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—
