崔邦軍，王西泉，蔣澤泉

(陜西省煤田地質(zhì)局一八五隊(duì)，陜西 榆林 719000)

0 前言

陜北榆神府礦區(qū)廣泛分布有一套河湖相沉積的薩拉烏蘇組，巖性以細(xì)砂、中砂為主，厚度差異較大，一般在古溝槽及低洼中心沉積最厚，如陜西神木縣前石畔井田內(nèi)的瓷窯灣煤礦，在約4 km2的范圍內(nèi)，薩拉烏蘇組厚度由0 m增加到61 m，而有些至分水嶺處尖滅。薩拉烏蘇組分布區(qū)與侏羅系煤層分布重疊，是河套地區(qū)最重要的含水層之一，不僅是維系沙漠生態(tài)環(huán)境的重要因子，也是區(qū)內(nèi)大型煤炭基地建設(shè)的主要供水水源，其水文地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境意義重大，也是保水采煤的保護(hù)對象。開展薩拉烏蘇組水文地質(zhì)學(xué)綜合研究，科學(xué)開發(fā)利用薩拉烏蘇組地下水，對于該區(qū)煤炭工業(yè)健康發(fā)展，具有重要意義。本文以陜北地區(qū)為例，研究了薩拉烏蘇組的分布、水文地質(zhì)特征，提出了保護(hù)薩拉烏蘇組地下水資源的途徑。［fxz2］

1 薩拉烏蘇組巖性及水文地質(zhì)條件分析

薩拉烏蘇組含水層水位埋藏較淺，一般在0.9～9.27 m左右?？傆^全區(qū)，薩拉烏蘇組沉積厚度受古地形的制約，各溝槽之間有相對的分水嶺。各溝槽或泉域均具獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，各溝槽或泉域之間的分界，與現(xiàn)在地表分水嶺一致。薩拉烏蘇組在榆神府區(qū)廣泛分布，但各礦區(qū)(井田)厚度差異較大。

1.1 新民區(qū)

該區(qū)薩拉烏蘇組厚度較小，多呈片沙狀分布，不連續(xù)，部分地段黃土出露，北部的袁家梁井田、郭家灣井田厚度略大，一般厚度為15 m，梁峁區(qū)較厚，山坡較薄。巖性為淺黃色亞砂土、亞粘土，水位埋藏較深，含水微弱，區(qū)內(nèi)僅出露泉點(diǎn)3個(gè)，流量0.08～0.155 L/s，屬弱富水含水層。由于受地形地貌及地下水流向的控制，在井田北部形成一個(gè)較大的第四系及基巖風(fēng)化帶集水盆地。

1.2 神木北部礦區(qū)

礦區(qū)北部的大柳塔、哈拉溝、石圪臺井田，分布厚度較大，形成了多個(gè)小型薩拉烏蘇組含水盆地。

(1)柳根溝泉域:位于石圪臺井田中部，占據(jù)了石圪臺井田的大部分范圍，薩拉烏蘇組最大厚度65 m，泉域中心地帶地下水水位埋深0.55～5.00 m，富水性強(qiáng)到中等，地下水以柳根溝泉水排泄，泉群日平均流量5 336.40 m3/d，是神東礦區(qū)開發(fā)初期的主要水源之一。

(2)哈拉溝泉域:薩拉烏蘇組最大厚度55 m，含水層厚度10～30 m，該區(qū)域施工有3個(gè)水文鉆孔，鉆孔單位涌水量分別是 1.05、0.1231、0.0839 L/s·m，滲透系數(shù) 0.2314 ～ 5.10 m/d，富水性中等～強(qiáng)(泉域中心)，是神東礦區(qū)的主要供水水源地之一。

(3)瓷窯灣地段:范圍很小，但薩拉烏蘇組厚度變化很大，最大厚度67.04 m，Z37號鉆孔進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，含水層厚度 35.99 m，抽水降深 8.34 m，單位涌水量 0.7004 L/s·m，滲透系數(shù)2.038 m/d，富水性強(qiáng)，與附件的順溝渠水庫水力聯(lián)系密切。值得提及的是，“保水采煤”的思想最早就源于此地，1990年4月20日和12月28日，在此處建設(shè)的瓷窯灣煤礦(45萬噸/年)，主巷道掘進(jìn)過程中，發(fā)生頂板冒落，大量的沙子潰入井巷，使該區(qū)域地下水水位迅速下降，順溝渠水庫干涸，附件植被退化、枯萎幸虧該礦及時(shí)采取封堵巷道的措施，才避免了更大的“生態(tài)災(zāi)難”。范立民(1992)研究了該區(qū)域水文地質(zhì)條件，提出了加強(qiáng)采煤水資源保護(hù)的建議。

