富水性特征為3 #、5 #、11 #頂板含水層中的1.4.1主煤層。
(1) 3 #煤層頂板砂巖含水層
3 #煤層頂板巖性主要為中粒砂巖、細粒砂巖、泥巖和砂質泥巖。中粒砂巖和細粒砂巖是煤層頂板有裂隙的承壓含水層,富水性弱。由於砂巖和砂質泥巖互層,巖層透水性差,水位標高在402.05 ~ 481.41m之間。鉆孔單位湧水量為0.00301 ~ 0.118l/(s·m),平均為0.0452 l/(s·m)。滲透系數為0.0042 ~ 0.487米/天,平均為0.119米/天..泥巖和砂質泥巖中裂縫不發育,形成隔水層。因此,頂板含水層基本上是壹個沒有水力聯系的復合含水層。
(2) 5 #煤層頂板砂巖含水層
煤層頂板巖性主要由厚層中粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖和中薄層泥巖組成。中細砂巖裂隙發育,透水性好,形成裂隙含水層,泥巖為相對隔水層。含水層厚5 ~ 20m。鉆孔單位湧水量0.0028 ~ 0.000038 L/(s·m),平均0.0014L/(s·m),滲透系數0.0023 ~ 0.000078 m/d,平均0.00115m/d,上述參數明顯低於3 #煤層頂板砂巖含水層。
(3) 11 #煤層頂板灰巖含水層
煤層頂板巖性主要由灰巖和應時砂巖組成,夾少量泥質巖。主要含水層為石灰巖裂隙承壓含水層,厚度8 ~ 10m,富水性和滲透性,鉆孔靜水位高出地表2.53m。在斷裂構造或巖溶發育地區可能會發生突水。
1.5.2煤系基底奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層富水性特征
奧陶系地層是壹個以灰巖、白雲巖夾泥灰巖為主的復合含水體,區內水位相對穩定統壹(+380 m)。地層總厚度465,438+00 ~ 520 m,地下水主要在裂隙巖溶中賦存和運移,含水不均勻,水力聯系復雜,構造控制明顯。
(1)區間的劃分和分布特征
本區奧陶系碳酸鹽巖自下而上可分為三組:葉莉亮甲山組、馬家溝組和峰峰組,根據巖性組合可進壹步分為八個巖性段(表1.2)。
表1.2奧陶系地層劃分及主要特征表
葉莉梁家山組主要出露於禹門口至盤龍河口。馬家溝組在全區普遍出露,但北部以盤龍河下的馬家溝組為主,南部以盤龍河上的馬家溝組為主。峰峰組在全區也有發育,但由於古侵蝕程度和構造斷裂強度的差異,其賦存程度在全區差異較大。峰峰組二段直接位於西園溝以北的煤系底部,西周溝至象山壹帶的峰峰組二段基本消失,峰峰組壹段也在局部地區間歇性殘留。在象山南部(尤其是英山),根據鉆井資料,峰峰組壹段和二段普遍發育。總之,全區奧陶系碳酸鹽巖的分布規律是:巨水河以南南北地區最高露頭為峰峰組二段,其中桑樹坪井田厚度> 20m,巨水河以南該段厚度逐漸增加,在英山以南達到近100m。巨水河至西園溝壹線的鳳味組呈碎片狀分布,厚度壹般小於20m。由於斷裂切割,煤系地層多處與上馬家溝組相連。
(2)含水層和相對隔水層的劃分
根據現有水文地質資料分析,該區奧灰水的總體形態是以構造帶(斷裂帶、裂隙密集帶)為基礎的網狀水體(地下突水點均與構造破碎帶有關),因此層狀徑流不是主要形態。但就巖石的充水條件而言,仍具有層狀水的特征(仍受區域地層單位的限制),其含水層和相對含水層劃分如下:
