Analysis and Research on Hydrogeological Conditions of No.221 Mass Coal
Mine in Turpan City, Xinjiang
杨宜原 YANG Yi-yuan
（新疆煤田地质局综合地质勘查队，乌鲁木齐 830000）
（Comprehensive Geological Exploration Team of Xinjiang Coalfield Geology Bureau，Urumqi 830000，China）
摘要：本文以新疆吐鲁番市221团煤矿为研究区，采用钻探、地球物理测井、二维地震、抽水实验、样品测试等综合勘查方法，多种勘查技术并行，各种勘查数据与成果的融合研究，获得了比传统、单一勘查方法更真实、更可靠的研究成果。并且通过对矿区含水层、隔水层及断层导水性、充水因素的分析，即为进一步确定矿区的各项水文地质条件提供了理论基础，也为今后类似矿区的水文研究工作提供了参考。同时为后期矿区的进一步勘探开发工作提供了必要的技术支持。
Abstract: This paper takes the 221 mass coal mine of Turpan City, Xinjiang as the research area, and adopts comprehensive exploration methods such as drilling, geophysical logging, 2D seismic, pumping experiment and sample testing. Through various exploration techniques and the fusion of various survey data and results, it has obtained more realistic and reliable research results than traditional, single exploration methods. And through the analysis of the aquifer, water-repellent layer and fault water-conducting and water-filling factors in the mining area, it provides a theoretical basis for further determining the hydrogeological conditions of the mining area, and also provides reference for hydrological research work in similar mining areas in the future. At the same time, it provides necessary technical support for further exploration and development work in the later mining area.
关键词：221团；水文地质；含水层；隔水层；断层导水性
Key words: 221 mass；hydrogeology；aquifer；water-repellent layer；fault water conductivity
中图分类号：TD745；P641.461 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）24-0246-02
1 区域水文地质概述
含水层（隔水层）：
1.1 第四系（Q4al+pl）砂砾层孔隙-潜水层
主要分布于现代河谷冲沟内，由冲洪积的砂、砂砾、漂石等组成，孔隙大、松散。位于普查区外围西部6km处的大河沿河接受北部山区雪融水补给，河床宽300-400m，上游河水除部分渗入河床形成潜流外，均被人工引入渠道利用，下游河床现已干枯，只有暴雨季节短暂有水，四季多为干河，中、下游河床中的砂石正好被当地采挖利用。河床由砂砾、飘石组成，松散、无胶结堆积而成，属于孔隙潜水层
1.2 第三系（N）隔水层组
第三系上新统为土黄色粉砂岩、砾岩、粗砂岩组成；中新统为土黄色～浅桔红色粉砂岩、砂岩、泥岩组成；下新统为桔红色～棕红色的砂岩、砾岩、泥岩组成，该层泥质成分含量高，透水性差、富水性极弱，该层为隔水层[2]。
1.3 侏罗系（J）裂隙－孔隙承含水层组
侏罗系地层岩性复杂，包括从泥岩到砂岩和煤层等一整套岩层组成、多以含、隔水层相间存在、富水性强弱不等、水质类型均为SO42－、Cl－～K+＋Na+、Ca2＋型水、水头压力大、矿化度在0.33g/L。
1.4 三叠系（T）裂隙－孔隙承压含水岩组
三叠系地层为黄绿色、灰褐色、紫红色粉砂岩、泥岩、细砂岩组成，接受高山雪水的补给，属于含水层。
1.5 二叠系（P）裂隙－孔隙承压含水组
岩性为灰白色粉砂岩、泥岩、细砂岩组成，底部为暗紫色砾岩、砂砾岩组成。在距普查区北东方向300m外有泉水出露，附近的植被较发育，该层为含水层。
1.6 石炭系（C）裂隙－孔隙承压含水组
地层为灰黄色、灰褐色砂岩、砾岩、灰紫色玄武玢岩、凝灰岩等组成、接受天山高山雪水的补给，属含水层组。
1.7 地下水补给、径流、排泄条件
该区基岩地下水主要补给水源为高山雪水和山区的降水，地下水运动由北向南迳流，层间水力联系不强，只是在断层、褶曲构造处发生地下水水力联系，基本上位于半封闭状态，普查区东部外围的东沟深切沟谷是地下水的排泄场所。
2 普查区水文地质
2.1 含（隔）水层
现将普查区内的主要含水层（隔水层）分述如下：
