中國煤田區(qū)域水文地質(zhì)概況（一、華北賦煤區(qū)）
作者：佚名
2010-06-05 09:22
來源：不詳
一、華北賦煤區(qū)水文地質(zhì)概況
根據(jù)水文地質(zhì)條件的不同，華北賦煤區(qū)可分為沁水煤田、鄂爾多斯東緣含煤區(qū)、渭北煤田、太行山東含煤區(qū)、京唐含煤區(qū)、豫西和徐淮含煤區(qū)，各區(qū)的水文地質(zhì)條件有所不同。
1、、區(qū)域含水層
① 煤系基底為巨厚的寒武奧陶系灰?guī)r 厚約800余m，出露廣泛,接受大氣降水后形成儲量巨大的強(qiáng)含水層。根據(jù)寒武奧陶系灰?guī)r與煤系地層之間沉積的隔水層在各地區(qū)變化狀況，大致可分為三種類型： ·隔水層厚度在百余m以上。所處地區(qū)構(gòu)造相對簡單，寒武奧陶系灰?guī)r水對煤系地層威脅較小，如沁水盆地、京唐地區(qū)、兩淮地區(qū)等。 ·隔水層厚度較薄，約為30~50m。所處地區(qū)構(gòu)造相對較復(fù)雜，使寒武奧陶系灰?guī)r水與煤系地層含水層發(fā)生水力聯(lián)系，并對煤層造成充水威脅，如太行山東含煤區(qū) 。 ·奧陶系地層缺失。在豫西臨汝一帶缺失奧陶系地層。使寒武系灰?guī)r成為煤系地層的基底，但寒武系灰?guī)r出露不夠廣泛，巖層的富水性較差，如平頂山礦區(qū)多數(shù)礦井在開采一、二號煤層時發(fā)生寒武系灰?guī)r突水，淹沒礦井，但在較短時間內(nèi)即可將水排干，恢復(fù)生產(chǎn)，說明寒武系灰?guī)r外來補(bǔ)給不充裕，巖層富水性不強(qiáng)，對煤系地層和煤層開采威脅較小。上述三種不同類型對煤層氣賦存有不同作用，見后述。
② 太原組薄層灰?guī)r 厚度為1~2m至6~7m，層數(shù)為幾層到十幾層，各地不等，常為煤層的直接頂板。含水性弱～中等，對煤層影響較大，但由于厚度薄，水的儲存量小，在無補(bǔ)給或少量補(bǔ)給的情況下，煤層開采后很快就可以疏干，如遇較大斷裂與奧陶系灰?guī)r發(fā)生水力聯(lián)系，外來補(bǔ)給充裕，則對煤層的開采和煤層氣影響則較大。
③ 煤系地層上覆的砂巖地層 厚度較大，除地表風(fēng)化帶和裂隙發(fā)育的淺部富水性較強(qiáng)外，一般隨深度加深，裂隙逐漸減小，富水性逐步變?nèi)酰谝话汩_采深度對煤層氣影響較小。
④ 巨厚新生界覆蓋層 僅開平向斜、兩淮煤田和太行山東麓少數(shù)煤田賦存有巨厚的新生界覆蓋層，對煤系地層影響較大。一種情況，新生界覆蓋層巨厚，接受大氣降水后直接補(bǔ)給煤層頂部或夾于煤系地層中的裂隙砂巖，由于覆蓋層巨厚，水儲存量大，形成了充沛的補(bǔ)給來源，如開平向斜。另一種如兩淮煤田，新生界覆蓋層巨厚，自上而下分為四個含水層，間含三層隔水層，新生界含水層與煤系地層的含水層相隔，使煤田的水文地質(zhì)條件簡單化，形成了兩淮地區(qū)獨(dú)特的水文地質(zhì)條件。
（2）、沁水煤田、渭北煤田、鄂爾多斯東緣含煤區(qū) 本區(qū)屬大陸性氣候，年降雨量為400-580 毫米。石炭－二疊系煤系的為奧陶系峰峰組，厚約50~100余m，為極弱含水層，與太原組、本溪組隔水層相加，厚約百余m，成為這一地區(qū)的相對隔水層，把奧陶系上、下馬家溝組的巨厚巖溶裂隙含水層與煤系地層隔絕開來，使煤系地層的水文地質(zhì)條件趨于簡單化。煤系地層的含水層為太原組薄層灰?guī)r，下二疊統(tǒng)山西組、下石盒子組的砂巖。