陽(yáng)城井田水文地質(zhì)特點(diǎn)探析論文
1 區(qū)域水文地質(zhì)特征
陽(yáng)城井田在區(qū)域構(gòu)造位置上處于魯西南棋盤格式構(gòu)造的東北部，東為孫氏店斷層，西為嘉祥斷層，南為鄆城斷層，北為汶泗大斷層所圍截。據(jù)石油部門的資料，該井田處于汶上凹陷內(nèi)，汶上凹陷的東邊是寧陽(yáng)凹陷，西邊是布山凸起，拳鋪凹陷，南邊自東往西是兗州凸起，濟(jì)寧凹陷和嘉祥凸起。汶上凹陷的北邊是東平凸起，再往北就是泰山凸起帶，因此汶上凹陷在區(qū)域上是一個(gè)半封閉的水文地質(zhì)單元。見(jiàn)圖 1.
2 井田水文地質(zhì)特征
陽(yáng)城井田處于汶上凹陷區(qū)的西北角，北面、東面、和南面為汶泗支斷層F2及F1、F3所圍截，西面是煤系地層露頭。
F2斷層落差> 500m,F3斷層落差> 2000m,可能為嘉祥斷層或嘉祥支斷層。F1斷層為井田東部邊界斷層，落差> 1000m,東盤上升，新生界以下下古生界地層出露。井田的北邊、東邊、南邊邊界以外推測(cè)均為下古生界寒武、奧陶系地層。就地下水的徑流補(bǔ)給特征而言，井田基巖含水層系統(tǒng)在水平方向上具有較好的側(cè)向補(bǔ)給條件。
3 含水層及隔水層
3.1 第四系
井 田 內(nèi) 鉆 孔 揭 露 厚 度 197.30~337.10m, 平均 225m. 結(jié) 合 地 震 資 料， 第 四 系 松 散 層 厚 度150~350m,一般厚度 250m.依據(jù)巖性組合及含隔水特征，自上而下可分為上、中、下三組。陽(yáng)城井田內(nèi)第四系松散層中均有多層穩(wěn)定的黏土隔水層，這就有效地隔絕了地表水、大氣降水對(duì)基巖含水層的直接補(bǔ)給，也隔絕了第四系松散層上、中、下各組之間的水力聯(lián)系。
3.2 石盒子組
孝婦河泥巖段和奎山砂巖段厚 0~455.00m,由雜色泥巖、灰色粉砂巖等隔水層與灰綠色細(xì)砂巖含水層組成。砂巖含水層 1~27層，平均砂泥巖厚度比為 0.53;底部“奎山砂巖段”的中細(xì)粒砂巖、中粗砂巖及含礫粗砂巖，厚度2.80~25.65m,平均 10.17m.“奎山砂巖段”為弱含水層，距 3 煤層平均 278m,一般不會(huì)對(duì) 3 煤層開(kāi)采產(chǎn)生直接影響。
萬(wàn)山泥巖段與黑山砂巖段厚 0~226.00m,上部萬(wàn)山泥巖段為厚層雜色泥巖，灰綠色、灰紫色粉砂巖等，其中夾中細(xì)粒砂巖；下部淺灰色中粗粒砂巖、中厚層雜色泥巖、灰至灰綠色粉砂巖、泥巖等。全組砂巖含水層與泥巖、粉砂巖隔水層不等距相間，砂巖含水層有 10 層左右。底部黑山砂巖段分選性較差，灰至灰綠色中粗砂巖或含礫粗砂巖（分界砂巖），厚 1.27~17.50m,平均 5.29m,該段砂巖屬弱含水裂隙含水層。黑山砂巖段下距 3 煤層 42.73~92.43m,平均 65.00m.
