矿坑涌水量分析.pdf

文章编号 10045716 2006 01008902中图分类号 TD742 文献标识码B 矿坑涌水量分析 赵海清,李向国,李学勤 山西省第四地质工程勘察院,山西 长治046000 摘 要采用水文地质比拟法、 分析计算法等方法并通过类比水文地质条件,对沁水煤田某煤矿矿坑涌水量做了预测, 并通过综合分析最终确定矿坑系统最大涌水量。 关键词矿坑涌水量;水文地质比拟法;分析计算法 井田位于低中山区,局部发育陷落柱及弱导水性小断层,构 造条件中等。井田北侧及东南部虽有地表河流,但一般情况下与 深部煤层之间不存在水力联系。总的来说,矿坑充水条件一般较 简单,局部较复杂。关于此煤矿井筒涌水量已通过井筒检查孔做 过专门水文地质工作,并提交了有关成果。本次工作分别对3号 煤首采区及全区矿坑系统进行了涌水量预测。 1 矿坑系统涌水量 1. 1 计算方法与公式选择 根据区内首采区及全区的平面几何形态,并考虑预算的合 理性,分别按近似的矩形矿坑系统假想大井 , 采用水文地质比 拟法与分析计算法相结合,各选择不同的计算公式进行矿坑涌 水量的预算与对比。 水文地质比拟法计算公式 Q Q0 FS F0S0 1 Q Q0 F F0 S S0 2 Q KBP KBQ 0 P0 即富水系数法3 分析计算法计算公式 Q 1. 366K M 2S - M lg R0 r0 承压转无压水4 Q 2. 73K MS lg R0 r0 承压水5 式中Q 井田矿坑系统涌水量,m3/d; Q0 类比矿井矿坑涌水量,m3/d; F 井田不同预测区设计矿坑系统面积,m2; F0 类比矿井矿坑系统面积,m2; S 井田不同预测区矿坑排水设计平均水位降深,m; S0 类比矿井疏干水位降深,m; P 井田设计生产能力, t/d; P0 类比矿井目前生产能力, t/d; K 渗透系数,m /d; M 含水层厚度,m; R0 大井引用影响半径,m; r0 大井引用半径,m。 1. 2 类比矿井水文地质条件 利用水文地质比拟法预测矿坑涌水量时,以其相邻的A煤 矿作为类比矿井。该矿位于本井田东南约4km处,开采3号相 当于本区3号煤层。开采水平标高590m,据2002年武甲井田 勘探对该矿坑充水情况的调查资料,其已开采面积约500000m2, 年产煤2001年 26 104t,矿坑疏干水位降深为234. 25m,充分 含水层主要为矿坑之上的砂岩裂隙含水层。充水形式为沿岩石 裂隙渗出或流出及沿井筒流入。矿坑涌水量为400～600m3/d。 A煤矿与本井田水文地质条件基本相似,具有可比性。 1. 3 水文地质计算参数的确定 1渗透系数K据本区JC3、JC5孔抽水试验资料,山西组 及下石盒子组含水层渗透系数为0. 00345m /d。 2地下水位采用在上石盒子组下部止水的钻孔中所测山 西组、 下石盒子组含水层静止水位标高算术平均值做为预测矿 坑系统涌水量的水位标高。 3含水层厚度M采用各预测区内钻孔中开采后所形成冒 落导水裂隙带高度内砂岩厚度之和的平均值作为相应矿坑系统 涌水量预算的含水层厚度。首采区、 全区的M值分别为28. 76m 和24. 95m。 4冒落导水裂隙带高度Ht按坚硬岩石导水裂隙带经验 公式 Ht 100M 2. 4n 2. 1 11. 2 式中 Ht 冒落导水裂隙带高度,m; M 累计采厚,m; n 煤层采掘分层数区内3号煤层厚度较大, n值取 2 。 组成、 地层水酸碱度、 地层温度等等,这就还需要我们作进一步的 研究,做到室内和现场的统一。 参考文献 [1] 张金才,张玉卓,刘天泉.节岩体渗流与煤层底版突水[M ].北京地 质出版社, 1997. [2 ] 彭苏萍,孟召萍,王虎,马春丽,潘结南.不同围压下砂岩孔渗规律试 验研究[J ].岩石力学与工程学报, 2003. [3 ] 刘建军,刘先贵,曾流芳.低渗裂缝性储层渗透性能变化的动态模拟 [J ].辽宁工程技术大学学报, 2001. 总第117期 2006年第1期 西部探矿工程 WEST - CH I NA EXPLORATI ON ENGI NEER I NG seriesNo. 117 Jan. 2006 文章编号 10045716 2006 01009004中图分类号 TD83215 文献标识码B 潘三矿12113工作面缩小防水煤柱开采的可行性探讨 王 桦 1 ,周继生 2 ,施国栋 1 ,李运成 3 ,苏义国 2 1. 