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本文作者：胡城作者單位：中國平煤神馬集團許平煤業公司

區內水文地質特征

1地下水的補給、徑流和排泄條件

1）區域南部補給、徑流和排泄條件

（1）補給。在該區西、南和東面灰巖裸露區，石炭、寒武系巖溶裂隙含水層呈條帶狀出露，接受大氣降水的滲透補給。而且在西南邊界黑龍廟、朝川水庫一帶，寒武系灰巖中斷層以及小褶皺十分發育，地表及地下淺部巖溶發育，存在大型溶洞，形成地表與地下含水層的導水通道，有利于大氣降水的下滲。（2）徑流。在自然條件下，本區地下水在弧形構造的西南翼寒武、石炭系灰巖裸露的條帶區與水庫、河流地表水等處接受補給后，受地形和地層走向、傾向的控制，由西向東、由南向北徑流至劉洼斷層阻水地帶排泄。同時，在導水構造破碎帶形成強徑流。但是，受到礦井長期、大量的排水影響，南部礦區巖溶水形成以朝川一井和蜈紹窩礦泄水巷為中心的兩個較大降落漏斗，成為新的排泄區，巖溶水的徑流路徑和方向隨之也發生了變化。（3）排泄。南部礦區巖溶水的排泄途徑有2條：其一為地下水接受補給后向東北方向流動，至劉洼斷層受阻，以頂托越流形式排泄于新生界含水層中。其二為礦區各礦井的排水作用，改變了天然的巖溶水流場，形成規模各異的一些降落漏斗，周邊地下水向漏斗中心滲流排泄。綜上所述，南部礦區為一封閉的水文地質單元，巖溶水體系呈現集中補給、常年消耗的特點，地下水的流態主要受大氣降水和礦井排水的控制，由于礦井排水時間長、水量大，使得地下水位整體呈逐漸下降的趨勢。

2）區域北部補給、徑流和排泄條件

（1）補給。巖溶裂隙水的補給來源主要是大氣降水入滲。補給源區主要有2個：一是北部邊界夏店斷層與梅莊斷層之間的窯院附近出露二疊系、石炭系和寒武系地層，寒武系、石炭系灰巖出露，成為北部礦區巖溶水的主要補給區，但分布面積狹窄，僅約6km2，補給水量受到限制；二是南部補給源區，南部存在一個面積僅約1km2的灰巖淺埋區，接受大氣降水的入滲補給，但補給量較小。（2）徑流。區域中西部地下水由北向南流動，區域東部地下水由北東向南西流動，到南部排泄進入荊河或新生界松散砂礫石層中。（3）排泄。自然條件下，區域北部的大氣降水一部分以地表徑流形式排入荊河外，另一部分滲入坡積物和地下灰巖中，在沖溝切割部位或荊河河谷中以泉的形式排泄；灰巖水由北向南流至該區域的南部，頂托排泄進入新生界松散砂礫石層中。隨著煤礦床開采規模的擴大和延深，礦井長期、大量排水，必然使巖溶水位下降，當水位降至低于新生界松散砂礫石層水位時，補排關系將會出現逆轉，松散層水反過來補給灰巖含水層。

2邊界條件

1）區域南部的邊界條件

區內分布有張村井田、三里寨井田、牛莊井田、黑龍廟井田、蜈蛁窩井田等。張村井田位于礦區的中部西南地區，緊鄰煤層露頭和巖溶露頭。朝川礦一井、二井分別屬三里寨井田，三井位于張村井田東部。由于受李寨正斷層、劉洼正斷層、上石灰窯正斷層主干斷裂構造的控制，礦區被切割為一三角形的弧形單斜構造，弧頂向南，西翼地層傾向北東、東翼地層傾向北西，依次分布著寒武系，石炭系、二疊系和三疊系地層。北側的劉洼弧形正斷層，落差千余米，傾向北，使下盤的寒武系灰巖與上盤的三疊系地層對接，形成北部的阻水邊界。西南部的上石灰窯正斷層與東南部的李寨正斷層，落差均在500m以上，使下盤的寒武系石灰巖與上盤的二疊系或第三、第四系地層對接，形成西南與東南的阻水邊界，致使整個礦區屬基本封閉的水文地質單元，見圖2。

2）區域北部的邊界條件

夏店正斷層走向近東西，傾向南，北盤上升，南盤下降，落差大于1000m，走向延伸約26km。斷層北盤為萁山背斜軸部的太古界、下元古界的片麻巖、石英巖、石英砂巖，南盤為古～中生界地層，構成該區域北部的阻水邊界。毛寨正斷層、大張正斷層落差大于1000m，分別構成該區域南及東南阻水邊界，西部遠離寒武系灰巖露頭區，又是灰巖深埋區，巖溶裂隙不發育，可視為相對阻水邊界。

