動力學方法預算礦井涌水量討論

崔德廣

新疆煤田地質(zhì)局一五六煤田地質(zhì)勘探隊（830009）

1 若干問題的討論

礦井涌水量的大小不僅是對煤田建設進行技術經(jīng)濟評價、合理開發(fā)的重要指標，同時也是煤礦生產(chǎn)設計部門制定采掘方案、確定礦井排水能力和制定疏干措施的主要依據(jù)，所以正確地預計礦井涌水量是礦井水文地質(zhì)工作的重要任務之一。

正確地預計礦井涌水量至今仍是一項復雜和困難的工作，其原因是∶1）人們對自然條件（地質(zhì)、水文地質(zhì)）認識有局限性。2）對開采活動引起地下水天然動態(tài)認識不足。3）地下水向井巷運動過程中，無論在空間上或時間上均呈現(xiàn)出復雜的運動，且在計算方法上常將自然條件理想化和簡單化，因而影響計算結果的精度。

為了使預計成果盡量符合客觀實際，這就要求礦井水文地質(zhì)工作者,充分查明水文地質(zhì)條件，正確分析采礦活動對礦井水文地質(zhì)條件的影響，合理確定參數(shù),選用適合各種條件的計算公式和方法，這樣就有可能獲得與實際涌水量較為接近的成果。

2 涌水量預算的計算過程及研究

通過新疆阜康市白楊河礦區(qū)預測其礦井涌水量，結合礦井實際水文地質(zhì)條件，選用地下水動力學法加以詳細論述及說明。

在利用地下水動力學預計礦井涌水量時，可將井筒巷道甚至整個礦井（采區(qū)或水平）視為不同類型的積水建筑物，因而也可用穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流理論建立起來的方程預計礦井涌水量，該礦區(qū)抽水孔都為穩(wěn)定流抽水，故在選擇公式以穩(wěn)定流公式作為依據(jù)。

2.1 含水層的邊界條件

含水層的邊界條件，是指含水層補給邊緣（供水邊界）和隔水邊界的形態(tài)、空間位置及其水位高度。它對流入井巷的動力條件、水量大小及疏干難易都有直接影響[1]。計算是要求依據(jù)含水層的邊界狀況和性質(zhì)（補給的或隔水的）來確定計算方案和公式。這些邊界主要有:含水層與地表水的接觸線；近煤層的含水層與強弱透水層或含水斷裂帶的接觸界面；預測井巷與充水老空的接觸線；含水層與弱透水層或隔水層的接觸面等。根據(jù)構造和巖性不同，這些邊界可以是直線的、弧形的、兩條相交的及兩條平行的等等。

2.2 公式的確定

1）井田+500水平礦坑涌水量（假定Ⅰ、Ⅱ井田同時建井開采時）

該礦區(qū)東側白楊河為供水邊界，西側由于Ⅱ井田開采抽水故相當于隔水邊界，選用邊界條件的承壓轉無壓井公式[2]∶

式中∶Q—井田（+500 m水平）礦坑系統(tǒng)預計涌水量（m3/d）；Kcp—平均滲透系數(shù)（m/d）；H—自+500 m水平起算的水頭高度（m）；M—平均含水層厚度（m）;h—基坑水柱高度，當降至+500 m標高時h＝0；B—供水邊界至隔水邊界之距離（m）；b—大井中心至供水邊界的距離（m）；r0—基坑引用半徑,r0＝η(a、b為井田首采水平面積的周界，當b/a＝0.09時，查表η＝1.18）。

把所取參數(shù)代入公式①

計算結果 Q＝17420 .49（m3/d）。

2）井田+500水平礦坑涌水量（假定先開采Ⅰ井田，Ⅱ井田不開采時）。

水文地質(zhì)條件∶東側白楊河為供水邊界，雖然天然狀態(tài)下泉水溝為泄水邊界,但當一井田開采排水，人工流場替代天然流場,則西側演變?yōu)楣┧吔纾x用兩直線供水邊界條件的承壓轉無壓完整井公式∶

式中各參數(shù)的選定和上述（1）種情況相同，把以上參數(shù)代入公式②。

計算結果 Q＝35494 .17（m3/d）。

3 結果及評價

本井田+500水平不同邊界條件下礦坑涌水量預算基礎數(shù)據(jù)源于水文地質(zhì)試驗，相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)程度可靠，參數(shù)求解依據(jù)穩(wěn)定井流理論，故預算結果可供煤礦設計建設使用[3]。但不同的開采方式和疏干方法，其所揭露的含水層數(shù)目、范圍及涌水量等也不盡相同，它將直接影響礦井充水程度和進水條件。因此，預測礦井涌水量時，必須考慮開采方法的影響。

4 存在問題及建議

火燒區(qū)含水豐富，與白楊河水有密切的水力聯(lián)系，考慮頂板管理時應對此應有足夠的重視，以防放頂時造成火燒區(qū)裂隙水通過采空冒落帶及裂隙帶潰入巷道造成危害。建議在井田邊界東側針對燒變巖含水帶施工鉆孔進行圍幕注漿工藝，切斷燒變巖含水層的補給源，確保安全生產(chǎn)。

[1]鄭世書,陳江中,劉漢湖,胡友彪,孫亞軍.專門水文地質(zhì)學[M].中國礦業(yè)大學出版社.

[2]孫連發(fā),李正根,沈繼方.礦坑涌水量計算方法研究[M].中國地質(zhì)礦產(chǎn)部,1983,83.

[3]于輝光,郭德勇,胡德進.超化煤礦突水災害地質(zhì)條件分析及防止措施[J].煤礦安全,2006,37(2):55～57.