试探准东煤田大井矿区地质环境及充水原因

这里所说的大井矿区包括八个勘查区，由于所处的区域环境大致相同，这里把这几个勘查区的矿区水文地质条件和充水因素放在一起进行论述。矿区位于新疆准东煤田中部，克拉麦里山南麓，地貌形态为残丘状剥蚀平原与戈壁。地势总趋势北高南低，除个别孤零山丘外，地形较平坦。矿区属大陆干旱荒漠气候，年温差和昼夜温差变化大。

1矿区水文地质条件

矿区大地构造单元属于准噶尔地块东北缘克拉麦里山前坳陷，是在华力西期褶皱基底上形成的内陆盆地，接受了晚古生代后期至中生代一套陆相碎屑岩沉积。区内地层岩性主要为砂岩、砾岩、粉砂岩及泥岩。地下水主要赋存于砂岩及砾岩的孔隙、裂隙中。区内地下水贫乏，大气降水是区内地下水的主要补给源。在第四系较发育的低洼处或沟谷中的沉积物内可以形成孔隙潜水。基岩露头、煤层露头特别是烧变岩出露区，裂隙发育，尽管大气降水少，仍可沿裂隙、孔隙渗入地下形成层间水。

矿区含水岩组岩性主要为砂岩、砂砾岩、煤层与泥岩互层，其中砂岩、砂砾岩及煤层含水，泥岩、炭质泥岩相对隔水，形成层间裂隙孔隙承压水。分布在一、二级阶地和戈壁滩的第四系及南缘风成砂等均为透水不含水层。区内没有大的常年性地表水流，只在春融季节和夏季降雨时才有暂时性地表径流，但流程不远就汇集在低洼处并随即蒸发，形成了许多大小不等的白板地和龟裂地。

1.1矿区含水层（段）特征

（一）新近系上新统独山子组弱含水层

零星出露于帐篷沟勘查区中部、南部、北部边缘及大庆沟勘查区南部，由上新统独山子组的紫红色、砖红色的泥岩、含砾泥岩、底部砾岩等岩性组成，近水平状态产出并呈不整合覆盖在侏罗系地层之上。

矿区内仅大庆沟勘查区的3个钻孔及帐篷沟勘查区的1个钻孔控制到该地层，地层厚度0.80—44.37米。钻进至该地层时，孔中水位几乎没有变化，泥浆消耗量也很少甚至没有消耗，说明该含水层富水性弱，透水性差。

（二）白垩系下统吐谷鲁群裂隙孔隙弱含水层

白垩系下统吐谷鲁群地层在矿区北部及中部大面积出露，由一套陆相河湖沉积的碎屑岩组成，钻孔控制厚度3.41－222.28米，含水层厚度一般小于30米。岩性以褐红色和灰黄色泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩为主，底部为一层钙质胶结的底砾岩，与下伏的侏罗系地层呈不整合接触。

此地层岩石较完整，裂隙不发育，孔中水位呈缓慢下降趋势，泥浆消耗量很少。

（三）侏罗系中-上统石树沟群裂隙孔隙弱含水层

石树沟群地层大面积出露于矿区北部、西部及东部，由上、下亚群构成，与下伏西山窑组为平行不整合接触，钻孔控制厚度18.15－563.66米，以泥岩为主夹少量碎屑岩，故隔水层极为发育，含水层厚度11.78-103.73米。

石钱滩勘查区有3个钻孔在此层粗颗粒段涌水，但水量很小，表明该层位为裂隙孔隙弱含水层。

（四）侏罗系中统西山窑组裂隙孔隙弱含水层

西山窑组地层小面积条带状出露于矿区北部及奥塔南勘查区南部、帐篷沟勘查区的西部，是主要含煤地层，各勘查区钻孔控制厚度10.37—208.30米，未见底。含水层岩性为砂岩、砾岩和煤层，砂岩、砾岩层数少、厚度小，且多集中在该组底部。

此地层岩石较完整，裂隙不很发育，钻进中仅个别钻孔存在漏水现象。据各勘查区针对该层或全孔混合抽水试验成果，可知该层透水性差，富水性差。

（五）烧变岩裂隙潜水含水层

在奥塔南、奥塔北勘查区的南部有火烧区，呈东西向带状分布，大部分出露地表，少部分被第四系覆盖。岩石被烘烤烧结后，体积收缩，裂隙发育，易于接受大气降水、雪融水的补给形成烧变岩裂隙潜水。在奥塔南勘查区南部选定的露天区，在矿田南部初始拉沟部位剥采的过程中，局部见有出水点，水以线状的形式从烧变岩孔隙中渗出，出水量约为480立方米/日。由于烧变岩所处的位置不同，烧变程度不同，富水性各有差异。

