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(chǔ)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(lèi)型：

·隔水層厚度在百余m以上。所處地區(qū)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，寒武奧陶系灰?guī)r水對(duì)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(duì)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(duì)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(kāi)采一、二號(hào)煤層時(shí)發(fā)生寒武系灰?guī)r突水，淹沒(méi)礦井，但在較短時(shí)間內(nèi)即可將水排干，恢復(fù)生產(chǎn)，說(shuō)明寒武系灰?guī)r外來(lái)補(bǔ)給不充裕，巖層富水性不強(qiáng)，對(duì)煤系地層和煤層開(kāi)采威脅較小。

上述三種不同類(lèi)型對(duì)煤層氣賦存有不同作用，見(jiàn)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(duì)煤層 影響 較大，但由于厚度薄，水的儲(chǔ)存量小，在無(wú)補(bǔ)給或少量補(bǔ)給的情況下，煤層開(kāi)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(lái)補(bǔ)給充裕，則對(duì)煤層的開(kāi)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)?，在一般開(kāi)采深度對(duì)煤層氣影響較小。

④ 巨厚新生界覆蓋層 僅開(kāi)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(duì)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(chǔ)存量大，形成了充沛的補(bǔ)給來(lái)源，如開(kāi)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(gè)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(jiǎn)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(duì)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(kāi)來(lái)，使煤系地層的水文地質(zhì)條件趨于簡(jiǎn)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(gè)含水層的含水性微弱，水動(dòng)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。

(3)、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(shí)，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(dòng)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(shí)，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(wú)氣或貧氣地區(qū)，如邢臺(tái)礦區(qū)、峰峰礦區(qū)鼓山西的和村-孫莊向斜、安陽(yáng)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?yàn)橛晌飨驏|，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(duì)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(wú)排泄地點(diǎn)，地下水的水化學(xué)類(lèi)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)。

(4)、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(diǎn)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(shí)略大一點(diǎn)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(duì)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(duì)煤層形成了較大壓力，地下水的年變化幅度小，為3~7m。

(5)、徐淮含煤區(qū)

本區(qū)計(jì)有四個(gè)煤田，本書(shū)敘述以?xún)苫礊橹?。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(duì)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(lèi)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(lèi)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?xún)?chǔ)存量為主。

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(lèi)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(lèi)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。

四含覆蓋于煤系地層之上，其地下水運(yùn)移緩慢或停滯，對(duì)煤系地層幾乎沒(méi)有補(bǔ)給。

二、西北賦煤區(qū)水文地質(zhì)概況

西北賦煤區(qū)包括柴北-祁連、準(zhǔn)南和塔北等煤田或含煤區(qū)。地勢(shì)較高，降水量稀少，大部分地區(qū)有黃土覆蓋，黃土滲透性能較差，降水后大部分順溝渠流走，很少能透過(guò)黃土層補(bǔ)給基巖?；鶐r中的含水層絕大部分為碎屑巖，巖層中夾有粘土層或粘土質(zhì)，含水性微弱，滲透性能較差，含水層對(duì)煤層充水較差，對(duì)主要開(kāi) 采煤層基本無(wú)威脅。根據(jù)地形地貌、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，華北北緣的大青山和華北西部的卓賀礦區(qū)，與西北的水文地質(zhì)特征基本類(lèi)似。

柴北-祁連含煤區(qū)地面標(biāo)高為2000~2400m，準(zhǔn)南煤田為1038m，華北北緣的大青山則為1250~1500m，桌賀含煤區(qū)為1089~1400m。這些地區(qū)的多數(shù)煤田處于構(gòu)造抬升隆起區(qū)，如內(nèi)蒙高原、鄂爾多斯臺(tái)緣、鄂爾多斯西南部的隆起帶等。降雨后多以地表逕流方式流走，很難在當(dāng)?shù)卮媪?。地下水具有上升型水文地質(zhì)特征。地貌上以構(gòu)造剝蝕或剝蝕堆積地形為主。地層由巨厚的碎屑巖組成，第四系沉積很薄。由于地殼的穩(wěn)定上升，地下水循環(huán)速度加快，溶濾作用加強(qiáng)。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)期，地下水埋藏漸深，含水層變薄，層次增多且不連續(xù)，因而含水層的水量一般偏小。

