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第 3 1 卷第 9期 2 0 1 6年 9月 露天采矿技术 O p e n ca s t Min in g T e ch n o l o g y V 0 l _3l No 9 S e p t 2 0 1 6 D O h 1 0 1 3 2 3 5 cn k i h e m 2 0 1 6 0 9 0 1 1 引用格式： 杨勇 准格 尔矿区水源区水文地质条件分析 J 露天采矿技术 ， 2 0 1 6 ， 3 1 ( 9 ) ： 4 2 4 4 准格尔矿 区水源 区水文地质条件分析 杨 勇 ( 神华准能集团有限责任公 司， 内蒙古 鄂尔多斯 0 1 0 3 0 0 ) 摘要： 准格 尔矿 区水源 区的地质、 水文地质、 地下水成 因、 水资源量进行分析 ， 计算水源区地下 水可开采量 ， 通过水源区的观测孔监测地下水位的变幅情况 ， 对供水可靠性做 出判断。 关键词： 水源区； 水文地质； 地下水 中图分类号： X 1 4 3 文献标志码 ： B 文章编号： 1 6 7 19 8 1 6( 2 0 1 6 ) 0 90 0 4 20 3 An a l y s is o n h y d r o g e o l o g ica l co n d it io n o f wa t e r s o u r ce a r e a i n Zh u n g e e r min in g a r e a YANG Yo ng ( S h e n h u a Z h u n n e n g G r o u p C o ， L t d ， O r d o s 0 1 0 3 0 0 ，C h in a ) Ab s t r a c t ：T h e a r t icl e a n a l y z e s t h e g e o l o gy，h y d r o g e o l o g y ，g r o u n d w a t e r o ri g i n ，wa t e r r e s o u r ce s q u a n t it y o f wa t e r s o u r ce a r e a in Z h u n g e e r min in g a r e a ，a n d ca l cu l a t e s t h e min in g a mo u n t o f g r o u n d wa t e r i n t h e w a t e r s o u r ce a r e a B y mo n i t o ri n g t h e v a r i a t i o n o f t h e u n d e r g r o u n d w a t e r l e v e l t h r o u g h t h e o b s e r v a t i o n h o l e s i n t h e w a t e r s o u rc e a r e a ，t h e a u t h o r ma k e s t h e j u d g m e n t s a b o u t the r e l ia b i l i t y o f wa t e r s u p p l y Ke y wo r d s ：w a t e r s o u r ce a r e a ；h y d r o g e o l o g y ； g r o u n d wa t e r 0引 言 由神华准能集 团公司开发建设的准格尔矿区位 于内蒙古 自治区鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇， 是 国家“ 八五” 重点建设 的煤电项 目， 主营业务有煤炭 开采、 坑 口发电、 铁路运输等。