水文地质勘查报告样本

第六章水文地质

第一节区域水文地质概况

xx区块位于山西断隆以西，鄂尔多斯台坳的东部，为一向西倾斜的单斜构造。煤田东部边缘广泛出露寒武-奥陶系灰岩，构成了灰岩地下水的补给边界。由东至西从地表第四系至煤系基盘沉积了巨厚的三叠系、二叠系及石炭系地层，均为泥质岩和砂岩相间成层，岩石胶结致密、裂隙少，纵横方向连通性差，影响了含水层的发育及相互间的水力联系，加之降水量少，上部又发育有巨厚的第四系黄土和第三系红土，因此地下水的补给来源极为贫乏，致使岩石的含水性从上至下逐渐减弱。中深部、深部山西组、太原组地层含水性极弱，仅在与地形、地貌、地质构造相适宜的河谷阶地区、基岩风化壳与冲积层潜水及地表水有水力联系地带，岩石富水性较好。区内主要含水层有碳酸盐岩溶、裂隙含水层与松散岩类孔隙含水层，接受大气降水的补给，补给、径流条件较好，地下水矿化度较低。

区域地层根据含水介质的特性，可划分为碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组、碎屑岩类夹碳酸岩类裂隙含水岩组、碎屑岩类裂隙含水岩组及松散岩类孔隙含水岩组四大类，分述如下：

一、碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组

寒武-奥陶系灰岩广泛出露于煤田东部的山区，地表灰岩裂隙发育，易接受大气降水的补给。煤田内部深埋地下，构成了煤系的基盘。寒武系底部页岩普遍发育，具有区域隔水作用，中、上寒武系和奥陶系以灰岩、白云质灰岩、白云岩为主，不仅裂隙发育，而且还具有岩

溶孔洞和洞穴，空间上岩溶发育具有不均一性，为不均一富水含水层。

奥陶系特别是中奥陶质纯灰岩是区内主要富水岩层。一般泉水流量1.8m3/h以上，如河曲县暗子沟泉，流量为421.2m3/h。在补给区单位涌水量一般为1.00m3/h m，在泻水迳流区钻孔单位涌水量大，如位于黄河河谷中的xx县天桥电站，钻孔单位涌水量达25.2m3/h m，水位标高808.07m，岩溶地下水类型一般为重碳酸或重碳酸、硫酸盐水，矿化度小于1.00g/L。

本区属天桥泉域水文地质单元。裸露区直接接受降水入渗补给。被黄土或石炭~二叠系地层覆盖区，受孔隙水、裂隙水补给，奥陶系灰岩水沿北东部、东部、东南部方向向天桥泉排泄。天桥泉出露于xx县黄河天桥峡谷中，沿黄河在10km范围内排入黄河，总流量8m3/s。

二、碎屑岩夹碳酸岩裂隙含水岩组

由山西组、太原组砂岩、泥岩及煤层组成，太原组夹2~3层石灰岩。砂岩裂隙含水层一般地区单位涌水量小于1m3/h·m，泉水流量小于5m3/h，属弱含水层。太原组灰岩富水性强弱取决于裂隙及岩溶发育程度，它不仅受构造条件限制，而且与埋藏条件密切相关，单位涌水量0.003~3.85m3/h·m。

三、碎屑岩类裂隙含水岩组

由三叠系、二叠系一套粒级不同的粗、中、细、粉砂岩及泥岩组成。砂岩之间发育的厚层泥质岩类具有隔水作用，不利于大气降水入渗补给。泉水流量一般小于5m3/h，钻孔单位涌水量多小于1m3/h·m，富水性弱。但在基岩覆盖较薄的河谷区，大气降水入渗条件好，厚层

砂岩泉水流量大，富水性中等。如石楼下庄河泉水出露地层为刘家沟组砂岩，泉水流量达50m3/h。砂岩裂隙水属潜水承压水，水质类型一般为HCO3-Ca Mg型，矿化度小于0.5g/L。

