桐梓县道角矿区一井田水文地质特征研究

李金欣

（贵州省煤田地质局地质勘查研究院，贵州 贵阳 550000）

桐梓县一井田区域地表水属长江流域赤水河綦江水系的一级支流补寄区，区域内出露地层主要为碳酸盐岩和碎屑岩两类，地下水类型主要为岩溶裂隙水和基岩裂隙水。岩溶水主要赋存于二叠系茅口组（P2m）和三叠系下统夜郎组（T1y）、三叠系下统茅草铺组（P3c）地层中，分布区多属裸露及半裸露的山区，地表岩溶洼地、落水洞、岩溶漏斗等较发育，补给条件较好，地下局部发育溶洞。裂隙水主要赋存于二叠系上统龙潭组（P3l）和三叠系下统夜郎组一段（T1y1）等地层中，地貌多成陡坡，碎屑岩靠近地表时风化作用较强烈，风化裂隙较发育。第四系主要为砾石、砂土及亚粘土等组成，厚度0m～50m，一般零星分布在洼地、坡脚含矿地层表面、溪沟底部附近，岩性松散，孔隙率高，富含孔隙水，泉点多数受降雨影响，在旱季断流或干涸。因第四系地层厚度不大，分布面积小，因此总体富水性较弱。

1 矿区水文地质条件

（1）矿区水文地质概况。井田位于乐坪背斜东翼，乐坪背斜轴展布于井田的东侧。区内地形以中低山为主。井田地势总体东北部高，西南部两边低，为侵蚀溶蚀中山、低山峰丛谷地貌。区内山势脉络清晰，山脉走向大致与地质构造、地层走向一致。井田地势总体东北部高，西南部两边低。地下水受乐坪背斜、地表水的影响总体由西北向南径流，因大多为可溶岩地层，地下水以溶裂流为主。

（2）地表水特征。区内地表水系不发育，主要有一条季节性河流松坎河支流，发源于井田西北部新场大岩顶一带，属长江流域赤水河綦江水系的一级支流补寄区，据松坎水文站资料：该河年平均流12.5m3/s，最大洪峰流量1672m3/s，枯季流量0.74 m3/s，其流量随降雨强度呈明显的变化。

（3）地层含水性。根据岩性组合、含水性、导水性特征以及矿层赋存空间、地下水的水力性质、裂隙发育程度等因素，将区内地层（由新到老）划分为以下几个含水层段：①第四系（Q）—弱含水层。零星分布于区内斜坡与沟谷地带，厚0m～5m。岩性为黄色粘土夹砾岩、碎石等。受大气降水影响，流量变化较大。该层特点是孔隙度大，透水性强，受大气降雨补给明显，最后在洼地底部、斜坡前缘、冲沟旁以泉水的形式排泄地表，流量随季节变化大，雨季时增大，旱季时减小甚至干涸。该层含孔隙水，富水性弱，属弱含水层。②三叠系下统夜郎组九级滩三段（T1y3-3）—极弱含水层。出露于井田南部外围，出露不全。岩性为暗紫红、紫红色钙质泥岩，中、上部夹灰黄、灰绿色泥岩、泥灰岩及少量透镜状生物碎屑灰岩。该层含基岩裂隙水，富水性极弱，属极弱含水层，可视为相对隔水层。③二叠系上统龙潭组（P3l））—弱含水层。呈条带状出露于井田西南部。为区内含矿地层，主要岩性为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、铝土质泥岩、灰岩及矿层等，平均厚61.35m。该层含基岩裂隙水，富水性弱，属弱含水层。

2 矿井充水因素分析

2.1 充水水源

（1）矿井直接充水水源。①龙潭组裂隙水。区内含矿地层为龙潭组，当矿层开采时其自身基岩裂隙水则直接通过矿层顶、底板及边帮裂隙进入矿井成为直接充水水源。②长兴组裂隙水。顶部C3矿层距长兴底界距离33.46m，小于导水裂隙带高度（H导=37m。）当矿层开采顶部时基岩裂隙水则直接通过矿层顶部裂隙进入矿井成为直接充水水源。③老窑水及采空区积水。井田西部矿层露头地带分布有少许老窑，多为以往季节性民采小窑，硐口早已封闭，部分老窑内有积水，这些一旦受采矿裂隙导通将进入矿井成为矿井直接充水源。

（2）矿井间接充水水源。①大气降水。是矿井的主要充水水源之一。井田内部分含矿地层裸露，直接接受大气降水补给，其充水强度与季节和降水的强度、持续时间有着密切联系。在开采浅部矿层时，对矿井充水会有较大影响。②地表水。区内无大的地表水体，仅在井田外围北东发育一条小溪，小溪由北东向南西径流，该河流为井田最低侵蚀基准面，虽井田内可采矿层大部分赋存于该侵蚀基准面以上，但该小溪从井田中部穿过，流经区内含矿地层龙潭组直接充水含水层及间接充水含水层，溪水可沿采矿裂隙直接补给矿井及补充间接含水层地下水，为直接充水水源。

