P、三级层序界面P2j/P2p、二级层序界面P1/P2、一级层序界面P2p/P3wt、二级层序界面P/T。

关键词：阜康凹陷东部斜坡带；二叠系层序；地层发育规律中图分类号：P539.2文献标识码：A文章编号：2096-4390（2019）16-0043-021区域地质概况

阜康凹陷是属于准噶尔盆地东部的次级凹陷构造单元，准噶尔盆地是多期构造改造下形成的再生型前陆盆地[1]，研究区位于阜康凹陷东部斜坡带[2]。研究工区包括东部的凸起区和西部凹陷区两部分，其中东部凸起区域勘探程度较高，西部的阜康凹陷区域勘探程度低。

研究区受构造演化影响，地层厚度变化较大，不同层位的残留地层展布范围差异大。研究区凹陷区域发育二叠系全套地层，沉积中心处自上而下依次沉积金钩组（P1j）、将军庙组（P2j）、平地泉组（P2p）、梧桐沟组（P3wt）地层。

2层序界面识别

通过地震反射终端特征识别削截、上超、下超、顶超四种接触关系，均可以作为层序界面的识别标志[3]。

2.1二叠系顶界面（P/T）二叠系顶部（P/T）界面是一个层序界面，界面之下发育P3wt地层，之上沉积三叠系底部T1j地层。通过地震剖面上对此界面的识别，界面上下的地震反射特征区别明显，界面之上三叠地

层地震反射轴的连续性较好，振幅较强，界面之下二叠系地层

连续性明显变差。局部地区有特较明显的不整合接触地震反射特征，P/T界面之上发育上超，下发育较为明显的削截现象。据此可以识别出该层序界面（图1）。

2.2界面P2p/P3wt识别

P2p/P3wt是一个一级层序界面，对应了中二叠末期博格达山第一次隆升运动，梧桐沟组（P3wt）发育时期，造山运动强烈期，构造挤压强烈，地层挠曲变形导致基准面整体上升，梧桐沟组地层超覆于平地泉组地层之上，此不整合界面在研究区普遍发育。在地震剖面上，P2p/P3wt之下发育削截特征，P2p/P3wt界面之上发育上超特征（图2）。

2.3P2j/P2p界面识别

P2j/P2p界面是一个三级层序界面，主要在研究区凹陷区域发育，P2j/P2p界面之下为将军庙组地层，可见削截现象；P2j/P2p界面之上沉积平地泉组地层，可见上超现象（图3）。将军庙地层向东逐渐变薄，直至斜坡之上完全削截，平地泉组地层直接与石炭系地层不整合接触，地震剖面上可见石炭系火（转下页）

本次施工G02孔灰岩顶部73m以下部分层位岩芯破碎、裂

3

隙发育,降深17.42m时，涌水量531.19m/d，单位涌水量0.3529L/s.m，统降单位涌水量0.2151L/s.m。以往ZKS3500钻孔穿越了F1断层，在断层附近会形成一定范围富水的断裂破碎带，因而其涌水量较大，当降深为7.92m时，涌水量达1337.m3/d，单位涌水量达1.955L/s.m，统降单位涌水量达1.8L/s.m。以上2孔为中等富水性-强富水性。

综上，该含水岩组断层、破碎带附近富水性中等-强，其余大多地段富水性弱，水化学类型以HCO3·Cl—Na、HCO3·SO4—Na·Mg·Ca型水为主，矿化度400～2352mg/L。

3井田水文地质类型

本区的4号煤层以上及以下主要含水层水位标高均在+830.78m以上,黄河天桥水电站蓄水位在834m。而区内4号煤层底板标高在+860～480m，大于830m仅在井田东南角，面积很小，几乎全部低于830m；8号煤层底板标高在810-440m，因此主采煤层均位于区内主要含水层水位之下。煤系地层碎屑岩类孔隙裂隙承压水是主采煤层的直接充水水源，其中3号煤上覆砂岩、4号煤上覆砂岩、8号煤层上覆砂岩、9-2号煤上覆砂岩、10-1上覆砂岩、10-2号煤层上覆砂岩及11号煤层上覆生物碎屑灰岩是主要含水层位，其它含水层为主采煤层的间接含水层。

综上所述，4号煤层以上及以下含水层单位涌水量q＜0.1l/

但充水岩层分布面积广，主要以石炭系和二叠系砂岩裂隙(s.m)，

水充水为主。但井田边界北东邻皇甫川，南邻黄河，西南邻清水川，在开采条件下，易导通地表水。水文地质边界较复杂，水文地质类型确定为二类二型；随着开采深度的增加，9-2号以下煤层底板突水可能性增大，整个井田变为以奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层充水为主的矿床，水文地质类型确定为三类一型。

参考文献

[1]房佩贤,卫中鼎,廖资生.专门水文地质学[M].北京：地质出版社，1996,11：263-265.