论文部分内容阅读
勘查区气候干燥，降水稀少，水资源贫乏，居民点分散，饮用水多为人工机井取于第四系含水。区内以高原低缓丘陵为主。植被稀少，地形起伏不大，全部被第四系沙丘及风积沙覆盖，为一不规则多边形。勘查区总体是一个轴向NE的向斜构造，中部出现隆起。向斜两翼倾角不大，煤岩层产状较为平缓。构造较简单，矿区中部隆起一侧有一条延伸不长的小型正断层。
一、岩性特征及含（隔）水性
1、含水层
与开采有影响的含水层为第四系孔隙含水层；煤系顶部砂岩段孔隙、裂隙含水岩组，各煤层裂隙承压含水岩组。由上到下分述如下：
（1）第四系孔隙潜水含水层：含水层岩性以冲积含砾中细砂为主,次为湖积细粉砂、沙土，在分布范围内富水性不均匀。影响富水性的主要因素是含水层厚度及泥质成分含量，厚度愈大，泥岩成分含量愈少，则富水性愈好。补给源为大气降水。根据13—1号孔抽水试验成果，单位涌水量0.4470—0.8330L/S.m，渗透系数0.5018—0.8903m/d，平均0.6624 m/d，水位标高1305.59 m，含水层厚92.98m，矿化度0.061g/L，水化学类型H CO3—Ca .Mg.型。单位涌水量0.1＜q＜1L/s.m，属中等富水性含水层。
（2）煤系顶砂砾岩段孔隙、裂隙含水岩组：岩性主要为灰色、灰白色含砾粗砂岩，夹薄层含砾沙质粘土和玄武岩，胶结物以泥质为主，大部分胶结疏松，局部较致密。本次勘查中钻孔见到裂隙不发育，而孔隙较发育。补给源为大气降水，因降水少，所获补给量有限。该含水岩层基本全区发育，但含水岩性、厚度变化大，平面及垂向极不均匀。据7-5钻孔抽水试验资料，含水层厚20.0 m，水位标高1306.10m，单位涌水量0.00916L/s.m，渗透系数0.001555m/d，水化学类型为HCO3--Ca .Mg.型水，矿化度0.083g/L。该含水组埋藏深，与煤层间有较稳定的砂质泥岩、泥岩相隔，隔水性较好。但与第四系孔隙潜水含水层间无稳定隔水层，局部存在薄层砂质粘土，但常尖灭，使二者合二为一。富水性极不均匀，差异较大，单位涌水量以0.01＜q＜0.1L/s.m为主，属弱～中等富水性含水组。
(3)煤层（组）裂隙承压含水组：由1号煤至6号煤层与煤层间的夹矸组成复杂的含水系统。主要分布在矿区隆起带的东、西部范围内，西部分布面积大，东部较小。裂隙较发育，在煤层钻进过程中，部分钻孔漏水，冲洗液消耗量有所增加，甚至不返水。据13-1号钻孔抽水试验资料，水头标高1302.84m，单位涌水量0.00206L/s.m，渗透系数0.005347m/d，水化学类型为HCO3－Ca .Mg型，矿化度0.0870～0.0915g/L。该含水组与上部煤系顶砂砾岩段孔隙、裂隙含水岩组之间有较稳定的泥岩、砂质泥岩隔水层相隔，隔水性较好。6号煤层底板是一层厚度大的泥岩隔水层。单位涌水量以0.01＜q＜0.1L/s.m为主，属弱～中等富水性含水组。
2、隔水层
（1）煤系地层顶部隔水层
煤系顶砂砾岩段孔隙、裂隙含水组在第三系孔隙含水层分布范围内二者间局部有薄层砂质粘土、砂质泥岩相隔，隔水性差，常使二者合二为一。1号煤组顶部为一层厚度大的泥岩隔水层，埋藏深，隔水性好。在分布范围内除矿区隆起带周边因构造变动而使其与上部含水组间隔水性能差外，其余均有较稳定、完整的砂质泥岩、泥岩相隔，具一定的隔水作用。
（2）煤系地层隔水层
本区1～6号煤层（组）裂隙承压含水组分布范围大，埋藏深，厚度大，各煤层直接顶底板均为厚度不等稳定的泥岩，为良好的、较稳定的隔水层。
（3）6号煤层(组)底板隔水层
