山西省霍州矿区水文地质条件及矿井充水条件分析

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1、山西省霍州矿区水文地质条件及矿井充水条件分析李曦滨，常辉(中国煤炭地质总局第四水文地质队，河北邯郸056001)摘要：山西省霍州矿区是全国少有的低硫焦煤基地之一，由于矿区处于郭庄岩溶水系统的径流带和排泄区．地下水富水性强，矿区水文地质条件复杂，加之构造十分发育，断裂构造平均91条／k㎡，陷落柱平均60个／k㎡．水害类型复杂多样。随着开采水平的不断延伸和开采深度的不断加大，多数矿井带压开采，最大承压6.lMPa．矿井受水害威胁程度也越来越大。依据其水文条件，将其充水类型划分为四种类型，以及四种导水方式，并确定

2、了该区含水岩层的富水性。关键词：水文地质条件；矿井充水条件；富水性；导水通道；霍州矿区1矿区概况霍州矿区地处山西省霍西煤田中部．临汾盆地的最北端。东起霍山西侧。西至吕梁山东麓。南至洪洞县。北接汾西矿区。矿区地处霍山、吕梁山两个隆起带间。以低山和黄土丘陵地貌特征为主．地形南低北高。海拔500～1300m。区内汾河由北而南流经矿区。矿区面积1565k㎡。霍州矿区现有七对矿井分布在汾河两岸。汾河以东有曹村、辛置、李雅庄矿井。汾河以西有白龙、团柏、回坡底和干河矿井。2地质概况2.1地层霍州矿区主要地层为太古界、元古

3、界长城系、古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、第三系、第四系。区内部分地区为新生界地层覆盖。仅在汾河河谷有少量奥陶系出露．局部二叠系下统下石盒子组和山西组出露。本区含煤地层为石炭系中统本溪组和太原组，河谷有少量奥陶系出露．局部二叠系下统下石盒子组和山西组出露。本区含煤地层为石炭系中统本溪组和太原组，二叠系下统山西组。含煤层共l5层。平均总厚度14.56m。主要可采煤层有1#2#10#（9#10#合并开采)和11#煤层。2．2构造霍州矿区处于祈吕贺兰山字型构造东翼外缘及新华夏系构造复合部位，以断裂构造为主，

4、伴有开阔褶曲。为一个轴向NNE的开阔向斜，向斜以西和以东分别为吕梁山和霍山复式背斜，背斜轴向均为NNE向。即霍西复向斜。罗云山断层和霍山断层分别构成了霍西煤田霍州矿区的西部和东部边界。边界之内发育了一系列规模较小的正断层。构成了山西地堑临汾盆地内，阶梯状断陷及地堑地垒相间和复杂构造格局。一系列正断层主要有：下团柏断层、上团柏断层，赤峪断层、什林断层、张端断层和万安断层。此外，中小断层极为发育。3区域水文地质条件3．1泉域系统霍州矿区岩溶地下水属郭庄泉岩溶水系统。该系统总面积5128km．其中裸露区面积151

5、0k㎡。东部边界灵石以南由近南北向展布的霍山断裂构成。灵石以北由汾介断裂构成。为阻水边界：西部边界大体平行于紫荆山断裂带。以紫荆山断层及出露地表的寒武系徐庄组以老地层为阻水边界：北边界以文水县康家堡及以西寒武系徐庄组以老地层出露地表为界。构成阻水边界：西南段以山头地垒、青山峁背斜为界。构成与南部龙子祠泉岩溶水系统的分界：东南段以万安断层为界形成局部透水边界。郭庄泉排泄区位于霍州市南7km处的郭庄附近，郭庄泉在0．5km范围内有泉眼60个。该泉受下团柏断层阻隔形成的上升泉。3．2地下水补径排条件霍州矿区在区域

6、上处于由汾河断陷盆地及周围的吕梁山、霍山山区组成的完整的水文地质单元内。补给区为吕梁山裸露区以东奥陶系灰岩广泛发育的地带。在汾河河谷奥陶系石灰岩出露地段，河床基本由奥陶系灰岩组成。第四系砂砾石孔隙含水层和奥灰含水层相互贯通。汾河高水位期地表水大量渗漏补给奥陶系灰岩。因此，本区地下水补给来源以大气降雨渗人补给为主．地表水渗漏补给为辅。地下水径流方向受地层坡度和岩层倾向影响，从N、NW、W三面向郭庄泉排泄．泉水流量大而稳定，高达7m³／s．静止水位标高520～545m，水力坡度平缓为1．7‰，地下水径流通畅。根

7、据霍州矿区水文地质资料分析．具有距离泉口越近其单位涌水量越大．水文地质条件越复杂的特点。3．3含水岩组霍州矿区区域含水层分为四大含水岩组。①松散岩类孔隙含水岩组。第四系和第三系松散岩类含水岩组②碎屑岩类裂隙含水岩组。碎屑岩类含水岩组和碎屑岩夹碳酸盐岩类含水岩组。③碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组。奥陶系含水岩组：以峰峰组二段、上马家沟组二段及下马家沟组二段为主要含水层。寒武系含水岩组：以中寒武系张夏组为主要含水层④变质岩类裂隙含水岩组。以变质岩及侵人岩为主，富水性弱。4霍州矿区水害现状及矿井充水类型划分4．1矿区

8、矿井水害现状霍州矿区受多次构造运动影响，构造十分发育，断裂构造平均91条/k㎡．陷落柱平均60个/k㎡。矿区位于郭庄泉域的径流带和排泄区，地下水丰富(郭庄泉自然流量4～6m³／s)，水文地质条件复杂。受地下水与构造两种地质因素的共同影响，矿井水害威胁十分严重。随着开采水平的不断延伸和开采深度的不断加大．矿井受水害威胁程度也越来越大，防治水工作愈显突出。目前有7对矿井带压开采，所采煤层处于K、0灰岩承压水静水位以下