3.3 山西組
厚 66.00~110.00m,平均 92.00m.由砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成。砂巖含水層與泥巖粉砂巖隔水層相間，全組砂巖一般 6 層，砂巖、泥巖厚度比 0.54.對(duì) 3 煤層開(kāi)采有影響的直接充水含水層是3 煤頂板砂巖，統(tǒng)計(jì) 3 煤層頂部 80m 以內(nèi)的砂巖有3~12 層，平均 6 層，總厚度 13.80~48.10m,平均厚度 31.69m.山西組 3 煤層頂板砂巖含水性弱，有一定的動(dòng)儲(chǔ)量，但補(bǔ)給較差。
3.4 太原組
厚度 160.00~175.00m,平均 165.00m,由多層薄層石灰?guī)r溶裂隙含水層，細(xì)砂巖裂隙含水層及粉砂巖、黏土巖隔水層以及多層薄煤層組成。其中對(duì)開(kāi)采3煤、16煤、17煤有影響是三灰、十下灰和十一灰。
三灰厚2.21~5.00m,平均4.01m,富水性不均一，距 3 煤層 49.00~58.00m,平均 54.00m,其間含水層不發(fā)育，含隔水層厚度比 0.18~0.43,平均 0.29m.
十下灰和十一灰分別是 16 煤和 17 煤的頂板。十下灰平均厚度 5.50m, 十一層灰?guī)r平均厚度 1.26m.這兩層灰?guī)r富水性均為弱 ~ 較弱，其本身在開(kāi)采 16 煤、17 煤時(shí)充水影響不大，真正對(duì)開(kāi)采 16 煤、17 煤造成威脅的是下伏區(qū)域性強(qiáng)含水層奧陶系灰?guī)r。
3.5 本溪組
厚度 25.00~30.00m.上部為薄層石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，下部為泥巖、黏土巖、鐵質(zhì)泥巖。鉆孔簡(jiǎn)易水文消耗量 0~0.12m3/h,井田內(nèi)未見(jiàn)漏水鉆孔，結(jié)合區(qū)域資料，正常情況下，本溪組可視為相對(duì)隔水層段。
3.6 奧陶紀(jì)馬家溝組
為中厚層狀石灰?guī)r等，奧陶系灰?guī)r是區(qū)域性強(qiáng)含水層，但富水性不均一。
4 斷層導(dǎo)水性
斷層導(dǎo)水性取決于諸多因素，主要是斷層的性質(zhì)、落差、斷距大小、斷層帶的物質(zhì)組成、破碎程度及膠結(jié)狀態(tài)等。其次是斷層兩盤的巖性，主要含水層的富水性，水頭值的大小；另外，采掘活動(dòng)也能改變斷層的導(dǎo)水性。
陽(yáng)城井田構(gòu)造復(fù)雜程度中等，地震解釋斷層124 條，地質(zhì)綜合采用 67 條，其中落差大于 50m的 45 條，落差小于 50m 的 22 條（見(jiàn)圖 2）。按斷層的走向可分為三組，NE 向、NW 向及 EW 向，其中 NE 向最為發(fā)育，如井田內(nèi)的 F1、季莊斷層、陽(yáng)城壩斷層，延展距離長(zhǎng)，落差大。根據(jù)區(qū)域性的斷層力學(xué)特征，NE、NW 走向的斷層多為壓扭性或張扭性，而壓性、壓扭性斷層往往具有阻水性質(zhì)，張扭性斷層雖具有導(dǎo)水性質(zhì)，但主要還是決定于斷層兩盤的巖性。當(dāng)斷層呈階梯狀同向排列時(shí)，位于斷層上盤的 3 煤層就與下盤的太原組灰?guī)r，奧陶系灰?guī)r相接近或?qū)诮佑|。當(dāng)斷層相向及相背組合成地塹或地壘時(shí)，位于地塹內(nèi)的 3 煤層及位于地壘外側(cè)的 3 煤層，在斷層落差大于 50m 時(shí)，其與煤層對(duì)口相接的即為太原組灰?guī)r或奧陶系灰?guī)r含水層。