太原組薄層灰?guī)r的單位涌水量0.0004~0.108L/s.m。山西組、下石盒子組砂巖的單位涌水量0.00005~0.137 L/s.m，滲透系數(shù)0.0002~0.137m/d。這二個含水層的含水性微弱，水動力小。 太原組薄層灰?guī)r及山西組、下石盒子組砂巖的降雨補(bǔ)給有限，水質(zhì)皆為HCO3-Ca.Mg型，礦化度皆小于0.5g/l。地下水逕流緩慢。由于構(gòu)造形式皆為單斜或向斜一翼，故以靜水壓力將煤層氣封閉于單斜的中深部。
?。?）、太行山東含煤區(qū)本區(qū)含水層為巨厚的奧陶系巖溶裂隙含水層，厚約600余m，上覆本溪組厚度30m左右。當(dāng)斷裂斷距較大時，奧陶系灰?guī)r與太原組薄層灰?guī)r或山西組砂巖直接接觸，上、下含水層發(fā)生水力聯(lián)系。含水層水動力強(qiáng)，補(bǔ)給、涇流、排泄體系完整。本區(qū)西部皆為廣泛出露的寒武、奧陶系灰?guī)r，面積可達(dá)千余平方公里，接受大氣降雨后形成了巨厚的奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙水。當(dāng)煤田中有背斜或抬升地層出露時，由于地層阻擋，灰?guī)r泉水即出露地表，形成了完整的補(bǔ)逕排系統(tǒng)。 本區(qū)為斷塊構(gòu)造，導(dǎo)致煤系地層中的太原組薄層灰?guī)r和山西組砂巖與奧陶系直接接觸，發(fā)生水力聯(lián)系，因此煤層中煤層氣被奧灰水?dāng)y帶運(yùn)移，形成無氣或貧氣地區(qū)，如邢臺礦區(qū)、峰峰礦區(qū)鼓山西的和村－孫莊向斜、安陽礦區(qū)珍珠泉以西塊段、鶴壁礦區(qū)小南海泉群以西塊段等。東部，寒武奧陶系地下水流向為由西向東，隨著深度的增加巖溶裂隙隨之減少，水壓由+130m~-500m左右, 水位年變化幅度為10~20m。在深部對煤系地層形成了巨大的水壓。由于邯邢深大斷裂的阻隔，奧灰水在這一帶只有補(bǔ)給、逕流，無排泄地點，地下水的水化學(xué)類型為Cl-Na型，礦化度為5g/l左右，充分顯示了地下水呈停滯狀態(tài)?！?br />
?。?）、豫西煤田 該區(qū)地形為低山丘陵和平原，年降雨量為700~800毫米。其顯著特點為，缺失奧陶系灰?guī)r，煤系直接超覆于寒武系上。寒武系灰?guī)r單位涌水量為1.325~0.0000718 L/s.m，滲透系數(shù)為4.8~0.00075 m/d，水化學(xué)類型為HCO3-Ca.Mg型水，礦化度為0.255-0.324 g/l。含水性為中等偏弱。而煤系地層的薄層灰?guī)r其單位涌水量為0.302~0.0000479 L/s.m，滲透系數(shù)2.93~0.000458 m/d, 水化學(xué)類型為HCO3-Ca.Mg型，礦化度為0.55g/l左右。其含水性微弱，煤系砂巖層單位涌水量0.45~0.000217 L/s.m，滲透系數(shù)4.0~0.000721 m/d，水化學(xué)類型HCO3-Na.Ca型水，礦化度為0.37g/l左右，含水性微弱。 煤系地層的下伏、上覆和夾于煤系的含水層，除寒武系灰?guī)r水有時略大一點可造成礦井突水外，其余的含水性都較弱，地下水逕流緩慢，可以其靜水壓力對煤層氣進(jìn)行封閉，形成煤層氣區(qū)域性富集。其中的平頂山礦區(qū)地下水由西南流向北東方向，水壓由+80~-400m，對煤層形成了較大壓力，地下水的年變化幅度小，為3~7m?！ ?br />
