哈拉沟煤矿广场滑坡区水文地质条件勘察及灾害预防.pdf

第 卷第期 年月山西煤炭 文章编号：（）犇 犗 犐：哈拉沟煤矿广场滑坡区水文地质条件勘察及灾害预防王肖凤（国能神东煤炭集团地测公司，内蒙古 鄂尔多斯 ）摘要：哈拉沟煤矿工业广场东侧发现滑坡地质灾害，公路出现裂缝、局部沉降，造成安全隐患，如果滑坡进一步扩大，将直接影响煤矿安全生产，造成重大损失。滑坡区坡积物主要为第四系风积沙土，土质松散，松散层、松散含水层、风化基岩含水层厚度不清。本文通过地形测量、水文地质调查、水文地质钻探等手段，对该区水文地质条件进行勘察，明晰了该区水文地质条件及古冲沟发育情况，查明了滑坡的原因并提出了预防地质灾害建议。关键词：哈拉沟煤矿；滑坡；松散层；含水层；古冲沟；水文地质条件中图分类号：文献标识码：开放科学（资源服务）标识码（犗 犛 犐 犇）：犛 狌 狉 狏 犲 狔狅 犳犎 狔 犱 狉 狅 犵 犲 狅 犾 狅 犵 犻 犮 犪 犾犆 狅 狀 犱 犻 狋 犻 狅 狀 狊犪 狀 犱犇 犻 狊 犪 狊 狋 犲 狉犘 狉 犲 狏 犲 狀 狋 犻 狅 狀犻 狀犔 犪 狀 犱 狊 犾 犻 犱 犲犃 狉 犲 犪狅 犳犎 犪 犾 犪 犵 狅 狌犕 犻 狀 犲犛 狇 狌 犪 狉 犲犠犃 犖 犌犡 犻 犪 狅 犳 犲 狀 犵（犌 犲 狅 犾 狅 犵 犻 犮 犪 犾 犛 狌 狉 狏 犲 狔犆 狅，犔 狋 犱，犛 犺 犲 狀 犱 狅 狀 犵犆 狅 犪 犾犌 狉 狅 狌 狆，犆 犺 犻 狀 犪犈 狀 犲 狉 犵 狔犌 狉 狅 狌 狆，犗 狉 犱 狅 狊 ，犆 犺 犻 狀 犪）犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋：，；，犓 犲 狔狑 狅 狉 犱 狊：；滑坡区顶部为神东生态示范基地，滑坡区坡积物主要为第四系风积沙土，土质松散，松散层及松散含水层、风化基岩含水层厚度不清 。需查明滑坡地点周边区域地形地貌、地层产状、基岩出露、水文地质条件等情况。根据勘察成果，提出合理的滑坡治理建议，为以后预防滑坡地质灾害提供技术依据。勘察区概况 位置本次勘察区范围为哈拉沟煤矿工业广场与神东收稿日期：作者简介：王肖凤（），女，山西河曲人，硕士，工程师，主要从事地质工程相关研究，：引文格式：王肖凤哈拉沟煤矿广场滑坡区水文地质条件勘察及灾害预防山西煤炭，（）：，（）：，湖以西之间区域，面积约 万。滑坡区位于大石公路与变电站之间，宽约 ，滑坡面积约 ，具体位置见图所示 。图滑坡区域地面建筑相关位置图 自然地理勘察区域位于神木市大柳塔镇，属北温带半干旱大陆季风性气候，冬季严寒，夏季酷热，春季风频，秋季凉爽，四季冷热多变，日夜温差悬殊。本区干旱少雨，蒸发强烈，月降雨集中，全年无霜期较短，月初上冻，次年月解冻。地形地貌本区内属于梁卯地貌，大部分为风积沙堆积区，沟谷两侧基岩部分裸露。滑坡区及上游勘察区域位于乌兰木伦河河谷东岸，自然地形呈东高西低的斜坡，低点位于坡底，标高 ；高点位于神东湖西侧，标高 ，最大高差 。勘察工作 地形测量结合该区域地形较为复杂、地表植被较多的实际情况，同时根据现有设备情况，利用无人机对该区域进行航测，并使用 对相应地物进行实地调绘，完成 该 区 域 地 形 图 绘 制，测 图 面 积 ，测量精度符合 地形图精度要求。