其中水源工程是该项 目的配套工程。 目前 已建成陈家沟门、 唐公塔 2个取 水工程 ， 共有深井 3 0眼， 设计取水能力 5万 m 3 d 。主 要供神华准能集团公司及薛家湾市政生产、 生活用水 。 1 水源地自然概况 1 1水 源地 区域地 形地 貌 水源地区域的地形地貌属黄土丘陵区， 原生地表 沟壑纵横 ， 冲沟发育呈“ V ” 字型， 宏观呈西北高 ， 东南 低地形 ， 一般高程为 1 1 0 01 3 0 0 I n 。在黄河西岸及 较大的沟谷中有基岩出露外 ， 大部分被第 四系松散堆 积物覆盖。 出露地层与华北石炭二迭系煤田基本相似 ， 最底部为古生界奥陶石灰岩； 中石炭本溪组海陆交互 地层假整合于奥陶系侵蚀面上； 上部为石炭系太原组 ； 收稿日期： 2 0 1 6 0 6 1 1 作者简介： 杨 勇( 1 9 6 8 一) ， 男， 内蒙古准格 尔旗人， 高 级工程师， 1 9 9 2 年毕业于阜新矿业学院，现在神华准能集 团公司生产技术部从事技术管理工作。 4 2 古生界奥陶石灰岩为本区主要含水地层m ； 向上为下 、 上石盒子组地层， 第三、 第四系松散堆积物沉积其上。 1 2水源地区域的气象水文 1 2 1 水源地区域的气象 水源地 区域属于中温带半干旱 大陆性气候 ， 冬 季严寒而漫长 ， 夏季温热而短暂。寒暑变化剧烈 ， 昼 夜温差较大。春季风大 ，多为西北风。年平均气温 5 37 6 o C，极端最高气温 3 9 4 。 C，极 端最低气 温一 3 4 o c 。一般结冰 日期为 1 0月下旬至翌年 4月下 旬 ，最大冻土深度为 1 4 9 m。年总降水量为 2 3 1 4 5 9 5 m m， 平均为 4 0 8 m E。降水多集 中在 7 、 8 、 9月 份 ，约 占全年降水量的 8 0 。月平均降水 量 2 4 7 5 m m。最大小时降水量为 3 6 9 mm。最大一次降水量 为 8 8 1 mm。最大积雪厚度 1 5 0 I T l m。年蒸发量为 1 8 2 4 72 8 9 6 1 m m， 日照 3 1 1 9 3 h 。 1 2 2 水源地区域的水文 水源地区域地表径流 由西北、西南汇流塔哈拉 川后流入龙王沟进入黄河 ， 平时没有地表水 ， 在雨季 形成的洪水及地下水径流组成短时间的地表水 。 2 水源地区域地质与水文地质条件 陈家沟门、 唐公塔水源地均位于准格尔旗东北部 第3 1 卷第9 期 2 0 1 6年 9月 露天采矿技术 Op e n ca s t Min in g T e ch n o l o g y V0 J 31 No 9 S e p t 2 0 1 6 的龙王沟中下游的谷地内，两水源地距离仅 3 4 k m， 归属于天桥岩溶水系统的北部补给一径流区段。 天桥岩溶水系统地跨内蒙古、 山西、 陕西三省的 交界处 ， 面积 1 3 9 2 4 k m z 。 天桥岩溶水系统区域地层 的分布大致以黄河为界。黄河东部 以断续 出露的太 古界变质岩系、岩浆岩类 与太古界石英岩类地层构 成天桥岩溶水系统的北、 东、 南三面边界， 而以下古 生界碳酸盐岩类地层分布最广；黄河西部以上古生 界与 中生界碎屑岩夹可燃性有机类地层最发育。区 内自东向西 、 由老而新呈一微坡缓倾的单斜构造。 新 生界松散层广覆全 区新老基岩地层之上 。沉积盖层 基底为太古界变质岩系与花岗岩 、 二长岩 、 苏长岩类 侵人体。 沉积盖由老而新依次为下元古界野鸡山群。 下古生界寒武 、 奥陶系； 上古生界石炭、 二迭系； 中生 界三迭 、 侏罗 系、 白垩系 ； 新 生界第三 、 四系地层 2 1 。 互呈角度不整合、 平行整合与整合接触。 2 1 水源地 区域 地质 概 况 1 ) 地层。 