（5）、徐淮含煤區(qū) 本區(qū)計有四個煤田，本書敘述以兩淮為主。該區(qū)地形基本上為一西北高東南低的沖積洪積平原區(qū)，年降雨量為750~900 毫米。煤系地層上覆新生界松散層，厚度較大，200-400m。煤田呈軸向NWW~EW向的復(fù)向斜構(gòu)造，兩翼發(fā)育有一系列走向壓扭性逆斷層，部分地層直立倒轉(zhuǎn)。煤田內(nèi)部走向逆斷層也較發(fā)育。 主要含水層為新生界松散孔隙含水層，分為四含三隔，特別是底含和三含對煤田有重要影響。底含的單位涌水量0.0176~0.8311 L/s.m，滲透系數(shù)0.002226~2.367m/d，水化學(xué)類型為Cl- K+Na型水，三含與上部含水層有一些水力聯(lián)系，單位涌水量0.025~2.3L/s.m。滲透系數(shù)0.82~15.98m/d，水化學(xué)類型為Cl- K+Na型水，礦化度為0.8~2.69g/L。因此，含水層補(bǔ)給源貧乏，地下水運(yùn)移緩慢，近于停滯，垂直滲透性差，近于封閉狀態(tài)，含水層以儲存量為主?！ ?br />
煤系地層中，砂巖裂隙含水層單位涌水量為0.00152~0.8911 L/s.m，滲透系數(shù)為0.00152~2.37m/d，礦化度為2.368~2.45g/l，水化學(xué)類型為Cl-K+Na型。含水層含水性極弱。太原組薄層灰?guī)r其單位涌水量為0.00105~0.224 L/s.m，滲透系數(shù)為0.0017~3.09m/d，礦化度1.9~2.99g/l，水化學(xué)類型為Cl-K+Na型。煤系地層砂巖、薄層灰?guī)r含水性微弱，地下水逕流緩慢或停滯?！ ∷暮采w于煤系地層之上，其地下水運(yùn)移緩慢或停滯，對煤系地層幾乎沒有補(bǔ)給。
關(guān)鍵詞：華北水文地質(zhì)煤田
根據(jù)水文地質(zhì)條件的不同，華北賦煤區(qū)可分為沁水煤田、鄂爾多斯東緣含煤區(qū)、渭北煤田、太行山東含煤區(qū)、京唐含煤區(qū)、豫西和徐淮含煤區(qū)，各區(qū)的水文地質(zhì)條件有所不同。
1、、區(qū)域含水層
① 煤系基底為巨厚的寒武奧陶系灰?guī)r 厚約800余m，出露廣泛,接受大氣降水后形成儲量巨大的強(qiáng)含水層。根據(jù)寒武奧陶系灰?guī)r與煤系地層之間沉積的隔水層在各地區(qū)變化狀況，大致可分為三種類型： ·隔水層厚度在百余m以上。所處地區(qū)構(gòu)造相對簡單，寒武奧陶系灰?guī)r水對煤系地層威脅較小，如沁水盆地、京唐地區(qū)、兩淮地區(qū)等。 ·隔水層厚度較薄，約為30~50m。所處地區(qū)構(gòu)造相對較復(fù)雜，使寒武奧陶系灰?guī)r水與煤系地層含水層發(fā)生水力聯(lián)系，并對煤層造成充水威脅，如太行山東含煤區(qū) 。 ·奧陶系地層缺失。在豫西臨汝一帶缺失奧陶系地層。使寒武系灰?guī)r成為煤系地層的基底，但寒武系灰?guī)r出露不夠廣泛，巖層的富水性較差，如平頂山礦區(qū)多數(shù)礦井在開采一、二號煤層時發(fā)生寒武系灰?guī)r突水，淹沒礦井，但在較短時間內(nèi)即可將水排干，恢復(fù)生產(chǎn)，說明寒武系灰?guī)r外來補(bǔ)給不充裕，巖層富水性不強(qiáng)，對煤系地層和煤層開采威脅較小。上述三種不同類型對煤層氣賦存有不同作用，見后述。
