陳四樓煤礦礦井涌水量分析及預(yù)計(jì)

冉德立，沈 冰

（河南煤業(yè)化工集團(tuán)永煤公司陳四樓煤礦，河南 商丘 476000）

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

陳四樓煤礦礦井涌水量分析及預(yù)計(jì)

冉德立，沈 冰

（河南煤業(yè)化工集團(tuán)永煤公司陳四樓煤礦，河南 商丘 476000）

采用相關(guān)因素分析法及解析法對(duì)陳四樓煤礦礦井涌水量進(jìn)行了分析預(yù)計(jì)，并結(jié)合礦井實(shí)際涌水量情況，得出該礦近年實(shí)際涌水量已平穩(wěn)，礦井正常涌水量為951 m3／h，礦井最大涌水量為1 873 m3／h，該水量預(yù)計(jì)比較切合實(shí)際、結(jié)果可靠。

陳四樓煤礦；相關(guān)因素分析法；解析法；礦井涌水量

陳四樓礦區(qū)煤田地貌單元屬于華北沖積平原東南邊緣部分，位于次一級(jí)淮河沖積平原的北部，黃河故道大堤的南側(cè)。永城背斜東北部碭山、邵山、喜山、馬山、土山、周山及南部柏山一帶寒武系、奧陶系地層及燕山期巖漿巖，以剝蝕低山殘丘地貌形態(tài)孤立于平坦開闊的沖積平原之上。石炭和二疊系煤田被新生界第四系、上第三系松散沉積物全部掩蓋。礦區(qū)內(nèi)覆蓋層厚度51．30～545．70 m，平均厚度312．97 m。這種變化規(guī)律受古地形、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與沉降幅度的制約，同時(shí)這些因素也控制了各含水層中地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件。全區(qū)地勢(shì)西北高、東南低，最高點(diǎn)芒山標(biāo)高+156．80 m，最低點(diǎn)沱河河床標(biāo)高+26．00 m，地面標(biāo)高一般為+28～+40 m。區(qū)內(nèi)自北向南分布的河流主要有：王引河、沱河、澮河、包河等，皆屬淮河水系。

1 原《陳四樓井田精查地質(zhì)報(bào)告》礦井涌水量預(yù)計(jì)

原《陳四樓井田精查地質(zhì)報(bào)告》對(duì)礦井涌水量進(jìn)行了計(jì)算，考慮的含水層分別是上石盒子組裂隙含水層（Ⅱ1），下石盒子組裂隙承壓弱含水層（Ⅱ2），山西組裂隙承壓弱含水層（Ⅱ3），分別采用廊道法、比擬法和大井法對(duì)礦井涌水量進(jìn)行了計(jì)算，礦井正常涌水量主要考慮煤層頂?shù)装迳皫r水，采用涌水量：三煤為619 m3／h，二2煤為275 m3／h，礦井正常涌水量為894 m3／h；加上預(yù)計(jì)太原組灰?guī)r水突水量733 m3／h，礦井最大涌水量為1 627 m3／h。

2 相關(guān)因素分析法預(yù)計(jì)礦井涌水量

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的開采，陳四樓煤礦積累了大量的長(zhǎng)期觀測(cè)礦井水量的資料，是今后對(duì)全礦井及新采區(qū)進(jìn)行預(yù)計(jì)涌水量提供可靠的依據(jù)。該礦自1997年建礦開始并進(jìn)行煤炭開采以來(lái)，在2001年涌水量達(dá)到最低值，見表1。從此以后呈現(xiàn)出比較弱的上升，一直到不穩(wěn)的趨勢(shì)，見圖1。隨著開采強(qiáng)度與開采深度的增加，到一定程度時(shí)，礦井的涌水量就會(huì)趨于平穩(wěn)。1997—2007年度礦井涌水量及原煤產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表見表1。

表1 1997—2007年度礦井涌水量及原煤產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表

圖1 礦井歷年的原煤產(chǎn)量、涌水量變化關(guān)系曲線圖

由表1并應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行擬合計(jì)算，可得到礦井原煤產(chǎn)量與其平均涌水量的回歸曲線及其回歸方程為：

式中：

Q—涌水量，m3／h；

x—年度原煤產(chǎn)量，萬(wàn)t；

R—相關(guān)系數(shù)。

根據(jù)表1，式（1），可對(duì)今后礦井的正常涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)相關(guān)資料可預(yù)計(jì)出礦井在其后近10年內(nèi)的原煤產(chǎn)量會(huì)在300×104～370×104t之間進(jìn)行波動(dòng)，根據(jù)上述的公式：

因此，通過(guò)計(jì)算，可預(yù)計(jì)礦井的正常涌水量Q= 951 m3／h。

但是根據(jù)在2002年所測(cè)的礦井涌水量的最大值為1 722 m3／h，而礦井正常的涌水量為872 m3／h，礦井的最大涌水量是正常涌水量的1．97倍，因此，礦井的最大涌水量預(yù)計(jì)為1 873 m3／h。

