矿井充水水文地质论文

2022-07-03

摘要：通过对矿井的充水水源、导水通道以及影响矿井充水各种因素的全面分析，总结了本矿老空水和煤层顶底板含水层水是平煤四矿的主要充水水源，主要补给途径是裂隙通道，为矿井防治水工作开展及预防水害事故发生提供了重要的参考依据。下面是小编为大家整理的《矿井充水水文地质论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

矿井充水水文地质论文篇1：

唐家会矿区水文地质条件及矿井充水条件分析

摘要：唐家会矿区位于鄂尔多斯高原东北部，准格尔煤田中部，区内煤炭资源丰富。由于水文地质条件复杂，构造比较发育，给矿区安全生产带来风险。依据对矿区的水文地质条件分析，认为矿井主要充水水源为大气降水、第四系孔隙水、白垩系保安群孔隙裂隙水、石炭一二叠系砂岩裂隙水、奥陶系岩溶裂隙水。地下水补给来源以大气降雨渗入为主，地表水渗漏补给为辅。充水通道主要为断层、陷落柱以及导水裂缝带、煤层底板矿压破坏带和封闭不良钻孔。

关键词：水文地质条件；矿井充水条件；充水水源；充水通道

1.矿区概况

唐家会矿区位于鄂尔多斯高原东北部，准格尔煤田中部，井田为一不规则多边形，南北最长约8.5km，东西最宽约5.10km，面积约28.52km²。其中石炭系上统太原组、二叠系下统山西组为主要含煤地层，主采煤层为6号煤层。地形总体为北高南低，一般海拔标高为1220m～1300m，属于典型的黄土高原地貌。

2.地质概况

井田内大部被第四系覆盖，但在沟谷两侧及沟掌，亦有基岩出露，根据地形地质填图成果及钻孔揭露和岩煤层对比结果，井田地层由老至新有：奥陶系中统马家沟组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组、白垩系下统保安群、新近系上新统、第四系。

井田位于窑沟背斜的西翼，地层走向NNE，倾向NWW，为倾角<10°，一般为5°左右的单斜构造。在井田北部首采区发育有次一级的波状起伏，波幅最大30m，走向基本呈东西向稍偏南。利用地震模型正验、多重地震性属性综合分析得出井田内褶皱及断层较为发育，构造复杂。

3.水文地质条件

3.1主要含水层

根据含水层的岩性特征和储水空间的性质，单元内自上而下可划分为以下四大含水层：即第四系松散层潜水含水层；白垩系下统保安群孔隙、裂隙含水层；石炭系～二叠系砂岩裂隙含水层；奥陶系中统马家沟组岩溶裂隙含水层。

3.2地下水补给、径流、排泄条件

唐家会井田位于寒武系—奥陶系碳酸盐岩岩溶含水层系统天桥泉域的西北部，是一个完整独立封闭全排型的水文地质单元。井田位于东部黄河西岸3km～6km的泥沙充填带以西，构造裂隙、溶蚀裂隙发育，径流通道较为畅通，龙口水库和万家寨水库建成后水位抬升近8m，说明区内岩溶地下水有利于接受黄河地表水的渗漏补给。因此，本区地下水补给来源以大气降雨渗入为主，地表水渗漏补给为辅。

唐家会井田位于窑沟→龙王沟→黑岱沟南至榆树湾强径流带中，该径流带地下水流向自北东向南西，自北向南，水力坡度0.04‰～10‰左右，在龙口、河畔、天桥等处以泉群的形式排泄。

