梅花井煤矿立井涌水量预计与实际涌水量观测结果对比分析

毛兴军

摘 要：按照《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ 213—90）要求，煤矿井筒开凿前需进行井筒检查孔地质工作，为井筒建设提供地质、水文地质、工程地质资料。井筒涌水量预计作为井筒检查孔的一个重要工作内容，一直以来受到建设单位和设计单位的重视。目前业内常采用大井法等解析计算方法来预计矿井涌水量，在此利用梅花井煤矿井筒开凿时的实际涌水量观测数据与预计结果进行对比分析，基本验证了大井法在煤矿立井涌水量预计时的适用性。

关键词：煤矿；涌水量；含水层；井筒

中图分类号：TD742 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.118

1 概况

为了查明梅花井煤矿进、回风立井井筒穿越段的地质、水文地质及工程地质情况，2008-10，结合前期勘探资料，开展了两条立井的井筒检查孔工作，预计了矿井涌水量，之后在立井施工过程中对井筒实际涌水量进行了观测。

根据检查孔揭露，立井井筒穿越的地层主要有第四系，侏罗系中统延安组、直罗组、安定组。通过详细分析，得到影响梅花井煤矿进、回风立井井筒施工的含水层依次为侏罗系上统安定组裂隙孔隙水含水层（组）、侏罗系中统直罗组裂隙孔隙水含水层（分上、下两段）、侏罗系中统延安组砂岩裂隙孔隙含水层（组）。

2 参数及涌水量的计算

利用井筒检查孔抽水试验资料，采用稳定流Dupuit公式法计算得到，侏罗系上统安定组裂隙孔隙含水层（组）渗透系数K=0.02 m/d，侏罗系中统直罗组上段裂隙孔隙含水层（组）渗透系数K=0.02 m/d，侏罗系中统直罗组下段裂隙孔隙含水层（组）渗透系数K=0.02 m/d，侏罗系中统延安组砂岩裂隙孔隙承压含水层（组）渗透系数K=0.01 m/d。稳定流Dupuit公式法计算公式为：

. （1）

. （2）

式（1）（2）中：Q为抽水孔涌水量，m3/d；K为渗透系数，m/d；R为影响半径，m；rw为钻孔半径，m；S为抽水试验水位降深，m。

采用以上公式得到渗透系数值，再运用大井法计算井筒涌水量：

.（3）

式（3）中：Q为大井涌水量，m3/d；H0为天然水柱高度，m；Hw为剩余水柱高度，m；F为钻孔分布范围所圈定的面积，m2；rw为大井的引用半径，m。

回风立井侏罗系上统安定组砂岩裂隙孔隙含水层（组）涌水量216.28 m3/d，即9.01 m3/h；直罗组裂隙孔隙含水层（组）上段涌水量517.68 m3/d，即21.57 m3/h；直罗组裂隙孔隙含水层（组）下段涌水量1 042.17 m3/d，即 43.42 m3/h；延安组砂岩裂隙孔隙含水层（组）涌水量31.25 m3/d，即1.30 m3/h。预计回风立井井筒总涌水量为75.31 m3/h。

3 实际井筒涌水量观测结果

在实际井筒掘进过程中，井筒累深102 m位置开始有涌水现象。

在穿越侏罗系上统安定组砂岩裂隙孔隙含水层（组）时，采用0.105 m3水桶测量，井筒102～103 m段平均涌水量4.4 m3/h，204.3～303 m段平均涌水量6.44 m3/h。

穿越直罗组裂隙孔隙含水层（组）上段时采用井筒容积法测水，井筒429.5～465 m段平均涌水量10.66 m3/h，井筒474.6～486 m段平均涌水量20.756 m3/h。

穿越直罗组裂隙孔隙含水层（组）下段时采用井筒容积法测水，井筒530.5～531.4 m段平均涌水量29.38 m3/h，井筒534～584 m段平均涌水量22.306 m3/h。井筒累深587.5 m时，平均淋水量为15.94 m3/h；622.9 m时，平均淋水量为25.43 m3/h；626.4 m时，平均淋水量为31.41 m3/h。

穿越延安组砂岩裂隙孔隙含水层（组）时采用井筒容积法测水，井筒累深633.5 m时，平均涌水量为14.5 m3/h；645.2 m时，平均涌水量为16.16 m3/h；659.0 m时，平均涌水量为20.4 m3/h；690.5 m时，平均涌水量为11.9 m3/h；704.5 m时，平均涌水量为28.3 m3/h；715.0 m时，平均涌水量为33.24 m3/h；732.5 m时，平均涌水量为33.4 m3/h；757 m时，平均涌水量为36.4 m3/h；764.5 m时，平均涌水量为27.316 m3/h；773 m时，平均涌水量为32.89 m3/h；782 m时，平均涌水量为21.929 m3/h。

4 对比分析

从以上井筒掘进过程中的实际涌水量观测结果看，侏罗系上统安定组砂岩裂隙孔隙含水层（组）段实测涌水量最大为6.44 m3/h，与计算得到的9.01 m3/h接近；直罗组裂隙孔隙含水层（组）上段涌水量最大为20.756 m3/h，与计算得到的21.57 m3/h非常接近；直罗组裂隙孔隙含水层（组）下段涌水量最大为36.186 m3/h，与计算得到的43.42 m3/h接近；延安组砂岩裂隙孔隙含水层（组）涌水量实际观测结果与计算得到的1.30 m3/h偏差较大。

根据实测资料分析，直罗组上段含水层段施工过程中进行了壁后注浆，因此在直罗组下段地层的施工过程中涌水量较小，与预测结果接近，但是在延安组段施工过程中主要由于上部直罗组下段含水层水以井壁淋水等方式混入，导致延安组段涌水量实测结果与计算结果存在较大偏差，但是总体分析认为，采用大井法计算立井井筒涌水量结果较为可靠，基本可以满足实际生产需要。

5 结束语

本文利用梅花井煤矿井筒检查孔采用大井法计算的回风立井井筒涌水量结果与实际观测结果进行了对比，对比得出二者基本一致。分析主要由于梅花井煤矿井筒涌水量预算时含水层水文地质条件的概化与实际情况更为接近，总体得出该方法在井筒涌水量计算时的可行性。

参考文献

[1]薛禹群.地下水动力学[M].第二版.北京：地质出版社，2005.

〔编辑：王霞〕