6号煤含水岩组底板普遍有厚层至巨厚层状砂质泥岩，泥岩相隔，隔水性较好。
二、 断层水文地质特征
1、矿区中部发育有一条正断层，断距108m。断层长约700 m。据断层周边钻孔岩芯编录及简易水文地质观测资料，未发现明显断层破碎带，钻进中冲洗液消耗量未发现骤增、突变，水位埋深也无大起大落的情况出现。
2、本区岩、煤层以软岩为主，岩石强度以＜15Mpa的占绝大多数。软岩在构造变动过程中以发生塑性变形为主，不易形成构造破碎带，无储水空间，即断层本身不含水，亦不具备导水能力。
3、根据断层两盘岩层对接情况分析，含水层与砂、泥岩对接。砂岩、泥岩强度低且普遍遇水易软化，泥质软化物可充填于周边的空隙内起阻水作用。
矿区之断层构造破碎带不发育，本身不含水，可视为阻水断层。各含水岩层（组）的赋存特点为：第四系孔隙潜水含水层埋藏浅，地表无永久性地表水体。属中等富水性含水层。煤系顶部砂砾岩段孔隙、裂隙含水岩组，埋藏较深，平面及垂向上不均匀，属弱－中等富水性含水岩组。煤层（组）裂隙承压含水组，属弱富水性含水岩组。综观矿区岩、煤层普遍以软岩为主，经断层切割后不易形成强富水带。正常情况下，对矿床充水影响不大。在断层周边开采时，为确保安全，应对断层带周边地下水涌水量进行监测，防止意外事故发生。
三、勘查区地下水的补给、径流、排泄条件
本区处于腾格尔盆地水文地质单元的补给、径流区。现将区内地下水的补给、径流、排泄条件简述如下：
1、潜水。区内第四系松散层孔隙水与砂砾岩段水，在天然状态下以大气降水（包括冰雪融水）补给为主，少量为水气凝结水与侧向径流补给。由于本区降水量少，年降水量在300mm左右，且多集中在7、8、9三个月，降水形式以暴雨与雷阵雨为主。故潜水的补给量较少。潜水总体由北西向东及南东径流，排泄方式主要为强烈的垂直蒸发消耗及人工抽排。其次以径流排出区外。
2、承压水。承压水补给来源主要为接受含煤区外地下水侧向径流补给，次为大气降水通过含水层下渗补给。承压水一般沿地层走向，向南西或北东径流，并以径流排泄为主，其次为机井的开采排泄。 本区降水量少，煤层直接充水含水层补给区面积小，地表无良好的汇水地形。构造总体为向北东延伸的向斜，具波状起伏，对地下水储存较有利。煤层直接充水含水层的补给量小，富水性差，水文地质条件应属中等。 四、 充水因素分析
1、地形、地貌及气候条件。勘查区属半干旱草原气候，特点是冬季寒冷漫长，夏季温热短暂，昼夜温差大、风多、干燥，蒸发强烈是地下水的重要排泄方式。降水量少，且多集中在7、8、9月，补给地下者甚少。勘查区全部被第四系沙丘及风积沙覆盖，地形总体为北西高，标高1310～1350m。地形对自然排泄大气降水良好。地形、地貌、气候条件对矿床充水一般。
2、地表水、地下水。达里诺尔鱼场为周边唯一地表水体，在矿区东北部距矿区约2km处，鱼场南央森郭勒小溪由南向北径流，流量受大气降水的控制，属季节性流水。鱼池标高在1200 m左右，为矿区最低侵蚀基准面。该地表水在区外而且范围小，与煤系地层间有多层较为稳定的隔水层，隔水性良好，二者间无直接水力联系。
3、矿床充水水源、通道。矿井开采过程中，直接向矿坑充水水源来自煤层（组）裂隙承压含水层，间接充水水源来自煤系顶砂砾岩段孔隙、裂隙含水组以及第四系孔隙潜水含水层。受各含水层分布位置的影响，随具体开拓位置不同，充水含水层，充水方式有异。
