岩溶山区采煤条件下隔水层破坏及地表水入渗特征研究.pdf

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1、Vol．39No．5水文地质工程地质第39卷第5期Sep．2012HYDROGEOLOGY＆ENGINEERINGGEOLOGY2012年9月岩溶山区采煤条件下隔水层破坏及地表水入渗特征研究1，22，34姚光华，陈正华，向喜琼(1.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学)，成都610059;2.外生成矿与矿山环境重庆市重点实验室(重庆地质矿产研究院)，重庆400042;3.煤炭资源与安全开采国家重点实验室重庆研究中心，重庆400042;4.喀斯特环境与地质灾害防治教育部重点实验室(贵州大学)，贵阳550003)摘要:在采空区上部、采煤沉陷区边缘

2、以及沉陷区外，采用地面水文地质调查、钻孔地下水位简易水文地质观测、压水试验和试坑渗水试验，综合分析岩溶山区采煤条件下隔水层破坏及地表水入渗模式。对比1955年与2011年两个时期的地下水位值及地表水入渗量，经多种试验验证:采空区上方近地表岩体破碎，隔水层失去隔水作用，与含水层融为统一含水体;采煤沉陷区内，钻孔地下水位下降幅度最高达到86.30m，地表水入渗量最高可达到经验数值的31.61倍，地表水入渗模式以垂直渗透补给地下水含水体为主;采煤沉陷区外，地表水入渗量基本不变，地下水位没有明显下降，隔水层仍保持隔水作用，地表水以坡面流为主。关键词:岩溶山区;采沉区;

3、隔水层;压水试验;入渗试验中图分类号:P641.4文献标识码:A文章编号:1000-3665(2012)05-0016-05［8］我国是世界上以煤炭为主要能源的国家之一，道。程军、姚光华通过对鱼田堡煤矿的研究，提出［1］而95%以上的煤炭产量来自井工矿井，地下开采了该矿深部煤层开采的突水水源及突水通道———浅使地表产生裂缝，地表水沿裂缝向采沉区渗漏，地下部与采空区融为一体的“地下水库”，为岩溶山区采水位大幅下降，造成水资源和水环境破坏显得尤为煤条件下地下水水流场变化研究提供了有益思路。突出。“八五”国家攻关项目“采矿条件下地下水环本文将以试验验证隔水层受采煤影

4、响破坏为核心，境效应及水资源保护利用研究”对采矿塌陷区包气分析地表水的入渗模式。带土壤水分运移进行了实验研究，阐明了塌陷对包南桐煤矿是西南岩溶山区最早开发的老矿之一，气带土壤水分运移的影响，这是国内首次对采煤塌于1938年投产，至今有70余年的开采历史，长期的煤［2］陷区和非塌陷区包气带水分运移开展实验研究。炭开采形成了大面积的采沉区。本文以重庆南桐煤矿随后，越来越多的学者开始进行采矿塌陷区包气带为主要研究区，采用地面水文地质调查、钻孔地下水位［3～7］土壤水的研究工作，取得了令人鼓舞的成果。简易水文地质观测、压水试验和试坑渗水试验，对比但是，这些研究重点多侧

5、重在表层土壤水、生态环境1955年与2011年两个时期的地下水水位值及地表入方面，成果多为定性讨论，对于岩溶山区这种以基岩渗量，结合压水试验和试坑渗水试验分析岩溶山区采裸露为主的采煤条件下地下水系统变化研究鲜有报煤条件下隔水层破坏及地表水入渗模式。1背景收稿日期:2011-11-28;修订日期:2012-03-07项目资助:岩溶山区采煤条件下含水层再造与地下水优化利1.1地形地貌用研究———以南桐采煤沉陷区为例(重庆市国土资研究区为一北东低、南西高的侵蚀、剥蚀形成的低源和房屋管理局2010年科技计划项目山丘陵地貌，大部分区域基岩裸露，山脉走向与构造方CIGMR

6、1003);国土资源部公益性行业专项科研经向基本一致，西部为茅口组灰岩形成的长梁状南北展费项目(200911036)布的山脊，向东逐渐降低，东部为嘉陵江组灰岩形成的作者简介:姚光华(1963-)，男，博士研究生，主要从事矿产地质、岩土工程和地质工程工作。丘陵和槽谷平坝。地形最高处为南部山脊泡通坪，标E-mail:chenzhenghua369@126．com高+750m，最低点位于研究区北部温塘附近的蒲河河第5期水文地质工程地质·17·床，标高+265.0m，相对高差485.0m，一般标高在三个煤层不同水平的结束时间稍有不同，但基本+550m～+300m之间。

7、是同一时期。北翼煤层于20世纪60年代陆续结束了1.2地层岩性前四个水平的开采，至1984年结束五水平的开采，研究区内出露最老地层为二叠系中统栖霞组，最2005年结束六水平的开采;南翼于20世纪60年代中新地层为第四系松散层。以三叠系(T)分布最广，二期结束前四个水平的开采，至1987年结束五水平的开叠系(P)次之，第四系(Q)冲积、坡积层仅分布于地形采，2008年结束六水平的开采。七水平(－450m)现低洼、冲沟及河谷两岸。其中含煤地层为二叠系上统为南北翼联合生产水平。［10］龙潭组(P3l)。1955年，研究区内地表泉水出露共计186个，1.3构造各个地层

8、地表均有泉水出露，以T1f地层中泉水分