郝晨亮

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

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準(zhǔn)東煤電二礦地下水含水層結(jié)構(gòu)特征分析

郝晨亮

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

隨著準(zhǔn)東煤田基地的發(fā)展，根據(jù)礦區(qū)開(kāi)采影響半徑并結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)區(qū)附近的地下水保護(hù)區(qū)和敏感點(diǎn)，急需對(duì)煤礦開(kāi)采可能造成的地下水影響的區(qū)域進(jìn)行評(píng)估。在對(duì)研究區(qū)自然地理、地質(zhì)條件詳查的基礎(chǔ)上，查明了研究區(qū)地下水含水層的結(jié)構(gòu)及富水性特征、埋深以及流量等參數(shù)，進(jìn)而為后期該地區(qū)地下地下水資源的開(kāi)發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

地下水；地質(zhì)條件；含水層特征；準(zhǔn)東煤電

準(zhǔn)東煤電二礦位于準(zhǔn)東煤田的中北部，奇臺(tái)縣城以北，距奇臺(tái)縣城140 km，距吉木薩爾縣城100 km，主體隸屬奇臺(tái)縣管轄，交通方便。準(zhǔn)東煤田大井礦區(qū)二號(hào)井田為一多邊形，北與一號(hào)井田為鄰，南到烏準(zhǔn)鐵路北線，以保護(hù)煤柱及產(chǎn)業(yè)帶公路為界，南北長(zhǎng)12.3～13.5 km，東與三號(hào)井田為鄰，西部與南、北兩個(gè)露天煤礦相鄰。礦區(qū)距離區(qū)域斷裂約有14.26 km，根據(jù)礦區(qū)開(kāi)采影響半徑并結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)區(qū)附近的地下水保護(hù)區(qū)和敏感點(diǎn)，以及煤礦開(kāi)采可能造成的地下水影響的區(qū)域。因此，為了解決煤田開(kāi)發(fā)對(duì)水資源的需求，本文在在參考相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上[1-5]，選取準(zhǔn)東煤電二礦地下水系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)研究區(qū)內(nèi)地下水的含水層結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了研究，進(jìn)而為后期煤田的開(kāi)發(fā)提供水文地質(zhì)依據(jù)。

1 研究區(qū)自然地理概況

1.1 地形地貌

研究區(qū)區(qū)域范圍處于準(zhǔn)噶爾盆地腹地偏東位置，卡拉麥里山南麓山前一帶，地貌形態(tài)為殘丘狀剝蝕準(zhǔn)平原與戈壁。海拔549～840 m，相對(duì)高差291 m，地勢(shì)總趨勢(shì)北高南低，平均地形坡度2°，除個(gè)別孤零山丘外，地形較平坦。

1.2 氣象水文

研究區(qū)屬大陸干旱荒漠氣候，年溫差和晝夜溫差較大，6-8月為夏季，氣候炎熱，白天氣溫常在40℃以上；11月～次年2月為冬季，氣候嚴(yán)寒。年平均降水量106 mm，年蒸發(fā)量1 202～2 382 mm，全年日照3 053 h，5～8月偶有雷陣雨，冬季積雪稀少。

研究區(qū)內(nèi)地表無(wú)常年水流，夏季降雨形成的暫時(shí)性水流向井田以南的凹陷盆地低洼處排泄。整個(gè)準(zhǔn)東礦區(qū)所在區(qū)域亦無(wú)常年地表水體存在，也未有較大的河流穿越，但由于北部新近系地層出露，使地下水位在此壅高，地下水蒸發(fā)較為強(qiáng)烈，形成低洼鹽堿地。此外，準(zhǔn)東煤電煤化工產(chǎn)業(yè)帶工業(yè)用水和部分生活用水主要由“500”水庫(kù)及輸水工程供水。

2 研究區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層巖性

研究區(qū)內(nèi)第四系廣泛分布，多處有白堊系下統(tǒng)吐谷魯群地層出露。由前期煤田勘探階段資料可知，勘查區(qū)內(nèi)含煤地層為下侏羅統(tǒng)八道灣組、中侏羅統(tǒng)西山窯組和中-上侏羅統(tǒng)石樹(shù)溝群?，F(xiàn)由老至新分述如下。

