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user: 3. 新安煤田水文地质条件 3.1. 新安井田地质构造情况 如图2，新安煤田为一走向NE、倾向SE的单斜构造形态。地层倾角一般为5˚~10˚。井田内断层稀少，落差小，构造简单，表明井田内地层连续性和完整性较好，各含水层因断层发生水力联系的概率较小。 图2. 新安煤田构造纲要图 新安煤田矿井浅部为煤层+150 m~−600 m等高线人为边界，浅部碳酸盐岩裸露区地下水得到补给后，沿地层倾向通过矿井浅部边界向深部径流；WN部、WS部岸上断层为义马水文地质单元同本区的分界线，属阻水边界；东北部为边界F29断层，与孟津矿相隔，断层走向近SN，倾向W，倾角65˚~70˚，西盘下降，东盘抬升，最大落差33 m，井田内地层相对下降，具有导水性质；矿井深部奥灰岩溶相对不发育，对地下水径流、排泄形成阻隔。 隐伏构造受到采掘影响后可形成导水通道，特别是煤层底板隐伏断层，可造成煤层底板隔水层减薄或使奥灰与L 7 灰岩沟通，致使奥灰具有突水的可能。如果顶板发育有隐伏断层，将下石盒子组及其以上砂岩含水层沟通都将增加间接充水含水层的矿井水补给来源。如： 新安煤田新安煤矿 1995 年 11 月 5 日 17时55分，在12采区下山12161工作面上巷掘进时，迎头有F3断层，落差4.4 m，发生突水。19时30分测得涌水量1068 m 3 /h，随后涌水量继续增加，7日17时20分达到最大4257 m 3 /h。虽经全力抢救，终因矿井排水能力不足，造成突水淹井事故，突水水源是煤层底板奥灰水。孟津煤矿于2013年4月11011工作面回采期间发生突水事故，最大涌水量1800 m³/h，稳定水量1600 m³/h，突水原因可能与隐伏构造导通奥陶系灰岩、太原组砂岩以及山西组砂岩有关。该工作面标高、隔水层厚度以及承受各含水层水压等情况与12011工作面相似 [ 3 ]。 3.2. 井田地质及水文地质 据《中国北方主要煤矿区水文地质图集》中的划分，新安煤田新安井田属于新安岩溶水系统，亦称新安水文地质单元。如图3，该水文地质单元北界为黄河北岸近EW向的石井河断层(F1)，断层南盘奥陶系地层与北盘二叠系地层对接，形成阻水边界；南界为NW~SE向的龙潭沟断层(F58)、新安向斜轴部，龙潭沟断层南侧属渑池岩溶水系统；西界为曹村以西出露的元古界石英砂岩，为相对隔水层，形成相对隔水边界；东界为常袋断层，断层西盘上升，东盘下降，为相对阻水边界。深部岩溶含水层垂深大于1000 m，岩溶不发育，形成相对封闭的独立水文地质单元，总面积约800 km 2 。新安井田位于该水文地质单元的深部滞留带，奥陶系地层埋深600 m~1000 m，富水性极不均一。 图3. 新安水文地质单元划分及补给条件示意图 本区奥灰岩溶含水层原有的补给水量，主要来自矿区西北部寒武–奥陶系地表裸露区的大气降水和河道的岩溶漏水区段，地下水的总流向是由西向东，流经新安矿井田并继续向东，最终排泄入黄河。小浪底水库蓄水后，这一带的黄河水位已由原来的+210 m标高提高到高位蓄水时期的+270.1 m，奥灰水地下径流的排泄点标高相应地抬升了60 m，水力梯度和流速也相应地发生变化，从而对奥灰水的补给、排泄和突水量产生一定的影响。 3.3. 新安煤田主要含水层 根据新安煤田矿区内的岩性、厚度、富水性、导水性及地层组合关系，由新到老共分为9个含水层。即：第四系孔隙含水层；三叠系刘家沟组砂岩裂隙含水层；二叠系上统石千峰组平顶山砂岩裂隙含水层；二叠系上统上石盒子组中、粗粒砂岩含水层；二叠系下统下石盒子组中、粗粒砂岩含水层；二叠系下统山西组砂岩含水层；石炭系上统太原组上段石灰岩岩溶含水层；石炭系上统太原组下段石灰岩岩溶含水层；奥陶系灰岩岩溶含水层 [ 3 ]。现将各含水层水文地质特征叙述如下： 1) 第四系孔隙含水层(I) 为冲、洪积相砂、卵石孔隙潜水含水层，主要分布在新安井田西北侧的畛河河谷，厚度0 m~40.00 m，平均12.00 m。