水文地質單元劃分

1水文地質單元劃分的依據

本次水文地質單元劃分主要依據為自然地理條件、地質條件和水文地質條件。（1）自然地理條件主要考慮地形地貌、氣象與水文條件。（2）地質條件包括礦區構造和地層條件。主要考慮斷層，因為規模較大的斷層往往是巖溶水強徑流帶，不僅控制著所在區域或井田范圍巖溶水滲流的總體方向和滲流場空間分布，而且常是巖溶水進入礦井的通道。斷層在礦井突水中的作用取決于其性質、規模、形成時代，斷層兩側伴生裂隙的發育程度、斷層所切割地層巖性和富水性等。（3）水文地質條件包括地下水的儲存與分布條件、巖溶地下水流場、地下水的補給、徑流與排泄條件和邊界條件。

2水文地質單元劃分的結果

根據上述礦區邊界條件，研究區域處于一個相對封閉的水文地質單元內，因此，考慮礦區構造、地層條件和水文地質特征，確定汝州煤田為1個一級水文地質單元—汝州巖溶水系統。在汝州巖溶水系統中，煤田北部，受夏店正斷層、下魯正斷層、大張正斷層的影響，使得包括寧莊和庇山等井田在內的區域形成一個相對封閉的水文地質單元，將其確定為汝州煤田北部水文地質單元，即汝Ⅰ水文地質單元；汝州煤田南部，受劉洼正斷層、上石灰窯正斷層、李寨正斷層的影響，使得包括牛莊、朝川、張村等井田在內的區域形成一個基本封閉的水文地質單元，考慮朝川、張村井日常疏水降壓的實際情況（受朝川礦一井排水影響，張村井田內寒武系灰巖地下水水位大幅度下降），將其確定為汝州煤田南部水文地質單元，即汝Ⅱ水文地質單元；煤田西部，從圖1可知，受武莊正斷層、下魯正斷層、大張正斷層、溫泉街正斷層的影響，該區域處于一個基本封閉的水文地質單元內，將其確定為汝州煤田西部水文地質單元，即汝Ⅲ水文地質單元；剩余的區域為汝州煤田中部水文地質單元，即汝Ⅳ水文地質單元。因此在一級水文地質單元中又分成了4個二級水文地質單元，即汝Ⅰ、汝Ⅱ、汝Ⅲ、汝Ⅳ水文地質單元。在一、二級水文地質單元劃分的基礎上，考慮水文地質條件和井田生產情況，筆者又進一步進行了三級水文地質單元劃分。對北部汝Ⅰ水文地質單元，以毛寨正斷層（落差大于1000m，為礦區一相對阻水邊界）為界，劃分出2個三級水文地質單元汝Ⅰ－1和汝Ⅰ－2；南部水文地質單元，楊山逆斷層位于水文地質單元的南部，延展方向從西向東，呈弧形貫穿整個張村井田，將張村井田與朝川井田、牛莊井田分割開來，根據勘探和煤礦生產情況，張村井田內24勘探線以西為水文地質條件簡單區，勘探線以東為水文地質條件復雜區。據此，將南部水文地質單元（汝Ⅱ）以楊山逆斷層、24勘探線為界，劃分出3個三級水文地質單元汝Ⅱ－1、汝Ⅱ－2和汝Ⅱ－3。汝州煤田水文地質單元劃分結果見圖3和表1。

區域水害治理

根據上述汝州煤田水文地質單元劃分的結果，結合汝州煤田各生產礦井近幾年的水害治理經驗，特提出在汝州煤田范圍內適合聯合治理的區域內實施聯合區域水害治理，推行灰巖水區域綜合治理，從而增強灰巖水防治的整體效果。由于梨園礦長虹井孤懸一隅，不具備區域聯合治理條件；梨園郭莊井資源枯竭，不久閉井，無須進一步研究；汝州中部和西部水文地質單元內不包含生產井田。區域水害治理措施如下：（1）寧莊－庇山水害區域聯合治理對策。寧莊、庇山井田同屬于三級水文地質單元汝Ⅰ－2，井田水害符合區域聯合治理的條件，因此提出治理對策為區域聯合治理，以疏為主，物探輔助，關注斷層。適當部位施工泄水巷，井下群孔預疏降，局部注漿加固底板。（2）朝川－張村水害區域聯合治理對策。朝川、張村井田同屬于二級水文地質單元汝Ⅱ，根據生產實際（朝川礦一井疏水，張村礦寒灰水文大幅度下降），兩個井田水害符合區域聯合治理的條件，因此提出治理對策為區域聯合治理，主疏降，局部堵。張村井田東翼、朝川一井西翼嚴格限制帶壓開采，提前預疏放，在－200m標高以上，以疏放為主；－200～－400m標高，對巖溶水仍以疏放為主，局部注漿封堵；在－400m標高以下，采取疏放寒灰巖溶水和底板注漿加固方法治理底板水害。張村和朝川礦一井疏放巖溶水強度可按“三七開”的比例來劃分，張村礦疏放二1煤底板巖溶水水量控制在400～500m3／h，朝川礦疏放二1煤底板巖溶水水量控制在900～1000m3／h。（3）長虹井水害治理對策。由于長虹井孤懸一隅，因此這里單獨給出長虹井水害治理對策。疏水降壓為主，加強礦井防治水管理工作，堅持預測預報，做好防治水工程，規范探放水設計與操作，頂板疏放為主，重視底板太原組上段灰巖水和老空水，對小煤窯按規定留足防水煤柱，設計必要的水文觀測孔，進行井下水文觀測。