2.1.1 侏羅系

1)下侏羅統(tǒng)八道灣組

地表未出露，為一套河湖相—湖沼相沉積，以灰、深灰、灰綠色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖、粗砂巖為主，含煤1層，為A1煤層?？刂频貙雍?4.34 m，煤層厚0.30 m。底部以一層中厚層狀礫巖與下伏小泉溝群呈不整合接觸。

2)下侏羅統(tǒng)三工河組

地表未出露，為一套河流—湖泊相碎屑巖沉積，巖性以灰、淺灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖、泥巖、細(xì)砂巖為主，夾中砂巖、粗砂巖、砂礫巖。底部以一層中厚層砂礫巖與八道灣組呈平行不整合接觸，地層厚度88.14 m。

3)中侏羅統(tǒng)西山窯組

地表未出露，以沼澤相為主，巖性以灰白、淺灰、灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖、中砂巖、泥巖和煤層為主，夾少量泥巖、含炭泥巖、砂礫巖，含一層巨厚煤層B1。地層厚度54.63～150.59 m，平均厚度85.95 m，總體呈由西向東北變薄的變化規(guī)律。與下伏三工河組地層為不整合接觸，其接觸部位多為一層中厚層狀砂礫巖、中砂巖。

4)中—上侏羅統(tǒng)石樹(shù)溝群

地表未出露，厚度368.08～563.66 m，平均447.54 m，根據(jù)其巖石特征、沉積環(huán)境不同而劃分為上、下兩個(gè)亞群。

2.1.2 白堊系

研究區(qū)內(nèi)多處有出露，主要由一套河湖相沉積的碎屑巖組成。底部為厚—巨厚層狀礫巖層，其上巖性以灰黃色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主。鉆孔控制厚度5.65～214.88 m，平均49.71 m?？傮w呈現(xiàn)南厚北薄特征。底部以巨厚礫巖與下伏石樹(shù)溝群上亞群地層呈不整合接觸。

2.1.3 第四系

該地層在研究區(qū)內(nèi)分布廣泛，控制厚度1.04～11.25 m，平均6.20 m。

1)上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖洪積砂礫石層

主要分布于研究區(qū)內(nèi)地表和北部斜坡、戈壁平原處，由砂土、礫石混合堆積組成，其礫石含量常少于50%，礫石分選性差，由于風(fēng)蝕地表僅余戈壁礫石，且可見(jiàn)到風(fēng)棱石。

2)全新統(tǒng)洪積層

分布于勘查區(qū)北部沖溝中，以砂和大小不一礫石為主，混合有粘土、粉質(zhì)粘土和粉土。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)所在的大井礦區(qū)位于大井凹陷構(gòu)造單元(Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元)中。

2.2.1 褶皺

研究區(qū)整體為一近似呈北西西走向，向南南西傾伏的單斜構(gòu)造，局部發(fā)育著次一級(jí)褶曲，處于次一級(jí)褶曲相對(duì)較發(fā)育地段，據(jù)《新疆準(zhǔn)東煤田奇臺(tái)縣大井礦區(qū)二井田勘探報(bào)告》東部ZK0803、ZK0610、ZK0614號(hào)孔聯(lián)線位置發(fā)育一個(gè)幅度較小的背斜，北北東走向，向南西方向傾覆，幅度約100 m，延伸長(zhǎng)度15 km；西北部ZK0006、ZK0010號(hào)孔聯(lián)線位置發(fā)育有一向斜，近北東走向，向南西方向傾覆，幅度約100 m，在勘查區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度8.6 km，向斜軸經(jīng)ZK0415(南露天)以西南走向進(jìn)入大井南露天煤礦區(qū)。地層傾角較緩，僅1°～3°，局部在ZK0210號(hào)孔附近較陡，最大為6°。

2.2.2 斷層

依據(jù)鉆探和二維地震控制成果，查明了先期開(kāi)采地段范圍內(nèi)沒(méi)有落差15 m以上的斷層，測(cè)線上沒(méi)有落差10 m以上的斷點(diǎn)；在先期開(kāi)采地段外圍，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)落差30 m以上的斷層，測(cè)線上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)落差10 m以上的斷點(diǎn)。因此，本區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

