矿坑涌水量预测失误的原因分析

邬晋莒

（山西煤炭运销集团店上煤业有限公司，山西 晋城 048400）

引言

煤矿矿坑涌水量预测是矿井设计、煤矿防水等工作的重要一环，在实际工作中由于涌水量预测失误和对矿井水文地质条件的误判造成矿井水害事故的案例屡见不鲜，要准确对矿坑涌水量进行预测，首先必须清楚造成矿坑涌水量预测失误的原因究竟有哪些，方能有的放矢，有效避免事故重演。

1 矿坑涌水量预测方法

矿坑涌水量预测通常按计算模型可分为非确定性统计模型、确定性模型、混合性模型。非确定性统计模型包含比拟法、Q－S曲线方程法、回归方程法等；确定性模型包含解析法、数值法、水均衡方程法等［1］。针对现有的煤矿地质报告、水文地质类型划分报告、水文地质补充勘探报告，90%采用了非确定性统计模型中的比拟法，比拟法成为了最为常用的预测方法，以山西某煤矿采用比拟法预测矿坑涌水量为例，对矿坑涌水量预测失误的原因进行剖析。

2 矿井主要构造及水文地质条件

1）构造。某矿位于山西省东南部，矿井地质构造以南北向发育的向背斜为主，西部发育有一条较大的断层，断距约200m。

2）矿井水文地质条件。与矿坑涌水量有关的含水层有第四系松散沉积物孔隙潜水含水岩组、二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水岩组、二叠系下统下石盒子组、山西组砂岩裂隙含水岩组、石炭系上统太原组砂岩、灰岩岩溶裂隙承压水含水岩组，下覆奥陶系中统灰岩岩溶承压水含水岩层由于水头高度低于15号煤层底板，对矿坑充水无影响，不作考虑。

第四系松散沉积物含水层分布较少，主要沿少数较大沟谷底部分布，含水岩性主要为全新统及上更新统砂、砾石层与亚砂土层，厚度变化较大，在0～15m之间，中更新统及坡梁地带的上更新统地层一般为透水不含水层或弱含水层，地下水位埋深在0.78～7.45m之间，富水性一般为弱～中等；上石盒子组在区内出露较普遍，主要分布于地势较高的各个山梁及周围，厚度一般在180.45～220.45m，含水层岩性主要为中、细粒砂岩。据抽水试验资料，上石盒子组基岩风化带含水层涌水量为1.260 3L／s；二叠系下统下石盒子组平均厚度为80.21m、山西组平均厚度为51.14m，主要岩性为泥岩夹砂岩及煤层，主要含水岩性为中、细粒砂岩，为区内主要可采煤层3号煤矿坑的主要充水来源，含水岩组除浅层风化带外，裂隙一般不发育，所以一般富水性弱；石炭系上统太原组井田内太原组地层埋深数十米至300余m。厚度为99.25～139.11m。含水层岩性以灰岩为主，砂岩次之，水位标高917.15～958.18m，富水性具有不均匀特点。据太原组抽水试验资料，钻孔单位涌水量 0.063 1～0.065 0L／（s·m），渗透系数为0.130 2～0.156 1m／d。

3 矿井涌水量预测

按照有关规定，要求矿井每两年作一次水文地质分类报告，每个工作面采掘前要求用瞬变电磁进行水文地质补充勘探，根据2012年矿井水文地质类型划分报告、资源储量核实地质报告及水文地质补充勘探，报告引用了2009－2011年段15211工作面（井田中部）矿井涌水量实测资料，矿井正常涌水量为29.3m3／h，最大涌水量为39.1m3／h，采用比拟法预测15号煤层西部15101工作面矿坑涌水量最大为51.04m3／h，正常涌水量为38.25m3／h；根据2013－2014年2月实际采掘时矿坑涌水量，正常矿坑涌水量约92.8m3／h，最大矿坑涌水量约107.9m3／h，预测偏差达两倍以上，矿井水泵接近极限能力方能满足排水要求，给矿井排水带来了较大难度。

4 造成预测失误原因分析

2009－2011年矿井掘进的15211工作面位于矿井中部的背斜西翼，接近背斜轴部，2013－2014年实际生产的15101工作面位于向斜的轴部附近，15号煤层直接充水含水层为其上的灰岩、砂岩，而顶板灰岩、砂岩富水性明显受构造控制。15211工作面在背斜西翼，接受东侧补给，由于在地下分水岭附近，补给量有限，因此涌水量偏小，实际涌水量也证明了这一条，概化模型为单向补给模型。在15101工作面附近形成了东、西两面汇水，向南径流的富水区段，因此富水性必然会增加，实际涌水量达到了15211工作面的两倍以上，其概化模型应为双向补给模型［2］。

5 结语

矿坑涌水量预测失误的主要原因：对矿井水文地质条件的认识不足是造成预测失败；由于水文地质条件不清、边界条件判断失误造成水文地质模型的概化建立不当，水文地质参数的选取不妥，引起涌水量极大偏差。因此在进行水文地质比拟法计算和运用时，即使在同一矿井也必须保证比拟段与预测段水文地质条件相似，开采条件一致，否则必然引起预测的失误或偏差。

［1］ 房佩贤，卫中鼎，廖资生.专门水文地质学［M］.北京：地质出版社，1996.

［2］ 魏可忠.矿井水文地质［M］.北京：煤炭工业出版社，1991.