四、松散岩类孔隙含水岩组

该组由第四系、第三系孔隙含水层构成。是区内重要的含水层之一。

1、第四系：

广泛分布于垣、梁、峁丘陵区，覆于基岩或红土之上的中、上更新世黄土，由细粒的粉砂质粉土组成，虽然黄土孔隙较大，垂直裂隙也较发育，但受当地降水量小，而蒸发量较大等自然条件制约，因此黄土的含水极弱。呈带状分布于较大沟谷的全新统冲积、洪积、砂砾石层含水层，属补给条件好的汇水地段，易接受大气降水补给，同时还接受河谷两侧出露的基岩泉水的补给，富水性较好。如三川河河谷一带，钻孔单位涌水量2~10m3/h·m，地下水一般为潜水。水质类型HCO3-Ca·Mg型，矿化度小于1g/L，水质良好。

2、第三系上新统：

全区广泛分布，由褐红色粉质粘土，砂砾石层组成。粉质粘土结构致密，含水性弱，具有一定的隔水作用。粘土底部砂砾石层，半胶结，厚0~20m，含孔隙、裂隙，由于下部泥岩的隔水作用，在沟谷切割处多有泉水出露，流量5~50m3/h不等，是本区乡村居民主要的饮用水源。

第二节勘探区水文地质条件

一、含水层

（一）奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层

本次勘探W302号钻孔接露了奥陶系灰岩，灰岩钻进104.26m，顶界埋深745.74m，其岩性以白色白云质灰岩及灰色灰岩为主。间夹角砾状泥灰岩、豹皮状灰岩。不同层段，岩溶裂隙发育。上部岩心较为完整，裂隙少见且充填方解石脉。828m以下岩心破碎，裂隙发育，钻进过程中严重漏水，奥灰水位观测，静止水位埋深238.12m，水位标高815.11m。区内赋存主要可采煤层均位于奥灰水位以下。

另据东北部相邻xx井田奥灰单孔和群孔抽水试验资料，奥陶系含水层单井出水量为360~2300m3/d，单位涌水量0.011~0.278L/s.m且具有由东而西含水性增强趋势，属含水性中等之承压含水层。

（二）太原组砂岩裂隙含水层

由砂岩、泥岩、泥灰岩及煤组成，系砂岩裂隙承压水，岩石胶结致密，裂隙不发育，埋藏深，补给条件差，含水性弱。全区简易水文地质观测，冲洗液消耗量0.02~0.04m3/h。W103、W104号钻孔9号煤层顶板砂岩漏水，含水性相对好一些。W302号钻孔太原组抽水试验，单位涌水量0.0035L/s·m，渗透系数0.00757m/d。水质类型HCO3—（Na+K）型，矿化度550g/L，总硬度28.66mg/L，PH值9.06。

（三）山西组砂岩裂隙含水层

含水层岩性以粗粒砂岩、中粒砂岩为主，垂向上分为二个含水层段。

4号煤层顶部砂岩段：含水层岩性为灰白色砾岩、中、粗砂岩有1~3层，总厚度5.22~26.24m，单层厚度2.50~11.96m。

4号煤层底板砂岩段：岩性为中粒砂岩、粗粒砂岩，全区分布稳定，厚度为4.28-8.49m，是4号煤层直接充水含水层。

山西组砂岩胶结致密，节理裂隙少，砂岩的含水性极弱。简易水文观测，冲洗液消耗量仅为0.01~0.03m3/h。W302号孔山西组以上地层混合抽水试验，单位涌水量0.00132L/s.m，渗透系数0.00125m/d。水质类型HCO3-（Na+K），矿化度440g/L，总硬度19.94mg/L，PH 值8.41。

