井田水文地质

井田山西组二₁煤层是主要可采煤层，五₃煤仅局部可采。根据地下水向矿井充水和供水的关系，以及水层在空间的分布特征，共划分7个含水层、5个隔水层。其中二₁煤层顶底板直接含水层、底板间接含水层为主要含水层。现叙述如下：

（一）含水层（组）

1.上寒武统和中奥陶统灰岩含水组（Ⅰ）

由崮山组至马家沟组组成，主要岩性为白云质灰岩，出露于井田以南地段。崮山组厚层状白云质灰岩中部，在曹村至杜家门一带见溶沟、溶槽、石芽等岩溶地貌，构成近东西向的岩溶发育带（长2.7km，宽0.05～0.10km）；在白坪水泥厂附近有大溶隙（宽0.8～2m）和大溶洞（高4～5m），均被粘土、碎石块充填。在长山组薄层状白云质灰岩中，西白坪白江河南岸见溶洞（两溶洞相距7～8m，相互连通），洞高0.8～1.2m，走向南东，长数10m。勘探区揭露该含水层的钻孔65个，其中厚度大于50m的12孔，最大厚度为111.14m（水9204孔见长山组17.59m，下崮山组93.55m）。其中溶洞7孔，占10.8%，溶洞最高3.22m（副10309孔长山组中下部），洞内多有部分充填物，溶洞钻孔分布于89～副103勘探线之间，标高411.55～163.30m。马家沟组石灰岩分布于井田东南部和113勘探线以东，有8孔揭露，厚2.59～38.22m（11706孔38.22m）。含水层灰岩化学成分、电法资料表明，东白坪至南地之间埋深100～250m，为上寒武统岩溶发育带。

在岩溶地层出露区西部有少数下降泉，流量0.325～2.30L/S，（标高461.64～382.78m），含水组有7孔漏水，漏失量1.02m³/h～全漏，单位涌水量0.00962～1.863L/S·m，渗透系数0.1567～5.85m/d，标高428.62～229.25m，为岩溶裂隙承压水。含水组受岩性、古风化带、断层带和埋藏条件等所控制，富水性极不均一（弱—强）。水化学类型为HCO₃-Ca和HCO₃-Ca·Mg水，水温14～16.5℃，矿化度0.256～0.371g/L。含水组顶至二₁煤底板平均间距72.60m，是底板间接含水层。

2.太原组下段灰岩含水组（Ⅱ）

含水层为L₁₄石灰岩。有83孔揭露，灰岩平均厚13.63m（单层厚一般2～4m），103勘探线以东一般厚10～18m，以西9～16m，有东厚西薄的变化趋势。见溶洞钻孔4孔（占揭露钻孔的4.8%），分布于副98勘探线以东，标高299.76～128.09m。其中副9903孔见7层溶洞，洞高0.20～3.13m，岩溶率达55.2%，被粘土全部充填。石灰岩化学成分，灰岩泥质含量（SiO₂，A1₂O₃，Fe₂O₃）由上至下变低，CaO含量增高，CaO和MgO比值增大。石灰岩质纯、溶解度高，易岩溶化含水组地层在井田南部零星出露，泉水极少，流量0.100L/s。漏水钻孔7孔，漏失量1.80～13.20m³/h，单位涌水量0.0021～0.00491L/s·m（井田东侧11904孔单位涌水量0.374L/s·m），渗透系数0.0362～0.222m/d，水位标高407.31～263.01m，为岩溶裂隙承压水。富水性由西向东增强，弱至中等。水化学类型为HCO₃-Ca水，水温14.5～16℃，矿化度0.316～0.470g/L，含水组顶至二₁煤层底板平均间距45.60m，是底板间接含水层。

