王西泉

(陜西省煤田地質局一八五隊，陜西 榆林719000)

榆神礦區(qū)是陜北煤炭基地的核心開發(fā)區(qū)，目前已經建成了榆樹灣、錦界、涼水井等大型煤礦，均位于禿尾河沿岸區(qū)域，這些煤礦的建成，為國家能源安全提供了大量優(yōu)質煤炭資源，同時，也不可否認，這幾座煤層埋藏淺的煤礦開采，面臨采煤對地下水含水層結構破壞的重大難題，尤其是錦界煤礦等，礦井涌水量很大，采煤對區(qū)域唯一具有供水意義和生態(tài)價值的薩拉烏蘇組含水層影響大，如何實現保水采煤和綠色礦區(qū)目標，是榆神礦區(qū)當前及今后長期面臨的現實，為此，許多學者開展了大量研究工作，范立民提出了合理選擇開采區(qū)域和選擇恰當的采煤技術的保水采煤實現途徑，王雙明、范立民等研究了采煤控制薩拉烏蘇組地下水位合理埋藏深度，并開展了保水采煤技術推廣，取得了重要進展，范立民、蔣澤泉等從不同角度研究了榆神礦區(qū)礦井充水因素及涌水量預測。榆神礦區(qū)小保當二號井田，煤層埋藏略深，通過采煤方法的選擇，基本可以實現保水采煤目標。本文介紹了井田主要含水層水文地質條件和隔水層隔水特性，為煤礦合理開發(fā)提供了基礎資料。

1 含水層特征

1.1 薩拉烏蘇組孔隙潛水含水層(Q3s)

主要分布在井田內地勢相對低洼處，多被風積沙掩蓋，與其構成同一含水層，極易接受大氣降水補給。巖性上部以灰黃、灰褐色粘土質粉細沙為主，中上部夾有褐黃色、亮黃色中沙，下部以灰色亞沙土為主，具水平薄層理，疏松、分選較好。由于沉積時受古地形制約，厚度差異較大，一般在古溝槽及低洼地中心較厚。由第四系沙層厚度及含水層厚度等值線圖(見圖1、圖2)可看出，風積沙與薩拉烏蘇組厚度一般24 m，最大厚度66.43 m，沙層幾乎覆蓋全區(qū)，低洼區(qū)堆積厚，梁峁區(qū)薄，井田內西南部厚，東部薄的特點。井田內水位埋深0～10.60 m，灘地水位一般埋藏較淺，含水層厚度受下伏地層頂面形態(tài)的制約，其厚度變化大。先期地段處于分水嶺西南部，含水層厚度20～40 m，最厚可達66.64 m(XE4鉆孔)。

圖1 沙層厚度等值線圖

圖2 松散沙層含水層厚度等值線圖

據鉆孔抽水資料，平均單位涌水量0.066 75～0.161 0 L/s·m，統(tǒng)降統(tǒng)徑單位涌水量 0.028 22 ～0.109 5 L/s·m，平均滲透系數1.142 2～1.305 8 m/d，該含水層抽水成果見表1。

表1 薩拉烏蘇組含水層抽水試驗成果表

在富水性劃分和范圍圈定上，采用鉆孔統(tǒng)徑統(tǒng)降單位涌水量并結合含水層厚度進行適當圈定。經綜合確定，松散沙層富水性為弱～中等。中等富水區(qū)主要分布于井田西南部的灘地北部的臭柏保護區(qū)一帶，含水層厚度較大;弱富水區(qū)主要分布于分水嶺附近。本次對XE9號孔松散層進行了一層次擴散法測井。所測曲線反映明顯、界面清晰均符合規(guī)范要求(見圖3)。

圖3 風化基巖厚度等值線圖

1.2 風化巖基巖裂隙承壓水含水層

井田內風化巖平均厚度43.05 m，最厚78.32 m(XE10鉆孔)，最薄5.85 m(XB17鉆孔)，厚度分布見圖4。由于受風化后其顏色較復雜，多為灰黃色，黃綠色，黃褐色等，風化巖中巖體結構較疏松破碎、風化裂隙發(fā)育，含水巖性以中、細粒砂巖為主。其富水性受地形地貌、上覆含水層特征、風化程度及基巖巖性制約。有一定含水性，富水性弱至中等。在井田的中西部，尤其是先期開采地段，它與第四系薩拉烏蘇組之間有厚度較大的紅土隔水層，但在井田西北部及東部，土層厚度較薄。在鉆孔XE23附近，紅土層厚度為0，在鉆孔XE30、XE6、XE14、XE16、XE23、XE29、83、P139、P172 所圈范圍以西、以北地段，紅土層厚度小于10m，紅土屬半膠結巖類，尚具有一定的風化及構造裂隙。在該區(qū)的基巖風化裂隙帶含水層通過紅土天窗及薄層紅土裂隙與上覆厚度較大、富水性較強的松散層沙層含水層相溝通。其富水性中等，其余地段富水性弱。