（四）下石盒子组砂岩裂隙含水层

全区分布，地表未有出露。含水层岩性为厚层状粗粒砂岩，有两层，厚度28.77~32.45m，单层厚度6.59~15.91m。底部K5砂岩分布较为稳定，由北而南颗粒变细。本组砂岩结构致密，裂隙不发育，简易水文观测曲线没有明显变化，冲洗液消耗量0.02~0.05m3/h，含水性弱。

（五）上石盒子组砂岩裂隙含水层

出露于石塘河沟谷两侧，含水层岩性为细、中、粗粒砂岩。根据岩性组合垂向上分为三段：

上段：岩性为褐红、紫红色砂质泥岩、泥岩、中粗砂岩及砾岩，含水层赋存在该段的下部，岩性为砾岩、中粗砂岩。厚度4.86~20.93m，厚层状，交错、波状层理，孔隙式泥质胶结，疏松。

中段：含水层岩性为灰白色、灰绿色含砾粗砂岩、中粗砂岩。分

布于该段的底部，有两层，厚度7.45~38.59m，单层厚度3.71~22.69m，厚层状~块状，岩石致密完整，裂隙不发育，含水层厚度，颗粒具有由北而南变薄变细之趋势。

下段：该段底部之K6粗砂岩，全区分布稳定，厚5.39~10.86m，厚层状、块状，基底式钙泥质胶结，砂岩致密坚硬，裂隙稀少。

本组砂岩由于各段之间有厚层的泥质间隔，而且裂隙不甚发育，地下水补给条件极差，属富水性弱的含水层。

（六）石千峰组砂岩裂隙含水层

分布于勘探区西部，保寺河、石塘河沟谷两侧零星出露。本组地层为中、粗砂岩与泥岩互层产出，地下水赋存于砂岩裂隙中，为潜水、承压裂隙水。本区的北部有泉水出露，流量0.08~0.20L/s，富水性弱。

（七）刘家沟组砂岩裂隙含水层

赋存于勘探区西部，沟谷两侧出露。上部以砖红色厚层状中粗砂岩夹薄层砖红色泥岩为主；下部为灰红色板状粗砂岩；底部局部含砾。砂岩裂隙较发育，属潜水、承压裂隙水。沿沟有小泉小水出露，含水性弱。

（八）第三系xx组砂岩裂隙、孔隙含水层

本组上部为棕红色粉质粘土，全区分布，含水性极弱。底部有一层钙质胶结的砾岩层，半胶结状，厚2~5m，含孔隙、裂隙。由于下部泥岩的顶托，全区大部分泉水从该层出露，是当地居民主要的饮用水源。泉水流量一般在5~30m3/d，石塘河支流二里沟泉水流量达432 m3/d。水质类型HCO3-（K+Na）·Mg型，矿化度360g/L，PH值8.36。