水源地 区域出露地层 自东向西 、 由老而 新依次为中、 下奥 陶统碳酸盐岩、 石炭与二叠系碎屑 岩含煤层、 二叠系与侏罗、 白垩系碎屑岩。 第三、 四系 松散层广泛覆盖于下伏的基岩地层之上。 基岩露头仅 零星分布于黄河西岸、 沟谷两侧与源头。 水源区寒武、 奥陶系岩性 ， 在水平空间基本稳定 ， 在垂 向空 间有所 变化 。 水源地供水 目的层为寒武 、奥陶系碳酸盐岩可 溶岩 ， 唐公塔水源地岩厚 0 ( 北 、 西北部尖灭边界 ) 一 4 7 4 4 4 m， 平均 3 9 8 1 4 m； 陈家沟门水 源地 岩厚 ( 北 部楔形尖灭边界 ) 03 6 5 1 2 m， 平均 2 9 8 1 4 m。在 供水 区的北和北西西部 ，由于太古界基底变质岩系 翘起 ， 致使 白垩系或石炭、 二叠系地层直接超覆于基 底变质岩系或下奥陶统冶里组地层之上 。 2 ) 水源地 区域地质构造。水源地区域位于山西 台背斜与鄂尔多斯台向斜的过渡带 ， 区内地质构造以 褶皱为主。 次为正、 逆断裂。 一般断距较小 ， 多具扭性。 水源区断裂构造以具张扭性的正断裂为主 ， 次 为扭压性的逆断裂 ， 且多集 中与成组分布 ， 形成岩溶 地下水的导水和贮水空间。如陈家沟门 F 8 2逆断裂 与 F 2 正断裂的交接 ， 焦梢沟正断裂 的成组出现。 2 2 水源地 区域水文地质概况 水源地区域位于天桥岩溶水系统的北段 ，属黑 岱沟榆树湾泉域北部的补给径流区。唐公塔水源地 与陈家沟门水源地同属一个强径流带上 。 2 2 1 边界条件 边界条件 ：东为黄河渗漏和侧 向径流的补给边 界； 东南为泉群和侧向排泄边界； 北为岩溶含水岩组 尖灭 的隔水边界 ；西为奥 陶系顶面埋深 8 0 0 m的边 界 ； 西南为构造阻水边界( 3号挠曲和 F 1 0断层 ) 。 2 2 2 岩溶含水岩组水文地质特征 水源区主要岩溶含水岩组为中、上寒武统和下 奥陶统碳酸盐岩。 中奥陶统地层处于地下水位 以上 ， 北部剥蚀 ，为一透水岩组。含水岩组总厚 03 5 0 m，平 均 2 3 0 m。岩溶 含水 岩组 水 位埋 深 7 0 o 3 0 1 0 0 m。 年最高水位标高 9 4 8 2 7 1 m( 黄河东岸 2 5 1 号钻孔 ) ， 最低 水位标高 8 6 4 8 0 m( 哈尔乌 素沟 2 6 8 号钻孔 ) ， 水位高差 8 3 4 7 1 n l 。1 9 9 3年 9月 1 6日统 测水位标高 ， 自东 向西从平面上的水位差即可表明， 区内岩溶水 Q主体流向是 自东向西为 9 4 8 2 7 1 ( 2 5 1 孔 ) 8 6 8 0 5 3 i n ( 2 4 3 孔 ) ， 水位差 8 0 2 1 8 m。从平面 上的水位差即可表明，区内岩溶水的主体流 向是 自 东 向西 ， 由北向南运移。 含水岩组主要岩性为中至厚层状 的含白云质灰 岩 、 白云质灰岩 ， 灰质 白云岩、 泥质条带 白云岩 、 白云 岩与顾状灰岩， 中夹数层竹叶状白云岩、 泥灰岩与钙 质泥岩 3 】 。 区 内含 水 岩 组 钻 孑 L 单 位 涌 水 量 0 0 0 3 6 2 3 6 7 6 0 L s m， 一般 1 5 L s m。水化学类型主要 用低矿化度 的 H C O 3 - C a Mg型淡水 。 2 2 3 岩溶地下水的补给、 径流与排泄 1 ) 岩溶地下水 的补给源。从 区内各项勘探成果 与综合分析水文地质条件可知 ，唐公塔水源地和陈 家沟门水源地岩溶地下水的补给源有 5个 ，其中黄 河东部岩溶地下水的侧向径流补给及黄河地表水体 的漏修补给为水源区主要补给源 ，其他补给源补给 条件有限且水量很小 。 2 ) 岩溶地下水的径流。水源区内岩溶地下水 的 径流条件 ， 主要受补给源 、 黄河泥沙充填带与西部滞 流边界的控制。在水源区中部形成 了一个较宽缓 的 强径流带。 