田曉明，展茂征

(1.平邑縣國土資源局，山東平邑 273300;2.山東省煤田地質(zhì)局第五勘探隊(duì)，山東泰安 271000)

農(nóng)乃廟井田位于錫林郭勒盟烏拉蓋管理區(qū)東北20 km，行政區(qū)劃隸屬錫林郭勒盟烏拉蓋管理區(qū)管轄。井田南北長約8.6 km，東西寬約5.4 km，面積46.25 km2。井田位于錫盟、興安盟和通遼市結(jié)合部，西北距國家二類陸路口岸珠恩嘎達(dá)布其150 km，南距全國大型露天煤礦——霍林河礦區(qū)及霍林郭勒市30 km、距通(遼)—霍(林河)鐵路90 km，東與全國著名旅游療養(yǎng)城市阿爾山市相距約200 km，東北距白(城)—阿(阿爾山)鐵路140 km。S101省道從該區(qū)穿過，交通較為便利①孟凡寫，內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟農(nóng)乃廟井田煤炭勘探報(bào)告，2006年。。

1 井田水文地質(zhì)概況

該區(qū)多年平均降雨量342 mm，蒸發(fā)量1 552 mm，地表有烏拉蓋河流經(jīng)井田南部，煤系地層巖性多為泥質(zhì)膠結(jié)的細(xì)、粉砂巖，礫巖。構(gòu)造形態(tài)為簡單的寬緩向斜，斷層較少，巖層傾角平緩。煤系地層被90多米厚的新近系和第四系所覆蓋。

1.1 井田主要含水層

井田主要含水層包含第四紀(jì)含水砂礫層、新近紀(jì)砂礫巖含水層，煤系地層礫巖、砂巖含水層，煤系基底火山凝灰?guī)r含水層。該區(qū)第四紀(jì)砂層、新近系砂礫巖、煤系間砂礫巖含水層，富水性不均一，同一含水層富水性相差較大。

1.2 隔水層

新近系上部泥巖段主要巖性為粘土，含細(xì)砂，柔軟，具可塑性，該層全區(qū)較穩(wěn)定，基本隔斷了第四紀(jì)砂層和新近紀(jì)礫巖含水層的水力聯(lián)系。但由于該區(qū)地層總體較松軟，且泥巖層含砂量較多，并不能完全隔斷上下含水層之間的水力聯(lián)系。

煤系地層中各層泥巖、粉砂巖基本隔斷了煤系各含水層間的水力聯(lián)系。據(jù)瞬變電磁勘探報(bào)告，上部煤系地層的水力聯(lián)系較差，其上下的富水區(qū)分布相差較大，隔水巖層的隔水性能較好。下部煤系地層的水力聯(lián)系較好，隔水巖層的隔水性能較差。

1.3 斷層含水性

該區(qū)沒有鉆孔揭露破碎帶，也未發(fā)現(xiàn)斷層附近鉆孔漏水或明顯消耗現(xiàn)象。

由于該區(qū)煤系地層主要為泥質(zhì)含量較高的軟巖，斷層帶物質(zhì)主要以泥質(zhì)物為主，具有一定隔水性能，含導(dǎo)水性微弱，從瞬變電磁物探資料分析，該區(qū)富水區(qū)與斷層發(fā)育基本無關(guān)聯(lián)性，也說明該區(qū)斷層富水性較差。

2 井田充水因素分析

2.1 相鄰礦井充水因素分析

該區(qū)東南30 km的霍林河煤田為中國五大露天煤礦之一，煤炭儲(chǔ)量超過100億t，現(xiàn)年產(chǎn)原煤2 000萬t以上。該區(qū)煤層埋藏較淺，煤系地層上部無新近紀(jì)礫巖含水層，主要補(bǔ)給水源為大氣降水，水文地質(zhì)條件簡單，水量較小。

2.2 井田邊界充水因素分析

該區(qū)四周基本均為煤系基底火山凝灰?guī)r構(gòu)成的低山丘陵，大致構(gòu)成了一個(gè)封閉邊界，地層本身裂隙不發(fā)育，富水性較弱，只接受大氣降水補(bǔ)給，順地勢徑流排泄到盆地邊緣低洼處，補(bǔ)給第四系潛水，對煤系含水層補(bǔ)給微弱，為弱透水邊界。僅該區(qū)東北部都蘭山與阿肋敖包山之間南北約2 km寬度的范圍為斯?fàn)柤拥墓藕哟布拔髂蠟跎⒌腊裆脚c烏珠爾呼舒山之間東西寬約4.5 km的范圍為烏拉蓋河的古河床，第四系潛水豐富，通過新近系含水層對煤系有微弱的間接補(bǔ)給。

2.3 礦井充水因素分析

該區(qū)在開采隱伏露頭附近煤層時(shí)，井巷工程可直接揭露新近紀(jì)礫巖含水層，礫巖水以頂板進(jìn)水方式直接涌入巷道，由于該層富水性較強(qiáng)，水量較大，對安全生產(chǎn)威脅較大，因此，對新近紀(jì)礫巖應(yīng)留足必要的安全隔水煤巖柱，不宜開采隱伏露頭附近的煤層［1］。開采盆地中間煤層時(shí)，由于煤層頂?shù)装逡话憔泻穸炔坏鹊哪鄮r粉砂巖隔水層，在正常情況下，新近紀(jì)礫巖水不會(huì)直接涌入巷道。在受采動(dòng)破壞的影響時(shí)，如果冒落裂隙帶達(dá)到新近紀(jì)礫巖時(shí)，礫巖水就順著冒落裂隙帶，以頂板淋水形式進(jìn)入巷道。