5 充水因素分析
陽(yáng)城井田裂隙發(fā)育程度有由淺向深部逐步減弱的.規(guī)律，同一含水層的富水性在垂直方向上同樣存在著淺強(qiáng)深弱的分帶特點(diǎn)。
對(duì)開(kāi)采 3 煤層的直接充水含水層是 3 煤層頂板砂巖，就砂巖層本身而言，含水性較弱。當(dāng)通過(guò)基巖風(fēng)化帶，采掘活動(dòng)后的導(dǎo)水裂隙帶從第四系下組古河道砂礫層和其它含水層獲得補(bǔ)給，這取決于滲透途徑的長(zhǎng)短，砂巖裂隙的發(fā)育程度。通常情況下，工作面水量很小，有時(shí)頂板砂巖還賦有少量脈狀裂隙水，少數(shù)工作面開(kāi)采時(shí)引起頂板脫落，脈狀裂隙水泄出，造成工作面充水，因無(wú)水源補(bǔ)給而易于疏干。
地質(zhì)構(gòu)造對(duì)礦井涌水的影響是復(fù)雜的，是由多種因素決定的，當(dāng) 3 煤頂?shù)装迳皫r與灰?guī)r含水層因斷層對(duì)接，則形成以砂巖為導(dǎo)水通道，以灰?guī)r水為側(cè)向補(bǔ)給源的充水因素。當(dāng)斷層斷薄 3 煤層與三灰的正常間距，三灰水頭值超過(guò)“安全水頭值”,巖溶水就直接被導(dǎo)通而造成突水。3 煤底到 3 灰之間多為粉砂巖及泥巖，開(kāi)采 3 煤層，-750m 水平時(shí)，三灰水對(duì) 3 煤底板的水頭壓力為 7.8MPa,當(dāng)其它不利因素（巖體完整性，間距等）同時(shí)具備時(shí)，這種情況下是較容易突水的。3煤底板到三灰間距正常，但底板下有隱伏巖溶陷落柱時(shí)，發(fā)生突水往往不易察覺(jué)。通過(guò)頂板砂巖段的斷層，一定條件下也可造成第四系下組砂礫層水對(duì)頂板砂巖的直接充水。
6 結(jié)論
陽(yáng)城井田處于一個(gè)半封閉的水文地質(zhì)單元內(nèi)有側(cè)向補(bǔ)給的開(kāi)放塊段。第四系松散層中有多層穩(wěn)定的厚層黏土層；煤系地層又由多層含隔水層相間組成，含水層總厚度小于隔水層，地下水垂直方向滲流差，徑流滯緩。地下水徑流不暢，補(bǔ)給不良。開(kāi)采 3 煤層直接充水水源為頂板砂巖裂隙水，主要補(bǔ)給來(lái)源是奧陶系石灰?guī)r水、太原組石灰?guī)r水及第四系下組砂礫層水，途徑是通過(guò)基巖風(fēng)化帶以及斷層帶使上下含水層對(duì)口相接或相近，滲透補(bǔ)給煤層頂板砂巖含水層。結(jié)合 3 煤層頂板砂巖漏水情況和水文地質(zhì)試驗(yàn)資料，在開(kāi)采 3 煤文地質(zhì)條件應(yīng)屬裂隙水礦床簡(jiǎn)單 ~ 中等類型。十下灰和十一灰分別是 16煤和 17 煤的頂板，其富水性均為弱-較弱，本身對(duì)開(kāi)采 16 煤和 17 煤時(shí)充水影響不大，兩層煤的直接底板均以泥巖為主，隔水性較好。真正對(duì)開(kāi)采 16煤和 17 煤造成威脅的是下伏富水性強(qiáng)的奧陶系灰?guī)r，其距 17 煤約 50m.因此，開(kāi)采 16 煤和 17 煤水文地質(zhì)條件應(yīng)屬裂隙巖溶水礦床中等類型。
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