新疆拜城縣眾維煤礦礦井涌水量預(yù)測(cè)研究

祖虹

（新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局161隊(duì) 烏魯木齊 830009）

1 引言

煤礦山位于塔里木盆地北緣，天山褶皺帶南麓，庫(kù)車—拜城中新生代山前坳陷帶的中西部。塔里奇克組含煤巖系呈北東—南西走向，南東傾斜的單斜構(gòu)造。煤礦區(qū)地形起伏大，為侵蝕—?jiǎng)兾g中山地貌單元。區(qū)域水文地質(zhì)條件受控于區(qū)域構(gòu)造、沉積結(jié)構(gòu)、巖性組合及氣象水文因素的綜合作用。煤礦山井采A1煤層直接充水含水層為塔里奇克組裂隙承壓含水層（H5），其單位涌水量0.0022L/s·m～0.0038L/s·m，富水性弱，其在礦權(quán)西界的音西鐵熱克厄肯溝谷溪流地段，音1—1號(hào)鉆孔單位涌水量0.18L/s·m，富水性中等。

2 邊界條件

含煤巖系下伏黃山街組（T3h）多為泥質(zhì)膠結(jié)粉砂巖、泥巖，地層厚度266.85～457.35m，巖石致密，裂隙不發(fā)育，厘定為相對(duì)隔水層，故北部可視為近東西向直線隔水邊界。

礦權(quán)西界音西鐵熱克厄肯溪流可視為近于南北向的直線供水邊界，據(jù)此煤礦山水文地質(zhì)邊界為正交的供水與隔水邊界。

3 基礎(chǔ)資料

3.1 眾維煤礦山井采排水資料

歷經(jīng)多年井采，2850m水平～2193m水平，A1煤層（全層厚度0.91m～10.34m，21個(gè)控煤點(diǎn)，平均厚度5.13m）采空面積2.42km2,其中大多為包氣帶。井采揭露含水層（H5）面積呈長(zhǎng)條狀，寬度b≈70m、長(zhǎng)度a≈2550m、b/a≈0.028、γ0=2550/4=638m。

數(shù)年前礦山在2193m水平井采系統(tǒng)中部及西部轉(zhuǎn)褶地段做下山巷道至2050m標(biāo)高，現(xiàn)2193m水平排水量已包含兩處下山（2050m標(biāo)高）巷道滲流量，排水成果見表1。

歷年最大水量均值（11.6+8+8.6+7.8）/4=9m3/h；歷年平均涌水量（5.1+6.5+7.3+6.9）/4=6.5（m3/h）；流量變化系數(shù)η=9/6.5=1.38。

3.2 鉆孔抽水資料

收集利用鄰區(qū)鉆孔抽水試驗(yàn)成果見表2。

4 預(yù)測(cè)礦坑涌水量

4.1 預(yù)算范圍

為煤礦設(shè)計(jì)部門給定井田首采區(qū)先期開采地段，即2193m標(biāo)高至1800m水平（一水平）A煤組賦存地段。

4.2 預(yù)算方法

4.2.1 大井法

依據(jù)地下水動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定流理論，采用供水邊界與隔水邊界正交承壓轉(zhuǎn)無(wú)壓大井法。預(yù)算公式：

公式載于原長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院《專門水文地質(zhì)學(xué)》，1981年7月北京第一版P327表16-6，地質(zhì)出版社。式中：Q—預(yù)算礦坑涌水量（m3/d）；K—滲透系數(shù)（m/d）；H—承壓水自井底起算的水頭高度（m）；М—承壓含水層厚度（m）；h—?jiǎng)铀叨龋╩），當(dāng)水位降至預(yù)算水平，則h=0；ro—基坑系統(tǒng)引用半徑（m）；b1—基坑至隔水邊界之距（m）；b2—基坑至供水邊界之距（m）。

