煤礦水文地質勘探中群孔抽水試驗的應用

摘要：近年來，經濟的發展帶動著煤炭的開采量不斷增大，深度開采已經成為煤礦企業開采的主要方向。煤礦的地質結構相對復雜，因此，在開采前要用科學的方法進行一定的地質勘測，對所開采煤礦的水文和地質情況有一定的了解，才能使開采工作順利進行。本文就介紹了煤礦水文地質勘探中群孔抽水實驗的運用。

關鍵詞：煤礦；水文地質勘探；群孔抽水實驗

現代經濟社會的發展，對煤炭的需求不斷增大，我國淺部的煤炭資源已經枯竭，因此煤炭開采的深度逐漸加大，深度開采已經成為今后煤炭開采的主要方向。有些煤礦企業的地質條件相對復雜，在開采過程中，就會使煤礦表現出其高溫、高滲透、高地應力的特點，含水層突涌水已經成為了影響煤礦企業開采的重要原因。如果發生含水層涌水現象，必然會造成一定的經濟損失和人員傷亡，所以在開采煤礦前，對其進行水文地質勘探有著重要意義。

一、 煤礦企業水文地質特征

對煤礦企業的水文地質特征有一個基本的了解，可以制定清晰的群孔抽水實驗的方案和具體實施步驟，為順利開展群孔抽水實驗奠定基礎。

某煤礦區域內沉積巖發育，但是其形成和蘊藏的條件受區域地層、區域構造、地形及地貌等綜合控制，在井筒施工中容易發生較大涌水，為防水工作帶來了較大困難。影響該煤礦主要開采煤層的地下水主要有十、十四灰巖及奧陶系灰巖含水層。在十七煤層的底板構造地段間接充水水源（十三、十四灰巖及奧陶系灰巖）可轉化為直接充水水源，十三或十四灰巖含水層出水能力中等，而奧陶系灰巖含水層出水能力極強。

二、 群孔抽水實驗的分析

（一）實驗作用

煤礦企業開采前對煤礦的水文地質進行勘探是必不可少的，利用群孔抽水的方法對煤礦的水文地質進行勘探更是具有大作用。首先，可以增加對要開采地區水文地質的了解。有些地質復雜的區域，在開采前如果沒有進行群孔抽水實驗，對區域的水文地質情況不了解，不僅加大了開采工程的難度，還容易造成安全事故，進行群孔抽水實驗可以對開采地區了解的更多，利用實驗獲得相關的數據，為制定開采方案提供依據；其次，可以提供更多關于涌水量的信息。群孔抽水實驗可以在一個主孔內抽水，在其周圍設置若干個觀測孔觀測地下水位，再通過計算取得相應的涌水信息，為開采人員提供數據支持，做好涌水事故的控制措施，一旦發生涌水現象可以及時解決，減小事故損失；最后，群孔抽水實驗還有利于尋找更多的水源信息。煤礦在開采過程中需要大量的水源，如果開采地區的地下水資源不足夠多，就可以利用群孔抽水實驗中獲取的水源信息找到礦坑水，給水源做補充，這樣不僅可以滿足煤礦的開采工作，還減少了對地下水的消耗，避免對周圍居民的生活用水造成影響。

（二）實驗過程

試驗方法：目前在對煤礦水文地質情況勘探進行群孔抽水實驗，一般都采用穩定流試驗方法。此方法流量較大、時間較長，可以對煤礦開采區域含水層的水文地質條件充分了解。還要用泰斯及雅各布等公式對抽水孔和觀測孔半徑、影響半徑、滲透系數等相關數據進行計算。

根據當前水動力學的相關原理和群孔抽水實驗承壓水滲透系數以及影響半徑，都可以用公式計算，公式為： ，

其中，K——滲透系數m/d；R——影響半徑（m）；r——孔徑（m）；M——含水層厚度（m）；S——水位降深（m）。

此次試驗中選擇了5個放水孔，放水孔的平均放水量為每小時423.63平方米，各個觀測孔降深的情況見表1。

表 1 群孔抽放水試驗各觀測孔降深

實驗開始后，抽水孔開關開到最大，利用觀測孔不斷對水位觀測，并詳細記錄水位信息，實驗結束，將抽水孔開關關閉，觀察每一個觀測孔水位恢復的情況，并詳細記錄。

實驗結果：根據觀察所記錄的數據發現，實驗剛開始時抽水量有比較大的波動情況，在實驗后期抽水量明顯趨于穩定，而且觀測水位變化也較小。經過群孔放水試驗后，奧灰、十三、十四灰各自形成較為穩定的降深，另外，放水孔經過一段時間后，十三、十四灰均有不同程度的降深，也進一步證明了十三、十四灰含水層與奧灰含水層存在著斷裂構造，有一定的水力聯系，在一定條件下會引起地下水位發生巨大變化。水位觀察記錄的數據還體現出奧灰含水層的水位相對穩定，并且變化不是很大。水位監測數據顯示地下水位是從西向東逐漸降低的變化形式，這就表明了地下巖溶水的流經方向是自西向東呈現扇形分布結構，水位的梯度變化也逐漸減小，水流逐漸趨向于平穩，巖溶水動力條件相對減弱。

三、結語

中國煤礦資源雖然總量較多，但人口基數較大，煤炭的人均占有量就較少，深部開采煤礦就成為主要的開采方向。煤礦地質的不同，對開采的安全性造成一定的影響，因此加強煤礦企業開采前的水文地質勘探工作是非常重要的。實驗表明，群孔抽水技術對煤礦水文地質的勘探起到很大的作用，應該在煤礦水文地質勘探工作中廣泛使用。

參考文獻：

[1]劉明，張林華.煤礦水文地質勘探中群孔抽水試驗的應用初探[J].華夏地理，2015，（6）：89-90.

[2]董一鵬.煤礦水文地質勘探中群孔抽水試驗的應用研究[J].能源與節能，2016，（2）：6-7，23.

[3]張江濤.煤礦水文地質勘探中群孔抽水試驗的應用研究[J].城市建設理論研究（電子版），2016，（14）：2222-2222.

作者簡介： 吳威（1983.11—），遼寧義縣，助理工程師