4.矿井充水条件分析

矿井充水因素是指煤矿开采过程中，各种来源的水通过不同的方式和途径进入矿井的过程，其特征由充水水源、充水通道和充水强度等因素所决定。

4.1充水水源

4.1.1顶板充水水源

据调查统计结果表明，唐家会煤矿6煤导水裂缝带发育高度为114.19m～624.00m，6煤距4煤28.05m～71.93m，距K8砂岩55.84m～133.96m，距白垩系底板202.60m～487.03m，距第四系底板378.85m～523.05m，在一盘区、二盘区西部、中部和南部部分地段导水裂缝带高度發育到白垩系、第四系甚至地表，其他地段导水裂缝带高度发育到白垩系与4煤之间。因此，一盘区、二盘区西部、中部和南部6煤顶板直接充水水源为大气降水、第四系孔隙水、白垩系保安群孔隙裂隙水和二叠系砂岩裂隙水；其他地段直接充水水源为二叠系砂岩裂隙水，间接充水水源为白垩系保安群孔隙裂隙水、第四系孔隙水和大气降水。

4.1.2底板充水水源

据调查统计结果表明，6煤底板标高+748.02m～+802.58m，奥灰水水位标高+869.5m～+871.5m，井田内6煤均位于奥灰水位以下，属带压开采。煤层底板隔水层厚度一般为33.69m～88.79m，承受的水压值为1.166MPa～1.930MPa，突水系数为0.020MPa/m～0.043MPa/m。因此，奥灰水为6煤底板间接充水水源，一般以断层破碎带导通奥灰水为主，如2014年5月28日井筒掘进揭露断层时发生突水，初期突水量达500m³/h，突水水源为奥灰水。

4.1.3采空区积水

根据调查资料，唐家会煤矿内没有老窑分布。但是随着生产的不断进行，工作面接近矿区边界时，煤矿要随时调查周边矿井的生产情况，防止其破坏保护煤柱或越界开采，防止周边老窑水对本矿井产生突水影响。

4.2充水通道

4.2.1断层

根据现有勘探资料，一盘区、二盘区内主要有井下揭露的40余条断层、三维地震精细解释的90条断层。一盘区、二盘区中西部DF2断层组和中东部DF11断层组含导水性强。

井下探放水钻孔资料显示，正常地段探放水钻孔的涌水量较小，而接近DF11断层时，探放水钻孔的涌水量明显增大，最大可达100m³/h。水质分析表明，距DF11断层越近，Cl^-、Na⁺含量及矿化度含量越高，接近奥灰水水质特征，这充分说明断层导通了6煤底板奥灰水。

因此，断层破碎带可成为上部白垩系志丹群孔隙裂隙水及底板奥灰水的充水通道，对矿井开采影响较大。

4.2.2陷落柱

根据以往资料，唐家会煤矿发育疑似陷落柱X1，物探显示陷落柱在煤层附近及奥灰地层低阻异常区明显，具有一定的含水性，可成为矿井的充水通道。因此，建议在煤层回采过程中应对陷落柱进行防治水工作。

4.2.3顶板导水裂缝带

6煤顶板导水裂缝带最大高度在114.19m～624.00m。一盘区、二盘区西部、中部和南部的部分地段沟通了第四系孔隙水、白垩系保安群孔隙裂隙水、二叠系砂岩裂隙水，其他地段沟通了二叠系砂岩裂隙水。

因此，一盘区、二盘区西部、中部和南部的部分地段第四系孔隙水、白垩系志丹群孔隙裂隙水、二叠系砂岩裂隙水通过导水裂缝带进入矿井，其他地段二叠系砂岩裂隙水通过导水裂缝带进入矿井。

4.2.4底板矿压破坏带

笔者采用以下底板采动导水破坏带深度的计算公式，计算了6煤底板采动导水破坏带。

计算公式：

h1=0.0085H+0.1665α+0.1079L-4.3579

式中：H—开采深度。选用各钻孔的统计资料；α—煤层倾角。煤层倾角一般地段为5°左右；L—工作面斜长。工作面斜长为240m。

根据上述经验公式计算，得出6煤底板矿压扰动破坏深度为25.88m～27.27m。由于6煤底板隔水层厚度为33.69m～88.79m，有效隔水层厚度则为7.15m～62.24m。

