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探讨贵州省水城县化乐镇湾子组突发泉点形成的原因

2020-06-01 677 上传者：管理员

摘要：在现场地质环境调查的基础上，采用物探方法确定采空区的分布情况和富水性，分析突发泉点爆发的成因。

关键词：
地质灾害
地质环境
导水裂隙
电测深法
突发泉点
采空区
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1、概述

20世纪90年代末至今，贵州省水城县化乐镇湾子组自然村落附近一直有煤矿开采活动，地面塌陷、滑坡等地质灾害频发，同时也造成村民房屋不同程度的开裂。2014年7月11日，该村西侧斜坡上突然出现一泉点，且水量大，导致一民房被冲毁。

2、地质环境条件

2.1地质概况

矿区及其邻近出露的地层从老到新有：二叠系上统峨嵋山玄武岩组、龙潭组、长兴组及第四系，现分述如下。

2.1.1峨嵋山玄武岩组(P3β)

出露于矿区外西南部，为灰色灰绿色拉斑玄武岩，具杏仁状结构，中夹紫红色、灰白色凝灰岩，偶夹含植物化石的灰黑色页岩、炭质页岩及煤线，柱状节理发育，风化后常有一层标志明显的紫红色或黄白色凝灰岩，与上覆地层呈平行不整合接触。

2.1.2龙潭组（P3l)

为矿区内主要含煤地层，地层大部分被第四系所覆盖，仅少量出露于沟谷及陡坎地带。为一海陆交互相含煤建造，主要由浅灰色、灰色及深灰色，薄—中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、灰岩及煤组成。其中可采或局部可采煤层6层。标志层5～8层，含腕足类及瓣鳃类动物化石，产大量植物化石。厚度286.88～412.97m，平均370m，与下伏地层呈假整合接触。

2.1.3长兴组（P3c)

本区煤系顶部与飞仙关组之间，以薄层淡黄色蒙脱石泥岩与绿色层分界为顶界标志，以薄—中厚层状含动物化石泥灰岩与深灰色粉砂岩分界为底界标志。本组上部主要为深灰色钙质泥岩、粉砂岩夹薄层灰岩，偶见1层薄煤，厚0.20m左右；下部以灰色粉砂岩为主，产大量动物化石。顶部含数层黄绿色蒙脱石泥岩，底部为薄—中厚层状泥灰岩。全层厚30.99～53.13m，平均44m，厚度变化不大。

2.1.4第四系（Q)

浅黄、褐黄、褐红色粘土，局部含少量砾石，不整合于矿区内P3l+c地层之上，厚0～20m。

2.2气象水文

该区属亚热带温凉春干气候区，冬无严寒、夏无酷暑，气候温和，降水充沛，有明显的旱季和雨季之分，四季分明。年平均气温15.2℃,最高气温36.7℃,最低气温-7.9℃。区内年平均降水量为1393.3mm，年最大降雨量2105mm，年最小降雨量791.5mm,一般为本151.1～1602.2mm。降水强度亦随季节的变化而变化，冬春季节（旱季）降水量少，强度亦小，夏秋季（雨季）降水量大，强度亦大，且较为集中。

矿区内地表水系主要由大气降雨补给，经岩溶管道及节理裂隙径流，最后以泉的形式集中排泄于当地河谷中，河谷为该区的最低侵蚀基准面。

2.3地下水类型

区内分布的地层主要二叠系上统峨嵋山玄武岩组、龙潭组、长兴组及第四系，岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及松散的第四系残坡积堆积物，地下水类型为基岩裂隙水和第四系孔隙水。现分述如下：

基岩裂隙水：分布于区内峨嵋山玄武岩组(P3β)、龙潭组（P3l）、长兴组（P3c)的砂岩、泥岩、泥灰岩等岩层浅部的节理裂隙发育、岩体破碎区。

松散层孔隙水：主要分布于沟谷及缓坡地带第四系（Q）松散堆积层内。

2.4老硐、邻近矿井采空区及积水情况

区内沿煤层露头线一带分布着大小不一、开采深度或深或浅的老硐。其废弃采面或巷道汇成为老硐水，这部分水易通过导水裂隙带成为矿坑的直接充水水源。

其附近的煤矿采空区内存在着一定的积水，是深部煤层开采的重要充水因素。在开采深部煤层时，老采空区积水易通过导水裂隙带、爆破震动裂隙等薄弱结构面渗入矿井而成为矿井直接充水水源，也是突发性泉点的补给来源。

2.5地下水的补给、径流及排泄

区内岩溶水和碎屑岩裂隙水均以大气降水作为主要补给来源。区内地表水系为季节性冲沟水及泉水，旱季流量小或枯竭，冲沟为地表水的主要排泄场所，故场地内主要是地下水径流区，也是地下水排泄区，区内侵蚀基准面位于猫化河。由于区内地形起伏较大，含水层厚度不均匀，隔水层相间分布，故地下水径流条件较好。经综合分析，地下水径流方向与地表水排泄方向基本一致，即沿分水岭向冲沟排泄，再由冲沟排向猫化河。

3、突发泉点情况简介

泉点位于水城县化乐村湾子组自然村落西侧斜坡上，据村民介绍该处在2014年7月以前无出水迹象，在2014年7月11号该处突然出现大量涌水，水流沿斜坡体向下冲刷，产生一条宽约0.3～1m的小冲沟，并将位于斜坡下面的两户村民房屋后墙及局部屋顶冲垮，泉点涌水时水质浑浊，呈淡黄色，根据村民提供的照片资料，估计当时最大的涌水量约为30L/s。突发泉点发生后至今，该泉点不定时地间断性涌水。

4、煤矿采矿区的确定

4.1方法的选取

水城县化乐村湾子组村寨附近的煤矿已关闭多年，井下内容无法实测。根据实地调查，该区煤矿开采方式多为斜井即沿煤层露头倾向开采，开采深度较浅，故采用电测深法。

4.2电测深法原理简述

电测深法是在同一测点上逐次增大供电电极距，使勘探深度由小逐渐加深，于是可观测到测点处沿深度方向上由浅至深的视电阻率的变化规律。通过对反映地电断面变化的电测深ρs曲线的分析，可以了解深度方向上地质剖面的特征。

4.3采空区的确定

根据前述方法，合理的布置勘探线，并对勘探线剖面进行了解释，本次共计测出分属不同煤层的2个采空区。采空区的分布情况及与突发泉点的相对位置见图1。

图1突发泉点与采空区相对位置图

5、突发泉点成因分析

根据《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）中附录导水裂隙高度公式：

式中：M——累计采厚，m;

n——可采煤层分层数。

求得采空区导水裂隙高度Hf=100×12.32/（3.3×5+3.8)+5.1=65.79(m）。

从图2可知，突发泉点位于采空区形成的导水裂隙带范围之内。导水裂隙带破坏含水层，致使地层岩石裂隙率增大，含水度增加，沟通各采空区积水的水力联系。从六盘水市气象科技服务中心提供的气象资料得知，2014年7月1～11日降雨量为132.6mm,7月3日为56.3mm的暴雨。受降雨的影响致使采空区积水增多，导水裂隙带及采空区构成一强含水层。采空区积水及含水层积水通过导水裂隙带内的裂隙等薄弱地带涌向突发泉点，于2014年7月11日集中排泄所致。

图2突发泉点成因分析剖面图

6、结论

突发泉点是由于煤矿开采破坏含水层结构及含水层含水性的分布情况，加之暴雨的影响，采空区积水及含水层积水通过导水裂隙带内的裂隙等薄弱地带于2014年7月11日集中排泄所致。

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