發(fā)耳二礦水文地質(zhì)特征及礦井涌水量預(yù)算淺析

(貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，貴州 貴陽(yáng) 550081)

礦井涌水量是確定礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度的重要指標(biāo)之一，關(guān)系到礦山的生產(chǎn)安全與成本，對(duì)礦床的經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)有很大的影響；也是設(shè)計(jì)與開(kāi)采部門(mén)選擇開(kāi)采方案、開(kāi)采方法，制訂防治疏干措施、設(shè)計(jì)水倉(cāng)、排水系統(tǒng)與設(shè)備的主要依據(jù)。本文以發(fā)耳二礦為例，采用解析法，通過(guò)確定區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)參數(shù)、水文地質(zhì)模型等因素，對(duì)該井田(西井)礦井涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，為今后防治水措施的制定提供依據(jù)。

1 發(fā)耳二礦概況

貴州盤(pán)江恒普煤業(yè)有限公司發(fā)耳二礦位于貴州省六盤(pán)水市水城縣城西南部。井田面積47.846 4 km2。井田總體上位于楊梅樹(shù)向斜蓄水構(gòu)造的西翼，區(qū)域內(nèi)地形起伏大，地勢(shì)總體東西部高，中部低，山體多與構(gòu)造線一致，屬中山地貌。區(qū)域水系屬珠江水系北盤(pán)江流域。北盤(pán)江從井田中部穿過(guò)，流向從北向南徑流，河床標(biāo)高約+900 m，為當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，沿北盤(pán)江將井田劃分為東井和西井。區(qū)內(nèi)出露的地層由老至新依次為二疊系上統(tǒng)峨嵋山玄武巖組(P3β)、龍?zhí)督M(P3l)、三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)、永寧鎮(zhèn)組(T1yn)、第四系(Q)。

本區(qū)含煤地層為龍?zhí)督M，本組厚410～430 m，平均419.28 m，為一套以陸相、過(guò)渡相為主的海陸交互相含煤沉積，以碎屑巖為主，夾少量泥灰?guī)r及灰?guī)r。區(qū)內(nèi)含可采煤層18層，自上而下編號(hào)為：1、3、5-2、5-3、7、10、12、13-1、13-2、14、15-2、16、17、21、23-1、23-2、33、34煤層。其中17號(hào)煤為局部可采、不穩(wěn)定煤層；3、5-2、7、13-2、14煤層為全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層，1、5-3、7、10、12、13-1、15-2、16、21、23-1、23-2、33、34號(hào)煤為大部分可采的較穩(wěn)定煤層。

2 井田水文地質(zhì)條件

井田范圍呈不規(guī)則形，總體地勢(shì)東西部高，中部低，最高處位于井田西南部的豬老巖，標(biāo)高+2 086.0 m；最低處位于北盤(pán)江河床(本地最低排泄基準(zhǔn)面)，標(biāo)高約+900 m；最大高差1 186.0 m；井田內(nèi)自然斜坡對(duì)地表水排泄較為有利，含煤地層出露標(biāo)高一般為+1 200 m。區(qū)內(nèi)地下水的來(lái)源以大氣降水補(bǔ)給為主，降水量及降水強(qiáng)度對(duì)地下水資源的補(bǔ)給起主要作用；含、隔水層的巖性、厚度和分布及地形地貌、巖層的節(jié)理裂隙發(fā)育程度、風(fēng)化溶蝕強(qiáng)度、植被等影響著大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給。在地形、河流的影響下，區(qū)域內(nèi)地下水主要沿局部分水嶺，由兩側(cè)向中部北盤(pán)江匯流。

3 充水因素分析

3.1 主要充水水源

地下水：含煤地層的裂隙水為直接充水水源，據(jù)調(diào)查，進(jìn)水方式以頂板淋水、滴水，底板滲水為主。另外，井田內(nèi)主要含水層為永寧鎮(zhèn)組中等至強(qiáng)含水層，但與含煤地層間有厚約150 m的飛仙關(guān)組隔水層相隔，對(duì)今后開(kāi)采影響不大；下伏地層峨嵋山玄武巖組富水性弱，對(duì)今后開(kāi)采影響亦不大。