根据现有资料分析，本区断层暂定为阻水断层，且本身不含水，在正常情况下，对矿床充水无影响。为了确保安全，在断层周边采掘时应加强地下水监测。充水通道有裂隙通道，岩层的原生裂隙及采煤过程中因震动及煤层开采使地层原始应力状态改变，局部应力卸荷而产生的局部应力集中易形成大量裂隙。裂隙是矿井充水的直接通道。另外有冒落带和人为通道，开采时也容易引发突水涌砂。
五、 矿井涌水量预测
1、开采方案选择。因勘查区为详查，含煤区为不规则矩形范围，经地质资料分析，本次仅估算2个抽水孔所控的第四系孔隙潜水含水层和大磨拐河组二岩段K1d2含煤岩段的范围。面积约30km2，预测其矿坑涌水量。初步预测主要可采4号煤层的涌水量。详查井筒开拓方式、位置无法确定，本报告不预测井筒涌水量，待井筒形式、位置确定后可由井筒检查钻孔完成。第四系孔隙含水层初步预测面积约30km2。
2、矿井涌水量初步预测结果评述。“大井法”预测结果代表的是矿区开采到最后阶段的涌水量，即静态预测,而实际开采过程是一个循序渐进的过程。煤系地层含水岩组以储存量为主，补给量不足。随着疏干时间的增加，储存量的消耗，涌水量有变化小的趋势。但考虑到，随着开采规模的扩大，煤层上部含水层、第四系潜水及大气降水有沿裂隙带向矿井充水的可能。尤其是第四系孔隙含水层的水量很大。故建议将“大井”法预测结果作为假设矿区开采地段的正常涌水量。水文地质模型概化基本符合本区实际情况，水文地质参数选择基本合理。但受勘查阶段的限制，预测依据的水文地质工程量及资料显得不足，故预测结果仅供有关部门参考。值的注意的是：随着矿井先期开采地段的变更，涌水量将有变化。
六、勘查区水文地质勘查类型及复杂程度
矿区未来开采时，第四系孔隙含水层为间接充水含水层的水文地质条件中等含水层，煤系地层上部孔隙、裂隙含水岩组为直接充水含水岩组的水文地质条件简单～中等含水岩组。大磨拐河组第二岩段为矿区直接充水含水层的含水空间以裂隙为主，贮水较好。地下水的补给源主要以大气降水为主。
综合分析以上含水岩组的分布范围、富水性及贮水条件、补给条件，将本区水文地质勘查类型确定为Ⅱ类二型，即以裂隙含水层充水为主的水文地质条件中等类型。
一、岩性特征及含（隔）水性
1、含水层
与开采有影响的含水层为第四系孔隙含水层；煤系顶部砂岩段孔隙、裂隙含水岩组，各煤层裂隙承压含水岩组。由上到下分述如下：
（1）第四系孔隙潜水含水层：含水层岩性以冲积含砾中细砂为主,次为湖积细粉砂、沙土，在分布范围内富水性不均匀。影响富水性的主要因素是含水层厚度及泥质成分含量，厚度愈大，泥岩成分含量愈少，则富水性愈好。补给源为大气降水。根据13—1号孔抽水试验成果，单位涌水量0.4470—0.8330L/S.m，渗透系数0.5018—0.8903m/d，平均0.6624 m/d，水位标高1305.59 m，含水层厚92.98m，矿化度0.061g/L，水化学类型H CO3—Ca .Mg.型。单位涌水量0.1＜q＜1L/s.m，属中等富水性含水层。
（2）煤系顶砂砾岩段孔隙、裂隙含水岩组：岩性主要为灰色、灰白色含砾粗砂岩，夹薄层含砾沙质粘土和玄武岩，胶结物以泥质为主，大部分胶结疏松，局部较致密。本次勘查中钻孔见到裂隙不发育，而孔隙较发育。补给源为大气降水，因降水少，所获补给量有限。该含水岩层基本全区发育，但含水岩性、厚度变化大，平面及垂向极不均匀。据7-5钻孔抽水试验资料，含水层厚20.0 m，水位标高1306.10m，单位涌水量0.00916L/s.m，渗透系数0.001555m/d，水化学类型为HCO3--Ca .Mg.型水，矿化度0.083g/L。该含水组埋藏深，与煤层间有较稳定的砂质泥岩、泥岩相隔，隔水性较好。但与第四系孔隙潜水含水层间无稳定隔水层，局部存在薄层砂质粘土，但常尖灭，使二者合二为一。富水性极不均匀，差异较大，单位涌水量以0.01＜q＜0.1L/s.m为主，属弱～中等富水性含水组。
