邢東礦9號煤層充水條件分析及涌水量預測

和曉明

冀中能源股份有限公司邢東礦 河北 邢臺 054000

引言

煤礦井下排水系統是煤礦安全生產的重要影響因素，井下涌水分析預測關系著煤礦排水、治水系統的設計與改進，對于煤礦開采方案也起著一定限制作用，因此礦井涌水精確分析至關重要[1]。邢東礦現開采能力為150萬噸/年，主要開采煤層為2#、2下、6#、7#、8#、9#號煤層。目前邢東礦已進入9號煤層第3 水平的開采，因其開采深度的逐年增加，水治理難度越來越大，水害問題影響著煤礦高效生產[2]。結合礦井開采經驗，對影響煤礦高效生產的水害問題進行分析，綜合分析9號煤層充水條件，并對9號煤層涌水量進行預測。其充水條件分析及涌水量預測對邢東煤礦未來采區防治水措施的制定提供依據[3]。

1 9號煤層水文地質分析

邢東礦9號煤層水源主要是大泉排水，自然形成補給、徑流、排泄的獨立水文體系，井田西側為一奧灰水分水嶺，奧灰巖溶極為發育，形成盆地水文地質情況。

1.1 區域含水層及其特征

此區域含水層主要包括松散巖類孔隙含水巖組、碎屑巖類裂隙含水巖組、碎屑巖夾碳酸鹽巖類裂隙含水巖組和碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組，其主要水文特征如下所述：

（1）松散巖類孔隙含水巖組

主要由第四系全新統沖積、洪積物砂礫石組成，富水性因地而異。據正益井田內甘草嶺村3號民井，井深30m，水位埋深27m，水位標高+1297.35m，水量不大，僅能滿足村民生活用水，其富水性受季節性控制，雨季稍強，旱季較弱，礦化度0.5g/L，水溫11℃左右。

（2）碎屑巖類裂隙含水巖組

主要為二疊－三疊系的一套陸相碎屑巖沉積，以風化裂隙水和構造裂隙水為主。據邢東礦井田內ZK1號水文孔抽水試驗資料，單位涌水量為0.00064L/s.m，滲透系數為0.0011m/d，富水性弱，水化學類型為HCO3-Na型。

（3）碎屑巖夾碳酸鹽巖類裂隙含水巖組

主要由石炭系上統太原組砂巖、石灰巖組成。富水性取決于巖溶裂隙的發育程度。據邢東礦井田內ZK1、ZK2、ZK4號水文孔抽水試驗資料，單位涌水量在0.00098-0.00380L/s.m之間，滲透系數為0.0016-0.0077m/d，富水性弱，水化學類型多為SO4·HCO3-Ca·Mg·Na。

1.2 區域隔水層及其特征

（1）由變質巖形成的碳酸鹽巖溶含水層的隔水基底。

（2）由泥巖、鋁土質泥巖、砂質泥巖等組成，區內厚度18.0～37.5m，平均25.03m，透水性差，為奧陶系中統巖溶含水層與上覆含水層之間的良好隔水層。

（3）由具塑性的泥巖組成，呈層狀分布于石炭、二疊系各砂巖或灰巖含水層之間，使上下含水層間的垂向水力聯系受阻，可視為相對隔水層。

1.3 地下水的補給、徑流、排泄條件

（1）巖溶補充地下水依靠降雨以及地下水流作用于巖層裸露區域，徑流依靠其巖層地質組成，排泄依靠涌水及工農業使用的形式。

（2）砂巖補水靠降雨及巖層裂隙水，徑流較短，排泄依靠泉水形式或補充其他巖層。

（3）松散巖類含水層依靠降水滲入補水以及礦井排水，通過下游河流徑流完成排泄。

2 9號煤層涌水量預測

目前礦井涌水分為上組煤涌水和下組煤涌水兩部分。上組煤涌水主要為采空區涌水，總涌水量約為370m3/h；下組煤正常涌水量1568m3/h，最大涌水量1635m3/h，主要為掘進、采掘工作面涌水及井下出水點涌水為主，涌水水源主要為頂板K2灰巖水及底板奧灰水。礦井總涌水量約為1938m3/h見表3。

礦井開采9號煤層，實際生產能力1200kt/a，正常涌水量1568m3/h（37632m3/d），最大涌水量1635m3/h（39240m3/d）。

現根據本礦富水系數比擬法預算當礦井生產能力達到核定生產能力1500kt/a時的礦井涌水量：

利用公式：

由此預算，當開采9號煤層生產能力達到1500kt/a時，礦井涌水量正常48384m3/d，最大涌水量50451m3/d。

3 結束語

根據邢東礦實際生產條件，通過對9號煤層現場實測和理論計算的方法，從9號煤層充水水源和充水通道兩方面對9號煤層的充水條件進行了分析研究，同時結合歷史涌水數據，對9號煤層涌水量進行合理預測，確定當開采9號煤層生產能力達到1500kt/a時，礦井涌水量正常48384m3/d，最大涌水量50451m3/d。為邢東礦9號煤層礦井水害防治工作、保障井下安全生產奠定了理論基礎。