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豐城煤礦區(qū)東部地區(qū)二疊系晚期巖溶發(fā)育規(guī)律及富水性分析

豐城煤礦區(qū)位于江西省中部的山區(qū)。這是一個(gè)傾斜的構(gòu)造。東江曲井的部分區(qū)域發(fā)育著初級(jí)褶皺。褶皺的整體趨勢(shì)是非常一致的。主要為北東方,東為北東方,呈拱形條紋狀,層北陡南松。向斜南翼多為第三系紅層所覆蓋,地形平緩,向斜北翼北部以大牛山~松石山~仙姑嶺(由龍?zhí)督M地層組成)構(gòu)成分水嶺;南部以黃金山~徐家山~烏龜山~火爐崗~對(duì)門山~鐘山(由三疊系大冶組灰?guī)r和侏羅系門口山組砂巖組成)構(gòu)成次級(jí)分水嶺。長興灰?guī)r分布于礦區(qū)中部,出露于分水嶺和次級(jí)分水嶺之間,巖性為淺灰色略帶肉紅色厚層狀細(xì)晶質(zhì)石灰?guī)r,下部含大量燧石結(jié)核,層厚約220m,灰?guī)r易被溶蝕,在露頭部位由于溶蝕形成的巖溶洼地,最深處可達(dá)100余米,且多被細(xì)砂、礫石所充填。該層富含巖溶裂隙水,為區(qū)內(nèi)龍?zhí)督MC煤組的直接充水含水層及B煤組的間接充水含水層,現(xiàn)該區(qū)的C煤組多未開采,水患嚴(yán)重是主要原因之一,因此,研究其巖溶發(fā)育規(guī)律和富水性,對(duì)今后C煤組煤層的開采具有一定的理論和實(shí)際意義。1溶解發(fā)育特征1.1巖溶分布及發(fā)育程度次級(jí)分水嶺之間為半裸露巖溶區(qū)。形成南北高中間低的蓄水構(gòu)造。地表水由南北兩側(cè)匯集于礦區(qū)中部,增加了地下水的補(bǔ)給量。再之,這一帶長興灰?guī)r直接被第四系覆蓋,第四系水與長興灰?guī)r巖溶水有明顯的水力聯(lián)系。地下水流向由南西流向北東。在仙姑嶺井田東部以泉群形式溢出地表。由于水交替活躍,水量充沛,致使-100m水平以上巖溶非常發(fā)育。溶洞最大高度為24.17m,最大單位涌水量為22.98l/s.m,最大巖溶率達(dá)84.8%,機(jī)緣率為70.86%。往南為覆蓋型巖溶區(qū),其巖溶發(fā)育程度大大遜色于前者,該區(qū)長興灰?guī)r被三疊系大冶組及侏羅系碎屑巖、第三系地層覆蓋,巖溶發(fā)育程度取決于蓋層厚度,巖性組合及構(gòu)造的破壞程度。一般單層覆蓋優(yōu)于多層覆蓋,并隨蓋層厚度的加大而減弱(表1、表2)。1.2隔水及國土流失在排除構(gòu)造、蓋層厚度等影響因素后,長興灰?guī)r巖性具有分層性,巖溶沿易溶層順層發(fā)育。在半裸露區(qū),長興灰?guī)r與龍?zhí)睹合低跖死锒谓唤绲貛?常常形成長興灰?guī)r底界巖溶順層發(fā)育的特征,并且往往形成由淺到深的喇叭口形狀的巖溶條帶。這一特征的形成,一是由于煤系地層具有相對(duì)隔水的阻水作用,聚集長興灰?guī)r巖溶水沿長興灰?guī)r底界運(yùn)動(dòng),從而促進(jìn)了巖溶的形成。二是兩地層交界面處,王潘里層間承壓裂隙水與長興灰?guī)r巖溶水混合后,前者的水質(zhì)出現(xiàn)“三高”,即PH值增高(7.1~8.2),HCO3毫克當(dāng)量百分比增高(56.17~92.83),K+Na毫克當(dāng)量百分比增高(24.62~59.80),在侏羅系與王潘里段不整合面處K+Na毫克當(dāng)量百分比竟高達(dá)97.777%。由于巖溶水中含Ca的成分多,因此,Ca與HCO3形成弱溶解鹽,促進(jìn)巖溶的發(fā)育。PH值在碳酸平衡過程中使水的活性增高,當(dāng)PH值大于8時(shí),使HCO3的濃度增高。