關于地面區域治理過程中奧灰漏失量的分析

周 瑩，馬占偉

（中國煤炭地質總局 第二水文地質隊，河北 邢臺 054000）

1 礦井概況

邢臺礦位于河北省邢臺市西南部，礦井行政區除南部及東西兩側分別隸屬沙河市管轄外，其余均歸邢臺市管轄。礦區東側有京廣鐵路通過，東北距邢臺火車站7 km，東距小康莊站4 km，并有煤礦專用鐵路線與礦區溝通。西井位于邢臺礦西部，試采區西部邊界以21~29 拐點連線為界，南部以拐點1 和拐點29 連線為界，其余以-210 m 開采標高為界。試采區平均傾斜寬1.03 km，平均走向長6.35 km，面積6.11 km2。

邢臺礦始建于1961 年11 月，1968 年10 月1日正式投產，設計生產能力90 萬t/a，目前核定生產能力為60 萬t/a。西井主采9 號煤層，設計生產能力為60 萬t/a，服務年限35.1 a，于2013 年9 月開始動工建設，目前處于基建階段。

2 水文地質概況

西井主采9 號煤層，其直接充水水源為大青灰巖水、本溪灰巖水，間接充水水源為奧灰水。

西部首采區內8、9 號煤合并，因此大青灰巖即為煤層的直接頂板。大青灰巖含水層在礦區內分布較穩定，厚度2.14 ~ 10.52 m，平均6.75 m，首采區范圍大青灰巖裂隙巖溶含水層單位涌水量為0.032 84~0.368 6 L/（s·m），富水性弱—中等。水化學類型主要為HCO3-Ca·Na 或HCO3-Ca·Mg，礦化度為0.296 ~0.404 g/L。先期開采區部分地段存在大青灰巖水接受奧灰水補給的情況，但大青灰巖厚度較薄，靜儲量有限，在切斷奧灰補給源的條件下可以疏降。

本溪灰巖含水層厚度1.5 ~ 8.21 m，平均3.0 m，埋藏深度在200~600 m，上距9 煤15~20 m，下距奧灰5 ~ 12 m。單位涌水量為0.191 ~ 3.438 L/(s·m)，富水性中等—強，為局部強富水巖溶裂隙水，水位標高與奧灰水接近，煤層底板承受水壓較大。水化學類型為HCO3-Ca·Mg、HCO3-Ca·Na 型水，礦化度為0.24~0.29 g/L，屬承壓含水層，水面標高基本與奧灰水相同。

奧陶系灰巖含水層厚度約600 ~ 800 m，假整合于煤系地層之下，巖溶裂隙和溶洞發育。水化學類型為HCO3-Ca、HCO3-Ca.Mg 水，礦化度小于0.3 g/L。目前水位標高為+37.9—39.4 m，單位涌水量0.078 1~5.045 L/（s·m），富水性弱—極強，且不均一。

邢臺礦西井開采（試采） 井田內-210 m 水平以淺，突水系數小于0.1 MPa 的下組煤資源，可采儲量28.429 Mt。邢臺礦西井范圍地質構造發育，地質及水文地質復雜。

3 地面區域治理施工

首采區地面區域治理完成工程量2 790.77 m。其中1 個地面主孔（1 直孔段+3 造斜段），鉆探工程量725.52 m；5 個近水平分支孔，鉆探工程量1 845.25 m，射流直孔段220.00 m。抽水洗井22次，壓水11 次，協助注漿掃孔22 次，完成了奧灰頂段探查改造。

圖2 鉆孔空間投影立體示意Fig.2 Drilling hole spatial projection stereogram

4 漏失相關因素分析

依據相關文獻，選取實際工程中的注漿段長度、漏失點進入奧灰深度、抽水洗井前后奧灰水位標高、抽水洗井前后奧灰水位差、抽水洗井水溫等數據，繪制各因素與漏失量的相關曲線，通過灰色關聯分析，確定影響奧灰漏失量主控因素。

統計已經施工的5 個近水平孔的相關資料，見表1。

表1 奧灰漏失點相關因素統計Table 1 Statistics of Ordovician limestone leakage point related factors

續 表

4.1 注漿段長度與漏失量

繪制注漿段長度與漏失量相關曲線，計算相關系數為-0.075，即注漿段長度與漏失量相關性差，如圖3 所示。

圖3 注漿段長度與注漿量相關曲線Fig.3 Correlation curve between grouting length and grouting amount

4.2 漏失點進入奧灰深度與漏失量

繪制注漿點距奧灰頂面距離與漏失量相關曲線，計算相關系數為-0.055，即漏失點進入奧灰深度與漏失量相關性差，如圖4 所示。

圖4 進入奧灰深度與漏失量相關曲線Fig.4 Correlation curve between depth entering Ordovician limestone and leakage

