大井法和比擬法在礦井涌水量預測中的應用

摘 要：礦井涌水量是確定礦床水文地質(zhì)條件復雜程度的一個重要指標，還是礦山設計部門確定排水設備和制定防水措施的主要依據(jù)。因此，在礦井建設以及生產(chǎn)過程中，能夠較為準確地預報礦井涌水量是非常重要的，它直接關系到煤礦的安全生產(chǎn)。文章選用大井法和地質(zhì)水文比擬法對泉上煤礦三水平聯(lián)合開采16、17兩層煤時的礦井涌水量進行預測，以保證煤礦的安全生產(chǎn)。

關鍵詞：大井法；水文地質(zhì)比擬法；涌水量預測

引言

礦井涌水量指的是礦山建設以及生產(chǎn)過程中，單位時間內(nèi)流入礦井（包括各種巷道和開采系統(tǒng)）的水量，它是評價礦井水文地質(zhì)條件復雜程度重要的指標，因此，正確預測礦井的涌水量對于指導礦井排水設施建設以及保障煤礦的安全生產(chǎn)具有重要的意義[1，2]。

預測礦井涌水量的方法多種多樣，包括確定性分析方法中的解析法、數(shù)值法、模擬法、水均衡法；非確定性分析方法中的水文地質(zhì)比擬法、相關分析法、模糊數(shù)學模型、灰色系統(tǒng)法、時間序列分析法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡法等[3]。文章選用大井法（解析法）和水文地質(zhì)比擬法對泉上煤礦16、17煤開采時的礦井涌水量進行預測。

1 井田水文地質(zhì)條件分析

1.1 礦井水文地質(zhì)概況

文章所研究的泉上井田位于滕縣煤田南部，含煤地層為上石炭統(tǒng)太原組，共含煤18層，其中可采及局部可采煤層共4層，即煤3下、煤12下、煤16、煤17。泉上煤礦目前主采煤層為12下、16、17煤層。

主要含水層有第四系上含水砂層段、下含水砂層段，上侏羅統(tǒng)砂礫巖層段，3下煤層頂板砂巖，石炭系太原組第三、五、八、十下層石灰?guī)r，本溪組第十二、十四層石灰?guī)r，中奧陶統(tǒng)石灰?guī)r。

1.2 礦井充水因素分析

1.2.1 開采16煤層時的充水因素

泉上煤礦16煤層上距12下煤層54.08m，實測“兩帶”高度為13.80m，正常條件區(qū)域下，16煤層的開采不會受到12下煤層采空區(qū)積水影響；17層煤上距16層煤平均13.90m，開采后的“兩帶”高度理論計算為14.8m，回采時會受16層煤采空區(qū)積水影響，開采時必須提前疏放16煤層老空水。

1.2.2 開采17煤層時的充水因素

泉上煤礦17煤層上距16煤層平均13.90m，開采后的“兩帶”高度理論計算為14.8m，回采時會受16層煤采空區(qū)積水影響，在16層煤采空積水區(qū)下，開采17層煤工作面前，必須提前采取打鉆疏放上方16層煤采空區(qū)積水，防止采空區(qū)積水進入17層煤工作面，影響安全生產(chǎn)。目前上覆16煤層采空區(qū)積水區(qū)下17煤層無采掘活動。

奧灰是煤系基底的高壓含水層，充水空間發(fā)育，富水性強，上距17層煤51.8m。17煤層以下地層主要巖性由泥巖、鐵質(zhì)泥巖、雜色泥巖、砂質(zhì)泥巖、中細粒砂巖及石灰?guī)r組成，該層段為開采16、17煤層時防止下伏含水層底鼓的重要隔水層段。根據(jù)實測，底板導水破壞帶深度為11.60m。經(jīng)計算有效隔水層水頭值大于當前奧灰實際水壓1.1Mpa，16煤層下距17煤層13.9m，因此16煤層開采不會受下伏十二灰、十四灰及奧陶系灰?guī)r水威脅，底板正常塊段時若沒有大的導水構造存在，17煤層開采不會受下伏十二灰、十四灰及奧陶系灰?guī)r水威脅。

2 礦井涌水量預計

2.1 大井法

泉上煤礦16、17煤層的直接充水含水層為十下灰，井田內(nèi)無十下灰抽水試驗資料，故采用井田外資料進行計算。

滲透系數(shù)（K）的選用：采用郭莊煤礦Γ-11號孔抽水試驗實測值0.157m/d，含水層厚度（M）的選用：井田內(nèi)平均厚度5.14m。

水位降深（H0）的計算：采用Γ-11號孔抽水試驗水位標高+42.36m，與含水層底界最深標高-900m的差值942.36m，則影響半徑R值如下：

3 結束語

（1）泉上煤礦16、17煤層的直接充水含水層為十下灰；（2）兩種方法預計的礦井涌水量基本一致，大井法邊界條件很難確定，影響半徑與實際差異很大，而本煤礦西區(qū)與東區(qū)開采條件極其相似，故文章建議采用比擬法預計的涌水量90m3/h。最大涌水量一般為正常涌水量的2倍，開采16、17煤層時礦井最大涌水量為180m3/h。

參考文獻

[1]溫文富，曹麗文.比擬法和解析法在某礦井涌水量預測中的分析比較[J].中國煤炭，2011，37（7）：38-40.

[2]孫福勛，張元杰，丁濤.解析法和比擬法在礦井涌水量分析及預測中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（8）：34-35.

[3]杜敏銘，鄧英爾，許模.礦井涌水量預測方法綜述[J].地質(zhì)學報，2009，29（1）：70-73.

作者簡介：吳霞（1992-），女，碩士研究生，主要研究方向：礦井水文地質(zhì)。