(3)煤层（组）裂隙承压含水组：由1号煤至6号煤层与煤层间的夹矸组成复杂的含水系统。主要分布在矿区隆起带的东、西部范围内，西部分布面积大，东部较小。裂隙较发育，在煤层钻进过程中，部分钻孔漏水，冲洗液消耗量有所增加，甚至不返水。据13-1号钻孔抽水试验资料，水头标高1302.84m，单位涌水量0.00206L/s.m，渗透系数0.005347m/d，水化学类型为HCO3－Ca .Mg型，矿化度0.0870～0.0915g/L。该含水组与上部煤系顶砂砾岩段孔隙、裂隙含水岩组之间有较稳定的泥岩、砂质泥岩隔水层相隔，隔水性较好。6号煤层底板是一层厚度大的泥岩隔水层。单位涌水量以0.01＜q＜0.1L/s.m为主，属弱～中等富水性含水组。
2、隔水层
（1）煤系地层顶部隔水层
煤系顶砂砾岩段孔隙、裂隙含水组在第三系孔隙含水层分布范围内二者间局部有薄层砂质粘土、砂质泥岩相隔，隔水性差，常使二者合二为一。1号煤组顶部为一层厚度大的泥岩隔水层，埋藏深，隔水性好。在分布范围内除矿区隆起带周边因构造变动而使其与上部含水组间隔水性能差外，其余均有较稳定、完整的砂质泥岩、泥岩相隔，具一定的隔水作用。
（2）煤系地层隔水层
本区1～6号煤层（组）裂隙承压含水组分布范围大，埋藏深，厚度大，各煤层直接顶底板均为厚度不等稳定的泥岩，为良好的、较稳定的隔水层。
（3）6号煤层(组)底板隔水层
6号煤含水岩组底板普遍有厚层至巨厚层状砂质泥岩，泥岩相隔，隔水性较好。
二、 断层水文地质特征
1、矿区中部发育有一条正断层，断距108m。断层长约700 m。据断层周边钻孔岩芯编录及简易水文地质观测资料，未发现明显断层破碎带，钻进中冲洗液消耗量未发现骤增、突变，水位埋深也无大起大落的情况出现。
2、本区岩、煤层以软岩为主，岩石强度以＜15Mpa的占绝大多数。软岩在构造变动过程中以发生塑性变形为主，不易形成构造破碎带，无储水空间，即断层本身不含水，亦不具备导水能力。
3、根据断层两盘岩层对接情况分析，含水层与砂、泥岩对接。砂岩、泥岩强度低且普遍遇水易软化，泥质软化物可充填于周边的空隙内起阻水作用。
矿区之断层构造破碎带不发育，本身不含水，可视为阻水断层。各含水岩层（组）的赋存特点为：第四系孔隙潜水含水层埋藏浅，地表无永久性地表水体。属中等富水性含水层。煤系顶部砂砾岩段孔隙、裂隙含水岩组，埋藏较深，平面及垂向上不均匀，属弱－中等富水性含水岩组。煤层（组）裂隙承压含水组，属弱富水性含水岩组。综观矿区岩、煤层普遍以软岩为主，经断层切割后不易形成强富水带。正常情况下，对矿床充水影响不大。在断层周边开采时，为确保安全，应对断层带周边地下水涌水量进行监测，防止意外事故发生。
三、勘查区地下水的补给、径流、排泄条件
本区处于腾格尔盆地水文地质单元的补给、径流区。现将区内地下水的补给、径流、排泄条件简述如下：
1、潜水。区内第四系松散层孔隙水与砂砾岩段水，在天然状态下以大气降水（包括冰雪融水）补给为主，少量为水气凝结水与侧向径流补给。由于本区降水量少，年降水量在300mm左右，且多集中在7、8、9三个月，降水形式以暴雨与雷阵雨为主。故潜水的补给量较少。潜水总体由北西向东及南东径流，排泄方式主要为强烈的垂直蒸发消耗及人工抽排。其次以径流排出区外。