（九）第四系孔隙含水层

呈带状分布于区内较大的沟谷中，含水层岩性为冲洪积堆积的砂砾层，易接受大气降水的补给，富水性较好。

分布在梁、峁高地带的黄土，含水性极弱。

二、隔水层

（一）第三系xx组红土

全区分布稳定，厚度0~84.76m，岩性为棕红色粉质粘土，含钙质结核，干燥坚硬，侵水具湿胀性，隔水性良好。

（二）三叠系、二叠系砂泥岩隔水层

砂岩之间厚层的泥岩、砂质泥岩，单层厚度最厚达20余m，上部泥岩多以风化成土状，下部泥岩完整、致密，是砂岩含水层之间隔水、半隔水层。

（三）本溪组

全区分布稳定，岩性为灰黑色、灰红色泥岩、铝土质泥岩，夹有砂岩及薄层灰岩。厚12~30m，是奥灰水与煤系地层之间重要的隔水层。

三、地下水补给、排泄条件

本区地下水的补给来源主要为大气降水，其次为地表水。受地形、地貌、岩性及地质构造的控制，不同的含水系统形成了各自独立的补给、径流、排泄形式。

松散岩类孔隙含水系统，含水层岩性为砂砾石层、中粗砂岩，分布于各大沟谷中，易接受大气降水的补给及地表水的补给。分布于梁

峁地带的红土、黄土，入渗条件差，接受大气降水的补给量少，属相对隔水层。地下水在向沟谷两侧运动过程中，一部分以泉的形式排泄，大部分以蒸发形式排泄于大气中。

碎屑岩裂隙含水系统，由刘家沟组、石千峰组、上、下石盒子组、山西组、太原组构成。山西组以上地层在沟谷两侧有出露。由于本区沟深壁陡，而且降水多以暴雨形式，因此大气降水的入渗量很小。随着埋深愈来愈大，岩石的节理裂隙愈来愈不发育，加之砂岩之间厚层的泥岩间隔，地下水的补给条件变差。山西组、太原组含水层仅接受少量的侧向补给，地下水在自西向东径流过程中，除少数以泉的形式排泄外，主要以径流方式向区外排泄。煤层开采后，矿井排水则成为主要的排泄形式。

碳酸盐岩溶、裂隙含水系统，由石灰岩、白云质灰岩组成，石灰岩岩溶裂隙发育，空间具有不均一性，富水性有强有弱，为复杂的含水系统，属天桥泉域。勘探区地表未有出露，属深埋迳流区，主要接受东部岩溶水的侧向补给，岩溶水由东向西迳流，出区外向黄河排泄。

四、矿井水文地质类型

本矿位于xx区块北部，属典型的黄土高原，地表植被稀少，沟谷深切，梁峁发育，大气降水入渗条件差，地下水补给来源贫乏。区内构造简单，断层不发育。上煤组（山西组）地层由于埋藏深，砂岩裂隙不发育，地下水的补给条件差，砂岩含水性极弱，水文地质类型属二类一型。下煤组（太原组）地层岩石的含水性亦很弱，但由于奥陶系灰岩岩溶裂隙发育，含水性强，且静水压力大。开采下煤组将受

到奥灰水的严重威胁，水文地质类型属二类二型。

综合分析认为：煤层开采由于受奥灰水的威胁而变的复杂，矿井水文地质类型应为二类二型，属于水文地质条件中等矿井。

第三节充水因素分析

一、相邻生产矿井水文地质条件及充水因素分析

本区东南部区外xx中分布村办、联营煤矿4座，开采4、9号煤层，日产原煤400~600t。斜井开采，绞车提升，斜井坡度6°~18°，水平开采长度不超过300m，采煤方法为巷式。据调查了解，矿井构造简单断层稀少，断层落差小于1.00m，采煤过程中，煤层顶板有少量淋头水，煤层底板渗水，矿井涌水主要来自9号煤层裂隙。煤层水具有腐蚀性，为酸性水。袁家庄矿取水样分析，矿化度2662g/L，全硬度1338.21，PH值5.50，水质类型为SO4-Ca·Mg型。生产矿井涌水量在100~300m3/d，用3寸水泵排水，7~8小时即可排完，矿井涌水量对井下采煤影响不大，属水文地质条件简单矿井。

综上所述，生产矿井充水因素为煤层顶底板砂岩裂隙水及9号煤层裂隙水，随着煤层的开采进入矿井。此外，生产矿井靠近煤层露头，大气降水通过煤层露头顺层补给煤系地层。

二、矿井充水因素分析

矿井主采煤层为山西组4号煤层、太原组7上、7、8、9号煤层，在开拓过程中，山西组、太原组裂隙水会随着煤层开采后的顶板冒落、底板破坏而进入矿井。由于山西组、太原组砂岩裂隙含水层埋藏深，