1.3 基巖裂隙承壓水含水層

侏羅系中統(tǒng)安定組因受后期剝蝕由西向東逐漸變薄，無出露，上部遭受風化。井田范圍內安定組55.84～297.87 m，平均厚度136.86 m，巖性以紫紅色、暗紫色、紫雜色泥巖、粉砂巖為主，中部和底部為紫紅色、紫灰色巨厚層狀粗粒、中粒、細粒長石雜砂巖、長石巖屑砂巖、富云母細粒長石砂巖，富水性弱，具承壓性。

侏羅系中統(tǒng)直羅組全區(qū)分布，地表未出露，其厚度53.44～160.36 m，平均厚度112.44 m。巖性上部以灰綠色、蘭灰色團塊狀泥巖、粉砂巖為主，夾細粒長石砂巖，下部為灰白色中、粗粒長石砂巖夾灰綠色泥巖、粉砂巖，裂隙不發(fā)育，富水性弱，具承壓性。

本階段對安定組及直羅組進行了混合抽水，據鉆孔抽水資料，含水層厚度 96.48～217.97 m，平均單位涌水量0.045 8 ～0.066 0 L/s·m，統(tǒng)降統(tǒng)徑單位涌水量 0.055 57 ～0.085 78 L/s·m，平均滲透系數 0.017 81 ～0.036 123 m/d，礦化度 0.309 ～0.428 g/L。

1.4 侏羅系中統(tǒng)延安組裂隙承壓含水層

延安組全區(qū)分布為井田的含煤地層，地表未出露，其厚度 264.69 ～326.14 m，平均厚度 288.91 m。含水層巖性主要為中、細粒砂巖，局部粗粒砂巖，泥質膠結或鈣質膠結，結構致密，裂隙主要為水平或波狀層理面及稀少的巖體節(jié)理。裂隙密閉或被方解石充填。

根據抽水試驗，延安組第五段平均單位涌水量0.001 32～0.007 37 L/s·m，統(tǒng)經統(tǒng)降單位涌水量 0.000 552 ～0.050 89 L/s·m，滲透系數 0.003 384 ～0.022 96 m/d，富水性弱;延安組段平均單位涌水量0.003 289～0.046 6 L/s·m，統(tǒng)經統(tǒng)降單位涌水量0.002 357 ～0.014 06 L/s·m，滲透系數0.001 962 ～0.007 803 m/d，各含水巖段富水性均弱。

2 隔水層

區(qū)內的隔水層主要是新近系保德組紅土。其次基巖中的泥巖和粉砂巖。

2.1 新近系保德組紅土隔水層

新近系保德組紅土零星出露于井田的呼貝特拉界、瑤梁等地。因第四紀剝蝕，其厚度變化大，據鉆孔揭露，厚度為0～93.22 m，平均厚度29.16 m，總體變化趨勢南部厚，最厚可達93.22 m，西、北部薄(厚度小于10 m)，在 XE23號鉆孔附近紅土缺失。呈棕黃色，以亞粘土為主，含鈣質結核，具柱狀節(jié)理，風化后呈鱗片狀剝落，層面具鐵質浸染及白色鈣質網紋，夾數層鈣質結核。紅土一般結構致密 ，半堅硬狀。據鄰區(qū)資料，該層含水微弱，透水性差，為弱透水層。

保德組紅土隔水層的含水，主要存在于鈣質結核層中，特別是該層底部礫石層與風化裂隙承壓水連通，故局部地段該層有含水現象，甚至中等富水，但保德組紅土總體是隔水層。在瑤梁及石步梁一帶，該地居民從該層中取水飲用，水量較小，且隨季節(jié)變化較大，在枯水期，水量甚微，常不能滿足人畜飲用。據以往水質分析成果，其水化學類型為HCO3－Ca型，礦化度 0.353 ～0.477 g/L。

2.2 侏羅系泥巖和粉砂巖隔水層

正?；鶐r中的泥巖和粉砂巖粘塑性較強，泥巖采動后容易冒落，采動時泥巖和粉砂巖冒裂帶發(fā)育高度較小，裂隙導水性也差。具有一定的隔水性能。

3 結語

(1)榆神礦區(qū)小保當二號井田主要含水層是薩拉烏蘇組，含水層厚度20～40 m，最厚可達66.64 m(XE4鉆孔)，鉆孔平均單位涌水量0.066 75～0.161 0 L/s·m，平均滲透系數1.142 2 ～1.305 8 m/d。風化巖含水層平均厚度 43.05 m，最厚78.32 m(XE10鉆孔)，最薄5.85 m。新近系紅土隔水層厚度變化大，據鉆孔揭露，厚度為0～93.22 m，平均厚度29.16 m，總體變化趨勢南部厚。

(2)論述了小保當二號井田水文地質條件，建議在煤礦開采前，進一步查明含水層及隔水層組合特征，研究采煤對含水層的影響，提出合適的采煤方法，確保采煤與環(huán)境保護的統(tǒng)一。

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