4.3 洗井前奧灰水位標高與漏失量

繪制抽水洗井前奧灰水位標高與漏失量相關曲線，計算相關系數為-0.027，即抽水洗井前奧灰水位標高與漏失量相關性差，如圖5 所示。

圖5 抽水洗井前奧灰水位標高與漏失量相關曲線Fig.5 Correlation curve between water level elevation and leakage in Ordovician limestone before pumping well washing

4.4 洗井后奧灰水位標高與漏失量

繪制抽水洗井后奧灰水位標高與漏失量相關曲線，計算相關系數為0.130，即抽水洗井后奧灰水位標高與漏失量相關性差，如圖6 所示。

圖6 抽水洗井后奧灰水位標高與漏失量相關曲線Fig.6 Correlation curve between water level elevation and leakage in Ordovician limestone after pumping well washing

4.5 洗井前后奧灰水位標高水位差與漏失量

繪制抽水洗井前后奧灰水位標高水位差與漏失量相關曲線，計算相關系數為-0.106，即抽水洗井前后奧灰水位標高水位差與漏失量相關性較差，如圖7 所示。

圖7 抽水洗井前后奧灰水位標高水位差與漏失量相關曲線Fig.7 Correlation curve between water level difference and leakage in Ordovician limestone before and after pumping well washing

4.6 抽水洗井水溫與漏失量

繪制抽水洗井水溫與漏失量相關曲線，計算相關系數為0.109，即抽水洗井水溫與漏失量相關性較差，如圖8 所示。

圖8 抽水水溫與漏失量相關曲線Fig.8 Correlation curve between pumping water temperature and leakage

由上述分析可知，漏失量與注漿段長度、漏失點進入奧灰深度、抽水洗井前后奧灰水位標高、抽水洗井前后奧灰水位差、抽水洗井水溫等因素的相關性均較差，其中抽水洗井后奧灰水位標高與漏失量相關性好于其他因素。經過抽水洗井后，奧灰含水層水徑流通道被疏通，觀測的奧灰水位更接近實際。

5 漏失、注漿點分布規律

5.1 平面位置

所圈定的Y4 陷落柱周邊漏失點較多，符合陷落柱規律；QF1、F24 斷層帶附近，漏失點較多，呈條帶狀分布，符合斷層發育規律。就完整塊段而言，平面上奧灰巖溶裂隙發育不均一。

5.2 剖面位置

漏失點進入奧灰深度分析，該工程奧灰段取得漏失點16 個，其中進入奧灰10 m 以內漏失點2個，占12.5%；其次是進入奧灰10~20 m，6 個，占37.5%；進入奧灰20~30 m 共6 個，占37.5%；進入奧灰30 ~40 m 共2 個，占12.5%。漏失層位進入奧灰10~30 m 數量多，占75%。

從漏失量來分析，小于10 m3/h 漏失點1 個，占6%；10~20 m3/h 漏失點8 個，占50%；20~30 m3/h 漏失點1 個，占6%；30 ~ 40 m3/h 漏失點2個，占13%；全漏失（＞72 m3/h） 漏失點4 個，占25%，見表2。

表2 漏失點進入奧灰深度/漏失量統計Table 2 Statistics of leakage and the depth of leakage point entering Ordovician limestone

續表

由表2 及圖9、圖10 可以看出，垂向上奧灰巖溶發育不均一，進入奧灰10~30 m 段巖溶裂隙相對較發育。

圖1 實際完成鉆孔平面布置Fig.1 Actually completed drilling plane layout

圖9 漏失點個數分布圖Fig.9 Leakage points number distribution

圖10 漏失量大小分布圖Fig.10 Leakage amount distribution

6 結 論

（1） 以邢臺礦西井首采面區域治理為例，對地面順層分支孔在奧灰注漿過程中漏失量的各相關因素進行了灰色關聯分析，經分析，該區域內漏失量與注漿段長度、漏失點進入奧灰深度、抽水洗井前后奧灰水位標高、抽水洗井前后奧灰水位差、抽水洗井水溫等因素的相關性均較差，其中抽水洗井后奧灰水位標高與漏失量相關性好于其他因素。經過抽水洗井后，奧灰含水層水徑流通道被疏通，觀測的奧灰水位更接近實際。

（2） 各水平分支孔在不同層段漏失量大小不同反映出奧灰巖溶發育在平面上和垂向上分布不均一。

（3） Y4 陷落柱外和QF1、F24 斷層帶附近漏失量比較大，呈條帶狀分布，符合陷落柱和斷層發育規律。