2、承压水。承压水补给来源主要为接受含煤区外地下水侧向径流补给，次为大气降水通过含水层下渗补给。承压水一般沿地层走向，向南西或北东径流，并以径流排泄为主，其次为机井的开采排泄。 本区降水量少，煤层直接充水含水层补给区面积小，地表无良好的汇水地形。构造总体为向北东延伸的向斜，具波状起伏，对地下水储存较有利。煤层直接充水含水层的补给量小，富水性差，水文地质条件应属中等。 四、 充水因素分析
1、地形、地貌及气候条件。勘查区属半干旱草原气候，特点是冬季寒冷漫长，夏季温热短暂，昼夜温差大、风多、干燥，蒸发强烈是地下水的重要排泄方式。降水量少，且多集中在7、8、9月，补给地下者甚少。勘查区全部被第四系沙丘及风积沙覆盖，地形总体为北西高，标高1310～1350m。地形对自然排泄大气降水良好。地形、地貌、气候条件对矿床充水一般。
2、地表水、地下水。达里诺尔鱼场为周边唯一地表水体，在矿区东北部距矿区约2km处，鱼场南央森郭勒小溪由南向北径流，流量受大气降水的控制，属季节性流水。鱼池标高在1200 m左右，为矿区最低侵蚀基准面。该地表水在区外而且范围小，与煤系地层间有多层较为稳定的隔水层，隔水性良好，二者间无直接水力联系。
3、矿床充水水源、通道。矿井开采过程中，直接向矿坑充水水源来自煤层（组）裂隙承压含水层，间接充水水源来自煤系顶砂砾岩段孔隙、裂隙含水组以及第四系孔隙潜水含水层。受各含水层分布位置的影响，随具体开拓位置不同，充水含水层，充水方式有异。
根据现有资料分析，本区断层暂定为阻水断层，且本身不含水，在正常情况下，对矿床充水无影响。为了确保安全，在断层周边采掘时应加强地下水监测。充水通道有裂隙通道，岩层的原生裂隙及采煤过程中因震动及煤层开采使地层原始应力状态改变，局部应力卸荷而产生的局部应力集中易形成大量裂隙。裂隙是矿井充水的直接通道。另外有冒落带和人为通道，开采时也容易引发突水涌砂。
五、 矿井涌水量预测
1、开采方案选择。因勘查区为详查，含煤区为不规则矩形范围，经地质资料分析，本次仅估算2个抽水孔所控的第四系孔隙潜水含水层和大磨拐河组二岩段K1d2含煤岩段的范围。面积约30km2，预测其矿坑涌水量。初步预测主要可采4号煤层的涌水量。详查井筒开拓方式、位置无法确定，本报告不预测井筒涌水量，待井筒形式、位置确定后可由井筒检查钻孔完成。第四系孔隙含水层初步预测面积约30km2。
2、矿井涌水量初步预测结果评述。“大井法”预测结果代表的是矿区开采到最后阶段的涌水量，即静态预测,而实际开采过程是一个循序渐进的过程。煤系地层含水岩组以储存量为主，补给量不足。随着疏干时间的增加，储存量的消耗，涌水量有变化小的趋势。但考虑到，随着开采规模的扩大，煤层上部含水层、第四系潜水及大气降水有沿裂隙带向矿井充水的可能。尤其是第四系孔隙含水层的水量很大。故建议将“大井”法预测结果作为假设矿区开采地段的正常涌水量。水文地质模型概化基本符合本区实际情况，水文地质参数选择基本合理。但受勘查阶段的限制，预测依据的水文地质工程量及资料显得不足，故预测结果仅供有关部门参考。值的注意的是：随着矿井先期开采地段的变更，涌水量将有变化。
六、勘查区水文地质勘查类型及复杂程度
矿区未来开采时，第四系孔隙含水层为间接充水含水层的水文地质条件中等含水层，煤系地层上部孔隙、裂隙含水岩组为直接充水含水岩组的水文地质条件简单～中等含水岩组。大磨拐河组第二岩段为矿区直接充水含水层的含水空间以裂隙为主，贮水较好。地下水的补给源主要以大气降水为主。
综合分析以上含水岩组的分布范围、富水性及贮水条件、补给条件，将本区水文地质勘查类型确定为Ⅱ类二型，即以裂隙含水层充水为主的水文地质条件中等类型。