陈四楼煤矿矿井涌水量分析及预计

冉德立，沈 冰

（河南煤业化工集团永煤公司陈四楼煤矿，河南 商丘 476000）

·技术经验·

陈四楼煤矿矿井涌水量分析及预计

冉德立，沈 冰

（河南煤业化工集团永煤公司陈四楼煤矿，河南 商丘 476000）

采用相关因素分析法及解析法对陈四楼煤矿矿井涌水量进行了分析预计，并结合矿井实际涌水量情况，得出该矿近年实际涌水量已平稳，矿井正常涌水量为951 m3／h，矿井最大涌水量为1 873 m3／h，该水量预计比较切合实际、结果可靠。

陈四楼煤矿；相关因素分析法；解析法；矿井涌水量

陈四楼矿区煤田地貌单元属于华北冲积平原东南边缘部分，位于次一级淮河冲积平原的北部，黄河故道大堤的南侧。永城背斜东北部砀山、邵山、喜山、马山、土山、周山及南部柏山一带寒武系、奥陶系地层及燕山期岩浆岩，以剥蚀低山残丘地貌形态孤立于平坦开阔的冲积平原之上。石炭和二叠系煤田被新生界第四系、上第三系松散沉积物全部掩盖。矿区内覆盖层厚度51．30～545．70 m，平均厚度312．97 m。这种变化规律受古地形、新构造运动强度与沉降幅度的制约，同时这些因素也控制了各含水层中地下水的补给、径流、排泄条件。全区地势西北高、东南低，最高点芒山标高+156．80 m，最低点沱河河床标高+26．00 m，地面标高一般为+28～+40 m。区内自北向南分布的河流主要有：王引河、沱河、浍河、包河等，皆属淮河水系。

1 原《陈四楼井田精查地质报告》矿井涌水量预计

原《陈四楼井田精查地质报告》对矿井涌水量进行了计算，考虑的含水层分别是上石盒子组裂隙含水层（Ⅱ1），下石盒子组裂隙承压弱含水层（Ⅱ2），山西组裂隙承压弱含水层（Ⅱ3），分别采用廊道法、比拟法和大井法对矿井涌水量进行了计算，矿井正常涌水量主要考虑煤层顶底板砂岩水，采用涌水量：三煤为619 m3／h，二2煤为275 m3／h，矿井正常涌水量为894 m3／h；加上预计太原组灰岩水突水量733 m3／h，矿井最大涌水量为1 627 m3／h。

2 相关因素分析法预计矿井涌水量

经过数十年的开采，陈四楼煤矿积累了大量的长期观测矿井水量的资料，是今后对全矿井及新采区进行预计涌水量提供可靠的依据。该矿自1997年建矿开始并进行煤炭开采以来，在2001年涌水量达到最低值，见表1。从此以后呈现出比较弱的上升，一直到不稳的趋势，见图1。随着开采强度与开采深度的增加，到一定程度时，矿井的涌水量就会趋于平稳。1997—2007年度矿井涌水量及原煤产量统计表见表1。

表1 1997—2007年度矿井涌水量及原煤产量统计表

图1 矿井历年的原煤产量、涌水量变化关系曲线图

由表1并应用计算机进行拟合计算，可得到矿井原煤产量与其平均涌水量的回归曲线及其回归方程为：

式中：

Q—涌水量，m3／h；

x—年度原煤产量，万t；

R—相关系数。

根据表1，式（1），可对今后矿井的正常涌水量进行预测，根据相关资料可预计出矿井在其后近10年内的原煤产量会在300×104～370×104t之间进行波动，根据上述的公式：

因此，通过计算，可预计矿井的正常涌水量Q= 951 m3／h。

但是根据在2002年所测的矿井涌水量的最大值为1 722 m3／h，而矿井正常的涌水量为872 m3／h，矿井的最大涌水量是正常涌水量的1．97倍，因此，矿井的最大涌水量预计为1 873 m3／h。