這四個(gè)地區(qū)均為半干旱大陸性氣候，雨量稀少，如柴北--祁連含煤區(qū)年平均降雨量為106.6mm，而蒸發(fā)量卻十倍于降雨量，準(zhǔn)南降雨量為152.3mm，蒸發(fā)量十二倍于降雨量，大青山降雨量322mm，桌賀的降雨量為106.6mm。上述四個(gè)地區(qū)，由于降雨稀少，具有干旱型的水文地質(zhì)特征，蒸發(fā)和降雨嚴(yán)重失調(diào)，補(bǔ)給條件貧乏，地面水體少，地表排泄條件好，因此地下水鹽化現(xiàn)象突出，一般形成硫酸鈉鈣型水或氯化鈉型鹽鹵水。

柴北--祁連含煤區(qū)是中晚侏羅煤田，巖性以碎屑巖為主，煤田內(nèi)主要含水層有兩層：⑴，第四系含水層，厚312m，單位涌水量0.534~3.74L/s.m;⑵，窯街組第二巖組(煤2頂板)，屬層間裂隙水，單位涌水量0.021L/s.m，滲透系數(shù)0.0169m/d。 大青山煤田有三個(gè)含水層：⑴，第四系孔隙潛水，單位涌水量0.25L/s.m;⑵，基巖裂隙承壓水，其中拴馬樁煤系石葉灣組礫巖、砂礫巖單位涌水量0.00233~0.136L/s.m，而石拐煤系召溝組、五當(dāng)溝組粗砂巖單位涌水量小于0.2L/s.m;⑶，煤系基底灰?guī)r裂隙水單位涌水量小于0.001L/s.m。

桌賀地區(qū)為石炭二疊系煤田，有五個(gè)含水層：⑴，第四系沖積扇潛水，單位涌水量0.94~7.08L/s.m，滲透系數(shù)1.51~16.5m/d;⑵，二疊-三疊系裂隙水，單位涌水量0.0047~0.10941L/s.m，滲透系數(shù)0.00000565~0.119m/d;(3)，石炭-二疊系裂隙水，單位涌水量0.01L/s.m，滲透系數(shù)小于0.1m/d;(4)，奧陶系巖溶裂隙水，含水層厚約700余m，單位涌水量0.50~5.98L/s.m，滲透系數(shù)0.024~2.88m/d，雖然水量巨大，但由于上石炭統(tǒng)本溪組厚度大，約1196~1381m，最薄19.68 m，最厚3168 m，將煤系和奧陶系灰?guī)r水隔絕開(kāi)來(lái);(5)，太古界千里山群裂隙水，單位涌水量0.000157~0.009L/s.m，滲透系數(shù)0.002~0.06m/d。

準(zhǔn)南煤田為中侏羅世煤田，含水層計(jì)有：⑴，第四系含水層，單位涌水量0.515~1.95L/s.m，滲透系數(shù)4.221~0.29m/d;⑵，八道灣組砂巖含水層，單位涌水量0.0001~0.0078L/s.m，滲透系數(shù)0.55~0.044m/d;⑶，斷層組，單位涌水量0.067L/s.m，滲透系數(shù)0.044~0.98m/d。

本區(qū)構(gòu)造形式多為沉積坳陷，向斜或盆緣單斜。中新生代坳陷盆地中的地下水形成封閉式獨(dú)立的水文地質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，盆地內(nèi)沉積有厚度較大的第三系、白堊系、侏羅系碎屑巖，其上覆蓋有厚度較大的第四系松散堆積物，周邊往往有基巖出露。封閉型水文地質(zhì)特征表現(xiàn)為地下水內(nèi)循環(huán)作用突出，地下水形成的補(bǔ)逕排均發(fā)生在盆地邊緣至中心的地層中，大氣降水為盆地的主要補(bǔ)給來(lái)源，垂直蒸發(fā)為盆地的主要排泄方式。小型盆地內(nèi)按區(qū)域地下水循環(huán)方式進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。