正常地段开采6煤时，突水系数小于0.06MPa，奥灰水将不会通过采动裂隙进入矿井；但由于构造部位有效隔水層厚度变薄，突水系数增大，且奥灰水与上部砂岩含水层存在一定的水力联系，构造地段可能通过采动裂隙增大断层带的破坏程度，对煤层开采产生奥灰水突水威胁。

4.2.5封闭不良钻孔

矿区内不同时期施工钻孔较多，钻孔封闭质量参差不齐，部分钻孔由钻孔底部至最上可采煤层顶板以上50m和孔口以下20m共2段用水泥砂浆封闭，其余地段用稠泥浆灌注。这些钻孔由于后期采动影响，尤其是冒落式采煤的影响，下段封堵区段有可能处于冒落带和导水裂隙带之中，失去阻水性能，钻孔即将会与上部含水层、破碎带相沟通，形成导水通道，积水在动压和静压的作用下造成采区上面旧采迹、含水层中存在的积水溃入井下，酿成水灾事故。

由于封闭不良钻孔在垂向上串通了多个含水层，所以一旦发生该类导水通道的突水事故，不仅突水初期水量大，而且有比较稳定的补给量。井田内及周边有50个揭露灰岩钻孔，白垩系孔隙裂隙水及奥灰水富水性强地段的钻孔应引起高度重视。

4.3矿井充水强度

4.3.1地表水充水强度

由于井田内沟谷发育，地表水季节性很强，旱季一般无水，在雨季大雨过后会形成短暂的洪水，很快就会变成溪流，对矿床充水可造成一定的影响。井田内部分地段6煤导水裂缝带发育至第四系及地表，在地面易产生塌陷。煤层的开采增加了矿井接受地表水补给的通道，大气降水经地面塌陷、地表裂缝直接泄入矿井。

4.3.2顶板含水层充水强度

①第四系孔隙水

6煤顶板与第四系底板距离在378.85m～523.05m，导水裂缝带发育高度114.19m～624.00m，第四系孔隙水部分地段为6煤直接充水含水层。第四系孔隙含水层富水性一般较弱，局部富水性中等。根据唐家会水井调查资料，涌水量为0.18L/s～29.63L/s。由于导水裂缝带部分地段发育到第四系孔隙含水层，在构造地段或导水裂缝带造成导水通道的前提下，第四系孔隙水对6煤的开采有一定的影响。

②白垩系保安群孔隙裂隙水

白垩系保安群孔隙裂隙水为6煤间接充水水源。虽然白垩系含水层富水性弱～中等，但由于6煤距白垩系保安群沙砾岩202.60m～487.03m，部分地段含水层在导水裂缝带范围内，对矿井充水影响较大。在断层带及富水性相对较好地段，煤层开采时矿井涌水量会增大。

③二叠系砂岩裂隙水

二叠系砂岩裂隙水为6煤直接充水含水层，由二叠系石千峰组、上石盒子组、下石盒子组和山西组砂岩组成。二叠系砂岩裂隙地下水的补给区位于井田外围基岩裸露地带，以及井田内沟谷基岩露头地段。因砂岩裂隙水汇水面积有限，补给条件差，含水层总体富水性弱，对矿井充水影响不大。在断层带、含水层厚度较大、富水性相对较好地段，煤层开采时矿井涌水量会增大。

4.3.3底板含水层充水强度

根据以往水文孔奥灰抽水试验统计结果表明，尽管奥灰水富水性弱～强，但奥灰水突水系数为0.020MPa/m～0.043MPa/m，正常地段回采6煤时底板突水危险性较小，但由于断层、陷落柱造成隔水层厚度变薄，增大了突水系数，且奥灰水与上部砂岩含水层在构造部位有一定的水力联系。因此，采动裂隙可增大断层的破坏程度，在构造地段奥灰水对煤层开采可造成突水威胁。

另据矿方提供的资料，2014年5月28日井筒掘进揭露断层时发生突水，初期突水量达500m³/h，水质分析表明为断层破碎带导通的奥灰水。

5.结论

经分析研究矿区6煤主要的充水水源有大气降水、第四系孔隙水、白垩系保安群孔隙裂隙水、石炭～二叠系砂岩裂隙水、奥陶系岩溶裂隙水；地下水补给来源以大气降雨渗入为主，地表水渗漏补给为辅；充水通道主要为断层、陷落柱以及导水裂缝带、煤层底板矿压破坏带和封闭不良钻孔。