1.2地下水化学类型

在煤系地层中，由于岩石裂隙不甚发育，且多为泥质充填，地层渗透性差，补给、径流条件不佳，地下水运移缓慢，矿化程度较高，一般较差。矿区地下水化学类型多为Cl•SO4—Na、SO4•Cl—Na、Cl—Na型水，PH值7.21—11.4，溶解性总固体在1751.0—9708.06毫克/升，为微咸水-咸水。仅在大井勘查区的ZK0405、ZK0804抽水孔采集的地下水溶解性总固体在297.0—875.4毫克/升，为淡水。

1.3地下水的补给、径流及排泄

矿区地处戈壁，无常年性地表水流，地下水的补给主要来源于大气降水，其中暴雨形成的洪水及冰雪融水可通过地表岩石风化裂隙、构造裂隙、岩石孔隙或其它途径顺地层渗入到地下补给地下水。由各勘查区的静止水位标高值可知，地下水水位在北部的大井一井田工区水位最高，东南部的奥塔南勘查区相对较低，矿区地下水总体由北偏东往南部运移。地下水由北偏东往南部运移或顺地层向更深处运移，少部分以泉水形式排泄。矿井的疏干排水也是地下水排泄的重要途径。

2矿床充水因素分析

2.1充水因素

2.1.1地层岩性

矿区地层岩性主要以泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等细颗粒状的岩性为主，局部夹有粗砂岩、砾岩及煤层。各煤层主要接受石树沟群含水层、西山窑组赋煤地层含水层地下水的直接充水，接受新近系、吐谷鲁含水层的间接充水。

通过各个勘查区钻孔混合抽水试验的成果，钻孔单位涌水量（q）0.0023－0.0282升/秒•米，渗透系数（K）0.00304－0.08045米/日。这表明本区地层的渗透性差，富水性弱，从而进一步说明地层岩性不利于矿床充水。

2.1.2构造

矿区位于大井凹陷构造单元中，总体为一由北东向南西倾斜的单斜，地层整体走向近似呈北西—南东向。侏罗系地层及其以后的沉积岩中断裂构造不发育，煤岩层基本呈平缓的单斜形态，区内煤层沿倾向和走向还发育有幅度不等的波状起伏，最大起伏角为3—4°。地面没有发现断层，构造属简单类型，区域构造裂隙水对矿床充水不利。

2.1.3大气降水及暂时性地表水流

大气降水特别是暴雨形成的洪水经地表沿岩石风化、构造裂隙、孔隙下渗，这种途径是矿床充水因素之一。暂时性地表水流具有时间短、流量大之特点，对矿床充水主要表现在冲毁矿山设施，直接灌入矿井内，而对地层渗透补给意义不大。未来矿井在采煤过程中将会形成大面积采空区，在陷落、冒落范围内，将有可能出现暂时性地表洪流直接灌入矿井的情形。因此，必须选择合适的井口位置并采用最有效的开采方式，避免大面积陷落区的形成，以防止洪流灌入塌陷区。

2.2矿井涌水量预算

由于大井矿区包括8个小勘查区，在计算矿井涌水量需要考虑到各个井田的面积和首采区的大小以及高级资源量的范围。虽然各个矿区的抽水试验钻孔所得到的数据比较多，对比性比较强，数据真实可靠，但就对于整个单元来说，不能简单地把各个矿区的涌水量进行相加来计算。

另在其他井田内只利用了大井法来预算矿井涌水量值，得出的值在2000-5048立方米/日。预算值误差较大的原因是：大井法采用的渗透系数是单孔抽水试验计算的结果，有较大的误差；其影响半径也是经验公式计算的结果，也具有较大的误差；另大井法计算的应用条件须具备地下水充分的补给条件，影响半径边界上的水头高度也要始终不变。据GB15218－94《地下水资源分类分级标准》，大井法的计算结果精度相当于D级，误差大体在70％以内。

3水源地的选择

区内无常年地表水流，地下水富水性弱，属缺水区。各个勘查区野外工作生产和生活用水均依靠芨芨湖检查站供水井、火烧山水三水井。

芨芨湖检查站供水井位于奥塔南勘查区以南约55千米处，火烧山水三水井位于五彩湾井田东北处（火烧山采油厂）。依照《生活饮用水卫生标准》中有关规定的要求，上述水源的感官指标、化学指标等规定项目的测试结果均符合标准，水质较好，是目前良好的供水水源。

依照锅炉用水水质评价指标，芨芨湖供水井水为锅垢多、具硬沉淀物、起泡、半腐蚀性的水；火烧山水三水井水为锅垢少、具硬沉淀物、半腐蚀性的起泡水，经处理后上述水源均可作为工业锅炉用水。

上述水源距各勘查区均有一定的距离，拉水往返耗时耗力，且在大规模开采时水量没有保证。由中国水务新疆昌源水务公司投资开发建设的新疆准东煤电化工工业园供水工程已于2007年6月19日开工建设。该工程为长距离输水工程，拟从引额济乌南干渠修建东延干渠64公里至准东煤化工工业园区。这项工程的建设，可以从根本上保障园区用水的需求。