矿井生产对水文地质条件的改造.pdf

实践证明，瞬时最大涌水量只会出现在 含水层 带 被 揭 露时， 而不 会 出现在 含水 层被揭露 之后。 可是现 行涌水 壁 的预 测方 法 并 无一 种是用揭露 古水 层 带 时韵铺 水量 进 行预测的 。 矿井对 最 涌水量 要求必须有 一个 时段 概念 ①就矿井安 全而 言， 即使是 总 水量仅 数 个1 0 0 m。 的古 窿 水 ， 如果瞬时 涌水 量 很 大， 也可能 冲毁巷道 ，造成 人 员 和 财 产 损失’ ② 就排 水能 力而富 ， 即 使 年 平 均 涌水 量 不 大 ，若 某 日的平 均涌水量 超过 排水能力 就 可摧 毁泵 房， 造成淹 井事故 。 ． 2 矿井 年 平均涌水 量 虽 常馒 逐 年增 加 的， 可大多数淹井事救却不发出在矿井生产 即将结束之时，或者说超过预测值并且导致 淹井事故的最大涌水量，既 非 年 平 均最大 涌水量，叉不一定出现在荦平均穗承著最大 的那一年之 中， 即不一 定出现在 矿井 与含 水 层 带 有 效接触 面积最 太 的时候 。 3 矿 井涌水 量变化 的重要 原 因之 一， 在 于矿井生 产改变 了矿床 自然水文 地质条件 ， 并 与气候 变亿情祝 发生 密韧竞 例如 ， 云 贵 高原 的矿 ，1 由于地处 山区 雨 季 涌 水量 高于旱季羧惜至十数倍 可是般秘澳 5 方法 却l又都 不考 虑气 候 条件 的影朐， 。 不 是 用改变 了的、矿 井生产期 面I 临的 水文地 质条 件及 其 参数值 来 预测涌水 量，而 是 用改 变之前 、矿 床 自然 水文 地质 条件及 其参 数擅 来预 测涌水 量。它只考 虑地下水和地 表水，丽不考虑 大 气降水对矿井各个生产期的不同影响。 现行 矿井涌农 量预 测方怯 也 不考虑 矿井 生产所 造成 的通道条 件 变化情 况， 不考 虑也 不可 能确切得 知矿井 开发强 度将如 何变 化； 对井巷 系统 布置及施 工顺序 如何 回采工 艺 如 何顶 板管 理方法 如 何矿井开 发对 地面 的嚣 响如何等 、 即不 考虑也 不确切知 道 水文 地质条 件和矿井 空 间形态 如 何变化 也不管 下雨 与否雨量大小与分布怎样矿井对含 水层 带 的担露过程和对地下水的疏千过 程如何诵水量都是那么多。实质上，这样 做是把相对静止的矿床 自然水文地质条件与 不 断发展变 化 的矿 井 水 文 地 质 条 件混 为一 淡，把短 斯钻孔 抽 注 水试 验与 矿井长期 的疏 干 作用混 为一谈 ，把地 下空 间形态 固定 不变 的地下水运动状况与揭露古水层 带 过程 中 的地市 水运 动状 况混 为一谈。 这是不 能 真正 解决l 可题 的。 矿井 生产对 水文地 质条件 的改造 ，如疏 干作用使某些饱水带变成包气 带’岩石渗逢 系数大 幅度提高使 隔 水层变成 遂水 带}矿井 形态 的发 展使 矿 井 与水源 的距 离逐渐 缩短’ 矿区地面A营 率的变化改变地下径流率等， 不仅使矿床自然水文地质条件与矿井面临的 水文避馥条件不同，而且使决定矿床与矿井 自然水 文地 质条 件的 因素也有 所 区别。 固 体 矿产的并 发，可 引起地 下水 和 已采 矿体殛 矿 井围岩 发生变 化，并 导致水 文地质 条件 发生 变化t 矿 床 自然水 文地质 条件 虽是矿 井 水文 地质条 件 的基础 ，但前 者 由于受 到矿 产 开发 广 泛的适 用性。 ．． 鉴于多因子工程地质分折法初步建立， 考 虑的 因素还不够 完 善 如煤层赋 存 条件、 煤 的王程地质 特挂、 瓦斯 压力 、开采 方法 、 采动影响后的岩侣 和构造变异等工程和王程 地质因素的影响程度，尚未形成完整的评价 方 法 ，有待 今后进 一步 的总结归 纳。