新疆昌吉市孔萨拉煤矿区水文地质特征浅析

王俊辉

(新疆维吾尔自治区煤田地质局，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 研究区地质概况

研究区位于天山北麓昌吉河山间盆地的南缘，头屯河与三屯河之间的上游分水岭地段，北距昌吉市直线距离约75 km，地势总体呈中部高，南北低，北部属三屯河水系，南部属头屯河水系，区内分布较大的长年性地表水系有头屯河、孔萨拉河和色乌肯萨拉河等河流，地形切割较强烈，有利于地表水排泄。三屯河为区域最低侵蚀基准面，海拔高度1 600 m左右。研究区地质构造总体为一轴向北东东的背斜，地层倾角9°～80°，南陡北缓。出露的地层有中石炭统奇尔古斯套群(C2qr)、侏罗系下统三工河组、侏罗系中统西山窑组(J2x)、侏罗系中统头屯河组(J2t)和第四系(Q4)。煤层赋存在中侏罗统西山窑组地层之中，含可采煤层14层，平均可采总厚42 m。煤种以1/3焦煤为主，煤炭资源较为丰富。

2 研究区主要河流水系

(1)头屯河：头屯河位发源于研究区西南部的中高山区，靠融化雪水、大气降水和山区泉水补给，由西南向北东流经研究区南部边缘，流量为0.402～0.486 m3/s，河道宽20～60 m，河床宽80～200 m，流量随季节变化较大, 属区域性地表常年性水流。

(2)孔萨拉河：发源于研究区的中西部，为常年性地表水流，以冰雪融化水、大气降水及山区泉水为主要补给源，流量为0.26～0.33 m3/s，每年春季融雪期和雨季常形成洪流。自南向北从研究区西部流过，属三屯河水系。

(3)色乌肯萨拉河：发源于研究区的南部，为常年性地表水流，以冰雪融化水、大气降水及山区泉水为主要补给源，每年春季融雪期和雨季常形成洪流。该河流自西向东从勘查区南部流过，属头屯河水系。

3 研究区水文地质特征分析

3.1 含(隔)水层划分

研究区出露的地层有第四系、侏罗系和石炭系。侏罗系地层广泛分布，主要由泥岩、炭质泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、砾岩及煤层组成，多以互层状韵律状形式产出，含(隔)水层的划分按较大的岩性段来划分，将泥岩、泥质粉砂岩和炭质泥岩等细颗粒岩石划分为相对隔水层，而将烧变岩、中、粗砂岩、砾岩等颗粒相对较粗、裂隙较发育的岩层划分为含水层。共划分为3个含水层，1个透水不含水层和3个隔水层。

3.2 含(隔)水层特征

3.2.1 含水层特征

(1)第四系全新统冲洪积砂砾石层孔隙潜水含水层(H1)

主要分布在研究区的沟谷及冲沟内，呈条带状分布，北部的孔萨拉河，南部的头屯河、色乌肯萨拉河分布面积广、厚度大、上部岩性由亚砂土与砾石、碎石的混合物构成，中下部由细砂、中砂、粗砂、砾石等组成，平均厚度在28 m，砾石成分以变质岩、石灰岩、火成岩、砂岩为主，砾石多呈次棱角状-次圆状，分选差。该含水层结构松散，透水性强，受大气降水、泉水和地表河流水的补给，赋存有丰富的地下水。属富水性中等-强含水层。

(2)第四系上更新统风积层透水不含水层(H2)

该透水层主要分布在较高的山坡及山顶部位，结构较疏松，岩性主要由风成黄土和碎石混和物构成，厚度在2.00～14 m，由于所处位置较高，主要靠大气降水和融化雪水补给，地下水储存较少，属透水不含水层。

(3)侏罗系中统西山窑组下段孔隙、裂隙承压含水层(H3)

侏罗系中统西山窑组分布面积较广，主要由灰白色细砂岩、中砂岩、浅灰色泥岩、粉砂岩及煤层组成，地层平均厚度约437.43 m。该含水层中砂岩裂隙较发育，可视为含水层。抽水试验显示单位涌水量q=0.04-0.059 L/s·m，渗透系数KCP=0.033-0.05 m/d。属富水性弱-中等的含水层。

(4)烧变岩裂隙含水层(H4)

烧变岩含水层为一特殊含水层，由于受自燃煤层的烘烤，煤层顶、底板岩石多变质为烧变岩，岩石质地坚硬，裂隙较发育，孔隙大，透水性强。接受大气降水、融化雪水及地表水补给，赋存有丰富的地下水。抽水试验显示单位涌水量平均值 qCP=0.10 L/s·m，渗透系数KCP=0.037 m/d，属富水性强的含水层。

表1 含(隔)水层划分一览表

3.2.2 隔水层特征

(1)侏罗系中统西山窑组上段隔水层(G1)

该隔水层以灰绿色,灰色粉砂岩、泥岩、炭质泥岩为主，夹有薄层细砂岩、中砂岩、含砾粗砂岩及煤线。岩石多以泥质胶结，裂隙不发育，富水性和透水性均较差，可视为相对隔水层，地层厚度309～756 m，平均厚524.99 m。

(2)侏罗系下统三工河组隔水层(G1)

该隔水层为深灰色、灰绿色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、泥岩互层夹粗、中、细粒砂岩，泥质胶结，岩性致密，少见裂隙，富水性和透水性均较差，可视为相对隔水层，地层厚≥526 m。

(3)石炭系下统奇尔古斯套组隔水层(G2)

该隔水层为煤系地层的基底，岩性主要为一套浅海—中深海相泥岩、粉砂岩、凝灰质粉砂岩、泥质硅质岩，裂隙不发育，富水性和透水性均较差，可视为相对隔水层。

3.3 地下水与地表水间的水力联系

地表有多处常年流水横切整个煤系地层，地表水通过第四系砂砾石含水层，补给下部基岩含水层和火烧区含水层。地表水在河谷和沟谷地带与基岩含水层、火烧区含水层和第四系砂砾石含水层之间存在水力联系。

3.4 基岩含水层之间的水力联系

基岩含水层均属赋水性较弱的含水层，主要含水层被透水性极差的泥岩、粉砂岩所阻隔，隔水层裂隙不发育，地下水补给、循环条件差，各基岩含水层之间水力联系极其微弱。但在局部存在因褶皱和小微断裂破坏，造成各含水层之间在部分地段有较少的水力联系。

3.5 地下水补给、迳流与排泄条件

研究区地下水主要接受大气降水、融化雪水和地表水渗入补给，其中大气降水和融化雪水通过烧变岩裂隙和基岩风化裂隙入渗补给下部基岩含水层，地表水通过沟谷处的第四系砂砾石层入渗补给下部基岩含水层。受研究区中部背斜构造影响，地下水流向在背斜轴以北是自南向北运移，在背斜轴以南是自北向南运移。地下水在深切的沟谷处以泉的形式排泄。

4 结语

(1)研究区的含水层和隔水层以相互间隔呈层状相互受相对隔水层阻挡，含水层之间的水力联系总体不强，地下水的补给主要来自大气降水、河水及季节性地表水的渗入。

(2)研究区可采煤层在侵蚀基准面上下均有赋存，且直接充水含水层单位涌水量在0.04～0.10 L/ s·m，据此研究区水文地质类型按侵蚀基准面为界按两部分进行划分：位于侵蚀基准面以上部分属裂隙充水、水文地质条件简单的矿床，即二类一型，位于侵蚀基准面以下部分属裂隙充水、水文地质条件中等的矿床、即二类二型，研究区总体水文地质条件简单-中等。