公式預(yù)算參數(shù)選?。?/p>

（1）滲透系數(shù)K

依據(jù)眾維煤礦2193m水平疏干的井采系統(tǒng)，b/a=0.028呈長(zhǎng)條狀，ro=2250/4=638（m），聯(lián)立 R=10s（k）1/2，K=0.732 Q㏒（Ro/ro）/（2H-М）М，解得K=0.267m/d，與周邊相鄰Zk5-2孔 K=0.0053 m/d，Zk3-1孔K=0.00061 m/d，三者平均值0.27291/3=0.091m/d。

（2）水位標(biāo)高及水柱高度

周邊鄰近鉆孔控制H5含水層靜水位標(biāo)高，即音1-1孔 2220.35m、Zk5-2孔 2211.77m、Zk1-2孔2203.30m、Zk1-9孔 2084.07m、，平 均 值 為2179.87m。水柱高度H=2179.87-1800=379.87m。

（3）含水層厚度M

取鉆孔揭露H5含水層的編錄成果，即粗粒相真厚度平均值46.50m。

（4）引用半徑ro

將采用的數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算正常涌水量：

最大涌水量：Qmax=2170×1.38=2994.6≈2995m3/d≈125m3/h

4.2.2 采空區(qū)面積比擬法

依據(jù)井采現(xiàn)狀，參照《礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算規(guī)程》（DZ/T0342-2020）附錄A采空區(qū)面積比擬法。

KF=Qo/Fo則Q=KF·F=QoF/Fo

式中：KF-面積系數(shù)（m/d）；F-擬開采疏干的面積（m2），2.03km2=2030000m2；Fo-已知礦井實(shí)際開采疏干的面積（m2），60m×2250m=153000m2；Qo-已知礦井實(shí)際排水量，6.5 m3/h×24h/d=156 m3/d。

4.3 涌水量預(yù)算結(jié)果評(píng)述及相關(guān)情況說(shuō)明

大井法基于對(duì)周邊邊界條件的概化，采于隔水與供水邊界正交的承壓轉(zhuǎn)無(wú)壓完整井公式，計(jì)算參數(shù)采用周邊鄰近勘查資料，另將2193m水平含水疏干區(qū)段假定為理想大井，解得K值亦用于1800m水平涌水量預(yù)測(cè)。

基于主采煤層在井田西部產(chǎn)狀陡傾，不適合綜采，未來(lái)井采1800m水平，井田西部陡傾斜地段對(duì)音西鐵熱克尼肯溝小股水流而論，陡傾段相當(dāng)于礦井的防水保安煤柱。

眾維煤礦山西偏北緊鄰音西鐵列克厄肯煤礦山，其勘探報(bào)告預(yù)算2098m水平涌水量1324.38 m3/d（即55.2 m3/h），該礦現(xiàn)最低開采水平2293m標(biāo)高，正常涌水量38 m3/d（即1.58m3/h），最大涌水量41 m3/d（即1.70m3/h）。

眾維煤礦范圍西北角地段火燒層為地質(zhì)歷史時(shí)期已熄滅的燒變巖段，緊鄰燒變巖段的采空區(qū)屬包氣帶，即使雨洪期有水流進(jìn)入，其后自然滲透于地層粗粒相巖層中，該地段與現(xiàn)井采系統(tǒng)相距約900m，對(duì)眾維煤礦井采無(wú)影響。

5 結(jié)論

比擬法預(yù)測(cè)結(jié)果與大井法較為接近，且略小于大井法，確保安全而論采用大井法結(jié)果，1800m水平正常涌水量2170 m3/d（即90 m3/h），最大涌水量2995 m3/d（即125 m3/h）。

今后井采中嚴(yán)格遵照《煤礦地質(zhì)工作規(guī)定》及《煤礦防治水細(xì)則》，加強(qiáng)礦井地質(zhì)及礦井水文地質(zhì)工作，積累井采地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，確保安全高效生產(chǎn)。