发耳二矿水文地质特征及矿井涌水量预算浅析

(贵州省煤田地质局地质勘察研究院，贵州 贵阳 550081)

矿井涌水量是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标之一，关系到矿山的生产安全与成本，对矿床的经济技术评价有很大的影响；也是设计与开采部门选择开采方案、开采方法，制订防治疏干措施、设计水仓、排水系统与设备的主要依据。本文以发耳二矿为例，采用解析法，通过确定区内水文地质参数、水文地质模型等因素，对该井田(西井)矿井涌水量进行预测，为今后防治水措施的制定提供依据。

1 发耳二矿概况

贵州盘江恒普煤业有限公司发耳二矿位于贵州省六盘水市水城县城西南部。井田面积47.846 4 km2。井田总体上位于杨梅树向斜蓄水构造的西翼，区域内地形起伏大，地势总体东西部高，中部低，山体多与构造线一致，属中山地貌。区域水系属珠江水系北盘江流域。北盘江从井田中部穿过，流向从北向南径流，河床标高约+900 m，为当地最低侵蚀基准面，沿北盘江将井田划分为东井和西井。区内出露的地层由老至新依次为二叠系上统峨嵋山玄武岩组(P3β)、龙潭组(P3l)、三叠系下统飞仙关组(T1f)、永宁镇组(T1yn)、第四系(Q)。

本区含煤地层为龙潭组，本组厚410～430 m，平均419.28 m，为一套以陆相、过渡相为主的海陆交互相含煤沉积，以碎屑岩为主，夹少量泥灰岩及灰岩。区内含可采煤层18层，自上而下编号为：1、3、5-2、5-3、7、10、12、13-1、13-2、14、15-2、16、17、21、23-1、23-2、33、34煤层。其中17号煤为局部可采、不稳定煤层；3、5-2、7、13-2、14煤层为全区可采的较稳定煤层，1、5-3、7、10、12、13-1、15-2、16、21、23-1、23-2、33、34号煤为大部分可采的较稳定煤层。

2 井田水文地质条件

井田范围呈不规则形，总体地势东西部高，中部低，最高处位于井田西南部的猪老岩，标高+2 086.0 m；最低处位于北盘江河床(本地最低排泄基准面)，标高约+900 m；最大高差1 186.0 m；井田内自然斜坡对地表水排泄较为有利，含煤地层出露标高一般为+1 200 m。区内地下水的来源以大气降水补给为主，降水量及降水强度对地下水资源的补给起主要作用；含、隔水层的岩性、厚度和分布及地形地貌、岩层的节理裂隙发育程度、风化溶蚀强度、植被等影响着大气降水对地下水的补给。在地形、河流的影响下，区域内地下水主要沿局部分水岭，由两侧向中部北盘江汇流。

3 充水因素分析

3.1 主要充水水源

地下水：含煤地层的裂隙水为直接充水水源，据调查，进水方式以顶板淋水、滴水，底板渗水为主。另外，井田内主要含水层为永宁镇组中等至强含水层，但与含煤地层间有厚约150 m的飞仙关组隔水层相隔，对今后开采影响不大；下伏地层峨嵋山玄武岩组富水性弱，对今后开采影响亦不大。

地表水：井田内地表河流主要有北盘江及支流都格河、鸡场河，均切割龙潭组、飞仙关组、永宁镇组，流量随季节变化，雨季流量暴增，属山区雨源型河流。北盘江水量丰富，流量6 948.00 L/s(2009.5.1)。煤层开采以全部陷落法管理顶板，通过计算，矿井冒落带最大高度为95.0 m，导水裂隙带最大高度为285.0 m，故北盘江对矿井充水具有区域性，J7线至23线区间北盘江两侧范围内浅埋煤层的开采影响大，有引发矿井充水的可能性，并有可能导致矿井突水。故在该区域应预留防水保安煤柱，以防突水事故发生。

3.2 充水通道及方式

矿井充水通道主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主，规模一般不大，少量为断层、老窑巷道、岩溶通道导水，因此未来矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主，局部可能发生突水。

4 矿井涌水量预算

4.1 预算原则

因本井田未开采，故采用解析法对发耳二矿(西井)先期开采地段矿井涌水量进行预算。

预算标高：+850 m标高以上地段；

预算范围：东至北盘江保安煤柱、西至井田边界、南至J4勘查线、北以+850等高线为界；

静止水位标高采用西井各勘探钻孔静止水位观测平均值+1 153 m。

4.2 公式选择及参数确定

井田内北盘江横跨南北，从井田中部穿过，今后矿井开采，可将边界补给条件概化为直线供水边界，即矿井(西井)涌水量预算采用直线供水边界附近的稳定流潜水公式计算，表达式如下：

(1)

(2)

式中：Q为矿井涌水量(m3/d)；R0为稳定流边界类型条件系数；K为含水层渗透系数(m/d)，根据西井3个抽水试验钻孔资料，K=0.002 84m/d；H为潜水含水层的初始厚度(m)；S为降深(m)，本区第一开采水平为+850 m，作为矿床疏干基准面，以标高+400 m作为估算该地层涌水量的基准标高，经换算S=1 153-850=303 m，潜水含水层的厚度H=1 153-400=753 m；Rw为引用影响半径(m)，西井预算面积4.506 9 km2，计算范围呈不规则形，通过公式：计算得：引用半径r0=1 200 m，引用影响半径Rw=R+r0。影响半径=886 m，故Rw=2 086 m；b为井中心至边界的垂直距离(m)，由图1求得，b=1 360 m；

图1 矿井涌水量预算区域示意图

4.3 预算结果

矿井涌水量预算结果及选用参数见表1。

表1 矿井涌水量预算结果表

4.4 计算结果评述

本次利用解析法计算矿井涌水量，其参数采用钻孔实际抽水试验结果，基本上反映了含水层的富水性及导水性。采用公式也反映了未来矿井的涌水疏干模式及边界条件，计算结果反映了理论上矿床充水含水层的正常涌水量。

5 结语

本次利用解析法预算的矿井正常涌水量为12 250 m3/d，最大涌水量15 900 m3/d。矿井涌水量计算公式和参数选择合理，边界条件清楚，抽水试验取得的水文地质参数虽有一定的局限性，但总体认为计算方法正确，计算结果可信，可供矿山设计部门参考。