李广亮

(河南省煤田地质局 三队，河南 新乡453000)

0 序言

鹤煤二矿位于安鹤煤田中部，未来计划开采太原组一11煤，其直接顶板L2灰岩含水层厚度大，富水性强，易接受下伏奥陶系灰岩含水层的补给，对矿井安全生产构成严重威胁，为对矿井水文地质条件有较为深入的了解，设计进行大口径抽水试验。

1）抽水试验布设工作

本次大口径抽水试验共设观测孔7个，其中L2灰岩观测孔5个，O2灰岩观测孔2个，抽水主孔2011-15孔位于F22断层下盘，L2灰岩观测孔290-1、2011-2、2011-7、2011-10孔均位于F22断层上盘；2011-12孔位于主孔北东部，中间没有断裂构造；O2灰岩观测孔2011-3、2011-13孔分别位于F22断层上下盘。

2）抽水试验成果参数

正式抽水期间抽水主孔2011-15孔以涌水量Q=9.459L/s抽水，观测孔同步观测水位。L2灰岩观测孔水位均有不同程度的变化，其中变化最大的为2011-12孔，水位下降5.03m，其余L2灰岩观测孔水位变化均为0.71～0.95m。两个O2灰岩观测孔的观测水位不降反升（见表1）。

表1 大口径抽水试验观测孔特征值统计表

1 井田水文地质特征

1.1 构造控水特征

鹤煤二矿位于安鹤煤田中部，夹持于北东向断裂F1和F100之间，总体为一地垒式构造。井田基本构造形态为一地层走向NNE～NE，倾向SSE～SE，倾角3～36°，一般20°左右的单斜构造；构造以断裂为主，井田西南部和东北部具宽缓的褶皱，浅部有少量陷落柱。总体构造复杂程度为中等。

影响矿井水文地质类型划分的大型断裂主要有F3、F100、F1，其落差均大于50m，形成井田的供、隔水边界；井田内发育的其他中小型断裂破坏了地层的连续性，使井田水文地质条件区域复杂化。

图2 地下水流场特征图

1.2 边界条件

根据本井田地质构造及补给源方向，对井田水文地质边界进行划分，可以概划分为两条进水边界，两条阻水边界，一条出水边界（见图1），井田水文地质条件较为封闭，地下水不易排出。

图1 地下水边界系统

1.2.1 进水边界

本井田共有两条进水边界，东南方向进水边界为F3断层，该断层落差为580m，奥陶系灰岩含水层同本井田主要可采煤层及可采煤层顶底板主要充水含水层对接，不仅向煤层直接充水，且将奥灰水通过直接充水含水层向深部运移，为井田主要的充水边界。

西部进水边界主要为来自西部山区补给源，由于L2灰岩厚度有限，补给强度较东南方向进水边界弱。

1.2.2 阻水边界

本矿F100和F1断层为本井田两条边界断层，将井田抬升，井田大部形成地垒构造，F100断层使本井田L2灰岩同山西组、下石盒子组砂泥岩隔水层相对接，形成对盘阻水；

F1断层使L2灰岩同太原组中段隔水层对接，阻隔了外部来水，同时本井田内地下水不易排出，形成相对阻水边界。

1.2.3 排水边界

受寺湾井排水的影响，井田地下水原始流向已经基本改变，井田流场特征显示，井田排水边界为西北部，在未来井田开采后人工排水是井田的主要排水边界。

1.3 流场特征

本井田岩溶地下水原始流向为自西向东，显示天然状态下其补给来自为西方的断层带和裸露灰岩补给区，但井田实际地下水流向为近似正北方向，同天然径流方向出现明显矛盾，主要是井田西北部3.5km寺湾井开采一煤组时对L2灰岩长期疏排水，改变了本井田范围内的地下水流向，2011-15孔最大降深时的流场长轴为方向北、北西方向，同岩层走向基本一致，但其流向与岩层倾向相反，出现这样反流向的结果主要是由于地下水存在较高的水压差，岩溶系统在长期向同一方向径流，流程水溶蚀作用加强，形成了单一方向上的相对强径流带（见图2）。

1.4 压力传导特征

主孔抽水试验时，其水位稳定阶段和水位恢复阶段同各观测孔水位波动并不同步，观测孔水位反映是否灵敏揭示了压力传导速度的快慢，在正常情况下，水力梯度同压力传递速度成正比关系，地层完整连续地段基本符合这一规律，如2011-12、2011-7及2011-10观测孔；受F22断层影响，290-1水、2011-2观测孔则为反比关系，反映在构造破坏地段水压力传递速度受岩溶发育及构造控制。在大口径抽水试验及观测孔控制范围内，本井田地下水水文地质条件呈现两极变化，虽然受断层影响，断层上盘2011-12孔压力传导速度高达235.75m/min，290-1水孔则为20.48m/min，表明F22断层虽具有一定阻水性，但并不能反映整条断层的水文特征，断层南部已经表现出一定的透水性质，因此本井田断层虽具压扭性，但不一定都是阻水断层，还会受到岩层对接关系及破碎带的密实程度的影响（见图3）。

图3 压力传导速度同水力梯度对比关系图

1.5 地下水静储量及补给速度

本次大口径抽水试验中，试验抽水时间3天，水位恢复时间4天，正式抽水时间8天，恢复水位时间4天14小时。在试验抽水阶段，仅2011-10孔抽后水位较抽前水位高出0.28m，其余钻孔抽前水位均较抽后水位高；正式抽水中仅2011-12孔抽前水位低于抽后水位；试验抽水前静止水位均高于正式抽水后稳定水位。

本次抽水时间处于汛期，露头接受地表补给强度为一年中最大值，但抽水试验后水位均未恢复至抽水前，总水位差为0.28～1.75m，其主要原因是，补给强度小于抽水强度，抽水试验动用部分地下水静储量；山前裸露区补给源顺岩层向深部径流时受断层的影响会延缓其补给速度，若遇到阻水断层，则补给速度更加缓慢；观测孔的观测时间不够一个水文年，尚未完全掌握各观测孔的自身变化规律。（见表2）

表2 抽水前后地下水静止水位变化一览表

2 总结

大口径抽水试验基本查明了井田水文地质特征，进一步了解井田内F22断层性质，为建立本矿L2灰岩水文地质模型提供基础水文地质资料，为矿井下一步布设生产系统及排水系统提供参考依据。

［1］河南省煤田地质局三队.鹤煤二矿水文地质补充勘探报告[R].新乡：河南省煤田地质局三队，2014.

［2］河南省煤田地质勘察研究院.鹤煤二矿生产地质报告[R].郑州：河南省煤田地质勘察研究院，2010.