白垩系孔隙、裂隙含水层富水性弱～中等，且部分地段已被6煤导水裂缝带沟通，对煤层开采有一定影响；区内6煤底板均位于奥灰水位以下，属带压开采区；6煤开采发生顶板突水和底板突水的可能性较大。

作者：谭海亮

矿井充水水文地质论文篇2：

平煤四矿充水因素分析及建议

摘要：通过对矿井的充水水源、导水通道以及影响矿井充水各种因素的全面分析，总结了本矿老空水和煤层顶底板含水层水是平煤四矿的主要充水水源，主要补给途径是裂隙通道，为矿井防治水工作开展及预防水害事故发生提供了重要的参考依据。

关键词：充水因素水文地质水源裂隙通道四矿

平煤四矿自1958年投产以来，随着生产规模不断扩大，现生产能力达280万吨/年。开拓方式为分水平上下山盘区式开拓，主采煤层为五（丁组）煤、四（戊组）煤、二（己组）煤及一（庚组）煤。采煤方法根据各煤层厚度，采用单一走向长壁式或倾斜分层走向长壁式开采。

1 矿井水文地质概况

四矿位于平顶山煤田东部水文地质单元，地表为一中部高，南北低的低山区。擂鼓台、小擂鼓台一线为近东西向分水岭，分水岭以南坡度较陡，以北坡度较缓，基本呈单面山地形。井田内无常年流水河流和水体，只有季节性沟流，以井田中部擂鼓台、小擂鼓台为分水岭，雨季汇集坡面水分别流向井田北部的汝河和南部的沙河。

其水文地质特征为：

①主要富水含水层中、上寒武系灰岩，露头区较小，大部分隐伏于第四系或二叠系砂泥岩之下，大气降水及地表水的入渗补给条件相对较差。

②地下水径流条件差，径流速度滞缓，循环深度较大，循环时间长，地下水补给量有限。

③矿井涌水量基本稳定，季节性变化不突出，矿井长期疏干排水，以消耗静储量为主。

2 充水水源

四矿的充水水源包括：大气降水、地表水、老空水及煤层顶底板含水层水。

2.1 大气降水

大气降水是地下水的主要补给水源之一，也是矿井充水的间接水源。区内属大陆性半湿润季风气候，雨季集中在7、8、9三个月，约占年总降水量的70%，大气降水补给地下水主要集中在夏秋季。

二、一（己、庚组）煤层底板主要充水含水层埋藏较深，被煤系地层与第四系地层覆盖，大气降水渗漏条件较差，通过上伏含水层越流补给水量有限。

由于井田范围内，煤层及其顶底板含水层埋藏较深，直接受大气降水的影响较小。大气降水与矿井涌水量关系不明显，大气降水仅为矿井充水的间接水源。

2.2 地表水

在矿井井田范围内有姚孟电厂拦灰坝、同家水库、贺家水坝等水体，汇水面积均较小，见表1。水体距煤层厚度均在600m以上，水体底部又有较厚的泥质沉积物，水体与煤层顶底板含水层间无水力联系，因此地表水体基本对矿井充水没有影响。

2.3 老空水

四矿自1958年投产至今，已有近50年的开采历史，结束的采区或工作面，在长期顶板滴淋水的补给下，产生了不同程度的积水，因此矿井各煤层上部的老空水对布置下部工作面时造成一定的威胁。近年来，老空水已经成为影响我矿安全生产的因素之一，自2010年至今进行了以下探放水工作：己15-23120风巷探放己16、17-23100采面老空水、丁56-19150风巷探放丁56-19130采面老空水、戊8-19070风巷探放戊8-19030采面老空水、己15-23160风巷探放己15-23140采面老空水、己16、17-231010风巷探放己16、17-21290采面老空水。在四矿未来几年的生产中探放老空水工作还将是防治水工作的重点之一。