区内径流介质 以网络状 的溶蚀裂隙和构造裂隙 为主 ， 次为溶洞和溶蚀孔道。 径流方向在北东与东部 的补给边界 ，岩溶地下水 由北东向南西和 由东向西 运移 ；在北部的隔水边界 ，岩溶地下水 由北 向南运 移 ， 到西部则由北北西向南南东运移。 在水源区中部 的强通流带上 ， 岩溶地下水 自北东 、 北向南西 、 南径 流 。岩溶地下水的径流坡度 以东部泥沙充填带部位 最陡 1 3 o一5 0 o ， 西部边界次之 0 1 2 o 一0 2 o ， 而 4 3 第 3 l 卷第 9期 2 0 1 6年 9月 露天 采矿技 术 Op e n ca s t Min in g T e ch n o l o g y V0 1 3 1 No 9 S e p t 2 01 6 中部强径流带上最缓为 0 1 。 左右。 3 ) 岩溶地下水的排泄。 在天然条件下， 区内岩溶 地下水的排泄途径 ， 主要是 由北 向南 的径流排泄 ， 南 至黄河北岸的榆树湾一带 ，以泉群形式排向黄河一 部分， 剩余部分继续向南排向天桥泉。目前， 部分岩 溶地下水 以人工开采的方式排泄 ( 已建成的陈家沟 门、 唐公塔水源取水工程 ) 4 叫。 4 ) 水源区岩溶发育特征与分布规律 。岩溶是地 下水 的储存空间与运移通道。水源区内主要岩溶形 态有溶洞 、 溶孔 、 溶穴与溶蚀裂 隙， 而以溶蚀裂隙发 育程度量高 ， 分布最广 ， 是岩溶地下水的主要储存空 间与运移通道 。 通过对水源区钻探 、 测井及 C T层析解释 ， 岩溶 裂隙段的发育具成层性。具体反映在垂向上主要岩 溶裂隙含水段有 3层。 自上而下分为 2 4 0 2 7 0 m 为第一层 ； 3 5 03 8 0 m为第二层 ； 4 0 04 5 0 m为第 三层 。 2 2 4 岩溶地下水 的富水性及富集规律 水源区内岩溶地下水的富集规律 ， 受地质构造 、 岩溶发育 、 含水岩体的埋深及补给 、 径流 、 排泄条件 等因素的影响。 陈家沟门水源地处于 V 2 ( 正断裂) 与 F 8 2 ( 逆断 裂 ) 和黄家梁挠 曲末端的汇接地带 。 因而岩层挤压破 碎 ，岩溶发育富水性强 ，钻孔单位涌水量达 1 2 5 0 8 L s m。 唐公塔水源地处于 2 0号背斜 的倾伏端 ， 岩溶 裂隙及溶洞发育，钻孔揭露溶洞最大可达 2 8 0 i n 。 钻孔单位涌水量达到 2 3 6 7 6 0 L s m 6 1 。 2 2 5 地下水资源可利用量 根据 准格尔旗深层地下岩溶裂隙水水资源评 价报告 对地下水可利用量的评价结论。水源区补 给量为 2 8 1 1 8 m。 s 。南部榆树湾地下水排泄量 为 7 0 8 2 2 8 8 m d 。 可利用量则为 1 7 2 1 1 5 4 2 m。 d t 。 如 果开采量增大， 岩溶地下水补 、 径 、 排 的天然条件被 破坏 ， 导致水力坡度增大 ， 在这种条件下 ， 黄河对岩 溶地下水的补给量必然增大 ，岩溶地下水向径流区 下游排泄的水量必然减少 ， 最后达到新的均衡。 万家 寨库区蓄水也造成 了岩溶地下水 的径流条 件改变 ， 由流量边界转化为水头边界。同时万家寨水库蓄水 4 4 - 使黄河水位抬升对水源区地下水侧向补给量、黄河 入渗补给量也会增大 8 。 3 结语 陈家沟门水源地共有 1 8眼深井 ，于 1 9 8 9年 8 月至 1 9 9 1年 1 0月钻探成井 ，井深 3 8 6 m 4 2 5 n l ， 水位埋深为 2 0 3 3 8 1 m 2 1 1 6 0 0 m；唐公塔水源地 共有 1 2眼深井 ， 于 1 9 9 1 年 6月至 1 9 9 3年 8月钻探 成井 ，井深 5 2 2 m左右 ，水位埋深为 2 3 4 3 1 5 m 2 3 6 5 7 0 m。设计开采总量为 5 0