準東煤田大井礦區(qū)水文地質(zhì)條件及充水因素
王 玲 康 小 丁

摘要：通過對新疆準東煤田大井礦區(qū)的水文地質(zhì)條件、特征及充水因素的相似性分析，對大井礦區(qū)的含水層進行了劃分，為礦區(qū)指出了供水方向，并對各個礦區(qū)的礦井涌水量進行了綜合評價。建筑設(shè)計論文,論文發(fā)表,論文網(wǎng),職稱論文,建筑設(shè)計
關(guān)鍵詞：大井礦區(qū)、水文地質(zhì)條件、充水因素、供水方向
前 言
這里所說的大井礦區(qū)包括八個勘查區(qū)，由于所處的區(qū)域環(huán)境大致相同，這里把這幾個勘查區(qū)的礦區(qū)水文地質(zhì)條件和充水因素放在一起進行論述。礦區(qū)位于新疆準東煤田中部，克拉麥里山南麓，地貌形態(tài)為殘丘狀剝蝕平原與戈壁。地勢總趨勢北高南低，除個別孤零山丘外，地形較平坦。礦區(qū)屬大陸干旱荒漠氣候，年溫差和晝夜溫差變化大。
1礦區(qū)水文地質(zhì)條件
礦區(qū)大地構(gòu)造單元屬于準噶爾地塊東北緣克拉麥里山前坳陷，是在華力西期褶皺基底上形成的內(nèi)陸盆地，接受了晚古生代后期至中生代一套陸相碎屑巖沉積。區(qū)內(nèi)地層巖性主要為砂巖、礫巖、粉砂巖及泥巖。地下水主要賦存于砂巖及礫巖的孔隙、裂隙中。區(qū)內(nèi)地下水貧乏，大氣降水是區(qū)內(nèi)地下水的主要補給源。在第四系較發(fā)育的低洼處或溝谷中的沉積物內(nèi)可以形成孔隙潛水�；鶐r露頭、煤層露頭特別是燒變巖出露區(qū)，裂隙發(fā)育，盡管大氣降水少，仍可沿裂隙、孔隙滲入地下形成層間水。
礦區(qū)含水巖組巖性主要為砂巖、砂礫巖、煤層與泥巖互層，其中砂巖、砂礫巖及煤層含水，泥巖、炭質(zhì)泥巖相對隔水，形成層間裂隙孔隙承壓水。
分布在一、二級階地和戈壁灘的第四系及南緣風成砂等均為透水不含水層。區(qū)內(nèi)沒有大的常年性地表水流，只在春融季節(jié)和夏季降雨時才有暫時性地表徑流，但流程不遠就匯集在低洼處并隨即蒸發(fā)，形成了許多大小不等的白板地和龜裂地。
1.1礦區(qū)含水層（段）特征
（一）新近系上新統(tǒng)獨山子組弱含水層
零星出露于帳篷溝勘查區(qū)中部、南部、北部邊緣及大慶溝勘查區(qū)南部，由上新統(tǒng)獨山子組的紫紅色、磚紅色的泥巖、含礫泥巖、底部礫巖等巖性組成，近水平狀態(tài)產(chǎn)出并呈不整合覆蓋在侏羅系地層之上。
礦區(qū)內(nèi)僅大慶溝勘查區(qū)的3個鉆孔及帳篷溝勘查區(qū)的1個鉆孔控制到該地層，地層厚度0.80—44.37米。鉆進至該地層時，孔中水位幾乎沒有變化，泥漿消耗量也很少甚至沒有消耗，說明該含水層富水性弱，透水性差。
（二）白堊系下統(tǒng)吐谷魯群裂隙孔隙弱含水層
白堊系下統(tǒng)吐谷魯群地層在礦區(qū)北部及中部大面積出露，由一套陸相河湖沉積的碎屑巖組成，鉆孔控制厚度3.41－222.28米，含水層厚度一般小于30米。巖性以褐紅色和灰黃色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，底部為一層鈣質(zhì)膠結(jié)的底礫巖，與下伏的侏羅系地層呈不整合接觸。
此地層巖石較完整，裂隙不發(fā)育，孔中水位呈緩慢下降趨勢，泥漿消耗量很少。
（三）侏羅系中-上統(tǒng)石樹溝群裂隙孔隙弱含水層