另井田内共有小井8座，部分矿井有越层越界行为，也很难对其做定量分析，但由于目前矿井工程均布置在深部，小窑采空区水对矿井涌水量影响较小。

2.4 煤层顶底板含水层水

2.4.1 寒武系灰岩岩溶裂隙水

通过对含水层特征、补给、径流条件等综合分析及井下水文孔揭露表明，寒武系灰岩岩溶裂隙含水层，在井田深部，尽管岩溶裂隙发育程度和富水性相对较弱，但具有不均一性，局部有富水区的存在。

一5（庚20）煤层下距太原组L7灰岩和寒武系灰岩含水层，平均距离为5.1m和21.2m，由四矿和相邻二矿、三矿采掘揭露表明，寒武系灰岩水为矿井充水的主要水源，因此，在承压水区，以及铝土质泥岩隔水层较薄或构造裂隙发育地段，若导通与太原组灰岩含水层的水力联系，将对矿井充水产生较大影响。

二1（己16、17）煤层下距寒武系灰岩含水层平均距离为67.8m，四矿在开采二1（己16、17）煤层期间，在不破坏底板的情况下，一般构不成对矿井充水的影响。

2.4.2 太原组灰岩岩溶裂隙水

含水层主要由4～11层灰岩组成，其中，太原组顶部L2与底部L7两层灰岩，层位稳定，厚度相对较大，分别构成了二（己）煤段煤层底板直接和间接充水水源及一5（庚20）煤层顶底板直接充水水源。但据抽水试验资料和实际揭露，灰岩含水层含水性较弱。

2.4.3 五、四和二（丁、戊和己）煤段砂岩孔隙、裂隙水

煤层顶板均有砂岩孔隙裂隙含水层，构成矿井直接充水水源，据矿井生产实际揭露，煤层顶板砂岩，虽厚度大、且较稳定，但由于孔隙裂隙不发育，补给条件差，均为弱富水性，在采掘过程中，常以滴水、淋水的形式进入矿井，很少形成突水，只是在回采放大顶时，水量可能较大。

2.4.4 第四系冲积层孔隙水

井田内各煤层埋藏较深，煤层顶板上有较厚的砂质泥岩和泥岩隔水层，第四系冲积层孔隙水对各开采煤层充水均无直接影响。

3 导水通道

断层裂隙带、岩溶裂隙、井田内浅部废弃小窑和废弃的巷道及采动裂隙等，均构成老空、老巷积水及煤层顶底板含水层进入矿井的导水通道。

4 结语

本矿老空水和煤层顶底板含水层水是矿井充水的主要充水水源，也是矿井重要充水因素，裂隙通道为矿井涌水的主要补给途径。

为了以后更好的开展防治水工作和预防水害事故的发生，必须要坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”防治水方针，切实做好以下工作：

①四、五（丁、戊煤组）煤层。主要充水水源是报废工作面老空水与煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层水。老空水的充水原因主要是由回采放顶后导致顶板砂岩孔隙裂隙水下泄，进入采空区，汇聚面积可能随时间而增大，对下部工作面布置时产生一定威胁。煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层水可能随顶板裂隙或构造裂隙进入采掘空间，涌水量开始可能较大，随时间而减小，一般对矿井正常生产和安全构不成威胁。

②二（己组）煤层。主要充水水源是煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层水，其次为底板石炭系太原组灰岩水，老空水也是影响因素之一。煤层顶板砂岩水为弱富水性，补给条件差，局部有突水现象，但突水量小，对矿井安全构不成威胁。煤层底板直接充水含水层石炭系太原组灰岩岩溶裂隙水为弱富水性，局部富水，在承压水区，煤层底板隔水层较薄或构造发育地段，可能会产生突水，防治策略主要以疏水降压为主，并采取先探后掘。

