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红柳林煤矿直罗组砂岩含水层特征及防治水对策.pdf
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1、收稿日期:基金项目:陕西煤业化工集团有限公司 年度重点科研项目()作者简介:郭涛(),男,陕西榆林人,工程师,现从事煤炭地质勘查工作。红柳林煤矿直罗组砂岩含水层特征及防治水对策郭涛,苗彦平,马万超,杨磊,路波(陕西省一八五煤田地质有限公司,陕西 榆林 ;陕煤集团神木红柳林矿业公司,陕西 榆林 ;陕西省地质环境监测总站,陕西 西安 )摘要:直罗组古河道砂岩含水层成为陕北侏罗纪煤田中西部矿井涌水的主要充水水源,直接威胁着煤矿的安全生产。揭示直罗组砂岩含水层水文地质条件及对煤矿开采的影响,在分析直罗组砂岩含水层分布及厚度的基础上,认为红柳林煤矿西一盘区应以防控直罗组古河道砂岩含水层为主。该含水层具有
2、分布面积大、区域连通性好等特征,虽然在原始应力状态下富水性较弱,但在采动影响下,裂隙发育后渗透性明显增强,应加强西一盘区水文地质补充勘探。进一步查明直罗组古河道砂岩含水层水文地质条件,是红柳林煤矿西一盘区防治水的重点工作。关键词:直罗组;古河道;砂岩含水层;防治水;保水采煤中图分类号:;文献标志码:文章编号:(),(,;,;,):,:;引言红柳林煤矿是神府南区生产能力 的特大型矿井,近年来,煤矿东盘区开采已经接近尾声,西一盘区即将开发。与东盘区比较,西一盘区水文地质条件发生了很大变化,直罗组古河道砂岩含水第 期郭涛苗彦平马万超等红柳林煤矿直罗组砂岩含水层特征及防治水对策层成为西盘区煤矿防治水的
3、重点防控对象 。直罗组古河道砂岩很早就被认识到,年陕西省一八五煤田地质有限公司及李思田教授等就在科研成果中阐述了直罗组古河道的分布范围 ,但当时地质勘查程度、对于古河道砂岩控制精度较低。近年来,直罗组古河道砂岩含水层成为陕北侏罗纪煤田中西部矿井涌水的主要充水水源,也直接威胁着煤矿安全,大水矿井形成多与直罗组砂岩含水层有关 ,其成为陕北侏罗纪煤田顶板水害防治的重要防控目标层位,红柳林煤矿西一盘区 煤层开采就直接受到直罗组砂岩含水层地下水的威胁。为此,论述直罗组古河道砂岩含水层分布、富水性,以提出红柳林煤矿西一盘区防治水对策。直罗组砂岩含水层分布及厚度直罗组古河道砂岩含水层在区域上分布于内蒙古自治
4、区东胜市到陕西省神木市一带,形成了一个巨大的古河道砂体含水层。砂体上段以泥岩为主,下段以中粗粒砂岩为主,下段厚度 ,厚度最大的区域,也是古河道发育的中心地带,从红碱淖红柳林煤矿一带厚度最大,普遍在 以上,形态总体上呈带状,且向北东和南西方向逐渐减薄,在中鸡镇东部及孙家岔镇西部,砂体呈指状分叉,局部有星点状砂体发育,形成向东和东南方向展布的多个小分支,东方向的砂体分支延伸较长,但东南方向的砂体分支延伸较短,如图 所示。?图 直罗组古河道砂岩厚度变化趋势示意 在红碱淖西南方向也出现了多个分支,砂体的厚度变薄,呈指状分叉,且延伸都较短;在锦界镇西南方向存在一个高值区,呈朵状展布,其北部和西南部各出现
5、了 个分支,且西南方向的分支砂体规模较大,在锦界镇东北方向和正东方向发育一个较大的朵状砂体;在高值区内部有零星的低值区存在,但其厚度大小都在直罗组古河道砂岩底部局部地段发育有砾岩,砾岩厚度最大 ,一般为 ,砾石厚度分布整体上呈西北东南方向的趋势,与古河道发育方向一致,呈串珠状,有一定的连续性。在研究区的东北与南部出现零星的高值区域,呈孤岛状,展布区域较小。砾岩厚度高值区域多分布在北西至南东轴线一带,东北与西南大部分地区均未出现砾岩。砾岩厚度等值线图长轴方向具有一定的定向性,与古河道砂体方向具有很好的一致性。直罗组砂岩含水层富水性直罗组含水层主要分布于研究区的中西部,厚度总体变化趋势为由西向东、
6、由南向北逐渐变薄,在柠条塔、红柳林、锦界井田东部边界处尖灭。直罗组由于沉积环境及构造运动的影响,垂向上主要发育层含水层组,是区内矿井主要的充水含水层。其一是安定组缺失区由于基岩顶部风化形成的风化基岩含水层组;其二是直罗组正常基岩含水层。直罗组风化基岩含水层段研究区东部安定组剥蚀区,直罗组顶部遭受不同风化形成南北向分布的直罗组风化基岩条带,风化基岩厚度 ,平均 ,厚度较大区域主要位于柠条塔井田南翼、红柳林井田西区及锦界煤矿西北部,直罗组残存地层基本全部风化。由于直罗组岩石强烈风化,次生结构面及风化裂隙网络发育,为地下水储存创造了良好的空间,使之含水性能强于下部正常岩段,是研究区东部矿井的主要充水
7、水源。直罗组正常基岩含水层段直罗组正常基岩段主要分布在直罗组安定组覆盖区,直罗组地层保存完整。研究表明,直罗组具有明显的河流相沉积特征,可分为上、中、下 段,中上段以灰绿色泥岩和褐红色细砂岩为主,沉积相以曲流河三角洲和湖泊三角洲为主,平面上非均质性强。下段上部主要为粗砂岩,中部以细砂岩为主,并夹有粗砂岩、中砂岩和细砂岩,底部主要发育巨厚层状粗砂岩,局部地段为含砾砂岩或砾岩,沉积相为辫状河三角洲和曲流河三角洲,砂体平面上连续性较强,砂体规模巨大,即“古直罗河”河道砂体。根据 件直罗组岩石样测试结果,中上段孔隙度、渗透率分别为 ,陕西煤炭 年 以上,且规模不大。,其中大于 的样品占比 ,主要集中在
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