2.1.1 第四系上更新统（Q3al+pl）冲洪积砂砾石层—透水而不含水层
除基岩露头外在区内大面积分布，地貌上表现为倾斜戈壁平原，岩性为砾石，夹亚砂土构成，松散、无胶结。据电法资料显示其厚度不稳定，一般在12－30m左右。其孔隙度大，透水性强，受季节性暴雨补给，雨水补给量十分有限，属于透水而不含水层。
2.1.2 第三系（R）—隔水层
分布于普查区北部、南部，地表零星出露，向斜的轴部出露较多。地层走向为近东西向，地层主要由砖红色陆向碎屑砂岩、砾岩组成，岩性为砂岩、砾岩夹粘土，厚度为192.10-321.37m，该层泥质成分含量高，透水性差、富水性极弱，该层为隔水层。
2.1.3 侏罗系中统头屯河组（J2t）—隔水层
主要出露于普查区外围的西北部，区内未出露，钻孔中也未揭露。岩性主要为紫红色（为主）、黄绿色、灰绿色粉砂岩、粉砂质泥岩夹砂砾岩薄层，底部有炭质泥岩。该组地层一般厚543.88m，裂隙、孔隙不发育，富水性极弱，隔水性能较好。
2.1.4 侏罗系中统西山窑组（J2x）—裂隙承压含水层
地下水主要接受北部高山区雪水和山区降雨补给，从邻近221团煤矿主斜井水样化验结果，地下水矿化度2776mg/L，总硬度1130.83mg/L，水循环较差，水质类型为SO42－、Cl－～K+＋Na+、Ca＋型水，裂隙较发育、孔隙不发育，此层属于含水层。
2.1.5 侏罗系下统三工河组（J1s）—隔水层
此层在普查区内南部零星出露，岩性以粉砂岩、泥岩为主，夹中、粗砂岩，该地层厚130m，裂隙、孔隙不发育，隔水性能好，此层为隔水层。
2.1.6 古生界二叠系下统大热泉子群（P1d）－裂隙承压含水层
分布于普查区北部中高山区，主要为钙质细砂岩、结晶灰岩、凝灰质砂砾岩及砾岩组成，厚度一般为560m。地下水主要接受北部高山区雪水和山区降雨补给，裂隙发育、孔隙不发育，属于含水层。
2.2 断层导水性
发育普查区南部F2压扭性逆断层（桃树园子北断裂），其走向285°-323°，倾角45°-60°，为一向东北倾的逆断层，北盘（上盘）侏罗系西山窑组地层推覆在南盘（下盘）第三系红色层之上，该断层延伸出普查区东外，西与F1-1逆断层相交。据以往资料其断距大于100m。通过我队开展电法工作及所施工的2-1、2-2、5-1号钻孔证实，该断层顺塔什索干向斜南翼将7号煤层切割，对向斜南翼煤层造成严重破坏，为矿区自然边界断层，断层有导水性。
2.3 塔什索干向斜W1
位于普查区区中部，为一紧闭的倒转向斜，两翼不对称，轴向275°—295°，北翼地层产状35°—53°∠40°—67°（倒转），南翼地层产状320°—330°∠56°—89°，两翼及转折端有侏罗系地层断续出露，中部被第四系大面积覆盖。南翼在红山包以南F2断层沿7号煤层切割，北翼受F1断层切割[3]。
据调查很有可能地下含水层发生了水联系，造成矿井水量增大，这一点应引起高度注意。
2.4 地下水的补给、迳流与排泄
普查区内的地下水由北部天山雪水和山区降雨补给，地下水自北向南运移，在东部的深切沟谷中以泉形式沟谷中排泄。
综上所述，该区构造复杂，无地表水流，煤层大部分位于当地地下水以下，普查区中岩层多以隔水层和含水层为主。普查区北部和南部水文地质条件局部较复杂，总体来说水文地质条件较简单，普查区水文地质条件定为二类一型。
3 充水因素分析
3.1 老窑及F2断层充水因素
3.1.1 老窑充水因素
在4勘查线、7号煤层露头附近有一废弃斜井，目前废弃斜井具体位置、井长、地下水涌水量情况已无法了解，到实地调查只看到废弃的建筑物遗迹。估计井下巷道已充满数地下水，开采普查区煤层时，会造成井下突水事故发生。综上所述普查区内存在老窑积水问题，应引起高度重视。
3.1.2 F2断层充水
发育于普查区南部的F2压扭性逆断层（桃树园子北断裂）是一向东北倾的逆断层。断层有导水性，使东部外围的221团煤矿地下水相互贯通，发生地下水水力联系，其邻近的煤层、构造、水文地质等情况因此而变得复杂化。
3.1.3 邻近的221团生产矿井充水因素
1号付井（1号斜井）长198m，坡度－25°，穿105m石门打到7号煤层上。主斜井＋1170m水平中设有160m3的水仓，每天抽3-4t，平均每天抽3.5t，泵量46m3/h，为煤层底板进水，日涌水量为150m3/d。
3号红山包立井（现生产3号井）井深71m，一天抽2.5t，泵量为20m3/h，日涌水量50m3/d，煤层底板进水，以渗水为主。
3.2 普查区充水因素
在煤层顶、底板均有含水层，普查区充水主要为侏罗系中统西山窑组裂隙含水层、F2断层水和普查区内的老窑积水。
为了防患于未然，未来煤矿在开采煤层时，巷道里留好较厚的保安煤柱，以防透水事故发生。
4 供水水源
普查区内无供水水源地。唯一供水源地为普查区外围东沟侏罗系八道湾组含水层出露的泉水。在以往提交的221团煤矿生产地质报告中采集了该处泉水样和221团煤矿矿井水样，及时送往新疆煤田地质局化验室做全分析。普查区东部二叠系地层出露的泉水，水量极小无供水价值。
东沟出露的泉水清澈、透明，据实测线状泉水流量为8.74m3/h，矿化度为530mg/L，总硬度162.96mg/L，属于淡水，除了K+＋Na+指标超限外，其余指标均未超限，水样中细菌未做化验。该泉水流量不受季节性影响，不论春夏秋冬，常年流出，水质类型SO42－、Cl－～K+＋Na+、Ca＋型水，可做今后普查区良好供水源地。
参考文献：
[1]肖序常，汤耀庆，冯益民．新疆北部及其邻区大地构造[M]．北京：地质出版社，1992.
[2]邵龙义，张鹏飞，窦建伟，等.含煤岩系层序地层分析的新认识[J].中国矿业大学学报，1999，28（1）：20-24.
[3]王敏芳，焦养泉，任建业，等．沉积盆地中古地貌恢复的方法与思路——以准噶尔盆地西山窑组沉积期为例[J].新疆地质，2006，24（3）：326-330. |