三、華南賦煤區(qū)水文地質(zhì)概況

華南煤系地層主要為龍?zhí)督M，有湘中-贛中、東南、川東、川南-黔北、滇東-黔西、黔桂等含煤區(qū)。根據(jù)其水文地質(zhì)條件的不同可分為兩大地區(qū)：(1)，湘中-贛中和東南地區(qū);(2)，川東、川南-黔北、滇東-黔西地區(qū)。兩者的水文地質(zhì)條件大相徑庭。湘贛地區(qū)的主要特點(diǎn)，降雨氣沛，含水層露頭巖溶裂隙發(fā)育，易于補(bǔ)給，含水層富水性中等～強(qiáng)，含水層亦即充水巖層距主要開(kāi)采煤層較近，亦是煤層的充水層，對(duì)煤層開(kāi)采威脅較大。而川滇黔地區(qū)的主要特點(diǎn)，地形陡峭，降雨充沛，降雨順溝渠流走，較難補(bǔ)給地下水。煤系上覆地層以砂質(zhì)頁(yè)巖、泥巖為主，含水微弱，下伏茅口灰?guī)r雖然含水性強(qiáng)，但由于與煤系地層有較厚的峨嵋山玄武巖-良好的隔水層，使煤系地層的水文地質(zhì)條件趨于簡(jiǎn)單。

(1)、湘中-贛中及東南含煤區(qū)

本區(qū)為低山丘陵地形，亞熱帶大陸性氣候，年降雨量1339mm。向斜或單斜構(gòu)造。主要含水層皆為巖溶裂 隙含水層，其中有：(1)，上二疊統(tǒng)大冶組巖溶裂隙含水層，厚均72m左右，單位涌水量0.00001~0.1101L/s.m;(2)，上二疊統(tǒng)大隆組(長(zhǎng)興組)含水層，厚75m左右，單位涌水量0.00363~1.38 L/s.m，距龍?zhí)督M煤組為30m左右;(3)，下二疊統(tǒng)茅口組，厚350m，單位涌水量0.00085~3.735 L/s.m，礦化度0.29~0.57g/l，水質(zhì)為HCO3-Ca型。各含水層之間均有良好的隔水層，層位厚度穩(wěn)定，一般平均50~70m左右。

本區(qū)巖溶裂隙含水層均在煤系地層的頂或底部，由于降水量大，降水的很大一部分補(bǔ)給了巖溶裂隙含水層，這些巖溶裂隙水在一定標(biāo)高以泉的形式泄露于地表，因此煤系地層中煤層氣被水?dāng)y帶走并在泉的排泄處逸散掉。在中深部為向斜或單斜，巖溶裂隙隨深度增加而逐漸減弱，地下水的靜水壓力將煤層氣封閉于向斜或單斜中深部的有利部位，并使之富集。

(2)、川東、川南-黔北、滇東-黔西、黔桂等含煤區(qū)

本區(qū)為山地與丘陵地形，年降水量均為1000~1800毫米。以向斜寬、背斜窄的"隔檔式"梳狀褶皺構(gòu)造發(fā)育為特點(diǎn)。斷裂多為高角度正斷層，逆沖斷層次之。由于煤系地層龍?zhí)督M與下伏的茅口灰?guī)r之間沉積有峨嵋山玄武巖，厚約50~200余m。隔絕了煤系地層與茅口灰?guī)r強(qiáng)含水層的水力聯(lián)系，使煤系地層水文地質(zhì)條件趨于簡(jiǎn)單化。煤系地層以上飛仙關(guān)組以砂巖、粉砂巖、泥巖為主，其單位涌水量0.02L/s.m 。煤系地層巖性以泥巖、砂巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r為主，其單位涌水量0.269L/s.m，滲透系數(shù)0.375m/d?？傮w來(lái)講煤系地層及其上覆地層含水層含水微弱。