3.太原组上段灰岩含水组（Ⅲ）

L₇灰岩及以上太原组平均厚16m，L_7-9灰岩为含水层。揭露钻孔96孔（揭露L_8-9灰岩115孔），灰岩厚0～16.86m，平均厚9.41m。99勘探线以西一般厚5～10m，L₇灰岩相变为砂岩地段厚2～5m；东部一般厚8～12m，有东厚西薄的变化规律。L₉灰岩有73孔岩性为硅质菱铁质泥岩，占揭露钻孔的63.5%，平均厚0.59m。L₈灰岩西部多为泥灰岩，平均厚2.34m。L₇灰岩为厚层状隐晶质含燧石结核灰岩，厚0～13.94m，平均厚8.26m，井田东部厚度大，层位稳定，西部变薄，部分相变为砂岩。L₉和L₈灰岩泥质含量高，其平均含量分别为45.6%和27.5%，L₇灰岩CaO含量高，平均45.84%，L₈，L₇灰岩CaO和MgO比值在20倍以上。灰岩的化学特征与上述岩性是相符的。L₇灰岩有7孔溶洞，占揭露钻孔的7.3%，L_7-8灰岩漏水钻孔16孔，占16.7%。岩溶裂隙漏水孔分布于99～108勘探线之间，标高79.24～340.48m，形成岩溶裂隙发育地段，在150m以上岩溶发育，以下主要为溶裂。

以箕F₃₁断层为界，西部出露少量下降泉，流量0.014～0.615L/s，单位涌水量0.00487～0.164L/s·m，渗透系数0.080～1.90m/d，水位标高305.295～412.80m；东部单位涌水量0.353～0.664L/s·m，单孔抽水渗透系数2.93～9.44m/d，水位标高268.989～299.86m。东、南线导水性较强，其次为北线。地下水化学特征，pH值7.40～8.30，矿化度0.307～0.471g/L，水温15～17℃，水质类型为HCO₃-Ca和HCO₃-Ca·Mg水。综合上述，箕F₃₁断层以西属弱富水的灰岩裂隙承压水，以东为富水性中等的岩溶裂隙承压水。岩溶裂隙在空间的分布和富水性具有不均一的特征。L₈灰岩顶至二₁煤层底板平均间距17.28m，为底板直接含水层。

太原组上段灰岩含水组地下水流场特征：

（1）地下水天然流场

多孔抽水试验以前，地下水长期观测取得的天然流场。箕F₃₁断层的东部和西部具有截然不同的特性，主要有以下几方面：

1）东部地下水等水位线稀疏，水力坡度1%～12.4%，沿断层带形成南西-北东向的地下水强径流带；

2）西部地下水等水位线密集，水力坡度8.4%～16.7%，地下水水位标高比东部高60m左右；

3）流场所反映的地下水流向，东部由南向北，自东向西；西部自西向东。地下水汇集于断层带后呈北东向径流。

（2）地下水人工流场

多孔抽水试验地，东部以副10211主孔为中心形成椭圆形的降落漏斗（长轴与箕F₃₁断层方向一致）；西部基本保持了地下水天然流场特征。随抽水时间的延长降落漏斗不断扩大（动水位呈缓慢下降趋势），恢复水位长达37～84d，说明地下水的补给条件较差。

4.山西组砂岩含水组（Ⅳ）

在二₁煤层以上有4～5层细—粗粒砂岩（俗称大占砂岩、香炭砂岩和冯家沟砂岩）为含水层。揭露钻孔204孔，砂岩厚2.45～58.23m，平均20.11m。含水层出露于井田浅部低山丘陵地带，泉水少，流量0.014～0.155L/s。据93孔工程地质编录统计，岩心破碎至较破碎的58孔，占62.4%，砂岩裂隙较发育，漏水钻孔10孔，占揭露钻孔的4.9%，漏失量1.00～12.00m³/h，单位涌水量0.0062～0.0181L/s·m，渗透系数0.0141～0.2974m/d（有3孔抽干），水位标高320.86～371.81m。水温14～16℃，矿化度0.242～0.382g/L，水质类型为HCO₃-Ca·Mg·K+Na和HCO₃-Ca水。含水组富水性弱，属砂岩孔隙裂隙承压水，为二₁煤层顶板直接含水层。