(4)檸條塔井田(考考烏蘇溝以南):薩拉烏蘇組厚度較大，形成了厚度0～47.25 m，一般10～15 m左右，低洼區(qū)堆積厚，梁峁區(qū)薄。在肯鐵令河和分水嶺附近零星缺失，沉積厚度與中更新世晚期古地形相一致。水位埋深2.8～16.2 m。沙層結(jié)構(gòu)松散，大孔隙，透水性強(qiáng)，易于接受大氣降水補(bǔ)給，儲集條件良好。地下水的賦存受古地形的嚴(yán)格控制，地下水在側(cè)向運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)給下伏含水層，尤其是燒變巖主要靠薩拉烏蘇組地下水的轉(zhuǎn)化補(bǔ)給，是區(qū)內(nèi)主要含水層和透水層。中南部原肯鐵令區(qū)水泉22個(gè)，單泉流量為0.039～14.319 L/s，總流量為56.624 L/s。據(jù)水文孔抽水試驗(yàn)，涌水量為 0.018 ～8.531 L/s，單位涌水量為 0.0046 ～ 1.468 L/s·m，滲透系數(shù) 0.0448 ～25.524 m/d。礦化度為 0.177 ～0.219 g/L。北部區(qū)，涌水量為 1.046 ～ 8.531 L/s，單位涌水量為0.167 ～1.637 L/s·m，滲透系數(shù)為 2.334 ～25.224 m/d?？偟目矗辈繀^(qū)即考考烏素溝及其支溝沿岸，南部蘆草溝沿岸，含水層厚度大、巖性粗、孔隙率高、水泉密度大、流量大，富水性相對較強(qiáng)，次為中部區(qū)，而南部區(qū)，含水層厚度較小，一般不足10 m，巖性細(xì)，含水微弱，一般水泉出露較少。

(5)紅柳林井田:松散層孔隙潛水含水層是由第四系風(fēng)積沙和第四系上更新統(tǒng)薩拉烏蘇組組成的孔隙潛水含水層，二者無明顯界線，厚度0～40.19 m，一般厚度9.58 m，透水性好，沙丘灘地不含水或含水微弱，溝谷斜坡洼地排泄區(qū)富水性中等，水位埋深 2.16～4.06 m，泉流量一般 0.014～1.519 L/s。最大的濕地泉群出露于五磅石溝溝腦，流量為7.734 L/s，富水性強(qiáng)，單井涌水量 14.34 L/s，而本井田大部分地段缺失，僅在蘆草溝，五磅石溝，毛驢灘溝腦處零星出露，填圖資料顯示，最大出露厚度19.89 m，巖性為灰黃色、灰褐色細(xì)—中沙。2－4號孔抽水試驗(yàn)，薩拉烏蘇組厚度51.09 m，經(jīng)24小時(shí)靜止水位觀測，水位穩(wěn)定在55.34 m，靜止水位低于松散層底界3.25 m，故松散層在井田東部黃土梁峁溝谷切割區(qū)不含水，為透水層;水文測繪資料顯示，薩拉烏蘇組在部分溝谷、溝腦低洼、沙丘灘地等小范圍分布，由于有較好的補(bǔ)給源，富水性較好，有泉出露，流量 0.114 ～5.648 L/s。富水性的強(qiáng)弱受地形起伏形態(tài)控制，在先期開采地段，由于受到溝谷的強(qiáng)烈切割，該層為透水層，富水性弱。

1.3 榆神礦區(qū)

薩拉烏蘇組在榆神礦區(qū)普遍分布，厚度變化較大，以錦界井田的青草界泉域、大保當(dāng)井田北部的彩兔溝泉域及榆樹灣井田的紅柳溝泉域?yàn)榇?，厚度大，富水性?qiáng)，是保水位的重點(diǎn)區(qū)域。

清水溝泉域:泉水流量3.21×104m3/d，主要含水層為薩拉烏蘇組，補(bǔ)給豐富，溝泉頭部灘地總匯入面積183 km3，多年平均入滲補(bǔ)給量8.31×104m3/d，是泉水流量的2.6倍。沙漠灘地區(qū)調(diào)節(jié)儲量平均為2.82×104 m3/d，野雞河補(bǔ)給量 5.70 ×104m3/d，兩者之和 8.22 ×104m3/d，是泉水流量的2.5倍，說明泉水的補(bǔ)給來源豐富。另外，從以往長觀資料看出，無論雨季或旱季泉水流量變化不大，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