岩性为砂砾石及卵石，分选性差，砾径20 mm~100 mm，次棱角及次圆状。受大气降水直接渗入补给，水位随季节而变化，富水性与大气降水密切相关。根据区内及周边机井抽水试验，单位涌水量1.67 L/s·m，水质类型为HCO 3 -Ca型，矿化度小于0.50 g/L。属于富水性中等的含水层，此孔隙潜水含水层，正常情况下，对煤层的开采影响不大。 2) 三叠系刘家沟组砂岩裂隙含水层(II) 最大保留厚度139.70 m，根据深部邻区“河南省新安煤田新义井田深部详查”资料显示，该含水层在地貌上形成不连续孤丘，局部节理裂隙发育，富水性弱。 3) 二叠系上统石千峰组平顶山砂岩裂隙含水层(III) 该含水层在矿区内裸露时呈单面山地貌。岩性为灰白色中、粗粒长石石英砂岩，节理发育。平均厚度55.68 m。该含水层含水性较好，据区域放水试验结果：单位涌水量2.557 L/s·m，渗透系数3.482 m/d。富水性强。 4) 上石盒子组砂岩裂隙含水层(IV) 由上石盒子组细~粗粒砂岩组成，厚度0 m~105.21 m，平均厚约60 m。据新安煤田精查报告资料，单位涌水量平均0.018 L/s·m，渗透系数平均0.0345 m/d。水化学类型一般为HCO 3 -Na型，矿化度0.395 g/L~0.574 g/L，pH值7.72~8.83，水温16℃左右，水质良好。富水性弱。 5) 下石盒子组砂岩裂隙含水层(V) 赋存多层灰、灰白色中粒~粗粒砂岩，裂隙不甚发育，平均厚度约71 m。区内2103、19016两孔分别于497.00 m、697.40 m发现漏水，冲洗液消耗量25.00 m 3 /h~12.60 m 3 /h；23021孔及风井检查孔抽水试验单位涌水量0.00319 L/s·m~0.00343 L/s·m，渗透系数0.0115 m/d~0.00886 m/d，地下水位标高+332.37~+344.56 m。新安煤矿钻孔抽水试验资料：单位涌水量0.0286 L/s·m~0.0106 L/s·m，渗透系数0.0594 m/d~0.0178 m/d，地下水位标高+364.19 m~+225.40 m。水化学类型为HCO 3 -Ca及SO 4 -Ca·Na类型水，矿化度0.61 gL~1.60 gL，pH值7.90~8.00。该含水层富水性较弱，正常情况下对矿井的安全不会构成威胁。 6) 山西组砂岩裂隙含水层(VI) 为二 1 煤层顶板直接充水含水层，平均厚度约43 m，由二 1 煤层顶部的大占砂岩、香炭砂岩和二 4 煤层顶板砂岩组成，多为中粒砂岩，大占砂岩平均厚度11.99 m，裂隙不发育。区内钻孔未见本层涌、漏水；2603'孔及主、副井检查孔抽水试验单位涌水量0.00181 L/s·m~0.000681 L/s·m、渗透系数0.0123 m/d~0.00344 m/d，水位标高+226.41 m~+349.88 m。新安煤矿钻孔抽水试验资料：单位涌水量0.0168 L/s·m~0.00025 L/s·m，渗透系数0.0665~0.000964 m/d，地下水位标高+324.48 m~+198.75 m。水质为HCO 3 -Ca类型，矿化度0.725 g/L~0.74 g/L，pH值7.80。综上可知，该含水层为二 1 煤层顶板直接充水含水层，因富水性较弱，易疏干，正常情况下对二 1 煤层开采不构成威胁。但受采掘活动影响，顶板以上隔水层被破坏时，该含水层可能和上部含水层沟通，生产过程中应加强监测。 7) 太原组上段灰岩岩溶含水层(VII) 由L 7 ~L 8 石灰岩组成，以L 7 石灰岩为主，平均厚度5.25 m。煤田内正村井田2601孔冲洗液严重消耗现象，2603'及23021孔抽水试验单位涌水量0.0786 L/s·m~0.0771 L/s·m，渗透系数0.566 m/d~1.22 m/d，地下水位标高+305.71 m~+330.22 m。