③一5（庚20）煤层。直接充水水源为煤层顶底板太原组灰岩岩溶裂隙水，间接充水水源为寒武系灰岩水，顶板太原组灰岩岩溶裂隙水为弱富水性，局部富水，会随着顶板构造裂隙淋入、渗入采掘空间内。经分析和井下水文孔观测表明，深部底板灰岩岩溶裂隙发育程度逐渐减弱，补给条件与充水性相对较差，以静储量水为主。因此，矿井水的防治，主要以疏放降压为主，使采掘工作面不处于带压状态。

④坚持做好水文孔的长期观测，随时掌握水位及水压的动态变化特征，以便及时采取防治水对策。

⑤加强矿井各水平、采区排水设施的巡查检修工作，确保排水系统完善可靠，并及时完善各采掘工作面的排水系统。

参考文献：

[1]孙红伟.关于新铁煤矿矿井充水因素的分析[J].科技风，2010(23).

[2]孙红伟.新铁矿区矿井水文地质分析[J].价值工程，2011(03).

[3]孙红伟.断裂构造水及老窑积水区对生产矿井的危害及防治措施[J].科技风，2011(02).

作者：盛明明李全功

矿井充水水文地质论文篇3：

邹庄煤矿水文地质特征分析及矿井涌水量预测

摘要：文章利用邹庄矿井水文地质资料，对矿井水文地质条件进行了分析研究，采用解析法，预测主采煤层（3、7、8煤）开采过程中的矿井涌水量，同时采用水文地质比拟法，利用水文地质条件与该矿相似的桃园煤矿的资料，预测了该矿井开采过程中的涌水量，最后分析了两种计算方法的优缺点，选择比拟法作为开采防水设计的参考。

关键词：邹庄煤矿；水文地质；矿井涌水量；预测解析法；比拟法

涌水量预测是对矿井充水条件的定量评价，也是对矿井需要排出水量的估计。矿井涌水量的大小是反映一定条件下，矿井充水程度的定量指标，是井田开采设计中制定防治水方案的依据。

本文以邹庄煤矿为例，分别采用解析法和比拟法两种方法对该煤矿矿井涌水量进行预测，并对两种预测结果进行综合分析，从而寻找较符合本矿井实际情况的矿井涌水量，为今后防治水措施的制定提供依据。

1 井田概况

邹庄井田位于淮北市濉溪县南坪镇、双堆集镇，北距濉溪县50km，东北距宿州市25km。

井田内地势平坦，地形简单，地貌类型单一，主要为河间平地。区域地层从老到新发育有太古界-元古界，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界三叠系，新生界第三、四系。

2 井田水文地质条件

2.1 井田水文地质概况

根据地层岩石的含水条件、含水赋存空间分布，井田内可划分为新生界松散层孔隙含水层（组）、二叠系主采煤层砂岩裂隙含水层（段）、太原组及奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段）三类。

新生界松散孔隙含水层可细分为新生界第一、二、三、四共四个含水层组，除第四含水层组直接覆盖在煤系之上外。第一、二、三含水层（组）之间分别对应有第一、二、三隔水层（组）分布。它们主要由粘土、砂质粘土及钙质粘土组成，分布稳定，隔水性能较好。尤其是第三隔水层（组），以灰绿色粘土为主，单层厚度大，隔水性能良好，是区域内重要的隔水层。

二叠系砂岩裂隙含水层主要由泥岩、粉砂岩及砂岩组成，根据地层岩性组合特征及可采煤层赋存位置，该含水层可细分为：32煤顶底砂岩裂隙含水层，7、8煤顶底板砂岩裂隙含水层，10煤顶底板砂岩裂隙含水层三个含水层，对应各主采煤层砂岩裂隙含水层划分为四个隔水层：1～2煤隔水层段、4～6煤隔水层段、8煤下铝质泥岩隔水层段和10煤下海相泥岩隔水层段，它们隔水性能良好。