紅柳溝與清水溝泉:特征大致相同，都接受大面積沙漠灘地地下水補(bǔ)給，逐漸匯集徑流于燒變巖之中，然后以下降泉形式從燒變巖中排泄。特別強(qiáng)調(diào)的是彩兔溝泉水雖然同清水溝泉水都是從燒變巖中出露，但其補(bǔ)給主要是接受地下水側(cè)向補(bǔ)給和部分大氣降水補(bǔ)給，其泉域內(nèi)含水層主要是延安組含水層。

黑龍溝、青草界、袁家溝泉域:含水層為薩拉烏蘇組沖湖積層孔隙潛水，泉水亦出露于該含水層中，流量大，補(bǔ)給面積大，補(bǔ)給量豐富，成因相近，且相距較近。

青草界泉域:位于礦區(qū)北部的錦界井田，主要分布于青草界溝以北，青草界溝以南呈條帶狀和零星片狀分布，溝北厚度一般10～30 m，最大厚度76.10 m，青草界溝之南一般10 m左右。沙層廣覆地表，結(jié)構(gòu)松散、地形地貌極易接受大氣降水補(bǔ)給。多為黃褐色細(xì)砂、中砂夾有粉砂及泥質(zhì)條帶透鏡體，底部局部含礫石。水位埋深1.20～6.00 m，局部最大22.70 m。含水層厚度 0 ～64.10 m。J607、J905、J1107 以及J407孔地帶含水層厚度一般大于30 m。富水性中等到強(qiáng)(表1)。目前，錦界井田已經(jīng)建成了一座年產(chǎn)10 Mt/a的特大型煤礦，正在進(jìn)行20 Mt/a技改，預(yù)計(jì)2011年達(dá)到20 Mt/a?，F(xiàn)該礦采完了4個(gè)工作面，礦井涌水量超過2 500 m3/h(60 000 m3/d)，是陜北侏羅紀(jì)煤田礦井涌水量最大的煤礦。

表1 薩拉烏蘇組含水層抽水試驗(yàn)成果表

禿尾河水系六大支溝泉均在沙漠及灘地地區(qū)，直接補(bǔ)給禿尾河，總開采量為19.88×104m3/d。這些溝泉水，單泉流量大、水質(zhì)好，易于利用。但因補(bǔ)給區(qū)主要處于相鄰礦區(qū)未來礦井布設(shè)地段，東部煤層埋藏淺，含水層在煤層上部，同樣煤層開采后發(fā)育的“三帶”對溝泉水源及補(bǔ)給區(qū)水文地質(zhì)條件產(chǎn)生不同程度的破壞和改變，同時(shí)礦區(qū)大量用水直接影響禿尾河下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展及生態(tài)環(huán)境保護(hù)，存在礦區(qū)用水與當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)及環(huán)保爭水的矛盾。故上述溝泉水只可作臨時(shí)水源，且只能部分利用。

1.4 爾林兔、中雞勘查區(qū)

水文地質(zhì)單元屬于紅堿淖內(nèi)流區(qū)及禿尾河上游補(bǔ)給區(qū)，薩拉烏蘇組含水層厚度較大，分布不均一，但普遍有發(fā)育，本區(qū)南部禿尾河源頭區(qū)的薩拉烏蘇組水文地質(zhì)剖面，薩拉烏蘇組厚度變化大，其厚度與古地形關(guān)系密切，古地形低洼處，厚度大，富水性也較強(qiáng)。

1.5 小壕兔、孟家灣區(qū)

該區(qū)域處于榆溪河上游，是薩拉烏蘇組厚度最大、分布最穩(wěn)定的區(qū)域，分布全區(qū)，出露于沙漠灘地區(qū)，灘地周邊區(qū)該含水層之上多被風(fēng)積砂覆蓋。含水層巖性在垂向上以中粒砂、細(xì)粒砂、粉細(xì)砂互層沉積為特征，薄厚不均，夾有粗粒砂層或薄層淤泥條帶。含水層底部多沉積有灰綠色粉砂，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，干后呈致密塊狀，厚度一般1～5 m。含水層巖性結(jié)構(gòu)疏松，孔隙率高，細(xì)砂一般為39.2%，中砂一般37.8% ～38.1%，透水性好，易接受大氣降水入滲補(bǔ)給，具有良好的儲水條件。含水層厚度受古地理?xiàng)l件制約，據(jù)鉆探、物探資料，區(qū)內(nèi)薩拉烏蘇組基地形態(tài)呈北高南低，局部低洼。由含水層厚度等值線圖顯示，區(qū)內(nèi)總體是北部，東北部，西北部勘察邊界一帶厚度較薄，向區(qū)內(nèi)厚度逐漸增大，并在區(qū)內(nèi)X3孔、99孔、D5線東部形成盆狀厚度較大區(qū)。最薄處位于東北角X14孔，厚度45.0 m，最厚處位于D5線西部，厚度160 m，灘地區(qū)水位埋藏較淺，一般1.00～2.00 m，沙梁沙丘區(qū)一般5～10 m，南部流動(dòng)沙丘區(qū)一般大于15 m。含水層富水性受巖性組合、厚度及古環(huán)境影響，差異較大。據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)資料:單位涌水量為 0.2606 ～3.8105 L/s·m，單孔出水量 304.3 m3/d～1 889.7m3/d，滲透系數(shù) 0.637 ～5.726 m/d。以爾林灘勘查區(qū)為例，可分為富水性極強(qiáng)、強(qiáng)、中等、弱四個(gè)分區(qū)，各區(qū)特征如下:

