鄂尔多斯盆地开采侏罗纪煤层的矿区有24个,原煤产量占全国的45%左右,随着开采深度的增加,煤层顶板直罗组古河道砂岩含水层成为煤矿突水的主要水源。直罗组砂岩含水层富水性相对较弱,但采动条件下释水效应显著,成为长期、持续提供煤矿矿井水的主要突水水源。同时,该区属于生态脆弱区,水资源相对短缺,如何有效利用有限的水资源,无疑是矿区地下水系统保护和 生态环境保护的重要基础。以榆神矿区及曹家滩煤矿为例,提出了古河道砂岩含水层研究技术路线、主要研究内容和研究方法。应综合运用沉积学、水文地质学和矿井防治水理论,辅助必要的野外地质调查、典型剖面实测、水文地质及环境地质典型要素专项调查、钻探、物探测井和采样测试、 数值模拟等方法,重点开展古河道砂岩含水层沉积演化及物性特征、古河道砂岩含水层地下水系统特征、古河道砂岩含水层与煤层开采互馈机制等3个方面的研究。神府南区研究实践表明,直罗组下段古河道砂体规模巨大且具有良好的孔隙、裂隙结构特征,具有良好的地下水储存和运移性能,总体上以红碱淖-尔林兔-锦界一线为轴线,呈NW-SE向带状展布。延安组第四段、第五段遭受了直罗组古河道冲刷。主河道区域富水性强于分支河道和分流间湾区域,是矿井涌(突)水危险性较 大区域,应做好水害防控。

鄂尔多斯盆地分布着神东、陕北、黄陇等大型煤 炭基地,其中开采侏罗系煤层的矿区24个,原煤年产量占全国的45%左右,是我国原煤主产区,在国家能源安全中具有重要地位。但本区生态环境脆弱,地下水资源相对贫乏,煤炭开发对地下水系统扰动强烈, 保水采煤问题突出。同时,近年来的开采实践发 现,随着侏罗纪煤田开发向西部推进,短缺的水资源与丰富的矿井涌水量形成了鲜明对比,我国井工开采煤矿涌水量最大的矿井就位于榆神矿区,即锦界煤矿。同时,锦界煤矿北部的红柳林、柠条塔煤矿以及南部的榆树湾、曹家滩、杭来湾、金鸡滩等煤矿涌水量多大于1 000 m3/h,形成了大水矿井群。 研究表明,这些大水矿井涌水多来自于直罗组古河道砂岩含水层和延安组顶部风化基岩含水层。 因此,对于古河道砂岩含水层的研究,无疑是充分保护利用古河道砂岩地下水和解决这类矿井防治水难题的重大基础课题。

对于直罗组古河道砂岩的研究,20世纪80年代陕西省一八五煤田地质勘探队初步圈定了榆神府矿区直罗组分布范围及厚度,但关注的是地层划分与对比。2006年锦界煤矿投产后,国内学者开始关注直罗组含水层,代革联等研究了神府南区直罗组富水性,侯恩科等研究了神府南区风化基岩富水性,皆是旨在解决矿井防治水基础难题。 2020年以来,文献[7-12]系统研究了包括神府南区在内的约4 000 km2范围内的直罗组砂岩沉积演化、物质组成、 孔隙裂隙特征及突水危险性,构建了矿井涌(突)水模型,为神府南区矿井水害防治提供了可靠依据。武强等、王皓等、黄海鱼等以鄂尔多斯盆地北部部分开采中深部煤层的矿井为案例,剖析了直罗组沉积控水规律及防治水问题。前期大量的研究,奠定了古河道砂岩含水层研究的思路和方法,及时总结这 一思路方法,对于鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田深部煤炭资源安全绿色开发,具有重大现实意义。

笔者以鄂尔多斯盆地北部榆神矿区及曹家滩煤矿为例,提出古河道含水层水资源保护和水害防治研究思路和方法,为煤矿绿色开采和持续发展提供技术保障。