井田范围内，新生界第一含水层（潜水）以大气降水补给为主，水平径流补给次之，排泄方式为垂直蒸发、人工开采和河流排泄。第二、三含水层以层间径流为主，局部地方为越流补给。第四含水层及二叠系砂岩裂隙含水层、太原组及奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层均以层间径流补给为主。根据井田所在水文地质单元来看，井田潜水及深层地下水流向为西北-东南方向。

2.2 断层富水性

井田内共查明断层30条，其中正断层16条，逆断层14条。断层破碎带岩性以煤系泥岩及粉砂岩块为主，夹少量砂岩碎屑，所有钻孔穿过断层带时，均未发生漏水现象。从区域和邻近生产矿井来看，断层一般是富水性弱，导水性差。

3 充水因素分析

3.1 大气降水

大气降水为新生界松散孔隙含水层主要补给源。而邹庄井田范围内煤系地层含水层被巨厚新生界地层所覆盖，大气降水难以下渗至煤系含水层。另外，井田新生界松散含水层系统中下部广泛分布着一厚度大、隔水性能良好的第三隔水层，在该隔水层作用下，大气降水对煤系含水层无直接水力联系。

3.2 新生界松散孔隙水

新生界松散含水层系统下部第四含水层覆盖于煤系地层上部，特别是浅部地区，第四含水层通过基岩风化裂隙带将对煤系含水层产生一定补给量，另一方面，受煤矿开采影响，采空区塌陷裂隙带可能进入第四含水层中，从而加强第四含水层与煤系含水层之间的水力联系。因此，新生界松散含水层第四含水层与煤系含水层之间存在一定水力联系，该含水层为井田间接充水含水层。

3.3 煤层顶底板砂岩裂隙水

32煤层为邹庄井田主采煤层，在煤层开采过程中，受“上三带”与“下三带”作用32煤顶底板砂岩裂隙含水层将被导通，其中地下水将全部进入矿坑中，成为矿井直接充水水源。

同理，开采7、8煤过程中，7、8煤顶底板砂岩裂隙含水层中地下水将进入矿坑中，成为7、8煤层直接充水

水源。

3.4 石灰岩岩溶裂隙水

太原组和奥陶系石灰岩岩溶裂隙水在正常情况下，对开采10煤层无直接充水影响，但当遇到断层或陷落柱时，使煤层与灰岩“对口”接触或间距缩短时，可能对矿坑产生直接充水或使巷道产生“底鼓”，成为井田间接充水含水层。

3.5 断裂构造对矿产充水影响

井田内多数断层在天然状态下富水性弱、导水性差，当井巷工程施工穿过断层时，断层裂隙带地下水将进入矿井，水量不大。但由于破坏了天然平衡状态，使断层的导水性增大，若使主采煤层与富水层“对口”或“沟通”时，则有可能产生突水。

4 矿井涌水量计算

解析法是目前广为采用的矿井涌水量预测方法之一，其中以大井法应用最为广泛，该法是把矿区水平坑道系统所占的面积等价于一个理想的“大井”面积，整个坑道系统的涌水量就相当于“大井”的涌水量。

比拟法是根据已知水文地质参数的矿井涌水量，通过相似比拟关系，近似地推算相似水文地质参数矿井的涌水量，是矿井涌水量预测的一种近似方法。

4.1 解析法

4.1.1 公式选择：根据充水因素分析，井巷开拓时，主采煤层顶底板砂岩裂隙水将直接进入矿坑，煤层顶底板砂岩裂隙水是矿井的直接充水水源，当水位降至一水平-700m时，煤层顶底板砂岩裂隙水不具有承压性，此时地下水处于承压转无压水流状态，故采用以下公式进行矿井涌水量预测：

