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宁东煤炭基地煤炭开采对地下水的影响预测

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冯洁, 侯恩科, 王苏健. 宁东煤炭基地煤炭开采对地下水的影响预测[J]. 地质通报, 2018, 37(12): 2184-2191.
引用本文: 冯洁, 侯恩科, 王苏健. 宁东煤炭基地煤炭开采对地下水的影响预测[J]. 地质通报, 2018, 37(12): 2184-2191.
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FENG Jie, HOU Enke, WANG Sujian. The prediction of the influence of coal mining on the groundwater in Eastern Ningxia coal production base[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(12): 2184-2191.
Citation: FENG Jie, HOU Enke, WANG Sujian. The prediction of the influence of coal mining on the groundwater in Eastern Ningxia coal production base[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(12): 2184-2191.
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宁东煤炭基地煤炭开采对地下水的影响预测

  • 1.

    西安科技大学地质与环境学院, 陕西 西安 710054

  • 2.

    陕西煤业化工技术研究院有限责任公司, 陕西 西安 710065

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目《秦岭及宁东矿产资源集中开采区地质环境调查》（编号：DD20160336）、《青海矿业开发地质环境效应调查》（编号：1212011220224）及自然资源部行业科研专项《矿集区地球化学环境累积效应及预警研究》（编号：20111020）
详细信息
    作者简介: 冯洁(1986-), 女, 在读博士生, 工程师, 从事煤炭地质和矿井水害防治研究工作。E-mail:372107956@qq.com
    通讯作者: 侯恩科(1963-), 男, 教授, 博士生导师, 从事煤炭地质、矿区地质灾害和矿井水害防治方面的教学与科研工作。E-mail:houek@xust.edu.cn

  • 中图分类号: P618.11;P64

The prediction of the influence of coal mining on the groundwater in Eastern Ningxia coal production base

  • 1.

    Department of Geology and Environment Engineering, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 710054, Shaanxi, China

  • 2.

    Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co., Ltd., Xi'an 710065, Shaanxi, China

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    摘要

  • 宁东煤炭基地生态环境脆弱，水资源匮乏，煤炭开采过程中的水资源保护备受关注。采用公式法及现有3个工作面实测数据研究，确定了首采煤层开采导水裂缝带发育的最大高度，对比首采煤层至主要含水层之间的距离与导水裂缝带发育的高度差值，预测首采煤层开采对含水层结构的影响程度。研究结果表明，宁东煤炭基地首采煤层开采的导水裂缝带发育高度一般为20~80m，其中大于180m的区域面积约5.9km2，集中于西北部灵武矿区；石炭纪-二叠纪煤矿区横城矿区7个钻孔导水裂缝带突破石盒子组达主要含水层（新生界含水层）底部，侏罗纪煤矿区灵武矿区9个钻孔的导水裂缝带已经沟通地表。将首采煤层开采影响含水层的程度划分为影响大、影响较大、影响一般、影响微弱4种类型，各种类型所占比例分别为14.7%、40.31%、18.65%、26.34%。

    The protection of water resources in mining has aroused much concern in Eastern Ningxia coal production base which is characterized by the fragile ecological environment and scarce water resources relatively. The authors calculated the maximum height of water flowing fractured zone in the first coal seam mining using the formula method and the three measured data. The difference value between the computations comprising the first coal seam, the main aquifer and the height of water flowing fractured zone could be used to predict influence of coal mining on the groundwater. According to the results obtained, the height of water flowing fractured zone is generally 20~80m, and the northwest Lingwu mining area of more than 180m possesses an area of about 5.9km2; in the Carboniferous-Permian coal mine area, the water flowing fractured zone has penetrated the Shihezi Formation and reached the main aquifer (Cenozoic aquifer) with 7 drill holes, such as 2808 and 2809; in the Jurassic coal mine area, the water flowing fractured zone has communicated the surface with 9 drill holes, such as 2702 and Yan1. The influence degree of the first coal seam mining for the aquifer has been divided into four types, i.e., large, larger, affected and weak, with the proportion being14.7%, 40.31%, 18.65% and 26.34%, respectively.

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  • 图 1  矿区典型钻孔柱状图

    Figure 1. 

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    图 2  石炭纪—二叠纪煤矿区导水裂缝带影响的含水层统计图

    Figure 2. 

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    图 3  侏罗纪煤矿区导水裂缝带影响的含水层统计图

    Figure 3. 

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    图 4  羊场湾井田地表裂缝

    Figure 4. 