水文地质钻探根据本次施工目的，具体在滑坡区以东、神东湖以西区域范围内布置 个水文观测孔，孔号为 ，总进尺 。本次勘察选用台 型地质钻机进行施工，采用机械钻探施工工艺，要求全孔取芯。各孔以 孔径施工至正常基岩内，扩至 孔径，全孔下 管（底部为花管，孔口为实管），采用活塞或钢丝刷反复洗孔。管高出地面 ，管上口加工管盖，以做长期观测之用，详见表所示。表水文观测孔钻探工程钻孔参数表 孔号孔深松散层厚度风化基岩厚度基岩顶界面高程含水层厚度水位标高 第期王肖凤：哈拉沟煤矿广场滑坡区水文地质条件勘察及灾害预防续表孔号孔深松散层厚度风化基岩厚度基岩顶界面高程含水层厚度水位标高 勘察成果 地层区内 地 层 由 老 至 新 分 别 为：中 下 统 延 安 组（），直罗组（），第四系（）。侏罗系中下统延安组（）为区内含煤地层，假整合于永坪组之上。岩性以灰灰白色中细粒长石砂岩，深灰灰色粉砂岩为主，泥质岩及煤层次之，炭质泥岩含量较少，夹有膨润土、粘土矿层及泥灰岩透镜体。在横向上岩性变化较大，但在垂向上具有明显的层序韵律结构。据岩、煤层组合特征、物性特征及古生物组合特征，可分为个中级旋回岩段，自下而上为一至五段，每段含一个煤组，自上而下依次为个煤组，煤层位于各段顶部。区内最上部延安组第五段（）受古河流冲刷及新生界剥蚀，厚度变化很大，保留厚度 ，平均 。侏罗系中统直罗组（）假整合于延安组之上，由于新生界的剥蚀作用，仅残存 该 组 下 部 地 层，厚 度 为 ，平 均 ，区内沿乌兰木伦河河岸两侧有出露。主要为灰黄色、黄绿色中粒粗粒砂岩，厚层状，分选性差，磨圆度次圆次棱角状，局部夹炭化植物茎杆化石及黄铁矿结核。直罗组顶部基岩大部分已风化，结构遭严重破坏，裂隙十分发育，岩体破碎，砂岩胶结疏松。第四系松散层（）区内第四系松散层主要由第四系上更新统萨拉乌苏组（）和第四系全新统（）地层组成，厚度为 ，平均 ；主要沿钻孔 一线（古冲沟区域）分布，并向两侧逐渐变薄，详见图所示。图松散层厚度等值线图 山西煤炭第 卷）第四系上更新统萨拉乌苏组（）。与下伏地层呈不整合接触，厚度 ，平均 。区内主要分布于沟谷两侧及沟掌一带。岩性由灰黄、黄色细砂、砂砾石、亚砂土、淤泥质亚砂土、亚黏土组成。局部含有砾石层，见于钻孔、，砾石层厚度 ，平均 ，各钻孔砾石层厚度差异较大，分布极不均匀。底部零星分布有黄土层，仅见于钻孔、，厚度 。）第四系全新统（）。风积沙层呈黄褐色，松散状未固结，以中细砂为主，区内大面积分布，厚度 ，一般 。质地均一，遇风飞扬。根据地质调查及以往地质资料，滑坡区上游发育一条古冲沟，上游为两条支沟，走向近东西向，长度约 ，宽约 ，切割深度最大约，揭露最低点标高 ，剥蚀深度接近 煤层顶板，详见图。图基岩顶界面等高线图 地质构造及水文地质条件勘察区地层总体为向西北缓倾的单斜构造，倾角小于。未发现断层和较大破碎带。地表水系滑坡区西侧紧邻乌兰木伦河，但乌兰木伦河水位较低，且位于下游区域，为排泄区，对滑坡区域水利影响甚微。滑坡区东侧上游直线距离约 有人工 水 体“神 东 湖”，神 东 湖 长 约 ，宽 约 ，储水面积约 万。经现场调查，神东湖水曾沿大象沟外排，流到 号钻孔附近区域发生断流，经分析全部渗漏入地下古冲沟含水层，约万水全部渗漏，其次还有地表灌溉水源大量补给古冲沟流域。推断为导致本次滑坡的间接水源。