② 太原組薄層灰?guī)r 厚度為1~2m至6~7m，層數(shù)為幾層到十幾層，各地不等，常為煤層的直接頂板。含水性弱～中等，對煤層影響較大，但由于厚度薄，水的儲存量小，在無補(bǔ)給或少量補(bǔ)給的情況下，煤層開采后很快就可以疏干，如遇較大斷裂與奧陶系灰?guī)r發(fā)生水力聯(lián)系，外來補(bǔ)給充裕，則對煤層的開采和煤層氣影響則較大。
③ 煤系地層上覆的砂巖地層 厚度較大，除地表風(fēng)化帶和裂隙發(fā)育的淺部富水性較強(qiáng)外，一般隨深度加深，裂隙逐漸減小，富水性逐步變?nèi)酰谝话汩_采深度對煤層氣影響較小。
④ 巨厚新生界覆蓋層 僅開平向斜、兩淮煤田和太行山東麓少數(shù)煤田賦存有巨厚的新生界覆蓋層，對煤系地層影響較大。一種情況，新生界覆蓋層巨厚，接受大氣降水后直接補(bǔ)給煤層頂部或夾于煤系地層中的裂隙砂巖，由于覆蓋層巨厚，水儲存量大，形成了充沛的補(bǔ)給來源，如開平向斜。另一種如兩淮煤田，新生界覆蓋層巨厚，自上而下分為四個含水層，間含三層隔水層，新生界含水層與煤系地層的含水層相隔，使煤田的水文地質(zhì)條件簡單化，形成了兩淮地區(qū)獨(dú)特的水文地質(zhì)條件。
（2）、沁水煤田、渭北煤田、鄂爾多斯東緣含煤區(qū) 本區(qū)屬大陸性氣候，年降雨量為400-580 毫米。石炭－二疊系煤系的為奧陶系峰峰組，厚約50~100余m，為極弱含水層，與太原組、本溪組隔水層相加，厚約百余m，成為這一地區(qū)的相對隔水層，把奧陶系上、下馬家溝組的巨厚巖溶裂隙含水層與煤系地層隔絕開來，使煤系地層的水文地質(zhì)條件趨于簡單化。煤系地層的含水層為太原組薄層灰?guī)r，下二疊統(tǒng)山西組、下石盒子組的砂巖。太原組薄層灰?guī)r的單位涌水量0.0004~0.108L/s.m。山西組、下石盒子組砂巖的單位涌水量0.00005~0.137 L/s.m，滲透系數(shù)0.0002~0.137m/d。這二個含水層的含水性微弱，水動力小。 太原組薄層灰?guī)r及山西組、下石盒子組砂巖的降雨補(bǔ)給有限，水質(zhì)皆為HCO3-Ca.Mg型，礦化度皆小于0.5g/l。地下水逕流緩慢。由于構(gòu)造形式皆為單斜或向斜一翼，故以靜水壓力將煤層氣封閉于單斜的中深部。
?。?）、太行山東含煤區(qū)本區(qū)含水層為巨厚的奧陶系巖溶裂隙含水層，厚約600余m，上覆本溪組厚度30m左右。當(dāng)斷裂斷距較大時，奧陶系灰?guī)r與太原組薄層灰?guī)r或山西組砂巖直接接觸，上、下含水層發(fā)生水力聯(lián)系。含水層水動力強(qiáng)，補(bǔ)給、涇流、排泄體系完整。本區(qū)西部皆為廣泛出露的寒武、奧陶系灰?guī)r，面積可達(dá)千余平方公里，接受大氣降雨后形成了巨厚的奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙水。當(dāng)煤田中有背斜或抬升地層出露時，由于地層阻擋，灰?guī)r泉水即出露地表，形成了完整的補(bǔ)逕排系統(tǒng)。 本區(qū)為斷塊構(gòu)造，導(dǎo)致煤系地層中的太原組薄層灰?guī)r和山西組砂巖與奧陶系直接接觸，發(fā)生水力聯(lián)系，因此煤層中煤層氣被奧灰水?dāng)y帶運(yùn)移，形成無氣或貧氣地區(qū)，如邢臺礦區(qū)、峰峰礦區(qū)鼓山西的和村－孫莊向斜、安陽礦區(qū)珍珠泉以西塊段、鶴壁礦區(qū)小南海泉群以西塊段等。東部，寒武奧陶系地下水流向為由西向東，隨著深度的增加巖溶裂隙隨之減少，水壓由+130m~-500m左右, 水位年變化幅度為10~20m。在深部對煤系地層形成了巨大的水壓。由于邯邢深大斷裂的阻隔，奧灰水在這一帶只有補(bǔ)給、逕流，無排泄地點，地下水的水化學(xué)類型為Cl-Na型，礦化度為5g/l左右，充分顯示了地下水呈停滯狀態(tài)?！?br />