Na和K兩種離子都具有很高的溶解性和遷移能力,會(huì)增進(jìn)地下水的活力,促進(jìn)巖溶形成的進(jìn)程。“活動(dòng)空間”是地下水巖溶進(jìn)程的決定性因素。由于長興灰?guī)r的裂隙隨深度減弱,巖溶喇叭口朝上,即上大下小,大約延深到-50~-100m就基本消失了。1.3充填區(qū)初始發(fā)育(1)在半裸露區(qū),由于大氣降水直接補(bǔ)給地下水,水交替強(qiáng)烈,與第四系孔隙水及地表水有水力聯(lián)系,所以-100m以上巖溶極為發(fā)育。(2)-100~-200m,鉆孔揭露最大溶洞高度為23.00m,鉆孔見洞率為6.8%。(3)-200~-400m,鉆孔揭露最大溶洞高度為12.00m,鉆孔見洞率為6.4%。(4)-400m以下,鉆孔揭露最大溶洞高度為7.23m,鉆孔見洞率為3.2%。顯然,長興灰?guī)r巖溶隨埋藏深度加深而逐漸減弱的發(fā)育規(guī)律是非常明顯的(圖1,2)。(5)巖溶發(fā)育最低標(biāo)高-718.78m(1101孔、不漏水),據(jù)觀察,礦區(qū)內(nèi)在-450m以下所見的溶洞,全部被充填。2溶解水的特點(diǎn)1-4孔管裂隙通道不同地段水文地質(zhì)參數(shù)及鉆孔簡易水文地質(zhì)情況差異明顯。如曲江井田4-4孔見裂隙漏水,抽水結(jié)果,q=18.53l/s.m,K=99.25m/d;而距其僅140m的4-2孔未見裂隙亦無漏水現(xiàn)象,其抽水結(jié)果為q=0.0079L/s.m,K=0.0025m/d。2淺部巷道干酵母粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)表2即塢社里、梅仙嶺-100m水平以上,仙姑嶺、曲江-200m以上富水性較強(qiáng),以下則較弱;從長興組地層鉆進(jìn)時(shí)的沖洗液消耗量隨深度變化的規(guī)律可知,淺部鉆孔揭露灰?guī)r溶洞或溶隙時(shí)嚴(yán)重漏水,而-200m以下則消耗量比較正常,-650m以下基本不消耗。由長興灰?guī)r鉆孔抽水試驗(yàn)資料可知,淺部巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū),單位涌水量q=1.118~58.475l/s.m、K=4.829~68.873m/d,而深部巖溶不發(fā)育區(qū),q=0.00029~0.034168l/s.m,K=0.000074~0.0951m/d,說明其富水性極不均一。3第四系水地下水在長興灰?guī)r隱伏區(qū),第四系地層直接覆蓋在長興灰?guī)r溶蝕洼地之上,厚度最大達(dá)186m,大氣降水一部分以地表逕流形式流入地表河流(楊坑河),而后由西向東逕流,入羅湖直至贛江,另一部分滲入地下補(bǔ)給第四系水及長興灰?guī)r水。楊坑河基本是沿隱伏于第四系下的長興灰?guī)r向東流動(dòng),中、下游為長興灰?guī)r的排泄區(qū),年平均排泄量達(dá)102.4l/s,且隨季節(jié)性變化,旱季灰?guī)r水補(bǔ)給河水和第四系水,雨季河水對(duì)其進(jìn)行反補(bǔ)給(圖3)。長興灰?guī)r水地下逕流通暢,逕流方向以由西向東流為主。在向斜北翼隱伏露頭區(qū)以泉、沼澤濕地的形式排泄。局部地段由于開采或斷層影響可對(duì)龍?zhí)督M王潘里段砂巖水進(jìn)行補(bǔ)給。4溶劑發(fā)育的順層性1)長興灰?guī)r的巖溶發(fā)育具有明顯的水平分區(qū)性和垂直分帶性,礦區(qū)北翼中部的巖溶發(fā)育深度

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