陳四樓煤礦礦井涌水量分析及預計

冉德立，沈 冰

（河南煤業化工集團永煤公司陳四樓煤礦，河南 商丘 476000）

·技術經驗·

陳四樓煤礦礦井涌水量分析及預計

冉德立，沈 冰

（河南煤業化工集團永煤公司陳四樓煤礦，河南 商丘 476000）

采用相關因素分析法及解析法對陳四樓煤礦礦井涌水量進行了分析預計，并結合礦井實際涌水量情況，得出該礦近年實際涌水量已平穩，礦井正常涌水量為951 m3／h，礦井最大涌水量為1 873 m3／h，該水量預計比較切合實際、結果可靠。

陳四樓煤礦；相關因素分析法；解析法；礦井涌水量

陳四樓礦區煤田地貌單元屬于華北沖積平原東南邊緣部分，位于次一級淮河沖積平原的北部，黃河故道大堤的南側。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。礦區內覆蓋層厚度51．30～545．70 m，平均厚度312．97 m。這種變化規律受古地形、新構造運動強度與沉降幅度的制約，同時這些因素也控制了各含水層中地下水的補給、徑流、排泄條件。全區地勢西北高、東南低，最高點芒山標高+156．80 m，最低點沱河河床標高+26．00 m，地面標高一般為+28～+40 m。區內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報告》礦井涌水量預計

原《陳四樓井田精查地質報告》對礦井涌水量進行了計算，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、比擬法和大井法對礦井涌水量進行了計算，礦井正常涌水量主要考慮煤層頂底板砂巖水，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；加上預計太原組灰巖水突水量733 m3／h，礦井最大涌水量為1 627 m3／h。

2 相關因素分析法預計礦井涌水量

經過數十年的開采，陳四樓煤礦積累了大量的長期觀測礦井水量的資料，是今后對全礦井及新采區進行預計涌水量提供可靠的依據。該礦自1997年建礦開始并進行煤炭開采以來，在2001年涌水量達到最低值，見表1。從此以后呈現出比較弱的上升，一直到不穩的趨勢，見圖1。隨著開采強度與開采深度的增加，到一定程度時，礦井的涌水量就會趨于平穩。1997—2007年度礦井涌水量及原煤產量統計表見表1。

表1 1997—2007年度礦井涌水量及原煤產量統計表

圖1 礦井歷年的原煤產量、涌水量變化關系曲線圖

由表1并應用計算機進行擬合計算，可得到礦井原煤產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—年度原煤產量，萬t；

R—相關系數。

根據表1，式（1），可對今后礦井的正常涌水量進行預測，根據相關資料可預計出礦井在其后近10年內的原煤產量會在300×104～370×104t之間進行波動，根據上述的公式：

因此，通過計算，可預計礦井的正常涌水量Q= 951 m3／h。

但是根據在2002年所測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計為1 873 m3／h。

3 解析法預計礦井涌水量

根據2007年礦井涌水量觀測資料，北十、北十二采區砂巖涌水量為60 m3／h，北二采區砂巖涌水量60 m3／h，北皮、北軌大巷涌水點115 m3／h，2301首采面涌水點122 m3／h，礦井涌水量為二2煤層頂、底板砂巖水和太原組灰巖水的混合水。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廢水。

2007年10 月30日測量-440大巷北四水源孔水壓為2．0 MPa，即水位標高H=-234．3 m，礦井灰巖的涌水量取-440 m水平的涌水量，即太灰水位下降至-440m時的水量，H2=-440 m。邊界水位觀2孔水位H0=-16．62 m。

利用承壓水穩定流的公式：

即預計-440 m水平的灰巖穩定涌水量為879 m3／h，加上砂巖涌水量377 m3／h，全礦穩定涌水量為1 256 m3／h。

灰巖含水層最大涌水量取正常涌水量的1．75倍，-440水平的灰巖最大涌水量即為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。

通過以上兩種方法計算比較，結合礦井實際涌水量情況，近年實際涌水量已平穩，因此，第一種方法預計涌水量較為可靠，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防涌水量。

4 礦井涌水量的結果綜述

預計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巖水混合水及生產用水組成，底板灰巖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報告》對礦井開采期間的正常涌水量預計略偏小。

原《陳四樓井田精查地質報告》涌水量預計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煤層頂底板砂巖涌水量（291 m3／h），總和為619 m3／h，對煤層頂、底板砂巖涌水量預計過高。實踐證明，煤層頂、底板砂巖含水層的滲透性較差，徑流滯緩，且補給量很小，富水性差。通過對永夏礦區葛店礦、車集礦開采三煤組實際開采情況了解，先期開采二煤組的過程中，也對三煤組砂巖水起到了一定程度上的疏放作用，根據長遠規劃十年內不開采三煤組，本報告對三煤組頂、底板砂巖水不再預計。

礦井正常涌水量為951 m3／h，礦井最大涌水量為1 873 m3／h，該水量預計比較切合實際、結果可靠。

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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年畢業于河南理工大學，助理工程師，主要從事煤礦防治水工作（E-mail）randeli2012＠163．com