中国煤田水文地质基本特征及主要水文地质问题

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1、中国煤田水文地质基本特征及主要水文地质问题中国煤田水文地质基本特征及主要水文地质问题作者介绍：王梦玉，1932年11月30日生于江苏南京，原籍山西沁县乌孙村，1955年7月毕业于南京大学地质系本科，毕业后在北京煤炭科学研究院地质所工作，1965年至今在中煤科工集团西安研究院工作，从事矿井水文地质研究工作50余年，是我国矿山防治水工作开拓者之一。教授级高级工程师，曾任煤炭工业部技术委员会，国际水文地质学会会员及矿山水协会委员，1932年起享受政府津贴。中国煤炭资源丰富，从寒武纪石煤至第四纪泥炭沉积，共有十个聚煤期，其中，以石炭二叠纪和侏罗纪为主要的聚煤期。大地构造控制了煤田的

2、分布、成煤时期、沉积环境、构造特征，也形成了不同的水文地质条件。天山——阴山纬向构造带以北的东北和内蒙东部沉积早侏罗纪——晚白垩纪含煤地层；以南至昆仑山——祁连山纬向构造带以北，贺兰山经向构造带以东的广阔地区，沉积了海陆交互相的石炭——二叠纪含煤地层；昆仑山——祁连山纬向构造带以南，康黔古陆以东则沉积了晚二叠纪含煤地层；西北地区则在侏罗纪形成了一些大型陆相煤盆地；此外，云南——西藏及台湾地区在中生代和新生代分别沉积了含煤地层。以上聚煤区的地质和水文地质条件各不相同，在此基础上，结合矿井防治水的需要，可以将中国煤田划分为六个水文地质类型区，即东北侏罗纪孔隙——裂隙水类型区，华

3、北石炭二叠纪孔隙——岩溶水类型区，西北侏罗纪裂隙水类型区，华南晚二叠纪岩溶水类型区，云南——西藏中生代裂隙水类型区及台湾第三纪裂隙13中国煤田水文地质基本特征及主要水文地质问题——孔隙水类型区（图1）。其中，以华北石炭二叠纪煤田和华南晚二叠纪煤田的水文地质条件最为复杂，矿井水害严重。主要的水文地质问题有三个。即：华北煤系底盘中奥陶统马家沟灰岩水害问题；黄淮平原新生界松散层水害问题；华南煤系底盘下二叠统茅口灰岩水害问题及顶板上二叠统长兴灰岩水害问题。图1中国煤田水文地质类型区划分图华北石炭——二叠纪煤田主要可采煤层赋存于海陆交互相的太原统和陆相的山西统中，其底盘为中奥陶统马家

4、沟灰岩。13中国煤田水文地质基本特征及主要水文地质问题太原统中的夹层灰岩在华北煤田有广泛的分布（图2），总的趋势是，由西北向东南，海水逐渐加深，灰岩层数由2～3层，增加到14层以上，灰岩总厚度由5m以下，增加到60m以上，皖北可达70m。夹层灰岩的富水性除与厚度、岩溶等因素有关外，主要决定于与中奥陶统灰岩的水力联系程度，从单位涌水量q分布可以看出，峰峰至焦作这一条带在20L/s.m以上，这是由于这两个矿区的主要夹层灰岩大青灰岩（峰峰）、L2灰岩（焦作）距中奥陶统灰岩垂距仅25～40m，可通过断层侧向补给或越流补给，两者水力联系密切所致。图2华北石炭－二迭纪煤田夹层灰岩分布图

5、中奥陶统灰岩的厚度（图3）由东而西逐渐变薄，由鲁中的700～800m，至太行山东麓及苏北、鲁南的600m，晋中、京西、豫中的13中国煤田水文地质基本特征及主要水文地质问题400m，淮南、豫西的200～300m。从区域沉积规律来看，在河北曲阳以北，开滦、京西、轩岗等煤田，中奥陶统灰岩最上部的峰峰组缺失，石炭二叠纪煤系沉积在上马家沟组灰岩之上。太行山区、晋中、鲁中、苏北、皖北的峰峰组，由北而南变薄，至太行山南麓的焦作煤田缺失，至豫西的登封以南，奥陶纪灰岩已无沉积，平顶山、禹县、临汝等煤田煤系地层直接沉积在寒武系地层之上。海水入侵由东而西，在关中地区形成一个走廊，海水退却的比较晚

6、，沉积了上奥陶统灰岩地层，13中国煤田水文地质基本特征及主要水文地质问题图3华北石炭－二迭纪煤田中奥陶统灰岩分布图底部主采煤层距中奥陶统灰岩顶面之间隔水层厚度小于50m的地区在北京——西山——淄博——济宁——徐州一线以西，以太行山东、南麓及霍县、韩城等矿区最薄。焦作矿区最底部的煤层为局部可采，如以主要开采层大煤至中奥陶统灰岩顶面计算，则隔水层在100m以上。因此，底板隔水层厚度小于20m的矿区，主要为峰峰、霍县、韩城矿区。对北方煤矿1207次底板突水资料分析表明，以太行山东、南麓各矿区突水情况最为严重，计870次，占统计次数的71.4％；其次，为鲁中、徐淮各矿区，计295次

7、，占17.5％。晋中、晋东南各矿区突水次数最少，仅发生19次，占1.5％。最大突水量的分布情况与突水频率分布情况一致，亦主要分布在太行山东、南麓及开滦至鲁中各矿区，矿井一次最大突水量皆在100m3/min以上。第三纪以来，黄淮地区急剧下降，形成了许多湖盆，其中沉积了很厚的第三纪地层。第四纪晚期，黄河及其它河系把流经太行山、燕山、黄土高原及晋蒙山地的物质携带至平原地区，在山系谷口形成了一系列洪积——冲积扇。平原部分、主要为河流冲积物所覆盖。搬运和沉积的单元有黄河、海河、淮河等水系。黄淮平原曾多次遭受海浸，例如7400