对 已 考虑到的正程地质因素，也还有去粗取精、 去l妫 存 真 由定性 到定量 的提 高过 程。 但愿 本文对 广大地质勘 撵工 作者 ，在 对煤层疆底 扳和 井巷 稳 定性 评 价 精起 刊抛 砖引玉 作 搠． 『 _ 一． ， 4 7 维普资讯 的影 响而不断 变化。这 种 改 造 过 程极 为复 杂， 改造 形式 除弹 性变形有 时能恢 复外， 绝 大多 数是 不可 逆 的， 因而 水文地质 勘探所 壹 明的矿 睐 自然水文地 质条 件，与矿 井生 产过 程 中面临的矿 井水 文地质条 件是不 一致的。 把两 者混淆 起来必然 导致工 作失误，这 在勘 探 队预测矿井 涌水量 时表 现突出。 2 矿井水 文地 质条 件受 矿产 开发的 影响 不断变 化，且 从矿 井建 设始 一直延 续到矿 井 结束生 产为止。 因而把 前 后 阶段对矿 井水 文 地质条 件的认 识等 同起 来，在 矿井生 产过 程中时有表现，这是某些淹井事故产生的重 要 原 因。 3 矿床 水文地质 勘 探只 能探 明矿井 水文 地质 条 件的最 初基 础，不能 探 明矿井 水文地 质条 件，所 以要 想掌握 矿井水 文地质 条 件， 就必须首 先 掌握矿 床 自然 水文 地质 条件。在 矿井建 成投 产后 ，既 要观 测、分析和 研究矿 井 建设对 矿床 自然 水 文 地 质 条件 改造的后 果 ， 又要 在 整 个 矿井生 产过 程中， 不断观 测 、分析和 研究生 产对矿井 水 文地 质 条件的 改造过 程和规 律 。 生 产矿井涌 水量 的大 小，取 决于矿 井形 态 水文地 质条 件和气候 的变化。 在这 兰种 不 断变化 的因素 中，矿井 形态的 发展与 化 起主导 作用 虽然矿球 自然 水文地 质条 件对 矿井受 水患威 胁的程 度具有 重要意 义，但是 根 据矿井对 富水层 带 的处 理，研 究矿 产 开发过 程所 I 起的 水 文 地 质 条件 变化对矿 井受水患威胁 即人为因素 的程度其有更 为 重要的 愈义。 矿井 设 计能否正 确预 测矿 井涌 水量， 决 定 于设 计对 矿井的形 态和 水 文地质条 件变 化 的预知程 度。 显然， 这 与矿井设 计、水文 地 质勘探精 度有 直 接关系。 水文地质 条件 ，它只能 提供满 足矿井 设 计要 求的韵 探报告， 探明程 度是有 限的， 更何况 地 下求 赋存形态 通常要 比矿 产形淼 复杂 ，故 而 水文地 质勘 探精度 就更 低。 因要 查清井田 中所有的裂 隙带以及 它们的 导 水性 几乎是 件 办 不到的事情 J岩 溶地层 的形 态不 等于岩 溶 空 间的形态 ，岩溶空 间形态 亦不一 定等于岩 溶水悻的 形态， 所 以 说 探明 了矿席 自然 水 文 地质 条 件并 不等 于择 明了地下水 的形态 ， 而对地下水形态的掌握不准刚正是触发突水 事故的主 因。 在矿 床 自然 水文地质 条 件复杂对 ，矿井 设计中的治水工程 如 河 床 改道、深降强 排、帷幕截流等 可 以决定水文地质条件的 变化过程，并可在建井过程中得到验证。但 在矿井生产过程中实施的 防治水工程 如对 地面 塌 陷和裂 豫 区莳 处理 矿柱 的留设 ，以 及 工业、 生活用 水与排 水系 统、水 利工 程等 的调整和布置 却不可能纳入矿井设计，这 也是矿井 水文 地质条件 变化 过程 不能通过 矿 井设 计而 预 粗的原 因。 矿井设 计 中的井巷 工程分两类 ① 具体 设计一先船开采地段的设计I③原则性设 计一接替 阶段 ，采 区和 水平的设 } 卜 口 实践 证明，原 则性 设计常常 会_突破 矿井设 计 中构 某 些原则 如果 区边界豹 变馥、 水平的 改 变 等 。 