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龙东井田区基岩属于埋藏型,第四系中下部隔水层厚度大,分布稳定,能有效阻隔大气降水、地表水及第四系中上部含水层与第四系底部和基岩含水层之间的水力联系。
龙东井田自1981年4月20日主井开始破土动工至今已有27年之多,现仍在-285m水平以上回采山西组7号煤。在矿井开拓和生产中,对矿井采场内形成直接充水的含水层,主要为7号煤顶、底板砂岩水层。太原组薄层灰岩以L4、L12灰为主要含水层,成为现采场内间接性充水含水层,深部奥陶系灰岩含水层为区域性强含水层,是矿井充水含水层的主要补给源。
第一节含水层的补给分析
第四系松散层Ⅱ含以上主要接受大气降水与地表水的补给。深层地下水由于上覆若干粘土隔水层,有效地阻隔了浅层地下水的补给,因此接受上部水的垂直补给较弱,主要补给水源是矿井东部广大补给区的侧向迳流补给。
基岩各含水层从区域控水构造分析如图4-1,唯有东部滕县背斜的褶皱隆起部位形成进水口,可能得到东部碳酸基岩补给区的侧向补给,由于区内第四系松散层底部含水组和基岩风化带的弱透水作用(LSG-3孔的渗透系数仅为0.05米/月),使得在基岩各含水层隐伏露头部位得到缓慢补给,这一现象从W2-7奥灰钻孔水质变化情况等已得到证实。
由于龙固背斜的倾伏端位于本区,张性裂隙及小断层等构造发育,相对造成了各含水层之间导通,同时由于区内周边几条落差较大的断层相互切割,使得深部高压含水层之间发生相互对接,构成了深部高压含水层对采场影响范围内含水层的补给,如建井初期,井底车场施工中,7号煤顶底板砂岩大量出水,最大涌水量达509.3m3/h,使得L4灰水位由+26.29米降到-9m(补8),降幅达近40m。同样在东风井井筒施工中,1983年2月23日进入山西组砂岩含水层后发生突水,最大突水量达87.53m3/h,造成井筒被淹,也使L4灰水位在两周内由-9m降到-153.5m(补8孔),最大日降幅达20余米。因此,充分说明了L4灰含水层具有补给山西组7号煤顶、底板砂岩含水层的特征。同时,在1993年12月~1994年1月太原组L12灰放水时,各含水层水位均发生同步不同程度的下降。在矿井开拓及生产中,开采煤层上覆含水体和下伏碳酸岩含水层,水位都因采场长期排水因素的影响,造成水位大幅下降(见各含水层水位水质变化情况简表),形成以采场为中心,受主要含水层露头及控水边界影响的不对称降水漏斗,也充分显现出矿井地下水的主要补给水源为深部高压含水层水。
第二节地下水的迳流途径特征研究
从矿井生产阶段揭露的水文地质情况及不同时期对太原组L4、L12灰疏水时,各主要含水层水位降幅差异性较大等资料分析,认为区内各含水层水的补给不畅,地下水迳流条件较差,特别是垂直方向的地下水迳流应属于缓慢的渗透式迳流补给。局部小区域构造带、背斜轴部地下水的迳流条件有明显的差异,这在东风井井筒突水时已有表现。
从区域构造特征,本矿井长期排水后主要充水含水层水位变化情况分析,本井田的地下水从东向西迳流的途径中,会受到断裂构造的作用,形成复杂的迳流通道。由于井田为封闭-半封闭水文地质单元,因此原始状态地下水运动较为缓慢。而到目前为止,地下水的运动,主要受采矿影响及人为疏放水控制。