1)富水性極強(qiáng)區(qū):面積約70 km2，含水層厚度70 m左右，北部內(nèi)蒙境內(nèi)補(bǔ)給面積約400 km2，地下水向南徑流，屬潛水強(qiáng)度徑流帶，地下水水力坡度1.8‰～2.3‰，水位埋深1.30～2.40 m，據(jù)X11孔抽水試驗(yàn)資料，當(dāng)水位降深5.74 m，涌水量1 889.7 m3/d，統(tǒng)降統(tǒng)徑涌水量3292.3 m3/d。

2)富水性強(qiáng)區(qū):分布于富水性極強(qiáng)區(qū)外圍及X2、X5、X10一帶。富水性極強(qiáng)區(qū)外圍呈鏈狀，寬度2～5 km，長約10 km，面積約64 km2，含水層厚度 63.16～144.01 m，地下水水力坡度2.5‰ ～5‰。X2、X5、X10孔一帶呈條帶狀分布，東部以圪求河與五道河則分水嶺為界，帶寬2～4 km，長19 km，面積約66 km2，含水層厚度54.02～95.13 m，地下水水力坡度2.6‰～5‰。據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)資料，單孔出水量751～1 744 m3/d。統(tǒng)降統(tǒng)徑涌水量1 068.6～1452 m3/d。

3)富水性中等區(qū):主要分布在勘察區(qū)西部 X6、X3、X1號孔連線一帶和南部區(qū)，在東北部分布于富水性強(qiáng)至富水性弱兩區(qū)之間，該區(qū)面約 246 km2，含水層厚度 88.85～132.86 m，地下水力坡度一般5‰左右。據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)資料，單孔出水量825～967 m3/d，統(tǒng)降統(tǒng)徑出水量759～872 m3/d。

4)富水性弱區(qū):面積約14 km2，含水層厚度45 m左右，為分水嶺附近的徑流區(qū)，地下水水力坡度5‰左右。另一處分布于勘察區(qū)中部X4孔周圍，呈條帶狀，長8 km，寬2～2.5 km，含水層厚度130 m左右，水力坡度5‰左右。該區(qū)段鉆孔單孔出水量668～766 m3/d，統(tǒng)降統(tǒng)徑出水量225～252 m3/d。

綜上，薩拉烏蘇組厚度變化較大，分區(qū)性明顯，研究區(qū)東部厚度小，富水性弱，向西部逐漸增厚，富水性也變強(qiáng)。

2 結(jié)論

(1)薩拉烏蘇組在榆神府礦區(qū)分布不均勻，厚度變化較大，最大厚度位于榆溪河上游，最大厚度170 m，在神木北部礦區(qū)、榆神礦區(qū)，最大厚度位于錦界煤礦范圍內(nèi)的青草界泉域，最大厚度76 m，富水性強(qiáng)，在該區(qū)采煤，礦井涌水量大。

(2)薩拉烏蘇組含水層與下伏延安組煤系地層間距變化較大，瓷窯灣煤礦飲馬泉泉域最小只有 3.14 m，一般20～30 m。區(qū)內(nèi)流量大于10 L/s的泉水，均直接或間接發(fā)育于薩拉烏蘇組含水層，其中間接發(fā)育于薩拉烏蘇組的為延安組燒變巖地下水，補(bǔ)給來源是薩拉烏蘇組地下水，燒變巖是一個(gè)“臨時(shí)”儲存場所，易于疏干。

(3)薩拉烏蘇組含水層地下水水位是維系地表生態(tài)的重要指標(biāo)，采煤應(yīng)該予以保護(hù)，尤其是禿尾河沿岸，已經(jīng)規(guī)劃了一些井田，建議未建井的井田暫緩采煤，已經(jīng)建井的或投產(chǎn)的，應(yīng)該改進(jìn)采煤工藝，確保采煤不造成地下水水位的大幅度下降。

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