动力学方法预算矿井涌水量讨论

2012-06-12崔德广

河南建材 2012年5期

崔德广

新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队（830009）

1 若干问题的讨论

矿井涌水量的大小不仅是对煤田建设进行技术经济评价、合理开发的重要指标，同时也是煤矿生产设计部门制定采掘方案、确定矿井排水能力和制定疏干措施的主要依据，所以正确地预计矿井涌水量是矿井水文地质工作的重要任务之一。

正确地预计矿井涌水量至今仍是一项复杂和困难的工作，其原因是∶1）人们对自然条件（地质、水文地质）认识有局限性。2）对开采活动引起地下水天然动态认识不足。3）地下水向井巷运动过程中，无论在空间上或时间上均呈现出复杂的运动，且在计算方法上常将自然条件理想化和简单化，因而影响计算结果的精度。

为了使预计成果尽量符合客观实际，这就要求矿井水文地质工作者,充分查明水文地质条件，正确分析采矿活动对矿井水文地质条件的影响，合理确定参数,选用适合各种条件的计算公式和方法，这样就有可能获得与实际涌水量较为接近的成果。

2 涌水量预算的计算过程及研究

通过新疆阜康市白杨河矿区预测其矿井涌水量，结合矿井实际水文地质条件，选用地下水动力学法加以详细论述及说明。

在利用地下水动力学预计矿井涌水量时，可将井筒巷道甚至整个矿井（采区或水平）视为不同类型的积水建筑物，因而也可用稳定流和非稳定流理论建立起来的方程预计矿井涌水量，该矿区抽水孔都为稳定流抽水，故在选择公式以稳定流公式作为依据。

2.1 含水层的边界条件

含水层的边界条件，是指含水层补给边缘（供水边界）和隔水边界的形态、空间位置及其水位高度。它对流入井巷的动力条件、水量大小及疏干难易都有直接影响[1]。计算是要求依据含水层的边界状况和性质（补给的或隔水的）来确定计算方案和公式。这些边界主要有:含水层与地表水的接触线；近煤层的含水层与强弱透水层或含水断裂带的接触界面；预测井巷与充水老空的接触线；含水层与弱透水层或隔水层的接触面等。根据构造和岩性不同，这些边界可以是直线的、弧形的、两条相交的及两条平行的等等。

2.2 公式的确定

1）井田+500水平矿坑涌水量（假定Ⅰ、Ⅱ井田同时建井开采时）

该矿区东侧白杨河为供水边界，西侧由于Ⅱ井田开采抽水故相当于隔水边界，选用边界条件的承压转无压井公式[2]∶

式中∶Q—井田（+500 m水平）矿坑系统预计涌水量（m3/d）；Kcp—平均渗透系数（m/d）；H—自+500 m水平起算的水头高度（m）；M—平均含水层厚度（m）;h—基坑水柱高度，当降至+500 m标高时h＝0；B—供水边界至隔水边界之距离（m）；b—大井中心至供水边界的距离（m）；r0—基坑引用半径,r0＝η(a、b为井田首采水平面积的周界，当b/a＝0.09时，查表η＝1.18）。

把所取参数代入公式①

计算结果 Q＝17420 .49（m3/d）。

2）井田+500水平矿坑涌水量（假定先开采Ⅰ井田，Ⅱ井田不开采时）。

水文地质条件∶东侧白杨河为供水边界，虽然天然状态下泉水沟为泄水边界,但当一井田开采排水，人工流场替代天然流场,则西侧演变为供水边界，选用两直线供水边界条件的承压转无压完整井公式∶

式中各参数的选定和上述（1）种情况相同，把以上参数代入公式②。

计算结果 Q＝35494 .17（m3/d）。

3 结果及评价

本井田+500水平不同边界条件下矿坑涌水量预算基础数据源于水文地质试验，相关统计数据程度可靠，参数求解依据稳定井流理论，故预算结果可供煤矿设计建设使用[3]。但不同的开采方式和疏干方法，其所揭露的含水层数目、范围及涌水量等也不尽相同，它将直接影响矿井充水程度和进水条件。因此，预测矿井涌水量时，必须考虑开采方法的影响。