矿井内局部区段地下水的迳流,呈现出过桥式越流渗入导水给水途径。这一现象在地层结构复杂的7132工作面切眼位置处发现,当时是7132上分层工作面推进172m(1998年2月8日),顶板岩层充分垮落后,溜子道出口处发现有7m3/h顶板水涌入工作面,5天后水量增大到12m3/h,最大达到27m3/h(1998年6月5日),历时6天,水量稳定在17m3/h,对生产造成一定影响。该面在下分层施工中,也曾发生不同程度的出水,特别是当下分层溜子道进入到f165断层下盘靠近东辅探巷后出水点更为集中,巷道顶板呈现管流状出水,水量达16m3/h,到2003年2月12日水量稳定在14m3/h,现在7132采空区内仍有10m3/h以上的水量流出。该出水点到目前为止,共放出水量近90万立方米,其主要原因分析认为,7132工作面切眼位置上侧400m处为F6和F7断层交汇处,两断层由于其倾向相反,造成中间灰岩抬起,直接被第四系底部2.43~6.80m左右的透镜状中砂、砾石层覆盖。同时由于该处小断层构造发育,使煤系地层整体上抬造成该处岩柱厚度小于29.50m,加之7132工作面回采后,老顶砂岩充分垮落,形成人为松动圈,致使F6断层下盘灰岩水通过上覆第四系砂、砾层,导入到基岩风化裂隙带,或者是f165等小断层裂隙带内,然后进入采场内,形成自然地下水迳流途径。
第三节矿井内地下水的排泄方式的研究及结论
矿井内浅部(主要指第四系Ⅲ含以上地层)地下水的排泄以垂直方向的蒸发和人工取水为主,而深层地下水和基岩含水层地下水的排泄,主要以矿井排水等人为排泄为主。
总之,由于本区基岩处在一个被第四系地层覆盖,矿井水文地质环境为封闭-半封闭的水文地质单元,从而造成基岩地下水的补、迳、排条件相对较差,地下水的排泄没有天然排泄点,只有通过采场人为排泄和矿井排水形成有效的排泄。目前,由于山西组7号煤的大面积回采,使其老顶砂岩充分垮落后,顶底板砂岩水进入采场内,得以疏放,目前矿井下共排出地下积水近2050万立方米。其中,包括太原组L4灰含水层三次疏放水量958万立方米,使区内L4灰水位降到-285大巷水平(1994年),水位年降幅达30余米,太原组L12灰含水层放出水量206万立方米, L12灰和奥陶系岩溶裂隙含水层水位年降幅分别为8.10m和6.29m。说明井田内地下水的补给量小于矿井排出水量,也進一步证实了地下水的补给及迳流条件差,从而表现出地下水的排泄以消耗静储量为主。
龙东井田自1981年4月20日主井开始破土动工至今已有27年之多,现仍在-285m水平以上回采山西组7号煤。在矿井开拓和生产中,对矿井采场内形成直接充水的含水层,主要为7号煤顶、底板砂岩水层。太原组薄层灰岩以L4、L12灰为主要含水层,成为现采场内间接性充水含水层,深部奥陶系灰岩含水层为区域性强含水层,是矿井充水含水层的主要补给源。
第一节含水层的补给分析
第四系松散层Ⅱ含以上主要接受大气降水与地表水的补给。深层地下水由于上覆若干粘土隔水层,有效地阻隔了浅层地下水的补给,因此接受上部水的垂直补给较弱,主要补给水源是矿井东部广大补给区的侧向迳流补给。
基岩各含水层从区域控水构造分析如图4-1,唯有东部滕县背斜的褶皱隆起部位形成进水口,可能得到东部碳酸基岩补给区的侧向补给,由于区内第四系松散层底部含水组和基岩风化带的弱透水作用(LSG-3孔的渗透系数仅为0.05米/月),使得在基岩各含水层隐伏露头部位得到缓慢补给,这一现象从W2-7奥灰钻孔水质变化情况等已得到证实。
由于龙固背斜的倾伏端位于本区,张性裂隙及小断层等构造发育,相对造成了各含水层之间导通,同时由于区内周边几条落差较大的断层相互切割,使得深部高压含水层之间发生相互对接,构成了深部高压含水层对采场影响范围内含水层的补给,如建井初期,井底车场施工中,7号煤顶底板砂岩大量出水,最大涌水量达509.3m3/h,使得L4灰水位由+26.29米降到-9m(补8),降幅达近40m。同样在东风井井筒施工中,1983年2月23日进入山西组砂岩含水层后发生突水,最大突水量达87.53m3/h,造成井筒被淹,也使L4灰水位在两周内由-9m降到-153.5m(补8孔),最大日降幅达20余米。因此,充分说明了L4灰含水层具有补给山西组7号煤顶、底板砂岩含水层的特征。同时,在1993年12月~1994年1月太原组L12灰放水时,各含水层水位均发生同步不同程度的下降。在矿井开拓及生产中,开采煤层上覆含水体和下伏碳酸岩含水层,水位都因采场长期排水因素的影响,造成水位大幅下降(见各含水层水位水质变化情况简表),形成以采场为中心,受主要含水层露头及控水边界影响的不对称降水漏斗,也充分显现出矿井地下水的主要补给水源为深部高压含水层水。