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    图 5  首采煤层开采对含水层影响分区预测图（保护层厚度分区）

    Figure 5. 

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    表 1  首采煤层导水裂缝带高度

    Table 1.  Statistics of the height of water flowing fractured zone in the first coal seam mining

    矿区名称 井田名称 首采煤层编号 煤厚/m 覆岩岩性 公式最大值 导水裂缝带高度/m 裂采比
    横城 红石湾(12) 1号 1.78(< 3m) 中硬 36.09规程二 20.28
    马莲台(33) 1号 2.46(< 3m) 中硬 40.87规程二 16.61
    丁家梁(10) 1号 1.75(< 3m) 中硬 36.11规程二 20.63
    灵武 枣泉(18) 2号 7.91（>3m） 软弱 81.9规范 21
    羊场湾(13) 2号 7.48（>3m） 中硬 110.41规范 82.4(灵新41.42~56.03) 21
    鸳鸯湖 清水营(56) 2号 4.88（>3m） 中硬 73.8规范 11.8
    梅花井(84) 2-1/2号 2.1（< 3m） 中硬 38.1规程二 18.14
    石槽村(15) 2-1号 1.85（< 3m） 中硬 36.87规程二 19.93
    红柳(88) 2号 5.06（>3m） 软弱 54.24规范 62.5 11.8
    麦垛山(59) 1号 1.59（< 3m） 软弱 22.39规程二 14.08
    马家滩 金凤(51) 2号 2.52（< 3m） 中硬 40.57规范 16.1
    金家渠(53) 2号 1.8（< 3m） 中硬 36.35规程二 20.19
    双马(26) 3-1号 1.49（< 3m） 软弱 21.86（规程二） 14.67
    石沟驿 (10) 2号 1.37（< 3m） 中硬 33.12规程二 24.18
    积家井 银星二号(10) 1号 1.81（< 3m） 中硬 36.69规程二 20.27
    宋新庄(7) 1号 1.65（< 3m） 中硬 35.21规程二 21.34
    新乔(15) 3号 2.25（< 3m） 软弱 19.13规程二 8.5
    李家坝(5) 3-1号 2.03（< 3m） 中硬 26.98规范 13.29
    萌城 洪涝池(18) 2号 1.53（< 3m） 中硬 34.43规程二 22.5
    小泉(4) 2号 2.02（< 3m） 中硬 39规程二 19.31
    韦州 韦二(5) 2号 1.68（< 3m） 中硬 35.61规程二 21.2
    韦一(12) 2号 1.46（< 3m） 软弱 21.82规程二 14.95
    注：红石湾(12)表示统计12个钻孔数据
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    表 2  灵武矿区导水裂缝带突破主要含水层钻孔

    Table 2.  Statistics of drill holes breaking through the main aquifer by water flowing fractured zone in Lingwu mining area

    井田名称 孔号 煤厚/m 导水裂缝带最大高度/m 煤层顶板至主要含水层底界高度/m 导水理裂隙带突破主要含水层底界高度/m 导水裂缝带突破地表高度/m
    枣泉井田 2702 8.02 168.42 45 123.42 13.42
    验1 7.82 164.22 44 120.22 67.22
    2718 4.75 99.75 44 55.75 21.75
    2015 6.00 126.00 30 96.00 16
    羊场湾井田 1403 3.04 63.84 8 55.84 2.84
    101 9.17 192.57 6 186.57 33.57
    204 10.36 217.56 6 211.56 28.56
    1902 8.32 174.72 20 154.72 19.72
    1704 6.16 129.36 15 114.36 54.64
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    表 3  首采煤层开采对含水层影响分区标准（保护层厚度）

    Table 3.  Partition standard of coal mining on the aquifer in the first coal seam mining (protective thickness)

    分区名称 分区标准
    影响轻微 临界线≥0m 首采煤层至主要含水层的间距与导水裂缝带差值（保护层厚度）全为负的区域
    影响一般 枣泉和羊场湾井田临界线≥-110m，梅花井和红柳井田临界线≥-15m，金凤井田临界线≥-10m，宋新庄井田临界线≥-20m
    影响较大 枣泉和羊场湾井田临界线 < -110m，梅花井和红柳井田临界线 < -15m，金凤井田临界线 < -10m，宋新庄井田临界线 < -20m
    影响大 临界线 < 0m
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出版历程
收稿日期:  2018-01-10
修回日期:  2018-06-20
刊出日期:  2018-12-25

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