含隔水层）第四系松散含水层。第四系松散含水层主要包括第四系风积沙层（）和第四系上更新统萨拉乌 苏 组（）含 水 层，含 水 层 厚 度 为 ，平均 ；含水层厚度较大区域位于钻孔 一线（古冲沟区域），并向两侧逐渐变薄，详见图所示。第期王肖凤：哈拉沟煤矿广场滑坡区水文地质条件勘察及灾害预防图第四系松散含水层厚度等值线图 第四系风积沙层（）含水层：主要分布于古冲沟流域。岩性为为固结沙层，各地段相差较大，富水性中等到弱，水质为 型水，矿化度为 。第 四 系 上 更 新 统 萨 拉 乌 苏 组（）含水层：为本区主要含水层，主要分布于古冲沟流域，强富水性，含水层厚度局部达到 。局部含有砾石层，砾石层厚度 ，平均 ，各 钻 孔 砾 石 层 厚 度 差 异 较 大，分 布 极 不均匀。）第四系中更新统黄土隔水层。第四系中更新统黄土，浅棕黄色亚黏土，含钙质结核层，在区内零星分布，仅见于钻孔、，厚度 。位于上更新统萨拉乌苏组含水层下部，部分隔离第四系松散沙层、萨拉乌苏组潜水含水层与下部承压含水层之间的水力联系。）直罗组裂隙承压水。直罗组地层沿古冲沟两侧地表有出露。岩性为浅灰色灰白色中细粒砂岩、粉砂岩及泥岩，平均厚度 ；含水层为中、细粒砂岩及粗砂岩，泥质胶结，平均厚度 。上部基岩风化后易于软化，孔隙发育，具有一定的富水性，风化基岩厚度 ，平均 ，全区都有分布；下部岩石完整，裂隙不发育。单位涌水量 （），渗透系数 ，富水性弱到极弱。）延安组裂隙承压水。延安组厚度 ，平均厚度 。含水层为灰白色中粗细粒砂岩。井田内该岩段抽水试验层次，单位涌水量 （），渗透系数 ，富水性弱至极弱，水质为 型水，矿化度 。裂隙水不发育。区内最上部延安组第五段（）受古河流冲刷及新生界剥蚀，上部基岩已风化，风化基岩厚度 ，平均 。风化基岩裂隙十分发育，岩体破碎，具有富水性。补径排本区降雨集中，地表松散砂层孔隙度大，极易接受大气降水或地表水补给。大气降水或地表水渗入砂层后，沿砂层底界即基岩面古地形侧向运移，造成地下水多向性流动，并最终以泉的形式排入乌兰木伦河。地表、地下水流向由坡顶神东湖区域顺着古山西煤炭第 卷冲沟向西流入乌兰木伦河，滑坡区位于古冲沟下游靠近乌兰木伦河出水口附近，为地表、地下水的补给径流区，极易受到上游含水层的影响；地下水的排泄基准面为乌兰木伦河，总体水文地质条件简单。神东湖外排地表水发生渗漏后，直接进入松散含水层，松散层含水层和风化基岩含水层已经连通为一体，地下水沿砂层底界即基岩面古地形侧向运移，推断为导致本次滑坡的直接水源。水文孔观测情况根据以上 个水文孔水位观测数据显示，水文孔、孔水位上涨，其中 孔上涨最大 ；初步判断地下水水位上涨的可能性不大。分析原因为钻孔经过提水后，处于水位恢复期，逐渐上涨到含水层真实水位，然后进入缓慢下降阶段。其他孔水位都有下降，目前下降明显的有 、号孔，孔下降最大为 ，孔下降最大为 ；经分析 孔靠近神东湖水外排断流渗漏处且处上游高点，孔位置靠近神东湖处上游高点且位于古冲沟沟谷区域，以上两孔地下水位受到前期渗漏补给影响较大，随着下游区域的疏放，该区域水位下降明显属正常现象。而位于古冲沟下游的、号孔及位于古冲沟沟谷中心线附近的、号孔，水位下降幅度均较小，说明神东湖水体疏放完毕后，古冲沟流域含水层补给来源被切断，古冲沟上游区域水位影响明显，随着下游渗水井及边坡上导水渠的导流疏放，地下水水位总体呈现缓慢下降，最终将达到一个水力平衡的状态。