安徽建筑工业学院,安徽 合肥230601; 2.淮南矿业集团,安徽 淮南232001; 3.安徽理工大学资源与环境工程系,安徽 淮南232001 摘 要运用水文地质学的有关原理,通过对潘三矿12213工作面第一个切眼掘进中突水原因和12113工作面地质、 水文地质条件的分析,分析了12113工作面缩小防水煤柱开采的可行性,提出了工作面总体布局和回采方案。 关键词防水煤柱;涌水量;水文地质条件;突水系数;可行性 经统计,区内钻孔3号煤之上冒落导水裂隙带平均高度为 首采区88. 03m、 全长为77. 38m。 5设计矿坑系统面积F采用资源储量计算确定的各预测 区的面积。区内3号煤首采区面积为4692158m2,全区面积为 19300000m2。 6大井引用半径r0首采区及全区矿坑形态均为近似矩 形,假想大井引用半径按下例公式确定 r0ηa b 4 式中 r0 假想大井引用半径; a 矩形之长,m; b 矩形之宽,m; η 系统查表求得。 各预测区的r0值见表1。 表1 r0值计算表 预测区 矿坑系统形态ambmηr0m 首采区矩形3364. 541394. 281. 1621382. 44 全区矩形5497. 503510. 691. 182657. 42 7大井影响半径R按R 10SK计算确定。经计算,首 采区、 全区矿坑系统假想大 井影 响半径R值 依 次分别 为 171. 35m、209. 26m。 8大井引用影响半径R0按R0R r0予以确定。 9设计平均水位降深S采用各预测区内在上石盒子组下 部止水的钻孔中所测山西组、 下石盒子组含水层静止水位标高平 均值减去钻孔煤层底板标高平均值之差,作为相应矿坑系统的设 计疏干水位降深,其值在首采区为291. 73m,全区为356. 26m。 10本井田矿井设计生产能力P本井田矿井设计生产能 力为年产90104按每年生产330天计算,日产2727. 27t。 11类比矿井目前生产能力P0采用类比矿井 A煤矿 2001年的生产能力为年产26104 t 日产787. 88t。 12类比矿井疏干水位降深S0、 目前矿坑系统面积F0及矿 坑涌水量Q0采用前述对A煤矿的调查资料,类比该煤矿的矿坑 系统面积F0为500000m2,疏干水位降深为234. 25m,矿坑涌水量 为400～600m3/d。 1. 4 矿坑系统涌水量预测成果 矿坑系统涌水量预测结果见表2。 表2 3号煤矿坑涌水量预测结果表 计算公式 预测区涌水量 m 3 /d 首采区全区 水 文 地 质 比 拟 法 Q Q0 FS F0S0 最小 最大 1367. 45 2051. 18 3064. 77 4597. 15 Q Q0 F F0 S S0 最小 最大 4189. 03 6283. 55 19041. 06 28561. 58 Q KBP 最小 最大 1384. 61 2076. 92 分 析 计 算 法 Q 1. 366K M 2S - M lg R0 r0 1481. 542455. 90 Q 2. 73K MS lg R0 r0 1557. 222543. 15 平均1519. 382499. 53 建议值正常1709. 323830. 96 最大2051. 184597. 15 2 矿坑涌水量预测结果及原因分析 1矿坑系统涌水量采用水文地质比拟法与分析计算法进 行计算对比。从表2可知,其预测结果差别较大,其原因主要为 预算方法与计算公式适用条件的不同及计算参数精度在一定程 度上的影响。 2据井田水文地质条件分析,用公式1预算的结果偏 大,公式3、4、5的预算结果可能偏小,而公式2的预算 结果相对较为适合本井田的情况。故建议以水文地质比拟法公 式2对各预测区采用类比矿井矿坑涌水量的最小、 最大值分别 计算所得矿坑系统涌水量的平均值即首采区Q 1707. 38m3/d, 全区Q 3830. 96m3 /d 作为相应矿坑系统的正常涌水量,以类比 矿井涌水量最大值计算所得涌水量即首采区Q 2048. 86m3/d、 全区Q 4597. 15m3 /d 作为相应矿坑系统的最大涌水量。 总第117期 2006年第1期 西部探矿工程 WEST - CH I NA EXPLORATI ON ENGI NEER I NG seriesNo. 117 Jan. 2006