1)相對較強含水層:①峰峰組二段。巖溶發育,裂隙率高達6.5%。根據韓城礦務局記錄的突水資料,1976年5月9日,桑樹坪礦原1號皮帶斜井湧水,水量1530m3/h,造成井湧事故,其突水點位於峰峰組第二層厚灰巖中。該礦其他突水點多位於奧陶系灰巖頂面附近,大致相當於峰峰組二段。②上馬家溝組二段。巖溶發育,平均裂隙率為4.19%。該段地層多為塊狀、厚層狀白雲巖,在構造變動時容易破碎,因此溶隙切割深度和開度較大。它們可能是滲透和積聚地下水的有利場所。據韓城礦務局統計資料,馬溝溝礦90%以上的突水點位於上馬家溝組二段。最嚴重的透水事故是8月6日1976+240m石門東掘進頭突水,最大瞬時湧水量達到12000m3/h,平均湧水量達到5956m3/h..象山礦白雲巖與灰巖互層中,最大湧水量為414m3/h,該段鉆孔單位湧水量為3 ~ 24l/(s·m),最大為100 l/(s·m)。
2)較強含水層:下馬家溝組二段。斷裂率4%,巖溶也發育,但主要集中在底部。其余部分裂縫雖多,但規模小,充填性強,所以從自身特征來看,比上述兩個地層單元的充水條件稍差。但在韓城象山礦(1975,10,18)溝外排矸斜井開挖過程中,當地地層也有233m3/h的突水記錄,因此該段地層可視為較強含水層。
3)較弱含水層:下奧陶統葉莉亮甲山組。矽質含量高,膠結緊密,燧石團塊或條帶呈層狀分布,不利於溝通層間水力聯系。該組破裂率為0.15%,足以形成壹個隔水巖段。但可以看出,在夾在盤龍河口的白雲巖層中,也有長軸為1 ~ 2 m的溶洞。該段地層易碎易裂,可發育較大的裂隙密集帶,不能完全排除充水的可能。但該段沒有可靠的湧水記錄,只能通過分析推斷,將其列為相對較弱的含水層。
4)相對隔水層:峰峰組壹段和上下家溝組壹段是泥質含量較高的地層單元,其巖性分析表明均具有相對隔水作用,尤其是峰峰組壹段的隔水作用更具有實際意義。據統計,該段裂隙率較小,只有1.2%,韓城礦務局匯總的資料也是這樣描述的:馬溝溝礦+240 m石門突水前,1.672m被送至峰峰組壹段巷道,僅發生淋水和滴水,巷道總湧水量不到96m3/h,具有較強的防水效果。
(3)斷裂構造的導水性
區內斷裂構造或構造帶主要集中在礦區的淺部,中、深部大中型斷層不太發育。雖然這些斷層以張扭性為主,野外看到的斷層帶也是破碎張開的,但長期負責該地區地質勘探的131勘探隊認為,大中型斷層的導水性較差。節理裂隙的發育明顯受地層控制。雖然局部呈分帶分布,但垂直電導率不是很強。壹般煤層斷層規模小,垂向貫通性小。從井下揭露的資料來看,雖然很多斷層有滴水現象,但水量非常有限,不足以造成突水或突水,對煤層甲烷溶解逸出的作用也不明顯。但是,在煤系基底中與奧陶系地層相連的斷裂構造必須引起重視。煤礦掘進到+380 m水平以下,遇到與含水層相連的斷裂構造時,導水甚至淹井的現象較為常見(見本節相關部分)。該區中深部煤層賦存標高多在+380 m以下,11 #煤層多在+300 ~+200 m以下,各煤層鉆孔卸壓後,特別是11 #煤層,如果底板壓力不足以抵抗水頭壓力或底板被斷裂構造破壞嚴重,很可能造成淹井事故。煤層甲烷開采中的壓裂技術還會加劇底板的破壞和固有裂縫的張開和傳導。這些都會給甲烷開采帶來困難。這些問題需要進壹步研究。
綜上所述,各煤層頂板與煤系上覆巖層含水層的水力聯系不緊密,對煤層甲烷的影響不大。而奧灰水對煤層甲烷的影響可能主要在采煤或采氣引起的壓力釋放後才會有明顯的影響。根據構造研究結果,礦區南部的清水張性破碎帶和中部東澤村的張性破碎帶不同程度地切穿煤層,可能對奧陶系灰巖導水有壹定影響。近東西、西北、東北方向的裂隙密集發育時,壓力釋放後也會進行奧陶系灰巖水,應註意這些構造或構造帶,甲烷開采工程盡量避開。