结论）区内松散层厚度为 ，平均 ；主要沿钻孔 一线（古冲沟区域）分布，并向两侧逐渐变薄；局部含有砾石层，砾石层厚度 ，平均 ；底部零星分布有黄土层，厚度 。）区内松散含水层厚度为 ，平均 ；含水层厚度较大区域位于钻孔 一线（古冲沟区域），并向两侧逐渐变薄。）滑坡区上游“神东湖”、地表灌溉水源大量补给古冲沟流域，推断为导致滑坡的间接水源；松散层含水层和风化基岩含水层已经连通为一体，地下水沿砂层底界即基岩面古地形侧向运移，推断为导致滑坡的直接水源。）神东湖地表水已基本疏放完毕，松散层含水层无补给源，个水文孔水位观测数据显示，地下水水位总体呈现缓慢下降趋势，地下水最终将达到一个水力平衡的状态，总体上山体大规模滑动可能性小。参考文献：武强，赵苏启，李竞生，等 煤矿防治水规定 编制背景与要点煤炭学报，（）：，（）：武强我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望煤炭学报，（）：，（）：郭小铭基于综合分析法的矿井水文地质类型划分能源与环保，（）：，（）：，米艳飞，王妮复杂条件下矿井水文地质类型划分方法世界有色金属，（）：，（）：文世亮综合分析法在矿井水文地质类型划分中的应用能源与节能，（）：，（）：杨位刚矿山水文地质灾害的类型划分和水文结构的模式研究世界有色金属，（）：，（）：刘小娟，孙阳模糊综合评判在矿井水文地质类型划分中的应用粉煤灰综合利用，（）：，（）：（下转第 页）第期王肖凤：哈拉沟煤矿广场滑坡区水文地质条件勘察及灾害预防封技术措施。该方案在关键环节上行动迅速，短时间内即可进入火区侦查到实际情况，不仅为防灭火工作提供了宝贵的经验和参考案例，也为类似千米独头巷火区的防治提供了技术支持。参考文献：张良飞，张士钰易自燃综放工作面快速拆架综合防灭火技术措施应用研究山西煤炭，（）：，（）：吴殿文近距离煤层开采瓦斯与内因火灾隐患兼治技术研究与应用山西煤炭，（）：，（）：陈明河，宋春香沙吉海煤业 工作面火区隔离及其效果分析矿业安全与环保，（）：，（）：简俊常，杨岩，刘强，等高地温矿井孤岛工作面漏风规律及煤自燃危险区域研究煤炭技术，（）：，（）：黎经雷，牛会永，鲁义，等大气压力变化对锁风启封火区气体积聚的影响规律煤矿安全，（）：，（）：岳修德，李斌泰山隆安煤业地质灾害易发分区及防治措施研究山西煤炭，（）：，（）：焦宇，段玉龙，周心权，等煤矿火区密闭过程自燃诱发瓦斯爆炸的规律研究煤炭学报，（）：，（）：崔杰高硫煤综放工作面启封及安全复产技术煤矿安全，（）：，（）：王继仁，邓存宝，丁百川矿井封闭火区热交换及启封时间研究阜新：辽宁工程技术大学学报，（）：，（）：朱令起矿井火灾预测预警及密闭启封安全性研究北京：中国矿业大学，（编辑：安娜）（上接第 页）孙文洁，武强，董东林，等矿井水文地质类型划分的 判别分析法：以开滦矿区为例中国矿业大学学报，（）：，：，（）：陈松，桂和荣宿县矿区太原组灰岩水地球化学特征及地质意义水文地质工程地质，（）：，（）：武亚遵，潘春芳，林云，等鹤壁矿区奥陶系灰岩地下水水文地球化学特征及反向模拟水资源与水工程学报，（）：，（）：，（编辑：单婕）第期石勇：梁宝寺煤矿千米独头巷道火区启封技术研究