石樹溝群地層大面積出露于礦區(qū)北部、西部及東部，由上、下亞群構(gòu)成，與下伏西山窯組為平行不整合接觸，鉆孔控制厚度18.15－563.66米，以泥巖為主夾少量碎屑巖，故隔水層極為發(fā)育，含水層厚度11.78-103.73米。
石錢灘勘查區(qū)有3個鉆孔在此層粗顆粒段涌水，但水量很小，表明該層位為裂隙孔隙弱含水層。
（四）侏羅系中統(tǒng)西山窯組裂隙孔隙弱含水層
西山窯組地層小面積條帶狀出露于礦區(qū)北部及奧塔南勘查區(qū)南部、帳篷溝勘查區(qū)的西部，是主要含煤地層，各勘查區(qū)鉆孔控制厚度10.37—208.30米，未見底。含水層巖性為砂巖、礫巖和煤層，砂巖、礫巖層數(shù)少、厚度小，且多集中在該組底部。
此地層巖石較完整，裂隙不很發(fā)育，鉆進中僅個別鉆孔存在漏水現(xiàn)象。據(jù)各勘查區(qū)針對該層或全孔混合抽水試驗成果，可知該層透水性差，富水性差。
（五）燒變巖裂隙潛水含水層
在奧塔南、奧塔北勘查區(qū)的南部有火燒區(qū)，呈東西向帶狀分布，大部分出露地表，少部分被第四系覆蓋。巖石被烘烤燒結(jié)后，體積收縮，裂隙發(fā)育，易于接受大氣降水、雪融水的補給形成燒變巖裂隙潛水。在奧塔南勘查區(qū)南部選定的露天區(qū)，在礦田南部初始拉溝部位剝采的過程中，局部見有出水點，水以線狀的形式從燒變巖孔隙中滲出，出水量約為480立方米/日。由于燒變巖所處的位置不同，燒變程度不同，富水性各有差異。
1.2地下水化學類型
在煤系地層中，由于巖石裂隙不甚發(fā)育，且多為泥質(zhì)充填，地層滲透性差，補給、徑流條件不佳，地下水運移緩慢，礦化程度較高，一般較差。
礦區(qū)地下水化學類型多為Cl•SO4—Na、SO4•Cl—Na、Cl—Na型水，PH值7.21—11.4，溶解性總固體在1751.0—9708.06毫克/升，為微咸水-咸水。僅在大井勘查區(qū)的ZK0405、ZK0804抽水孔采集的地下水溶解性總固體在297.0—875.4毫克/升，為淡水。
1.3地下水的補給、徑流及排泄
礦區(qū)地處戈壁，無常年性地表水流，地下水的補給主要來源于大氣降水，其中暴雨形成的洪水及冰雪融水可通過地表巖石風化裂隙、構(gòu)造裂隙、巖石孔隙或其它途徑順地層滲入到地下補給地下水。
由各勘查區(qū)的靜止水位標高值可知，地下水水位在北部的大井一井田工區(qū)水位最高，東南部的奧塔南勘查區(qū)相對較低，礦區(qū)地下水總體由北偏東往南部運移。
地下水由北偏東往南部運移或順地層向更深處運移，少部分以泉水形式排泄。礦井的疏干排水也是地下水排泄的重要途徑。
2礦床充水因素分析
2.1充水因素
2.1.1地層巖性
礦區(qū)地層巖性主要以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等細顆粒狀的巖性為主，局部夾有粗砂巖、礫巖及煤層。各煤層主要接受石樹溝群含水層、西山窯組賦煤地層含水層地下水的直接充水，接受新近系、吐谷魯含水層的間接充水。
通過各個勘查區(qū)鉆孔混合抽水試驗的成果，鉆孔單位涌水量（q）0.0023－0.0282升/秒•米，滲透系數(shù)（K）0.00304－0.08045米/日。這表明本區(qū)地層的滲透性差，富水性弱，從而進一步說明地層巖性不利于礦床充水。
2.1.2構(gòu)造
