丰源煤矿水文地质概况.docx

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丰源煤矿水文地质概况

第五章水文地质

第一节区域水文地质

一、地形地貌、气象及地表水特征

（一）地形地貌

工作区位于天山北麓中山区哈拉巴斯陶特力斯嗄单面山体区段，山体走向NWW—SEE，呈带状分布，绝对标高1527.00~1914.13米，相对高差387.13米，地层主要由侏罗系砂岩、砾岩及煤系地层组成。

山北坡地形坡度15°~20°。

坡面多被第四系黄土覆盖，不利于大气降水垂直渗入补给。

山南坡岩石裸露，尤其是在中~粗粒砂岩出露地段，微地形均呈陡坎状，不利于接受大气降水的垂直渗入补给。

在泥岩、粉砂岩裸露区段，地形坡度较大，降落于地表的雨水，易汇成暂时性地表水流，向白杨沟河排泄，所以，地形地貌对大气降水的垂直入渗补给不利。

（二）气象

工作区位于北天山分水岭北坡地带，属内陆性干旱气候区，因受西北寒湿气流的影响，年降水量较准南盆地平原区充沛。

据呼图壁河水文观测站1994年观测资料，年降水量为421.5mm，4~10月为雨季，平均降水量在31.4~85.7mm之间。

其余各月较干燥，月平均降水量在4.0~13.8mm。

该区降雨多以暴雨形式出现，且有西风满楼雨即来之规律。

区内年平均气温5.4℃，夏季气温（5~8月）月平均14.4~20.1℃，最高34.1℃。

冬季（11月至次年3月）平均气温2.3~-11.1℃，最低-23.9℃。

年蒸发量1317.1mm。

（三）地表水

区内常年性河流有两条，即白杨沟河和呼图壁河。

白杨沟河发源于南部高山区，由南而北顺地层倾向径流，该河在白杨沟煤矿的南部边界处，由南向北转为东西流向，并沿地层走向由西至东流经工区南部边缘，最终汇入呼图壁河。

白杨沟河中下游的河床宽25~100米，坡降0.3%，据呼图壁河水文站1994年在白杨沟河出口处观测计算资料，该河6~7月为洪水期，月平均流量4.34~6.64立方米/秒。

据调查，1984年6月该河发生过历年来最大一次洪水，洪水淹没河床宽50~200米，水位标高1545~1640米。

1~4月份为枯水期，月平均流量0.27~0.43立方米/秒，最小流量0.27立方米/秒。

据呼图壁白杨沟石门水文气象站1982、1983、1986年提供的资料，呼图壁河6~8月为洪水期，月平均流量28.8~72.1立方米/秒；1~4月为枯水期,月平均流量1.46~3.83立方米/秒。

年平均径流量15.26立方米/秒。

二、地层岩性

区域内地层主要由第四系松散岩类及侏罗系和白垩系沉积碎屑岩类组成。

第四系松散沉积物主要由亚粘土、亚砂土、砂砾卵石堆积而成，呈水平状大面积分布，而第四系砂砾卵石松散物则主要呈条带状沿白杨沟河及呼图壁河分布。

侏罗系沉积碎屑岩类主要为砂岩、砾岩、粉砂岩及泥岩，构造形态为一北北东向的单斜，倾角10—25°。

地下水主要赋存于砂岩及砂砾岩的孔隙、裂隙中。

由于粉砂岩、泥岩等隔水层的存在，在其下部形成层间承压水，该承压水具有较大的静水压力，当隔水顶板遭到破坏时，即以自流的形式涌出地表。

上部风化带则以裂隙、孔隙水为主。

三、含水层特征

根据区内地下水的赋存条件、含水层的岩性特征及分布和埋藏条件，将区内含水层划分为三种不同地下水类型的含水组，即：

松散岩类孔隙潜水含水组；碎屑岩类孔隙裂隙承压含水组；基岩裂隙含水组。

根据各含水层的岩性结构、水力特征、富水性等，按层分述如下：

（一）松散岩类孔隙潜水含水组

1、第四系（Q4gl）冰水堆积孔隙潜水含水层

主要分布于南部高山区一带，由冰水砂砾石组成，透水性好，单泉流量为5.0升/秒，溶解性总固体含量0.16克/升，水质良好，水量丰富。

2、第四系（Q4al+pl）冲洪积孔隙潜水含水层

主要分布于各河流的河床、阶地一带，岩性由砂砾石、卵砾石等组成，厚5—20米。

颗粒粗，孔隙大，透水性好，补给条件充足，地下水量丰富。

3、第四系（Q4dl）坡积透水不含水层

主要分布于北部低山丘陵区的山梁地带，由黄土、砾石、角砾混杂堆积，厚0—10米，不含水。

（二）碎屑岩类孔隙裂隙承压含水组

1、上侏罗统（J3）、白垩系（K）孔隙裂隙弱含水组

主要分布于北部低山丘陵地区，岩性由侏罗系齐古组和白垩系的砂岩、砾岩、泥质粉砂岩、泥岩互层组成，单泉流量一般小于0.5升/秒，最小0.01升/秒，泉群最大流量1升/秒，水量贫乏。