3 解析法预计矿井涌水量

根据2007年矿井涌水量观测资料，北十、北十二采区砂岩涌水量为60 m3／h，北二采区砂岩涌水量60 m3／h，北皮、北轨大巷涌水点115 m3／h，2301首采面涌水点122 m3／h，矿井涌水量为二2煤层顶、底板砂岩水和太原组灰岩水的混合水。2007年矿井总涌水量平均929 m3／h，其中二2煤顶、底板砂岩水涌水量为377 m3／h，太灰水稳定水量为452 m3／h，剩余100 m3／h涌水量为工作面底板加固钻孔出水及生产废水。

2007年10 月30日测量-440大巷北四水源孔水压为2．0 MPa，即水位标高H=-234．3 m，矿井灰岩的涌水量取-440 m水平的涌水量，即太灰水位下降至-440m时的水量，H2=-440 m。边界水位观2孔水位H0=-16．62 m。

利用承压水稳定流的公式：

即预计-440 m水平的灰岩稳定涌水量为879 m3／h，加上砂岩涌水量377 m3／h，全矿稳定涌水量为1 256 m3／h。

灰岩含水层最大涌水量取正常涌水量的1．75倍，-440水平的灰岩最大涌水量即为1 538 m3／h，加上砂岩涌水量377 m3／h，则最大涌水量为1 915 m3／h。

通过以上两种方法计算比较，结合矿井实际涌水量情况，近年实际涌水量已平稳，因此，第一种方法预计涌水量较为可靠，取951 m3／h为矿井正常涌水量，取1 873 m3／h为矿井最大涌水量，最大涌水量作为矿井设防涌水量。

4 矿井涌水量的结果综述

预计原矿井的正常涌水量894 m3／h，由上石盒子组裂隙含水层（326 m3／h）、下石盒子组裂隙承压弱含水层（291 m3／h）、山西组裂隙承压弱含水层（275 m3／h）3部分组成。实际目前矿井回采二2煤层期间涌水量为煤层顶、底板砂岩水和太原组灰岩水混合水及生产用水组成，底板灰岩水已成为矿井涌水量的一部分，所以原《陈四楼井田精查地质报告》对矿井开采期间的正常涌水量预计略偏小。

原《陈四楼井田精查地质报告》涌水量预计包括了由三煤组回采期间涌水量K5、砂岩涌水量（326 m3／h）与三2煤层顶底板砂岩涌水量（291 m3／h），总和为619 m3／h，对煤层顶、底板砂岩涌水量预计过高。实践证明，煤层顶、底板砂岩含水层的渗透性较差，径流滞缓，且补给量很小，富水性差。通过对永夏矿区葛店矿、车集矿开采三煤组实际开采情况了解，先期开采二煤组的过程中，也对三煤组砂岩水起到了一定程度上的疏放作用，根据长远规划十年内不开采三煤组，本报告对三煤组顶、底板砂岩水不再预计。

矿井正常涌水量为951 m3／h，矿井最大涌水量为1 873 m3／h，该水量预计比较切合实际、结果可靠。

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Analysis and Forecast on Mine Water Inrush of Chensilou Coal Mine

Ran De-li，Shen Bing

By using correlation factor analysis method and analytic method，Chensilou coal mine water inflow was analysed and forecasted，and combined with the actual situation of the mine water inflow，a conclusion is reached that the water inflow has been stable，normal water inflow of the mine is 951 m3／h，the maximum water inflow of the mine is 1 873 m3／h，the expected results is relatively practical and reliable．

Chensilou coal mine；Correlation factors analysis method；Analytic method；Mine water inflow

TD742

B

1672-0652（2013）09-0066-03

2013-06-20

冉德立（1978—），男，河南宁陵人，2011年毕业于河南理工大学，助理工程师，主要从事煤矿防治水工作（E-mail）randeli2012＠163．com