礦區(qū)位于大井凹陷構(gòu)造單元中，總體為一由北東向南西傾斜的單斜，地層整體走向近似呈北西—南東向。侏羅系地層及其以后的沉積巖中斷裂構(gòu)造不發(fā)育，煤巖層基本呈平緩的單斜形態(tài)，區(qū)內(nèi)煤層沿傾向和走向還發(fā)育有幅度不等的波狀起伏，最大起伏角為3—4°。地面沒有發(fā)現(xiàn)斷層，構(gòu)造屬簡單類型，區(qū)域構(gòu)造裂隙水對礦床充水不利。
2.1.3大氣降水及暫時性地表水流
大氣降水特別是暴雨形成的洪水經(jīng)地表沿巖石風化、構(gòu)造裂隙、孔隙下滲，這種途徑是礦床充水因素之一。暫時性地表水流具有時間短、流量大之特點，對礦床充水主要表現(xiàn)在沖毀礦山設(shè)施，直接灌入礦井內(nèi)，而對地層滲透補給意義不大。未來礦井在采煤過程中將會形成大面積采空區(qū)，在陷落、冒落范圍內(nèi)，將有可能出現(xiàn)暫時性地表洪流直接灌入礦井的情形。因此，必須選擇合適的井口位置并采用最有效的開采方式，避免大面積陷落區(qū)的形成，以防止洪流灌入塌陷區(qū)。
2.2礦井涌水量預算
由于大井礦區(qū)包括8個小勘查區(qū)，在計算礦井涌水量需要考慮到各個井田的面積和首采區(qū)的大小以及高級資源量的范圍。雖然各個礦區(qū)的抽水試驗鉆孔所得到的數(shù)據(jù)比較多，對比性比較強，數(shù)據(jù)真實可靠，但就對于整個單元來說，不能簡單地把各個礦區(qū)的涌水量進行相加來計算。
另在其他井田內(nèi)只利用了大井法來預算礦井涌水量值，得出的值在2000-5048立方米/日。預算值誤差較大的原因是：大井法采用的滲透系數(shù)是單孔抽水試驗計算的結(jié)果，有較大的誤差；其影響半徑也是經(jīng)驗公式計算的結(jié)果，也具有較大的誤差；另大井法計算的應(yīng)用條件須具備地下水充分的補給條件，影響半徑邊界上的水頭高度也要始終不變。據(jù)GB15218－94《地下水資源分類分級標準》，大井法的計算結(jié)果精度相當于D級，誤差大體在70％以內(nèi)。
3水源地的選擇
區(qū)內(nèi)無常年地表水流，地下水富水性弱，屬缺水區(qū)。各個勘查區(qū)野外工作生產(chǎn)和生活用水均依靠芨芨湖檢查站供水井、火燒山水三水井。
芨芨湖檢查站供水井位于奧塔南勘查區(qū)以南約55千米處，火燒山水三水井位于五彩灣井田東北處（火燒山采油廠）。依照《生活飲用水衛(wèi)生標準》中有關(guān)規(guī)定的要求，上述水源的感官指標、化學指標等規(guī)定項目的測試結(jié)果均符合標準，水質(zhì)較好，是目前良好的供水水源。
據(jù)水質(zhì)分析成果，井田鍋爐用水水質(zhì)評價結(jié)果見下表。
 

鍋爐用水水質(zhì)評價成果表        

依照鍋爐用水水質(zhì)評價指標，芨芨湖供水井水為鍋垢多、具硬沉淀物、起泡、半腐蝕性的水；火燒山水三水井水為鍋垢少、具硬沉淀物、半腐蝕性的起泡水，經(jīng)處理后上述水源均可作為工業(yè)鍋爐用水。
上述水源距各勘查區(qū)均有一定的距離，拉水往返耗時耗力，且在大規(guī)模開采時水量沒有保證。由中國水務(wù)新疆昌源水務(wù)公司投資開發(fā)建設(shè)的新疆準東煤電化工工業(yè)園供水工程已于2007年6月19日開工建設(shè)。該工程為長距離輸水工程，擬從引額濟烏南干渠修建東延干渠64公里至準東煤化工工業(yè)園區(qū)。這項工程的建設(shè)，可以從根本上保障園區(qū)用水的需求。
參考文獻
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