2、中下侏罗统（J1-2）孔隙裂隙中等富水含水组

主要分布于中山区一带。

岩性由侏罗系头屯河组、西山窑组、三工河组的砾岩、砂岩、粉砂岩、煤组成，砂岩平均裂隙率为6.15%，单泉流量一般大于0.5升/秒，溶解性总固体小于1克/升，富水性中等。

（三）基岩裂隙含水组

分布于高山及中山地区，含水岩性为石炭系（C）凝灰岩、凝灰质砂岩、片麻岩，裂隙率为0.92~7.2%，分布极不均匀。

单泉流量1~3升/秒，最大流量为20升/秒，地下水溶解性总固体为0.1~0.2克/升，水量丰富。

四、补给、径流、排泄条件

本区虽然地处欧亚大陆腹地，属干旱半干旱气候区，但是由于受地形和纬度的影响，区内气候仍较湿润，南部高山区降水量丰富，冰雪广布，是区内地表水的发源地和地下水的补给区。

中山区森林密布，气温适中，雨量充沛，为地下水提供了丰富的补给来源。

北部低山丘陵区，因降水量较小，垂直蒸发强度大，地下水较贫乏。

（一）基岩裂隙富水区（Ⅰ）

分布于南部高山地区，由第四系冰水堆积物及石炭系凝灰岩、花岗片麻岩组成，沟谷发育，切割较剧，岩石质坚，构造裂隙发育。

该区降水以固态为主，降水量丰富。

据天山云雾站资料，平均年降水量437.5毫米。

在海拔3140米以上的地域，贮存着巨厚的粒雪和现代冰川，每年夏季（5~8月）冰雪消融，源源不断的消融水及大气降水，除大部分形成地表水外，部分沿基岩裂隙、第四纪冰碛及冰水堆积物的孔隙垂直下渗补给地下水，并顺地势沿着基岩裂隙由南向北径流，补给中山区地下水，此区水量丰富。

（二）碎屑岩类孔隙裂隙中等富水区（Ⅱ）

分布于中山峡谷区即森林草原带。

主要由中下侏罗系三工河组（J1s）、西山窑组（J2x）、头屯河组（J2t）的砂岩、泥岩、煤和石炭系（C）的凝灰岩组成。

本区气候凉湿，降水量充沛，平均年降水量421.5~538毫米，为该区地下水的主要补给来源之一。

另外高山区冰雪消融水形成的地表溪流及地下水流直接流入本区，也是补给地下水的一个重要因素。

由于山势平缓、裂隙发育、森林植被茂盛，为大气降水的直接渗入及地下水的富集创造了有利条件。

在侵蚀基准面以上的地下水，多以孔隙裂隙潜水的形式赋存在岩石之中。

接受大气降水的垂直下渗补给。

由于该区侵蚀作用强烈，地下水沿裂隙孔隙由高向低处流动，在山坡脚下、沟谷旁以下降泉的形式排泄补给地表水。

在侵蚀基准面以下的地下水，多以孔隙裂隙承压水的形式赋存在岩层之中。

受南部高山区及中山区地表水、地下水、大气降水的补给。

顺地势及地层倾向，由南西向北东方向径流。

在强烈的侵蚀作用下，层间承压水时而沿裸露面，在沟谷旁侧以下降泉的方式补给地表水，时而又在河床底部，以顶托排泄的方式补给地表水。

在地层未受切割的地段，层间承压水继续由南西向北东径流，补给低山丘陵贫水区。

最终向准噶尔盆地腹地排泄。

（三）低山丘陵贫水区（Ⅲ）

分布于中等富水区的北部，由上侏罗统（J3）齐古组及白垩系（K）的砂岩、泥岩、粉细砂岩互层组成。

本区气候向着干旱过渡，平均年降水量在257~400毫米之间，蒸发量在1400~1900毫米之间。

埋藏于侵蚀基准面以上的地下水，主要受大气降水补给。

侵蚀基准面以下的地下水主要受地表水补给，另外还受南部中山区碎屑岩类孔隙裂隙水的补给。

由于补给量少，蒸发量大，地下水交替缓慢，因此泉水出露不多，且流量极少，水量贫乏，其排泄方式主要以垂直蒸发的方式进行。

第二节井田水文地质

一、含（隔）水层（段）的划分

（一）划分依据及其说明

1、根据钻孔编录资料，井田内侏罗系地层由泥岩、粉砂岩、粗砂岩、砾岩及煤层以互层韵律形式组成，各种岩石的单层厚度可由数厘米变化到数米，乃至数十米。

因此，难以按单岩性岩层划分含、隔水层，只能以较大的岩性段来划分。

2、通过钻孔简易水文地质观测，当钻进到粗砂岩、砾岩段时，孔内出现水位有变化或冲洗液漏失，而钻孔进入至泥岩等细颗粒岩段时，孔内水位变化不大或冲洗液不发生变化，将泥岩等细颗粒岩石划分为相对隔水层，而将粗砂岩、砾岩等岩石划分成含水层。

