重庆观音峡背斜新店子井田水文地质条件分析

重庆观音峡背斜新店子井田水文地质条件分析

1苏集山原5年新店子井区位于重庆沙坪水库区。地理坐标：东经106°23′38″～106°25′42″，北纬29°37′04″～29°43′09″。走向长11km，东西平均宽2.5km，面积27.64km本区属亚热带潮湿气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。年平均气温16.5～18.7℃，最高气温42.30℃，最低气温-0.30℃；降雨量：年平均1140.80mm，最大1389.70mm，最小875.50mm；常集中于6～9月以暴雨居多；年水面蒸发量775.6～946.0mm；大气压986.8～987.8hpa；年平均相对湿度82%～87%；以北风为主，东风和西南风次之，年平均风速1.05m/s。2井田水库2.1地表地貌及地下水条件井田地处观音峡背斜褶皱山系。轴部三叠系下统飞仙关组地层构成背斜山地，标高为503.4～643.6m，呈陡缓叠置的串珠状谷坡；两翼沿嘉陵江组灰岩走向露头呈狭长溶蚀槽，展布标高490～581.1m，槽谷一般宽400～500m，散布零星溶蚀残山，溶洞、溶斗等岩溶景观；三叠系上统须家河组砂岩呈陡峭的单斜山岭呈现于背斜两翼，标高307.4～702.0m，与背斜山脊遥遥相望平行分布，并构成“三山两槽”的地貌特征。井田内最高标高702m；最低标高425m，为井田的最低侵蚀基准面。井田总体北高南低，地形相对高差277m，为侵蚀、剥蚀、溶蚀低山丘陵岩溶地貌。井田内嘉陵江组及飞仙关组第四段灰岩厚度大，出露广。长兴组虽没出露，但岩溶发育，是主要含水层，对矿床充水影响较大。其岩溶裂隙发育，含水丰富，赋水特征复杂，地下水补、迳、排关系复杂。井田内石灰岩中方解石含量比例大，白云石极少，甚至不含白云石。区内石灰岩中方解石含量一般超过70%，可溶性强。裸露于地表的石灰岩，在以溶蚀为主的地质营力作用下，发育溶沟、溶槽、溶水洞等初型岩溶。地下水溶蚀作用，使水中侵蚀性二氧化碳对石灰岩溶蚀，长期地下水垂直、水平循环运动，形成垂直、水平溶蚀裂隙、管道系统。区内石灰岩含水层与隔水层或相对隔水层相间产出，这种岩性组合，在地形地貌上隔水层为含水层提供了地表水的补给条件，大量地表水由隔水层的坡、岭汇水至石灰岩地层，加剧了石灰岩的溶蚀和岩溶管道流的发育。区内断层较多、裂隙倾角一般70°～85°、近似于垂直岩层。使岩溶和管道流的发育:暗河大致是南西向发育，与地表断层发育方向大基本一致。地表岩溶呈南西向串珠状展布，证实岩溶发育方向受构造裂隙影响。暗河和溶洞发育情况见图2。2.3地下水的地质构造地表水主要补给源于大气降水，径流受分水岭控制。分水岭以西，地表水大多沿季节性溪沟由南向北汇入嘉陵江。分水岭以东沿地表溪沟径流汇入长江。地下水的运动还受地质构造的控制；地表、地下水存在着相互补给关系。地表水通过飞仙关组，嘉陵江组、雷口坡组等地层的落水洞或溶隙补给地下水，沿岩溶管道及裂隙径流，于地形低凹处出露地表补给地表水；除向最低侵蚀基准面排泄外还向深部迳流，储积于含水层中。2.4层的特性和影响是什么主要为坡麓的坡、残积物、滑坡堆积物以及河岸附近的冲积物，分布在岩溶槽谷。出露面积5.34km2.4.2含水层的沉积相厚度为330～680m，为褐黄色、浅灰色厚层状细～中粒长石石英砂岩夹深灰色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩，局部可见炭质泥岩和煤线裂隙含水层。出露于背斜两翼，分布标高400～550m。井田内调查泉点2个，流量0.2182L/s～0.3208L/s，泉点分布标高为455～470m，为富水性弱的裂隙含水层。2.4.3含水层的沉积相厚35.00～70.00m，平均厚度42.00m。为灰色灰岩，中部为灰色白云岩、白云质灰岩，底部有一层厚1m灰绿色或绿灰色水云母粘土岩（“绿豆岩”）岩溶裂隙中等含水层。出露于井田东西两翼，面积1.44km2.4.4岩性组合特征厚492.00。出露于背斜两翼，岩性为浅灰色灰岩、白云岩、白云质灰岩，夹泥岩及盐溶角砾岩。按岩性组合特征分为四段：一、三段以灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩为主，二、四段以白云岩、白云质灰岩、盐溶角砾岩为主。矿权内出露面积6.89km施工5个钻孔揭露浅部层位，该层局部有水位和消耗量变化较大。ZK12-2号钻孔井深108.23m（孔口标高433.673m），消耗量由0.24m2.4.5飞仙关第四段b第四段赋存裂隙水，调查发现3个泉，流量0.0039～23.43L/s，分布标高为520～549m。