2.2 充水通道

①岩石风化、构造裂隙。井田内含矿地层龙潭组在接近地表附近，岩石风化节理、裂隙发育，而深部则发育构造裂隙，它们成为地下水活动的良好通道，并沟通上覆含水层与含矿地层的水力联系。②采矿冒落裂隙。冒落带及导水裂隙带最大高度估算依据如下表1。表中M代表累计采厚（M=2.29m），n代表矿分层层数（n=1），H冒、H导为从矿层顶面算起的法向高度。由此推算出H冒=6.87-9.16m、H导=37m。由于C3矿层距夜郎组二段底界平均约33.46m。根据冒落带、导水带高度计算结果：C3矿层开采后冒落带、导水裂隙带一般会波及到长兴组地层，但不会波及到夜郎组地层。③断层破碎带。井田内钻孔、地表及钻孔中未发现断层。④老窑废弃采面或巷道。井田西部有少许老窑，一旦矿井与这些积水老窑沟通时，采空区积水将沿这些老窑废弃采面或巷道突入矿井成为充水通道。

表1 导水裂隙带最大高度估算依据表

2.3 充水方式

井田内含矿地层龙潭组有少量露头分布，大部分埋藏于地下，接受大气降水补给不强，多以碎屑岩为主，为弱裂隙含水层，充水通道主要以岩石风化、构造和采矿裂隙为主，未来矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主。由于区内矿井受冲沟水、老窑积水、茅口组岩溶裂隙水充水影响，局部可能发生突水。

2.4 水文地质类型

综上所述，由于勘查区大部分矿层高于当地最低侵蚀基准面以上。矿井充水水源为龙潭组裂隙水充水以及老窑采空区充水为主，充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主，但C1矿层仅距茅口组岩溶裂隙含水层平均6.36m，在薄弱地带下伏地层茅口组岩溶含水将突入矿井。总体来说，本井田为顶板直接进水、底板间接进水为主的岩溶-裂隙充水为主的矿床；故井田水文地质条件复杂程度为中等，C3矿层为顶板间接充水的岩溶水充水矿床，水文地质勘查为三类一型，C1矿层为底板间接充水的岩溶水充水矿床，水文地质勘查类型为三类二型。

3 矿井涌水量预算

3.1 计算方法及依据

本次利用地质和水文地质条件相同、开采方法基本相同的本矿井上一水平长期的涌水量观测资料，采用比拟法进行矿井涌水量预算，可保证本次预算涌水量与各影响要素之间数学表达式的可靠性。

3.2 计算公式

（1）采用公式：由于开采面积与开采深度是矿涌水量最为相关的因素，直接影响了涌水量的大小，所以本次涌水量预算采用公式为：

式中：Q—预测的矿井先期开采地段未来涌水量（m3/d）：S—未来先期开采地段水位降深（m）；F—未来预计先期开采地段面积（m2）；Q1—已知矿井实测涌水量（m3/d）；S1—已采矿井开采水位降深（m）；F1—已知矿井采空区面积（m2）。

（2）计算参数的确定：A.已知矿井实测涌水量Q1为747.84m3/d；B.已知矿井采空区面积F1约265950m2；C.已采矿井水位降深（S1）：S1=钻孔静止水位平均值（1025m）-最低开采标高（787m）≈238m；D.未来预计先期开采地段面积（F）约1416650m2（以道角矿（兼并重组）先期开采地段C1矿层计算，西部以矿层风氧化带往深部推30米为界，南部、东部以井田边界为界，北部以+950m标高为界）；E.未来首采区水位降深（S）：选用先期开采地段内钻孔静止水位平均值至开采水平标高的差值；S=钻孔静止水位平均值（1025m）-最低开采标高（+750m）≈275m。

3.3 计算结果

表2 矿井涌水量计算结果

3.4 计算结果评述

本次涌水量预测在参考原报告的基础上进行预算，未考虑矿井承压水突水、上部采空区充水及今后开采岩石裂隙的扩张与上（覆）下（伏）含水层沟通及降雨极值等引起的流量变化；也未考虑非正常开采及施工导致的意外性突水事故，仅以天然状态下的含水层形成的地下水渗流场作为计算模式进行预算。本次推荐作为今后矿井设计的矿井最大涌水量值为1770m3/d。今后矿井应加强对断层的探测，疏排水设计时应充分考虑各项因素的影响，并在今后生产中及时修正涌水量值，合理选择排水设备，确保矿井安全生产。

4 矿区供水水源

井田西部边界附近为松坎河支流，可作为矿山生产用水，经净化处理后还可供矿山生活用水。今后矿床开采后，由于矿井疏干排水可能引起区域性地下水位下降，泉、井流量变小甚至干涸等；而矿层中含有磷、砷、氟、硫等有害元素，经过溶滤作用随矿井水一起排出地面，污染地表水体，会严重影响勘查区村民的正常生活。今后矿床开采后，水资源开发与环境保护统筹规划，充分利用矿井水，可将矿井水循环使用，排供结合。

5 结论

通过以上井田水文地质特征及充水因素分析可知：

（1）井田水文地质类型属水文地质勘查为三类一型，即充水水源以含矿层基岩裂隙充水为主，充水方式顶板孔隙、基岩裂隙充水为主，水文地质条件为中等的井田矿床。

（2）矿井开采过程中，水文地质条件将发生一定的变化，所以在矿井建设、生产过程中，应加强水文地质方面资料的收集、观测，分析、归纳矿井水文地质条件变化的规律，保障矿井生产安全。