（二）含（隔）水层（段）的划分

根据上述划分依据与说明，区内共划分了六个含（隔）水层（段），见表5—1。

含（隔）水层（段）划分一览表表5—1

地层代号

含（隔）水层（段）编号

含（隔）水层（段）名称

Q4dl

Ⅰ

第四系透水不含水层

Q4pal

Ⅱ

第四系孔隙潜水强含水层

J2t

Ⅲ

中侏罗统头屯河组裂隙孔隙弱含水层

J2x

Ⅳ

中侏罗统西山窑组裂隙孔隙中等富水含水层

J1s

Ⅴ

下侏罗统三工河组相对隔水层

Ⅵ

烧变岩裂隙潜水含水层

二、含（隔）水层（段）特征

（一）第四系全新统坡积透水不含水层（Ⅰ）

主要分布在井田内的山坡及冲沟两侧，由粘土、砂土、亚砂土组成。

钻孔控制厚度为7.22-15.36米。

由于此层分布位置较高，虽透水性较好，但不具储水条件，为透水不含水层。

（二）第四系全新统洪冲积孔隙潜水强含水层（Ⅱ）

呈条带状分布于井田南部白杨沟河两岸，由冲洪积砾石、卵石、砂砾组成，分选性差。

地下水以孔隙潜水的形式赋存于冲洪积层中，主要接受白杨沟河河水的渗漏补给和西山窑组裂隙孔隙水的顶托补给，次为大气降水的补给。

根据《呼图壁县白杨沟煤矿详查报告》资料，水位埋深0.98—2.08米，单位涌水量为0.92—1.42升/秒·米，水量丰富。

水化学类型属HCO3·SO4—Ca·Na型、HCO3·SO4—Mg·Na·Ca型，溶解性总固体0.2-0.3克/升。

（三）中侏罗统头屯河组（J2t）弱含水层（Ⅲ）

出露于井田东北部，由粉砂岩、粗砂岩、泥岩等组成，该岩组出露位置较高，据钻孔揭露厚度18.63-41.66米。

岩芯采取率较低，层理发育，裂隙不发育，结合简易水文地质观测的结果，泥浆消耗稳定，水位变化正常。

仅ZK301孔此段漏水漏浆严重。

根据岩性组合和简易水文观测成果，将此层定为弱含水层，该含水层为间接充水含水层。

（四）中侏罗统西山窑组（J2x）裂隙孔隙含水层（Ⅳ）

大面积出露于井田中部，据各钻孔钻探资料，地层岩性主要由粉砂岩、粗砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩、泥岩及煤组成，含水层与隔水层以互层的形式出现。

钻孔控制厚度90.91—442.45米，平均266.33米。

据ZK1、ZK102钻孔揭露的含水层厚度为57.82-66.45米。

区内厚度大于0.3米的煤层8层，由上至下编号为B7、B6、B5、B4、B3、B31、B2、B1。

据简易水文地质观测的情况，各钻孔在钻进至该组地层时泥浆消耗量较大，出现漏水、漏浆现象，其中ZK301孔全孔段漏水、漏浆，测不到水位。

ZK201孔该层位漏水，终孔水位在260米以下。

ZK101孔钻进至139.74米粗砂岩段漏水直至孔底，测不到水位。

ZK102钻孔从18.4米砂岩处开始漏水直至孔底，测不到水位。

此含水层主要接受井田南界外的白杨沟河河水的远距离顺层渗漏补给及大气降水（雪融水）的顺层补给。

据白杨沟煤矿详查报告ZK1孔的抽水试验的成果，渗透系数（K）为1.3348－1.5785米/日，钻孔单位涌水量（q）0.8530－0.8557升/秒·米（0.1

（五）下侏罗统三工河组相对隔水层（Ⅴ）

井田内无出露，仅在井田南界外白杨沟河南岸有少量呈窄条带状沿河岸出露。

区内钻孔控制到此层的厚度为1.25－14.76米，未见底。

此地层岩性主要以粉砂岩、泥岩、泥质粉砂岩等细颗粒岩石组成，据区域水文资料及其岩性组合特征将其划分为相对隔水层。

（六）烧变岩裂隙潜水含水层（Ⅵ）

出露在井田南部白杨沟河北岸，在井田南部沿煤层露头的延展方