?。?）、豫西煤田 該區(qū)地形為低山丘陵和平原，年降雨量為700~800毫米。其顯著特點為，缺失奧陶系灰?guī)r，煤系直接超覆于寒武系上。寒武系灰?guī)r單位涌水量為1.325~0.0000718 L/s.m，滲透系數(shù)為4.8~0.00075 m/d，水化學(xué)類型為HCO3-Ca.Mg型水，礦化度為0.255-0.324 g/l。含水性為中等偏弱。而煤系地層的薄層灰?guī)r其單位涌水量為0.302~0.0000479 L/s.m，滲透系數(shù)2.93~0.000458 m/d, 水化學(xué)類型為HCO3-Ca.Mg型，礦化度為0.55g/l左右。其含水性微弱，煤系砂巖層單位涌水量0.45~0.000217 L/s.m，滲透系數(shù)4.0~0.000721 m/d，水化學(xué)類型HCO3-Na.Ca型水，礦化度為0.37g/l左右，含水性微弱。 煤系地層的下伏、上覆和夾于煤系的含水層，除寒武系灰?guī)r水有時略大一點可造成礦井突水外，其余的含水性都較弱，地下水逕流緩慢，可以其靜水壓力對煤層氣進(jìn)行封閉，形成煤層氣區(qū)域性富集。其中的平頂山礦區(qū)地下水由西南流向北東方向，水壓由+80~-400m，對煤層形成了較大壓力，地下水的年變化幅度小，為3~7m?！ ?br />
（5）、徐淮含煤區(qū) 本區(qū)計有四個煤田，本書敘述以兩淮為主。該區(qū)地形基本上為一西北高東南低的沖積洪積平原區(qū)，年降雨量為750~900 毫米。煤系地層上覆新生界松散層，厚度較大，200-400m。煤田呈軸向NWW~EW向的復(fù)向斜構(gòu)造，兩翼發(fā)育有一系列走向壓扭性逆斷層，部分地層直立倒轉(zhuǎn)。煤田內(nèi)部走向逆斷層也較發(fā)育。 主要含水層為新生界松散孔隙含水層，分為四含三隔，特別是底含和三含對煤田有重要影響。底含的單位涌水量0.0176~0.8311 L/s.m，滲透系數(shù)0.002226~2.367m/d，水化學(xué)類型為Cl- K+Na型水，三含與上部含水層有一些水力聯(lián)系，單位涌水量0.025~2.3L/s.m。滲透系數(shù)0.82~15.98m/d，水化學(xué)類型為Cl- K+Na型水，礦化度為0.8~2.69g/L。因此，含水層補(bǔ)給源貧乏，地下水運(yùn)移緩慢，近于停滯，垂直滲透性差，近于封閉狀態(tài)，含水層以儲存量為主?！ ?br />
煤系地層中，砂巖裂隙含水層單位涌水量為0.00152~0.8911 L/s.m，滲透系數(shù)為0.00152~2.37m/d，礦化度為2.368~2.45g/l，水化學(xué)類型為Cl-K+Na型。含水層含水性極弱。太原組薄層灰?guī)r其單位涌水量為0.00105~0.224 L/s.m，滲透系數(shù)為0.0017~3.09m/d，礦化度1.9~2.99g/l，水化學(xué)類型為Cl-K+Na型。煤系地層砂巖、薄層灰?guī)r含水性微弱，地下水逕流緩慢或停滯?！ ∷暮采w于煤系地層之上，其地下水運(yùn)移緩慢或停滯，對煤系地層幾乎沒有補(bǔ)給。
關(guān)鍵詞：華北水文地質(zhì)煤田