在该段施工钻孔15个，ZK8-1号钻孔井深207.32m（孔口标高364.677m）消耗量由0.43m井田内飞仙关第四段q=0.000179～0.0921L/s·m，地下水位标高423.55～473.74m。该层位裂隙总计31条，溶蚀孔洞7个。以溶蚀裂隙为主，裂隙发育的标高主要在200～400m，占81%。溶蚀孔洞7个，发育标高为200～400m，占23%。飞仙关第四段的水质类型为HCO地层厚89.91～126.41m，平均厚度100.49m。灰、深灰色石灰岩，中至厚层状，细晶结构，含燧石结核，具缝合线构造。据施工钻孔简易水文观测资料显示，冲洗液消耗量和回次水位变化比较大。如ZK10-1号钻孔在675m（孔口标高-77.968m）井深消耗量消耗比较大，消耗量为2.24m2.4.7隔水层位课内水位下降一、三、五段主要岩性为薄层状钙质泥岩、泥岩等，为砂质泥岩的隔水层。据钻孔资料，钻进至此层位时水位和消耗量变化都不大。第四、二段为深灰色细晶灰岩，为相对弱含水层。P2.4.8地层控制实验厚度>166m，浅棕灰色石灰岩，方解石脉发育，呈不规则囊状，具缝合线构造。井田地表未出露，茅口组地层抽水实验：K=0.0027m/d,R=70.44m,q=0.00131L/s.m,Q=0.17712L/s。钻至该层消耗量局部增大，为富水性中等含水层。2.5井田构造环境对煤层开采有直接充水影响的主要含水层为二叠系中统茅口组（P井田内煤层埋藏在最低侵蚀基准面（标高450m）以下，不利于自然排水。井田内断层发育，对深部煤层造成一定程度破坏；井田构造复杂程度属相对复杂。井田隐伏断层18条，F茅口组（P综上所述，井田水文地质勘探类型划为三类二型，即岩溶裂隙充水矿床，水文地质条件中等。3非开挖开挖的充水因素分析3.1煤层分煤层的最大采厚计算井田内最顶部的可采煤层有K8煤层，按照《矿区水文地质工程地质勘探规范》GB12719-91（以下简称《水、工规范》）计算冒落带最大高度（Hc）和导水裂隙带最大高度（Ht)式中：Hc—冒落带最大高度（m);Ht—导水裂隙带最大高度（m);M—煤层累计采厚（m);n—煤层分层层数。井田内K8煤层距直接充水顶板龙潭组四段（P计算结果：K8煤层的冒落带最大高度8.8m，导水裂隙带最大高度29.75m。K8煤层导水裂隙最大高度已经达到直接充水顶板龙潭组四段（P3.2基地水源充注茅口组（P3.3断层周边消耗量和水位变化不井田地表出露断层10条，隐伏断层18条。在F钻孔简易水文观测其余隐伏断层，钻孔钻进隐伏断层附近消耗量和水位变化不大。对深部煤层造成较大破坏，这些隐伏断层存在井田充水隐患。3.4枯水期涌水量井田6～10月为洪水期。长观测动态变化，丰水期是枯水期涌水量1.80～3倍。开采浅部煤层时，浅部风化裂隙较为发育，大气降水可通过裂隙进入矿井，大气降水是未来矿井主要充水水源之一，应注意裂隙的导水。3.5层水进入矿井的研究多分布在嘉陵江组地层溶蚀槽谷中，含水层水可通过风化裂隙和暗河及导水断层进入矿井，未来矿井巷道在接近该部位时，应特别注意该层地下水及其堆积物的不良影响。3.6对井土充水的影响井田内分布普照寺水库为最大，修筑于1958年，水库面积3.5km3.7越流层的补充本井田容易越流补给的含水层主要为二叠系上统长兴组（P4计算的流量根据矿井开拓方案、所获资料，预测开采第一水平标高为-800m，预测P4.1计算范围和边界条件上界至地下水位平均标高P4.2计算方法4.2.1大井法无压力压雨季涌水量：Q2）式中符号代表意义：Q旱为预测旱季矿坑涌水量（m4.2.2地下水涌水量预测1）比拟矿井—磨心坡煤矿2）可比性比拟矿井为磨心坡煤矿，主要含、隔水层岩性、厚度、出露条件、含水特征、主采煤层及矿井主要充水因素一致，水文地质条件相同。3）计算公式4）式中符号代表意义：Q5）涌水量计算结果及参数值1）采用大井法预测未来矿井涌水量时，采用的地下水位为分层稳定水位和抽水试验钻孔静止水位标高，代表地下水水位。根据参数选取，矿井涌水量是P2）“水文地质比拟法”比拟的矿井为井田以北的磨心坡煤矿，为生产多年矿井，有完善水文地质观测资料和勘探报告。采用数据为磨心坡煤矿长期观测的水文资料，资料真实可靠。3）“水文地质比拟法”预测预测矿井涌水量：正常涌水量Q5结论2.2井丰富多彩的发育和规律特征2.4.1质泥岩的相对隔水层厚471.96～773.73m，平均厚度526.70m。可分为五段，井田仅出露T一、三、五段主要岩性为薄层状钙质泥岩、泥岩等砂质泥岩的相对隔水层。井田内调查有1个泉点出露，标高550m。地层中共发现裂隙29条，溶蚀孔洞7个，溶蚀裂隙发育标高在200～400m，占总数89%。据钻孔简易水文观测资料，冲洗液消耗量和回次水位变化不大，消耗量一般0.03～0.26m二、四段主要岩性为石灰岩、泥灰岩等，为岩溶类型中等含水层。2.4.62叠系长兴组p4.3地层补给地下水1、矿井直接充水水源为龙潭组四段与