2.2.3 巖漿巖

本區(qū)含煤巖系內(nèi)未見(jiàn)巖漿巖分布。依據(jù)鉆孔與二維地震勘探解釋成果，勘查區(qū)范圍內(nèi)構(gòu)造屬簡(jiǎn)單類型。

3 含水層結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、古地理環(huán)境等因素控制，研究區(qū)內(nèi)地下水類型主要為中新生代碎屑巖類層間裂隙孔隙水，含水層主要為白堊系下統(tǒng)吐谷魯群裂隙孔隙弱含水層、侏羅系中-上統(tǒng)石樹(shù)溝群裂隙孔隙弱含水層、侏羅系中統(tǒng)西山窯組裂隙孔隙弱含水層，含水層頂板為一套白堊系下統(tǒng)吐谷魯群灰黃色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖相對(duì)隔水層。第四系地層為包氣帶層。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)鉆孔資料，可將研究區(qū)地層劃分為5個(gè)含(隔)水層(段)，見(jiàn)表1。

3.1 第四系透水不含水層(Ⅰ)

在研究區(qū)地表廣泛分布，由上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)洪沖積的細(xì)砂和礫石混雜堆積而成，其礫石含量小于50%，由于風(fēng)蝕作用地表僅余黑色角礫，且可見(jiàn)較多的風(fēng)棱石。這些松散堆積層厚薄不一，控制厚度為1.04～11.25 m，平均為6.20 m。這些堆積物雖透水性較好，但不具儲(chǔ)水條件，為透水不含水層。

3.2 白堊系下統(tǒng)吐谷魯群碎屑巖類裂隙孔隙弱含水層(Ⅱ)

研究區(qū)內(nèi)多處有出露，主要由一套陸相河湖沉積的碎屑巖組成。底部為厚—巨厚層狀的礫巖層，其上巖性以灰黃色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，總體呈現(xiàn)南厚北薄的特征，底部以巨厚的礫巖與下伏的石樹(shù)溝群上亞群地層呈不整合接觸。含水層頂板巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，頂板埋深42.49～42.54 m，厚度34.74～36.14 m。底板巖性主要為石樹(shù)溝群上亞群粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，底板埋深45.93～49.18 m，厚度26.04～50.70 m。含水層巖性主要為礫巖，含水層厚度3.44～6.64 m。據(jù)冒落帶及導(dǎo)水裂隙帶計(jì)算值，判定該含水層為間接充水含水層。

表1 含(隔)水層(段)劃分一覽表

3.3 侏羅系中-上統(tǒng)石樹(shù)溝群碎屑巖類裂隙孔隙弱含水層(Ⅲ)

地表未出露，為一套雜色河湖相沉積。巖性主要為泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，細(xì)砂巖、中砂巖、砂礫巖較少，可見(jiàn)硅化木。底部以一層灰色、灰綠色和紫紅色相混合的雜色砂礫巖或中細(xì)砂巖與下伏的西山窯組地層呈超覆不整合接觸。鉆孔控制厚度為368.08～563.66 m，平均厚度為447.54 m。含水層頂板巖性主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，頂板埋深71.97～99.88 m，厚度26.04～50.70 m。石樹(shù)溝群裂隙孔隙弱含水層與下伏西山窯組裂隙孔隙弱含水層之間無(wú)明顯的隔水底板。含水層巖性主要為細(xì)砂巖、中砂巖、砂礫巖，含水層厚度221.38～301.91 m。

據(jù)新疆豫煤煤炭地質(zhì)勘察有限責(zé)任公司及新疆地礦局第九地質(zhì)大隊(duì)提供的《魯能準(zhǔn)東煤田大井礦區(qū)二號(hào)礦井井筒檢查鉆孔地質(zhì)報(bào)告》井檢鉆1、2、5孔石樹(shù)溝群上、下亞群抽水試驗(yàn)成果，鉆孔單位涌水量(q)0.005 6～0.008 1 L/s·m，滲透系數(shù)(K)0.006 2～0.012 5 m/d。據(jù)冒落帶及導(dǎo)水裂隙帶計(jì)算值，判定該含水層為直接充水含水層。

地下水的水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na型，溶解性總固體1 863.0～6 861.8 mg/l，pH值7.90～8.75，水質(zhì)較差。