根據(jù)水文物探資料和鉆孔水文地質(zhì)資料分析，對煤層開采影響較大的新近系下部礫巖含水層富水性在盆地邊緣強(qiáng)，中間弱;而各個(gè)可采煤層厚度的普遍規(guī)律也是盆地邊緣薄，中間厚;在盆地中間煤層頂板隔水層發(fā)育厚度增大，這為在盆地邊緣，即煤層剝蝕面附近留設(shè)新近紀(jì)礫巖含水層的安全煤巖柱提供了基本條件。這也表明，在盆地沉積過程中，盆地邊緣粗碎屑物沉積多，沉積速度快，富水性強(qiáng);盆地中心細(xì)碎屑物多，沉積速度慢，富水性弱。

3 涌水量預(yù)測

根據(jù)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)方案，確定該區(qū)先期開采地段為5～9線間，第一水平為650 m，因此該次利用區(qū)內(nèi)勘探鉆孔資料，采用集水廊道法［2］承壓轉(zhuǎn)無壓公式及大井法承壓水公式2種計(jì)算方法［3］，對第一水平先期開采地段的礦井涌水量進(jìn)行預(yù)算。

3.1 集水廊道法

以先期開采地段開采邊界為集水廊道進(jìn)水?dāng)嗝?，?dāng)水位降至隔水層頂板以下時(shí)，充水含水層由承壓轉(zhuǎn)為無壓，故選用單側(cè)進(jìn)水的承壓轉(zhuǎn)無壓公式計(jì)算。

3.1.1 預(yù)算參數(shù)

因該區(qū)煤系地層砂礫巖含水層富水性不均一，用單一鉆孔抽水試驗(yàn)資料代表性不足。故綜合分析采用3－7，3－9，3－10，5－5，7－4號孔抽水試驗(yàn)資料作為涌水量計(jì)算依據(jù)，代表性較強(qiáng)。計(jì)算水平為650 m，計(jì)算面積為5～9線。水位標(biāo)高取5孔平均值865 m，其參數(shù)如下:

S=865.00 －650=215.00 m，第一水平水位降深;K=1.1277 m/d，滲透系數(shù)(5孔加權(quán)平均值);M=64.52 m，含水層厚度(5孔平均厚度);R=10S=2 283.15m，影響半徑;B=8 000 m，廊道邊邦總長(第 6，9，11，13 煤層采區(qū)上邦總長);h0=0，剩余水柱高度。

3.1.2 預(yù)算公式［1］:

3.1.3 預(yù)算結(jié)果

將上述參數(shù)代入公式:

3.2 大井法［2］

3.2.1 預(yù)算參數(shù)

計(jì)算水平為650 m，計(jì)算面積為5～9線，煤層底板等高線700～600 m間，按11煤層儲(chǔ)量估算圖，走向長 2 000 m，傾斜寬 1 100 m，面積2.2 km2，水位標(biāo)高取5孔平均值865 m，其參數(shù)如下:

3.2.2 預(yù)算公式

采用大井法承壓水公式:

3.2.3 預(yù)算結(jié)果

將上述參數(shù)代入公式:

以上涌水量數(shù)據(jù)包括煤系地層所有含水層水不包括第四紀(jì)砂層、新近紀(jì)礫巖、煤系基底火山凝灰?guī)r水。

考慮到該區(qū)煤系含水層基本以靜儲(chǔ)存量為主，含水層為砂礫巖，主要以井巷工程揭露的上邦及頂板砂礫巖滲水的形式進(jìn)入礦井。以大井法預(yù)算的礦井涌水量按井巷四周的進(jìn)水方式，數(shù)據(jù)可能偏大，故建議采用集水廊道法預(yù)算的礦井涌水量按GB8170《數(shù)據(jù)修約規(guī)則》修約為1 940 m3/h。

4 結(jié)論與建議

(1)通過分析井田充水因素，能夠更好地掌握礦區(qū)含水層分布情況，以期指導(dǎo)下一步的地質(zhì)工作。

(2)礦井開采和礦坑疏干排水為一長期漸變過程，涌水量預(yù)測僅依據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)資料進(jìn)行了先期開采地段正常涌水量預(yù)算。該涌水量是建立在一次性水位降深達(dá)215 m的前提下預(yù)算的，涌水量較大，但實(shí)際生產(chǎn)中降深是逐步降低的。

(3)該區(qū)煤系含水層以靜儲(chǔ)量為主，涌水量是按穩(wěn)定流的計(jì)算方法預(yù)算的，數(shù)據(jù)必然偏大，而且僅適用于礦井開采初期，后期應(yīng)根據(jù)實(shí)際礦井涌水量的變化情況進(jìn)行合理修改。

(4)建議將來繼續(xù)開展研究建井和開采階段的水文地質(zhì)工作，并加強(qiáng)“三帶”的觀測，完善井上下水文觀測網(wǎng)［4］。進(jìn)一步探測研究上部間接含水層對礦井開采及坑道系統(tǒng)充水作用的影響，確保安全生產(chǎn)。

［1］房佩賢.專門水文地質(zhì)學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1987.

［2］杜敏銘，鄧英爾，許模.礦井涌水量預(yù)測方法綜述［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2009，29(1):70 －73.

［3］薛禹群.地下水動(dòng)力學(xué)原理［M］.北京:地質(zhì)出版社，1986.

［4］陳葆仁，洪再吉.地下水動(dòng)態(tài)及其預(yù)測［M］.北京:科學(xué)出版社，1988.