本區(qū)的降雨量比較大，但由于地形陡峭，降雨以地表逕流形式流走，很少能補(bǔ)給地下水。煤系地層及其以上蓋層由于含水微弱，構(gòu)造形式為向斜或單斜，以靜水壓力把煤層氣封閉于煤系地層中。

四、東北賦煤區(qū)水文地質(zhì)特征

(1)、大興安嶺以東

包括三江-穆棱河含煤區(qū)五個(gè)煤田，松遼-遼西四個(gè)煤田和渾江―紅陽(yáng)二個(gè)煤田。這些煤田的水文地質(zhì)特征基本上是一致的。

本地區(qū)除雞西、鶴崗為低山、丘陵、斜坡盆地地形外，其余煤田多為平原。溫帶大陸性氣候，年降水量約為546~700毫米。主要為早白堊世煤系地層，以碎屑巖為主。一般以風(fēng)化帶裂隙含水帶為主，層間裂隙含水層為輔，即以帶為主，帶中有層。地下水運(yùn)動(dòng)主要在淺部風(fēng)化裂隙帶中，在風(fēng)化裂隙帶下部為微裂隙帶和構(gòu)造裂隙帶，存在著封閉狀態(tài)的地下水。風(fēng)化裂隙帶單位涌水量0.24~2.73 L/s.m，滲透系數(shù)為1.22~3.03m/d，而風(fēng)化裂隙帶以下含水層，單位涌水量為0.0048L/s.m，滲透系數(shù)0.223m/d，水質(zhì)類(lèi)型為HCO3-MgCa型水，礦化度為0.249g/l。

集賢和紅陽(yáng)兩煤田，雖然地層和構(gòu)造不盡相同，而其煤系頂部卻都覆蓋著巨厚的第三系、第四系松散地層，總厚約280~1430m。特別是集賢煤田的第三系地層，以灰綠色砂礫巖及粗砂巖為主，顆粒上細(xì)下粗、半膠結(jié)，厚約200m，單位涌水量0.0012~0.83L/s.m，滲透系數(shù)0.0302~0.093m/d，含水性微弱，對(duì)煤系地層阻隔地表水和淺部含水性較強(qiáng)的含水層進(jìn)入煤系地層起了很大作用。同時(shí)，煤系地層本身及其上下圍巖在中深部含水微弱，地下水處于封閉狀態(tài)。

紅陽(yáng)煤田雖然第三系、第四系蓋層水文地質(zhì)條件復(fù)雜，而含煤地層之上有中生代侏羅系較厚的砂巖、泥巖、火山巖等蓋層，封閉了晚古生界上部的不整合面，再加以石炭二疊系含煤地層以砂巖、泥巖為主，它們是層間裂隙水，含水微弱，對(duì)阻隔含水層起了很好作用。特別是石炭二疊系可采煤層頂?shù)装宕蟛糠譃槟鄮r或粘土巖、粉砂巖，它們是良好的隔水層，對(duì)煤層氣的賦存封閉條件起到了保護(hù)作用。

(2)、大興安嶺以西

包括伊敏、霍林河等中西部斷陷盆地，水文地質(zhì)條件獨(dú)特，煤層是主要的含水層。這類(lèi)煤田由于成煤時(shí)期較晚，上部覆蓋層薄，煤層的煤化程度低，煤層中的成巖裂隙和風(fēng)化裂隙較發(fā)育，井下巷道所見(jiàn)煤層裂隙，有時(shí)可達(dá)100余mm。地表降雨后，通過(guò)新生界松散層補(bǔ)給煤層的裂隙，使煤層成為主要含水層。雨季時(shí)煤層充水，只有將煤層水疏干才能采煤。這類(lèi)煤田由于賦存深度淺，煤層本身富水性，水動(dòng)力強(qiáng)。

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