由于矿井 空同 形态的发 展变化过 程是 在 矿井生 产过程 中决定 的，故 其具有 很高的 随机 廿 。 再者 ，矿 井 空闻形态是 由井 巷、采 空 区和 由它们产生 的导 水空 间组成 ， 由于矿 井 围岩的破 坏规 律 的不 同， 即使采用 相 同的 回采工 艺流 程， 凰果她 质 条件 完全相 屙的矿 体 ， 在不 同 回采 速度下 ， 所 造成的围 岩导 水裂 隙 带的 高 1探 度也不 同 。 所 以， 根 据矿 井设 计 预铡 矿井 空 间形 态的变 化过程是 不可 能的。 由于矿 产开发奉 身 就是 在不 断 地 改 造 矿 床 自然 水文地 质条件 赖以存 在的地质 棒， 矿床勘探只能探明井田地质及矿床 自然 ‘ ’ 下转g i 页 4 8 维普资讯 古 制 蚀 面 图 2 充 填式 沉积 j 、 毒图 图 3 被剥蚀 后残 留下 的 保 留 沉 积示 意图 裂 断裂活 动 的同时， 沉积 作用近 于同步进 行 ， 所 以在 上盘 形 成的楔形 洼地 中沉积 了 比 下盘 更厚 的地 层。 在断裂上 盘尚 发育有两 条 次级 反向小 断 裂 及 一条 同向断裂． 其 切割 深 度及规 横均 较 主干断裂小，应属主干断裂A 低序次断裂。 2． 断裂的违． 质 意 艾晚古生 代， 华北 为 稳 定 的地台 医， 以往 ，没有 报 道过 此 时期存 在同生 断裂。一 般 认为，华 北 晚古 生 代地壳 运 动 以地台式 垂直 的振 荡运动 为主， 受这 种 思 想束缚 ，对存 在 于上古生界l申的 断裂 也认 为是燕 山期构造，而不作为晚古生代构造来 研 究。 对 于 同生 断裂 也认为是 中、新 生代 所 特 有 的构造， 在晚古 生代是不 存在 的。太原 盆 地所 揭示 的石 炭二叠 纪 同生 断裂 说 明，华 北 晚古生 代地 壳不仅 有垂直运动 ， 也有水 平 运动。 石 炭二叠 系是 华北地 区的主 要含 煤地 层 ， 在煤 田普 查 勘 探 以及采 煤过程 中，要 识 别这 种同生 断裂， 它可能是 含煤盆 地 的边 界，而与之共 存的低序次断裂刚控制煤层的 分布。 在 上盘贴 近 同生断裂处 ， 由于边缘相 的 碎屑 粒 度较 粗，可 能对成 煤不 利，但 边缘 相 过后煤 层 可能 增厚 。 上 接 第4 8 页 并使矿井空间不断地延伸和发扃同时也使 矿井面临的水文地质条件不断变化，使地表 水对矿 井 的威 胁程度 、大气 降水对矿井 的 影 响程度 、矿井涌 水量不 断变化 ，所 以，要 准 确地预 测未来矿 井的涌 水量， 在矿床 勘探和 矿 井设 计阶段都是 难于做 到的。 预 测矿井涌亦量 并非矿 区水文地质工 作 的 唯一和最 终 目的，还应 确保矿 井避免 水患 和 尽可能 减少 水封矿 区环 境的危 害，这 就不 仅要 深入研 究矿井诵 水量 变化 的原 理， 变矿 井捅 水量预 测为涌 水量设 计，而 且要把 矿产 开发和 矿 区环境 包括 矿 区水环 境 保护结 合 起 来。 参考文献 [ 中华 民共 和国 煤炭 部 煤 炭 安 全规 程 ， 煤炭 工亚 出版 社．1 9 8 6． 2] 朱启仁 注家察煤矿承文地质条 件厦矿 井涌农蛰预铡方 醯譬见．窜煤 田地质与封 掠岫， 1 98 3, 5 ． [8] 郑荣椿 云 南晚 二叠 、晚 三叠世 煤 田矿 井 涌水 量分析厦 诵 水量 预稠方 { 击， 水 文地 质 工 程地 质 。1 9 8 5 ． 5。 C4] 夏镛 华 一焦 作堞 田 矿 床充永 条 件及 地下 水防治建议， 煤田地酸与勘探 ．1 9 8 5 ，2 。 [5] 王 撮安 等 l画 采工作面 底扳 矿压 显现 规 律的研究，堞炭科学技术 ．1 9 8 2 ， 7。 31 维普资讯