节理裂隙不发育，地下水的补给条件差，含水性极弱。因此，其对煤层的开采影响甚微。

奥陶系灰岩厚度大，分布面积广，石灰岩山区，岩石风化强烈，节理裂隙发育，大气降水入渗条件好，上述特征使石灰岩具备了岩溶裂隙发育，且空间上具有不均一性，富水程度非常复杂的含水系统。本次勘探W302号钻孔测得奥灰水位埋深238.12m，水位标高815.11m。9号煤层底板距奥灰界面64.63m，9号煤层底板隔水层承受的静水压力达5.076MPa。由公式Ts=P/M-Cp，（Ts：突水系数，P：隔水层承受的水压MPa，M：底板隔水层厚度m，Cp：采矿对隔水层底板扰动破坏厚度取10m）计算，W302号孔，9号煤层底板突水系数为0.093。参照全国实际资料，正常块段内一般不大于0.15，构造破坏块段一般不大于0.06标准，所计算的突水系数界于上述临界值之间，存在奥灰水的威胁。分析区域资料，愈往西煤层底板承受的水压愈大，见图6-3-1。虽然本区构造简单，勘探中未发现断层，但小断层是存在的，断层带岩体强度低，是奥灰水突入的薄弱地带，因此在今后工作中，应加强断裂构造研究，进一步查清奥灰水的分布规律，预防造成底板突水事故。

第四节矿井涌水量

依据勘探设计，首采区圈定于勘探区南部，大致为3000×3000m3的正方形区域，计算矿井涌水量时，可将首采区的面积，看成是相当于一个理想“大井”的面积，利用大井法进行计算。涌水量计算公式：

Q=1.366KM（2H-M）/Lg R0—Lg r0

其中：R=10S K r0=0.59a

R0=R+r0=10S K+0.59a

式中：Q——矿井涌水量（m3/d）

K——渗透系数（m/d）

M——含水层厚度（m）

S——水位降深（m）

H——水柱高度（m）S=H

R——大井影响半径（m）

r0——大井引用半径（m）

R0——大井引用影响半径（m）

a——大井边长（m）

山西组以上地层涌水量、太原组涌水量计算参数采用W302号钻孔抽水试验成果，计算结果见表6-4-1。

表6-4-1涌水量计算参数表

开采第一水平4号煤层时，矿井涌水量采用山西组以上地层涌水量，即正常涌水量为3734.7m3/d。开采第二水平煤层时，上部含水层基本处于疏干状态，矿井涌水量取太原组涌水量，即正常涌水量为4976.9m3/d。

大井法计算，参数选用正确，计算结果可靠。

第五节供水水源

一、勘探区供水现状

本区范围现有自然村11个，人口约5000人，生活饮用水取自沟中泉水。泉水出露于第三系xx组红土底部之砾岩层。泉水流量一般在3~30m3/d，泉水流量动态变化大，属不稳定泉。水质类型为HCO3-Ca Mg型，矿化度小于0.5g/L，水质良好。正常年份基本可满足群众生活饮用。每到枯水季节，干旱年份生活用水非常紧张，需要出村到十多里外的地方拉水，以解决吃水问题。总体来看，浅部地层地下水资源匮乏，本地区生活饮用水比较紧张，不适宜做供水水源。

二、供水方向

经本次勘探结合区域资料，分析本区的水文地质条件，碎屑岩裂隙水，水量小，富水弱，无供水意义。据区域资料：本区灰岩含水层分布广，面积大，含水丰富，是理想的供水水源。含水层的补给以大气降水为主，河谷渗漏次之。地下水的迳流受基底构造控制，由东向西迳流。含水层单位涌水量0.32~29.7L/s.m，水质类型为HCO3-Ca·Mg 型，矿化度一般小于0.5g/L。在灰岩水泄水地段，黄河沿岸钻孔出水量一般大于5000m3。xx东张性断裂，走向南北，倾向西，倾角82°，断距80m，长5km。xx镇在该断裂带打井取灰岩水，水量较为可观。本区东北xx集团xx井田沿主巷（NW~SE向）布置的奥灰抽水孔，涌水量20~98m3/h，单位涌水量0.011~0.278L/s·m，水位标高837~852m。奥灰水在水平和垂直方向上均具有不均一性，本矿确定工业广场后，应进行专门水源勘探，确定供水井位置。