中国资源综合利用 。工作研究 China Resources Comprehensive Utilization Vo1.33,No9 2015年9月 矿井涌水量计算方法分析 赵春永 ,梅玲 ,党宇宁 (1.江苏煤炭地质勘探四队,南京 210046;2.南京工程高等职业学校,南京 2l1135) 摘要:利用解析法和比拟法对山西保利某矿井涌水量分别进行预测,并通过对解析法与比拟法两种矿 井涌水量计算方法的对比分析,最终确定,比拟法计算结果适合本次预测。 关键词:矿井涌水量;解析法;比拟法 中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:1008—9500(2015)09—0062—02 以山西保利某矿井为例,对矿井涌水量预测进 井”为主,该方法具有经济、简单、快速、适用能力强 行了分析。 等优点.是一种比较常用的方法。比拟法是一种类 1矿区区域地质 比近似的预测矿井涌水量的方法,简单且易于操 作,重点是收集所需与涌水量相关的资料数据,预 1.1区域地层 测结果也往往与实际涌水量相接近。 本矿区位于霍西煤田东北部,根据地质资料显 示.区域内出露主要地层由老至新依次为:奥陶系 2解析法 中统;石炭系本溪组、太原组;二叠系山西组、下石 2.1选择计算公式 盒子组、上石盒子组;上第三系上新统和第四系中、 回采时期,煤层开采时的矿井涌水可认为是稳 上更新统。 定流。可将矿井复杂的工程系统概化为一个大井, 1.2 区域构造 将地下水向整个矿井或井筒的运动看作地下水向 矿区位于吕梁山块隆与晋中新裂陷的接触部 大井的运动。抽水初期为承压状态,后期随着降压 位。构造形态位置为吕梁山背斜的东翼,霍西向斜 疏干。转化为无压水。 的西翼,次级构造单元为灵石富家滩复背斜的北东 选择承压~无压水的计算公式为[2]: 翼与晋中新裂陷的接触部位。由霍山、上千沟、霍村 Q=I.366 K(2SM-M -h )/lgRo-lgro (1) 诸断层组成的断层组,以北北东方向从区外东部穿 实际开采中。开采动水位h往往降到底板,可 过。区内构造以褶皱为主,断层次之,构造复杂程度 认为h=0,因此公式(1)可简化为: 中等,多为平缓开阔的短轴褶皱,次有岩溶坍塌的 Q=I.366 K(2SM-M )/lgR0-lgro (2) 柱状陷落,局部见有小型断裂构造。 矿井所在含水层均质无限分布,天然水位近似 1.3区域含煤特征 水平,因此引用影响半径R。可采用以下公式计算: 本区域含煤地层有石炭系本溪组、太原组、二 Ro=R+r0 (3) 叠系山西组及下石盒子组。可采煤层均赋存于太原 R=10 SXFK- (4) 组(下组煤)和山西组(上组煤)中,而本溪组与下石 ro=、/ (5) 盒子组中均系不稳定煤层或不可采的薄煤线[ 。 以上各式中: 根据该矿区开采目的层和对矿井充水因素的 Q——矿井涌水量,m3/d; 分析,本次矿井涌水量计算的重点放在9、10+11号 K——渗透系数。m/d: 煤的开采上。 M——含水层厚度.m: 水文地质条件简单或中等的矿床可采用解析 S——水位降深,m; 法或比拟法,计算矿井涌水量。采用解析法预测矿 F——采区面积。km : 井涌水量时.以井流理论和用等效原则构造的“大 收稿日期:2015—07—20 作者简介:赵春永(1982一),男,河北沧州人,] 程师,主要从事水文地质勘探工作。 -62- 第9期 赵春永等:矿井涌水量计算方法分析 。工作研究 R——影响半径,In; R广一K:采用抽水试验所得。K=0.880 m/d。 F:取全补勘区井田面积,F=12.2 982 km2。 将以上参数代人(1)~(5)式中可得9号煤层正 “大井”影响半径,m; “大井”半径,m。 2.2水文地质参数的确定及计算过程 奥陶系石灰岩含水层水文地质参数主要依据 常涌水量为:Q。=56 438.27 m3/d。 最大涌水量Qgmax=66 078.15 m3/d。 10+11号煤层正常涌水量为:Q10+11=61 184.82 m3/d。 勘探工作中水文孔抽水相关资料,来源可靠。 S:采用9煤层底板标高(420-460m)、10+11号 煤层底板标高(410—450 in)与煤系抽水试验静止水 最大涌水量Q10+11max=69 521.07 mTd。 位高(529.62 m)的差值计算得到,即¥9=69.62—109.62 m;S10+l 1=79.62—1 19.62 rn。 经计算矿井正常涌水量为Q=61 184.82 m3/d. 最大涌水量为Q=69 521.07 rn3/d。 奥陶系石灰岩含水层涌水量计算结果见表1。 M:采用奥陶系石灰岩含水层累计厚度.取M= 64.6m。 表1 奥陶系石灰岩含水层涌水量计算结果 隔水层,累计厚度达69 131,煤层突水系数只有 3比拟法 0.036 Mpa/m.如果没有构造的影响,奥灰水一般不 会对煤层开采造成危害。因此将大井法的估算结 果~最大涌水量61 184.82 m3/d,作为矿井突水时 以开采9号煤层为例,用比拟法估算涌水量。 在开采9号煤过程中。施工面每月平均增加21 354.44 m ,矿坑排水每月平均增加13.82 m3/d。其中 增长最快的为9~10月份,增加面积21 932.73 m , 排水量增加64.70m3/d。7、8月份由于雨季,排水量 平均增加360m3/d。 的涌水量供矿方参考。 比拟法估算矿井单位涌水量是根据矿区涌水 量实测资料经过数理统计而得。采用比拟法计算开 采9号煤层涌水量结果为:正常涌水量为2 10o m3/ d,在雨季,可以增加到2 400 m3/d。由于本次资料观 测周期较短。可能与实际情况存在一定误差。 5结论 由该煤矿2012年6月~11月矿井排水量与采 掘工程平面的面积关系数据资料可以看出,矿井单 位涌水量和9号煤层开采面积变化关系不大,随着 开采总面积不断增加,涌水量基本保持平衡。由此 推断,9号煤层矿井涌水增加量很少,正常涌水量 为2 100 m3/d,在雨季,可以增加到2 400 m3/d。而且 由于本次收集到了矿区排水的准确资料,采用 比拟法计算结果相对准确。但对矿区涌水量的预 多为其他煤层采面及巷道掘进时的涌水量。 4两种方法的比较 本次抽水试验抽取的是奥陶系含水层的水,而 测,应具体问题具体分析,有时需要对多种方法进 行对比,以选择最准确的计算方法。 参考文 献 本次抽水钻孔进入奥陶系石灰岩后刚好揭露到陷 落柱。用局部取得的参数计算全区的涌水量。结果 偏大是不可避免的。 1 葛锋军,赵春永,陈晓山,等.山西保利某矿井补充勘探报 告[R].南京:江苏长江地质勘查院,2012. 2施鑫源,阮淼森,王世杰,等.供水水文地质手册[M].北京: 地质出版社.1983. 奥陶系石灰岩具有极强的不均一性,而且含水 层距煤层底板之间有太原组、本溪组、峰峰组3段 (责任编辑/陈 军) 一63—