3.4 侏羅系中統(tǒng)西山窯組裂隙孔隙弱含水層(Ⅳ)

地表未出露，為一套以沼澤相為主的地層，巖性以灰白色、淺灰色、灰色的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤層為主，夾少量泥巖、含炭泥巖、中砂巖、細(xì)砂巖，含一層巨厚煤層B1煤層。與下伏三工河組地層為不整合接觸，其接觸部位多為一層中厚層狀礫巖、中砂巖。鉆孔控制地層厚度為54.63～150.59 m，平均厚度為85.95 m?？傮w呈西厚向東北變薄的變化規(guī)律。西山窯組裂隙孔隙弱含水層與上覆石樹(shù)溝群裂隙孔隙弱含水層之間無(wú)明顯隔水頂板。底板巖性為三工河組粉砂巖，底板埋深604.21 m，厚度9.29 m。

據(jù)研究區(qū)ZK0410、ZK0412孔混合抽水試驗(yàn)的成果，鉆孔單位涌水量(q)0.003 12～0.005 29 L/s·m，滲透系數(shù)(K)0.003 04～0.004 67 m/d。據(jù)冒落帶及導(dǎo)水裂隙帶計(jì)算值，判定該含水層為直接充水含水層。

地下水的水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na型，溶解性總固體1 863.0～6 861.8 mg/L，pH值7.90～8.75，水質(zhì)較差。

3.5 下侏羅統(tǒng)三工河組相對(duì)隔水層(Ⅴ)

地表未出露，為一套河流相—湖泊相碎屑巖沉積，巖性以灰色、灰綠色的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖為主，夾中砂巖、粗砂巖、炭質(zhì)泥巖、煤線、砂礫巖。底部以一層中厚層礫巖與八道灣組呈平行不整合接觸。根據(jù)勘查區(qū)鉆孔資料，結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)資料，將該地層劃分為相對(duì)隔水層。由于此層的存在，阻隔了北部山區(qū)地下水的徑流補(bǔ)給，并切斷了其上西山窯組與其下八道灣組弱含水層的水力聯(lián)系。

研究區(qū)內(nèi)個(gè)別鉆孔控制到下侏羅統(tǒng)八道灣組及上三疊統(tǒng)小泉溝群地層，據(jù)區(qū)域水文資料，并結(jié)合普查階段鉆孔簡(jiǎn)易水文觀測(cè)成果，此地層富水性均較弱。因該兩組地層均下伏于賦煤地層西山窯組弱含水層及三工河組相對(duì)隔水層之下，對(duì)勘查區(qū)的水文地質(zhì)意義不大，故不進(jìn)行單獨(dú)的水文地質(zhì)分區(qū)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)研究區(qū)區(qū)域處于準(zhǔn)噶爾盆地腹地偏東位置，卡拉麥里山南麓山前一帶，位于準(zhǔn)東煤田的中北部，區(qū)內(nèi)第四系廣泛分布，多處有白堊系下統(tǒng)吐谷魯群地層出露，其中區(qū)內(nèi)含煤地層為下侏羅統(tǒng)八道灣組、中侏羅統(tǒng)西山窯組和中-上侏羅統(tǒng)石樹(shù)溝群；研究區(qū)整體為一近似呈北西西走向，向南南西傾伏的單斜構(gòu)造，局部發(fā)育著次一級(jí)褶曲，處于次一級(jí)褶曲相對(duì)較發(fā)育地段，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，同時(shí)也未見(jiàn)巖漿巖分布。

(2)根據(jù)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、古地理環(huán)境等因素控制，研究區(qū)內(nèi)地下水含水層結(jié)構(gòu)主要?jiǎng)澐譃?個(gè)含(隔)水層(段)，即：第四系透水不含水層、白堊系下統(tǒng)吐谷魯群碎屑巖類裂隙孔隙弱含水層、侏羅系中-上統(tǒng)石樹(shù)溝群碎屑巖類裂隙孔隙弱含水層、侏羅系中統(tǒng)西山窯組碎屑巖類裂隙孔隙弱含水層和侏羅系下統(tǒng)三工河組相對(duì)隔水層。

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1004-1184(2016)06-0255-03

2016-08-14

郝晨亮(1985-)，男，工程師，陜西西安人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)工作。