地表水：井田內(nèi)地表河流主要有北盤(pán)江及支流都格河、雞場(chǎng)河，均切割龍?zhí)督M、飛仙關(guān)組、永寧鎮(zhèn)組，流量隨季節(jié)變化，雨季流量暴增，屬山區(qū)雨源型河流。北盤(pán)江水量豐富，流量6 948.00 L/s(2009.5.1)。煤層開(kāi)采以全部陷落法管理頂板，通過(guò)計(jì)算，礦井冒落帶最大高度為95.0 m，導(dǎo)水裂隙帶最大高度為285.0 m，故北盤(pán)江對(duì)礦井充水具有區(qū)域性，J7線至23線區(qū)間北盤(pán)江兩側(cè)范圍內(nèi)淺埋煤層的開(kāi)采影響大，有引發(fā)礦井充水的可能性，并有可能導(dǎo)致礦井突水。故在該區(qū)域應(yīng)預(yù)留防水保安煤柱，以防突水事故發(fā)生。

3.2 充水通道及方式

礦井充水通道主要以巖石原生和采礦節(jié)理、裂隙為主，規(guī)模一般不大，少量為斷層、老窯巷道、巖溶通道導(dǎo)水，因此未來(lái)礦井充水方式主要以滲水、滴水、淋水為主，局部可能發(fā)生突水。

4 礦井涌水量預(yù)算

4.1 預(yù)算原則

因本井田未開(kāi)采，故采用解析法對(duì)發(fā)耳二礦(西井)先期開(kāi)采地段礦井涌水量進(jìn)行預(yù)算。

預(yù)算標(biāo)高：+850 m標(biāo)高以上地段；

預(yù)算范圍：東至北盤(pán)江保安煤柱、西至井田邊界、南至J4勘查線、北以+850等高線為界；

靜止水位標(biāo)高采用西井各勘探鉆孔靜止水位觀測(cè)平均值+1 153 m。

4.2 公式選擇及參數(shù)確定

井田內(nèi)北盤(pán)江橫跨南北，從井田中部穿過(guò)，今后礦井開(kāi)采，可將邊界補(bǔ)給條件概化為直線供水邊界，即礦井(西井)涌水量預(yù)算采用直線供水邊界附近的穩(wěn)定流潛水公式計(jì)算，表達(dá)式如下：

(1)

(2)

式中：Q為礦井涌水量(m3/d)；R0為穩(wěn)定流邊界類(lèi)型條件系數(shù)；K為含水層滲透系數(shù)(m/d)，根據(jù)西井3個(gè)抽水試驗(yàn)鉆孔資料，K=0.002 84m/d；H為潛水含水層的初始厚度(m)；S為降深(m)，本區(qū)第一開(kāi)采水平為+850 m，作為礦床疏干基準(zhǔn)面，以標(biāo)高+400 m作為估算該地層涌水量的基準(zhǔn)標(biāo)高，經(jīng)換算S=1 153-850=303 m，潛水含水層的厚度H=1 153-400=753 m；Rw為引用影響半徑(m)，西井預(yù)算面積4.506 9 km2，計(jì)算范圍呈不規(guī)則形，通過(guò)公式：計(jì)算得：引用半徑r0=1 200 m，引用影響半徑Rw=R+r0。影響半徑=886 m，故Rw=2 086 m；b為井中心至邊界的垂直距離(m)，由圖1求得，b=1 360 m；

圖1 礦井涌水量預(yù)算區(qū)域示意圖

4.3 預(yù)算結(jié)果

礦井涌水量預(yù)算結(jié)果及選用參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 礦井涌水量預(yù)算結(jié)果表

4.4 計(jì)算結(jié)果評(píng)述

本次利用解析法計(jì)算礦井涌水量，其參數(shù)采用鉆孔實(shí)際抽水試驗(yàn)結(jié)果，基本上反映了含水層的富水性及導(dǎo)水性。采用公式也反映了未來(lái)礦井的涌水疏干模式及邊界條件，計(jì)算結(jié)果反映了理論上礦床充水含水層的正常涌水量。

5 結(jié)語(yǔ)

本次利用解析法預(yù)算的礦井正常涌水量為12 250 m3/d，最大涌水量15 900 m3/d。礦井涌水量計(jì)算公式和參數(shù)選擇合理，邊界條件清楚，抽水試驗(yàn)取得的水文地質(zhì)參數(shù)雖有一定的局限性，但總體認(rèn)為計(jì)算方法正確，計(jì)算結(jié)果可信，可供礦山設(shè)計(jì)部門(mén)參考。