3 解析法預(yù)計(jì)礦井涌水量

根據(jù)2007年礦井涌水量觀測(cè)資料，北十、北十二采區(qū)砂巖涌水量為60 m3／h，北二采區(qū)砂巖涌水量60 m3／h，北皮、北軌大巷涌水點(diǎn)115 m3／h，2301首采面涌水點(diǎn)122 m3／h，礦井涌水量為二2煤層頂、底板砂巖水和太原組灰?guī)r水的混合水。2007年礦井總涌水量平均929 m3／h，其中二2煤頂、底板砂巖水涌水量為377 m3／h，太灰水穩(wěn)定水量為452 m3／h，剩余100 m3／h涌水量為工作面底板加固鉆孔出水及生產(chǎn)廢水。

2007年10 月30日測(cè)量-440大巷北四水源孔水壓為2．0 MPa，即水位標(biāo)高H=-234．3 m，礦井灰?guī)r的涌水量取-440 m水平的涌水量，即太灰水位下降至-440m時(shí)的水量，H2=-440 m。邊界水位觀2孔水位H0=-16．62 m。

利用承壓水穩(wěn)定流的公式：

即預(yù)計(jì)-440 m水平的灰?guī)r穩(wěn)定涌水量為879 m3／h，加上砂巖涌水量377 m3／h，全礦穩(wěn)定涌水量為1 256 m3／h。

灰?guī)r含水層最大涌水量取正常涌水量的1．75倍，-440水平的灰?guī)r最大涌水量即為1 538 m3／h，加上砂巖涌水量377 m3／h，則最大涌水量為1 915 m3／h。

通過(guò)以上兩種方法計(jì)算比較，結(jié)合礦井實(shí)際涌水量情況，近年實(shí)際涌水量已平穩(wěn)，因此，第一種方法預(yù)計(jì)涌水量較為可靠，取951 m3／h為礦井正常涌水量，取1 873 m3／h為礦井最大涌水量，最大涌水量作為礦井設(shè)防涌水量。

4 礦井涌水量的結(jié)果綜述

預(yù)計(jì)原礦井的正常涌水量894 m3／h，由上石盒子組裂隙含水層（326 m3／h）、下石盒子組裂隙承壓弱含水層（291 m3／h）、山西組裂隙承壓弱含水層（275 m3／h）3部分組成。實(shí)際目前礦井回采二2煤層期間涌水量為煤層頂、底板砂巖水和太原組灰?guī)r水混合水及生產(chǎn)用水組成，底板灰?guī)r水已成為礦井涌水量的一部分，所以原《陳四樓井田精查地質(zhì)報(bào)告》對(duì)礦井開采期間的正常涌水量預(yù)計(jì)略偏小。

原《陳四樓井田精查地質(zhì)報(bào)告》涌水量預(yù)計(jì)包括了由三煤組回采期間涌水量K5、砂巖涌水量（326 m3／h）與三2煤層頂?shù)装迳皫r涌水量（291 m3／h），總和為619 m3／h，對(duì)煤層頂、底板砂巖涌水量預(yù)計(jì)過(guò)高。實(shí)踐證明，煤層頂、底板砂巖含水層的滲透性較差，徑流滯緩，且補(bǔ)給量很小，富水性差。通過(guò)對(duì)永夏礦區(qū)葛店礦、車集礦開采三煤組實(shí)際開采情況了解，先期開采二煤組的過(guò)程中，也對(duì)三煤組砂巖水起到了一定程度上的疏放作用，根據(jù)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃十年內(nèi)不開采三煤組，本報(bào)告對(duì)三煤組頂、底板砂巖水不再預(yù)計(jì)。

礦井正常涌水量為951 m3／h，礦井最大涌水量為1 873 m3／h，該水量預(yù)計(jì)比較切合實(shí)際、結(jié)果可靠。

［1］ 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督總局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局．煤礦防治水規(guī)定［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2009：9-10．

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Analysis and Forecast on Mine Water Inrush of Chensilou Coal Mine

Ran De-li，Shen Bing

By using correlation factor analysis method and analytic method，Chensilou coal mine water inflow was analysed and forecasted，and combined with the actual situation of the mine water inflow，a conclusion is reached that the water inflow has been stable，normal water inflow of the mine is 951 m3／h，the maximum water inflow of the mine is 1 873 m3／h，the expected results is relatively practical and reliable．

Chensilou coal mine；Correlation factors analysis method；Analytic method；Mine water inflow

TD742

B

1672-0652（2013）09-0066-03

2013-06-20

冉德立（1978—），男，河南寧陵人，2011年畢業(yè)于河南理工大學(xué)，助理工程師，主要從事煤礦防治水工作（E-mail）randeli2012＠163．com