据邻近浅部孟津煤田太原组混合抽水试验资料：单位涌水量0.000153~0.1906 L/s·m，渗透系数0.000328 m/d~1.29 m/d，地下水位标高+248.08 m~+330.22 m，水质类型HCO3-Ca·Mg·Na型水，矿化度0.2 g/L~1.4 g/L，pH值为7.6~8.8。 该含水层上距二 1 煤层底板8.11 m~17.14 m，平均约12 m，为二 1 煤层底板直接充水含水层，该层富水性弱–中等，导水性不均一，属岩溶裂隙承压水。因其静储量小，易于疏干，正常情况下对开采二 1 煤层影响较小，如遇构造破坏或底板隔水层厚度变薄，易与下部含水层发生水力联系，对开采煤层会影响 [ 4 ]。 8) 太原组下段灰岩岩溶含水层(VIII) 由L 3 ~L 4 石灰岩组成，岩性为灰–深灰色厚层状生物碎屑石灰岩，平均厚4.70 m。该层岩溶裂隙发育弱，裂隙多为方解石充填。据区外深部“河南省新安煤田新义井田深部详查”1501、1101孔抽水试验：水位标高+213.69 m~+216.87 m，单位涌水量0.00017 L/s·m~0.000537 L/s·m，渗透系数0.000773 m/d~0.00853 m/d，地下水化学类型HCO3-(K+Na)·Ca型或HCO3-(K+Na)·Ca·Mg，矿化度0.395 g/L~0.439 g/L，pH值7.4~8.06，水温24℃。 该含水层上距二 1 煤层底板为平均50 m，为二 1 煤层底板间接充水含水层，该层岩溶裂隙发育程度弱，富水性中等，导水性不均一，正常情况下对开采煤层影响小，如遇构造破坏或底板隔水层厚度变薄，对开采煤层会影响。 9) 奥陶系灰岩岩溶含水层(IX) 为灰、深灰色厚层状石灰岩，矿井范围内顶板埋深600 m~1000 m，最大揭露厚度130.82 m，水压5.5 Mpa；水温35.6℃。据正村勘探资料2603'及23021孔抽水试验钻孔单位涌水量0.0348 L/s·m~0.0330 L/s·m、渗透系数0.0414~0.0622 m/d、地下水位标高+228.61 m~+291.69 m。地下水化学类型为HCO 3 -Ca·Na及SO 4 -Ca·Na类型，矿化度0.89 g/L~1.44 g/L，总硬度401 mg/L~690 mg/L，pH值7.70~7.80。该含水层为二 1 煤层底板间接充水含水层，补给水源充足。依据试验2603'及23021孔抽水试验资料，结合区域水文地质综合分析，奥陶系灰岩岩溶含水层应属于强富水含水层，富、导水性极不均一，本层对矿井的安全生产存在严重的威胁。 3.4. 新安煤田主要隔水层 本区自上而下共分四个隔水层，分述如下： 1) 二叠系山西组以上隔水层 由二叠系上、下石盒子组、石千峰组和三叠系刘家沟组各砂岩含水层之间的泥岩、砂质泥岩和粉砂岩组成，岩性致密，层位较稳定，平均厚度约580 m，隔水性能良好，可以阻止上、下含水层的水力联系，能够起到良好的隔水作用。 2) 二 1 煤层底板隔水层 系指二 1 煤底板至太原组上段灰岩顶界之间，岩性为砂质泥岩、泥岩、条带状粉细砂岩，厚2.00 m~11.14 m，平均6.67 m，层位较稳定，隔水性能好，但因其厚度较小，且由于构造挤压常有较大的起伏，在开采二 1 煤层条件下，其强度难以抵抗底板含水层中的水压时，将失去隔水作用。 3) 太原组中段隔水层 岩性主要由黑色致密状泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩组成，平均10.50 m，上距二 1 煤层约20 m，岩性致密，层位稳定，分布广，隔水性较强，正常情况下，可阻隔太原组上、下段灰岩水发生水力联系。该层中部有胡石砂岩，正常情况下不含水，但在局部岩层薄弱地段或断层导通的情况下，有可能失去隔水作用。 4) 本溪组隔水层 由铝质泥岩、铝质岩及砂质泥岩组成，层厚6.89 m~15.30 m，平均10.96 m，层位稳定，岩性致密，为良好隔水层。正常情况下可以阻止奥陶系灰岩水和上部含水层地下水之间的水力联系，但在在隔水层厚度变薄或构造破坏的情况下，局部会失去隔水作用。