5.五₃煤顶底板砂岩含水组（V）

根据煤层可采范围内29孔统计，顶板含水层为细—中粒砂岩1～3层，厚0～15.8m，平均4.94m。泉水少，流量小于0.5L/s。有7孔漏水，漏失量0.84m³/h，全漏（构造裂隙漏水3孔，漏水量0.84～2.40m³/h，其余4孔为老窑风化带漏水）。底板含水层有细—中粒砂岩1～2层，多为透镜体，一般厚1.00～17.76m，平均厚2.92m。10802孔漏失量2.40m³/h，10503孔老窑漏水，漏水量大于9m³/h。含水层为砂岩孔隙裂隙承压水。

6.平顶山砂岩含水层（Ⅵ）

岩性主要为厚至巨厚层状中—粗粒砂岩，平均厚69m。出露于单面山峰地段，有较多的下降泉水出露，流量0.091～2.883L/s。全揭露钻孔12孔，含水层构造和风化裂隙发育，2孔涌水，流量0.28～0.35L/s，1孔漏水，漏失量4.00m³/h，为砂岩裂隙承压水含水层。水温13～17℃，矿化度0.212～0.326g/L，水质类型为HCO₃-Ca及HCO₃-Ca·K+Na水。含水层与采煤无关，可作为局部小水量供水水源点。

7.第四系含水层（Ⅶ）

分布于低山丘陵的沟谷中，为坡-洪积和冲-洪积物，平均厚7.10m。其中白江河谷一级阶地堆积物，一般厚3～6m。含水层呈二元结构，上部为亚砂土含小砾石，下部砾卵石夹亚砂土、亚粘土，砾径50～500mm，次圆—次棱角状，分选差。泉水流量0.10～1.192L/s，水位埋深3～5m，含水层属孔隙潜水，富水性弱至中等。水温12～17℃，矿化度0.262～0.422g/L，水质类型为HCO₃-Ca水。含水层在井田南部92勘探线至箕F₃₁断层之间的部分地段覆盖于上寒武统。上石炭统太原组灰岩和下二叠统山西组砂岩含水层之上，对其有补给。

（二）隔水层

1.本溪组铝质泥岩隔水层

井田有69孔揭露，厚2.26m，平均10.0m。层位稳定，是上寒武统和中奥陶统灰岩含水组与太原组下段灰岩含水组之间的隔水层。

2.太原组中段砂泥岩隔水层

L₄岩顶至L₇岩底之间的地层，有101孔揭露，厚14.0～54.0m，平均厚24.00m，泥岩类厚度占65.8%。为太原组上、下段灰岩含水组之间的隔水层。

3.二₁煤层底板隔水层

L₈灰岩顶至二₁煤层底之间的地层，有137孔揭露，岩性主要为泥岩类夹薄层泥灰岩、细砂岩、煤层，厚2.60～37.61m，平均17.28m。箕F₃₁以西，浅部一般厚大于10m，中深部5～10m；东部变薄，一般厚5～10m。岩石抗拉强度平均2.1MPa。层位稳定，厚度变化较大，隔水性较差。

4.下石盒子组泥岩类隔水层

五₃煤底板含水层以下的地层，厚约160m，岩性以泥岩、砂质泥岩为主，夹薄层砂岩和薄煤层等。厚度大，层位稳定，为良好的隔水层。

5.上石盒子组泥岩类隔水层

平顶山砂岩底至五₃煤顶板含水层之间的地层（包括下石盒子组上部地层），厚约320m，岩性以泥岩类为主，厚度大，层位稳定，是良好的隔水层。上述隔水层中，二₁煤层以下含水层之间的隔水层，在自然状态下，井田西部隔水性相对较好，东部受断层的破坏隔水性较差。