梅花井煤礦立井涌水量預計與實際涌水量觀測結果對比分析

毛興軍

摘 要：按照《礦山井巷工程施工及驗收規范》（GBJ 213—90）要求，煤礦井筒開鑿前需進行井筒檢查孔地質工作，為井筒建設提供地質、水文地質、工程地質資料。井筒涌水量預計作為井筒檢查孔的一個重要工作內容，一直以來受到建設單位和設計單位的重視。目前業內常采用大井法等解析計算方法來預計礦井涌水量，在此利用梅花井煤礦井筒開鑿時的實際涌水量觀測數據與預計結果進行對比分析，基本驗證了大井法在煤礦立井涌水量預計時的適用性。

關鍵詞：煤礦；涌水量；含水層；井筒

中圖分類號：TD742 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.118

1 概況

為了查明梅花井煤礦進、回風立井井筒穿越段的地質、水文地質及工程地質情況，2008-10，結合前期勘探資料，開展了兩條立井的井筒檢查孔工作，預計了礦井涌水量，之后在立井施工過程中對井筒實際涌水量進行了觀測。

根據檢查孔揭露，立井井筒穿越的地層主要有第四系，侏羅系中統延安組、直羅組、安定組。通過詳細分析，得到影響梅花井煤礦進、回風立井井筒施工的含水層依次為侏羅系上統安定組裂隙孔隙水含水層（組）、侏羅系中統直羅組裂隙孔隙水含水層（分上、下兩段）、侏羅系中統延安組砂巖裂隙孔隙含水層（組）。

2 參數及涌水量的計算

利用井筒檢查孔抽水試驗資料，采用穩定流Dupuit公式法計算得到，侏羅系上統安定組裂隙孔隙含水層（組）滲透系數K=0.02 m/d，侏羅系中統直羅組上段裂隙孔隙含水層（組）滲透系數K=0.02 m/d，侏羅系中統直羅組下段裂隙孔隙含水層（組）滲透系數K=0.02 m/d，侏羅系中統延安組砂巖裂隙孔隙承壓含水層（組）滲透系數K=0.01 m/d。穩定流Dupuit公式法計算公式為：

. （1）

. （2）

式（1）（2）中：Q為抽水孔涌水量，m3/d；K為滲透系數，m/d；R為影響半徑，m；rw為鉆孔半徑，m；S為抽水試驗水位降深，m。

采用以上公式得到滲透系數值，再運用大井法計算井筒涌水量：

.（3）

式（3）中：Q為大井涌水量，m3/d；H0為天然水柱高度，m；Hw為剩余水柱高度，m；F為鉆孔分布范圍所圈定的面積，m2；rw為大井的引用半徑，m。

回風立井侏羅系上統安定組砂巖裂隙孔隙含水層（組）涌水量216.28 m3/d，即9.01 m3/h；直羅組裂隙孔隙含水層（組）上段涌水量517.68 m3/d，即21.57 m3/h；直羅組裂隙孔隙含水層（組）下段涌水量1 042.17 m3/d，即 43.42 m3/h；延安組砂巖裂隙孔隙含水層（組）涌水量31.25 m3/d，即1.30 m3/h。預計回風立井井筒總涌水量為75.31 m3/h。

3 實際井筒涌水量觀測結果

在實際井筒掘進過程中，井筒累深102 m位置開始有涌水現象。

在穿越侏羅系上統安定組砂巖裂隙孔隙含水層（組）時，采用0.105 m3水桶測量，井筒102～103 m段平均涌水量4.4 m3/h，204.3～303 m段平均涌水量6.44 m3/h。

穿越直羅組裂隙孔隙含水層（組）上段時采用井筒容積法測水，井筒429.5～465 m段平均涌水量10.66 m3/h，井筒474.6～486 m段平均涌水量20.756 m3/h。

穿越直羅組裂隙孔隙含水層（組）下段時采用井筒容積法測水，井筒530.5～531.4 m段平均涌水量29.38 m3/h，井筒534～584 m段平均涌水量22.306 m3/h。井筒累深587.5 m時，平均淋水量為15.94 m3/h；622.9 m時，平均淋水量為25.43 m3/h；626.4 m時，平均淋水量為31.41 m3/h。

穿越延安組砂巖裂隙孔隙含水層（組）時采用井筒容積法測水，井筒累深633.5 m時，平均涌水量為14.5 m3/h；645.2 m時，平均涌水量為16.16 m3/h；659.0 m時，平均涌水量為20.4 m3/h；690.5 m時，平均涌水量為11.9 m3/h；704.5 m時，平均涌水量為28.3 m3/h；715.0 m時，平均涌水量為33.24 m3/h；732.5 m時，平均涌水量為33.4 m3/h；757 m時，平均涌水量為36.4 m3/h；764.5 m時，平均涌水量為27.316 m3/h；773 m時，平均涌水量為32.89 m3/h；782 m時，平均涌水量為21.929 m3/h。

4 對比分析

從以上井筒掘進過程中的實際涌水量觀測結果看，侏羅系上統安定組砂巖裂隙孔隙含水層（組）段實測涌水量最大為6.44 m3/h，與計算得到的9.01 m3/h接近；直羅組裂隙孔隙含水層（組）上段涌水量最大為20.756 m3/h，與計算得到的21.57 m3/h非常接近；直羅組裂隙孔隙含水層（組）下段涌水量最大為36.186 m3/h，與計算得到的43.42 m3/h接近；延安組砂巖裂隙孔隙含水層（組）涌水量實際觀測結果與計算得到的1.30 m3/h偏差較大。

根據實測資料分析，直羅組上段含水層段施工過程中進行了壁后注漿，因此在直羅組下段地層的施工過程中涌水量較小，與預測結果接近，但是在延安組段施工過程中主要由于上部直羅組下段含水層水以井壁淋水等方式混入，導致延安組段涌水量實測結果與計算結果存在較大偏差，但是總體分析認為，采用大井法計算立井井筒涌水量結果較為可靠，基本可以滿足實際生產需要。

5 結束語

本文利用梅花井煤礦井筒檢查孔采用大井法計算的回風立井井筒涌水量結果與實際觀測結果進行了對比，對比得出二者基本一致。分析主要由于梅花井煤礦井筒涌水量預算時含水層水文地質條件的概化與實際情況更為接近，總體得出該方法在井筒涌水量計算時的可行性。

參考文獻

[1]薛禹群.地下水動力學[M].第二版.北京：地質出版社，2005.

〔編輯：王霞〕