中鸡南区煤与含(隔)水层组合类型分析

邵新风

(陕西煤田地质勘查研究院有限公司，陕西 西安 710016)

0 引言

1 研究区含(隔)水层及其特征

1.1 含(隔)水层

根据地层岩性和富水性资料分析，研究区自上而下发育的主要含水层有：第四系全新统含水层(Q4)，第四系萨拉乌苏组含水层(Q3s)，白垩系洛河组含水层(K1l)，侏罗系直罗组(J2z)、延安组含水层(J2y)。隔水层主要有：第四系离石组隔水层、新近系保德组隔水层、侏罗系安定组隔水层，如图1所示。

图1 中鸡南区含(隔)水层及其主要特征

1.2 含(隔)水层特征

研究区含水层特征：第四系全新统含水层(Q4)，属透水不含水层组，一般与下伏萨拉乌苏组(Q3s)含水层构成同一含水层。萨拉乌苏组含水层在全区大部分布，岩性以细砂和中砂为主，多与上覆地层构成了同一含水层，该含水层累计厚度为6.30～41.71 m，平均厚度为21.12 m，单位涌水量为0.07 L/(s·m)，渗透系数约0.30 m/d，富水性中等，为研究区主要含水层。洛河组砂岩含水层(K1l)，主要分布于研究区西部和北部，岩性以中粒砂岩为主，含水层厚度0.5～52.74 m，平均厚度21.87 m，单位涌水量为0.11 L/(s·m)，渗透系数为0.11 m/d，富水性中等，为研究区主要含水层。侏罗系直罗组、延安组含水层，单位涌水量最大为0.005 2 L/(s·m)，渗透系数为0.016 5 m/d，为矿井直接充水含水层。

研究区隔水层分布特征：第四系离石组隔水层在全区均有分布，岩性以亚粘土、亚砂土为主，其中夹多层古土壤层，一般厚度为3～21 m，平均厚度为10 m。新近系保德组隔水层只分布于黄土沟壑丘陵区，岩性为粘土及亚粘土，一般厚度为30 m，隔水性能好。侏罗系安定组在全区分布，厚度为8.79～126.95 m，平均厚度63.95 m，岩性以泥岩、粉砂岩为主，是研究区稳定的隔水层。

2 煤层与含(隔)水层组合类型

研究区煤层与含(隔)水层组合特点：煤水共生，含水层在上、煤层在下，煤层与含水层之间隔水层厚度变化大[1-5]。

根据研究区5-2煤上覆含(隔)水层的分布及厚度变化，将煤层与含(隔)水层的组合类型划分为3类，如图2所示。

图2 中鸡南区煤与含(隔)水层组合关系分类图

2.1 第Ⅰ类组合关系

强含水层叠加型煤-水组合，图3为第Ⅰ类组合关系图。其特点为：该组合区内煤层上覆主要含水层为洛河组含水层与萨拉乌苏组含水层，它们之间隔水土层较薄，在个别钻孔缺失，导致两含水层叠加，形成富水性强的含水层，渗透性好，厚度大，地下水可通过导水裂隙带、断层、封闭不良钻孔等“天窗”涌入矿井，易造成突(涌)水事故，对矿井威胁大[6-10]；煤层上覆隔水层主要为煤系地层泥岩和安定组泥岩，连续性强，隔水层厚度相对较小；该组合主要分布于研究区北部和西部。

2.2 第Ⅱ类组合关系

单一强含水层型煤-水组合，图4为第Ⅱ类组合关系图。其特点为：该组合内煤层上覆主要含水层为萨拉乌苏组含水层，平均厚度22 m，富水性中等，地下水可通过导水裂隙带、断层、封闭不良钻孔等通道涌入矿井，对未来矿井生产威胁较大[11-12]；煤层上覆隔水层主要为煤系地层泥岩和安定组泥岩，隔水层厚度相对较大；该组合主要分布于研究区中部和东南部。

图3 第Ⅰ类组合关系图

图4 第Ⅱ类组合关系图

2.3 第Ⅲ类组合关系

含水层隔水层共生型煤-水组合，图5为第Ⅲ类组合关系图。其特点为：含水层、土层隔水层均大面积分布，厚度变化大，土层厚度3～51 m，一般为24 m，潜水威胁不到矿井开采；研究区主要含水层在该组合内缺失，矿井直接充水含水层为侏罗系延安组、直罗组含水层，水量小，对矿井威胁不大；煤层上覆隔水层主要为煤系地层泥岩、安定组泥岩隔水层和新生界粘土隔水层，隔水层厚度大；该组合主要分布在研究区东北部。

图5 第Ⅲ类组合关系图

3 结论

(1)研究区5-2煤厚度稳定，但是煤层上覆含水层和隔水层分布不均匀，根据煤层与含(隔)水层的空间关系，划分为3类煤水组合类型。

(2)强含水层叠加型煤-水组合，主要含水层厚度大，富水性强，矿井排水量大，对矿井安全生产威胁大；单一强含水层型煤-水组合，主要含水层厚度较小，富水性中等，矿井排水量次之，对矿井安全生产威胁较大；含水层隔水层共生型煤-水组合，主要含水层缺失，矿井排水量小，对矿井生产威胁不大。

(3)煤水组合关系的分析研究，为未来矿井水文地质条件探查、保障矿井安全生产提供技术支持。