第二节地下水的迳流途径特征研究
从矿井生产阶段揭露的水文地质情况及不同时期对太原组L4、L12灰疏水时,各主要含水层水位降幅差异性较大等资料分析,认为区内各含水层水的补给不畅,地下水迳流条件较差,特别是垂直方向的地下水迳流应属于缓慢的渗透式迳流补给。局部小区域构造带、背斜轴部地下水的迳流条件有明显的差异,这在东风井井筒突水时已有表现。
从区域构造特征,本矿井长期排水后主要充水含水层水位变化情况分析,本井田的地下水从东向西迳流的途径中,会受到断裂构造的作用,形成复杂的迳流通道。由于井田为封闭-半封闭水文地质单元,因此原始状态地下水运动较为缓慢。而到目前为止,地下水的运动,主要受采矿影响及人为疏放水控制。
矿井内局部区段地下水的迳流,呈现出过桥式越流渗入导水给水途径。这一现象在地层结构复杂的7132工作面切眼位置处发现,当时是7132上分层工作面推进172m(1998年2月8日),顶板岩层充分垮落后,溜子道出口处发现有7m3/h顶板水涌入工作面,5天后水量增大到12m3/h,最大达到27m3/h(1998年6月5日),历时6天,水量稳定在17m3/h,对生产造成一定影响。该面在下分层施工中,也曾发生不同程度的出水,特别是当下分层溜子道进入到f165断层下盘靠近东辅探巷后出水点更为集中,巷道顶板呈现管流状出水,水量达16m3/h,到2003年2月12日水量稳定在14m3/h,现在7132采空区内仍有10m3/h以上的水量流出。该出水点到目前为止,共放出水量近90万立方米,其主要原因分析认为,7132工作面切眼位置上侧400m处为F6和F7断层交汇处,两断层由于其倾向相反,造成中间灰岩抬起,直接被第四系底部2.43~6.80m左右的透镜状中砂、砾石层覆盖。同时由于该处小断层构造发育,使煤系地层整体上抬造成该处岩柱厚度小于29.50m,加之7132工作面回采后,老顶砂岩充分垮落,形成人为松动圈,致使F6断层下盘灰岩水通过上覆第四系砂、砾层,导入到基岩风化裂隙带,或者是f165等小断层裂隙带内,然后进入采场内,形成自然地下水迳流途径。
第三节矿井内地下水的排泄方式的研究及结论
矿井内浅部(主要指第四系Ⅲ含以上地层)地下水的排泄以垂直方向的蒸发和人工取水为主,而深层地下水和基岩含水层地下水的排泄,主要以矿井排水等人为排泄为主。
总之,由于本区基岩处在一个被第四系地层覆盖,矿井水文地质环境为封闭-半封闭的水文地质单元,从而造成基岩地下水的补、迳、排条件相对较差,地下水的排泄没有天然排泄点,只有通过采场人为排泄和矿井排水形成有效的排泄。目前,由于山西组7号煤的大面积回采,使其老顶砂岩充分垮落后,顶底板砂岩水进入采场内,得以疏放,目前矿井下共排出地下积水近2050万立方米。其中,包括太原组L4灰含水层三次疏放水量958万立方米,使区内L4灰水位降到-285大巷水平(1994年),水位年降幅达30余米,太原组L12灰含水层放出水量206万立方米, L12灰和奥陶系岩溶裂隙含水层水位年降幅分别为8.10m和6.29m。说明井田内地下水的补给量小于矿井排出水量,也進一步证实了地下水的补给及迳流条件差,从而表现出地下水的排泄以消耗静储量为主。