（1）

（2）

（3）

（4）

式中：

Q—矿井涌水量（m3/h）

S—水位降深值

K—渗透系数（m/d）

M—含水层厚度（m）

h0—含水层底板以上动水位高度，煤系砂岩水降至各煤层底板时，h0=0（m）

R—影响半径（m）

r0—“大井”引用半径（m）

R0—“大井”引用影响半径（m）

F—主采煤层面积（m2）

4.1.2 参数选取。根据《安徽省濉溪县邹庄井田煤炭勘探报告》，主采煤层渗透系数取K=0.0611m/d。

4.1.3 降深。水位降低值采用32煤和7、8煤顶、底板砂岩裂隙含水层静止水位标高与一水平开采标高（-700m）之差。根据勘探报告，32煤和7、8煤顶、底板砂岩裂隙含水层平均水位为15.27m。

邹庄井田水位降深值为：S=715.27m。

4.1.4 含水层厚度。根据勘探报告，主采煤层含水层厚度为31.86m。

4.1.5 其他参数：

（1）开采面积：本井田主采煤层82煤露头至32煤层-700第一水平面积为10.4km2。

（2）大井半径（r0）及影响半径（R）。

根据式（2）和式（3），得本项目大井半径r0=1820m，影响半径R=1768m，引用影响半径R0=3588m。

4.1.6 矿井涌水量估算。根据公式（1）计算得，本项目正常矿井涌水量为526m3/h。

4.2 比拟法

4.2.1 比拟条件：应用比拟法的前提条件是待测矿井与被比拟矿井的水文地质条件相似，且水文地质参数中存在着可用相同数学表达式描述的物理量。

邹庄井田与桃园煤矿相邻同属宿县矿区，两矿地质构造、煤层、矿床水文地质条件基本相似。因此，可利用桃园煤矿相关资料预测本井田矿井涌水量。

4.2.2 公式选择：根据周边矿井生产实践，本区矿井涌水量与开采区面积及水位降深关系密切，因此可利用桃园煤矿开采面积、水位降深资料，采用以下公式进行涌水量预测：

（5）

式中：

Q0—生产矿井实测矿井涌水量（m3/h）

S0—生产矿井水位降低值

4.2.3 桃园煤矿矿井涌水量：本文拟用桃园煤矿井1999～2005年矿井实际涌水量进行本井田涌水量预算计算。桃园煤矿的实测矿井涌水量情况见表1。

根据表1，桃园煤矿1999.1～2005.7年正常涌水量为320.5m3/h，最大涌水量为503m3/h。

4.2.4 参数选取：桃园煤矿井巷围圈面积为F0=6.34km2。一水平开采水位降深为S0=540m。

邹庄井田水位降深为715.27m，开采面积为10.4km2。

4.2.5 比拟法计算结果：根据比拟法公式，计算本矿井正常涌水量为472m3/h，最大涌水量为741m3/h。

5 结果分析

根据煤炭勘探报告及水文地质补充勘查报告，邹庄井田属Ⅱ类二型矿床。井田范围二叠系裂隙含水层裂隙不发育、富水性弱，补给条件差，处于封闭或半封闭的水文地质环境，地下水径流缓慢。根据淮北矿区开采经验来看，该含水层一般情况下对矿井安全生产不构成威胁。

解析法是基于稳定流理推导的地下水动力学计算公式，它要求含水层分布无限，且含水层地下水有比较充分的补给条件，最终可以达到补排平衡状态。而煤矿开采过程中矿井涌水量补给源为煤系含水层，该含水层补给能力有限，随着开采持续开采引起降落漏斗范围将不断扩大，解析法与实际情况存在一定偏差，因此解析法计算矿井涌水量与矿井实际矿井涌水量存在差值。

本文邹庄矿井渗透系数及含水层厚度均根据水文地质钻孔资料获得的是准确的数据，实际上受地层非均质各向异性影响，含水层渗透系数及含水层厚度并非固定不变的，特别是渗透系数随钻孔位置不同其数值也各不相同，而解析法计算中没有考虑这种情况，由此导致解析法计算矿井涌水量与实际矿井涌水量存在一定偏差。

桃园煤矿与邹庄井田距离较近，且二者处于同一个大的水文地质单元内，二者矿井涌水量具有一定的相似性，采用比拟法计算所得邹庄矿井涌水量更符合邹庄井田实际水文地质条件。此外，与解析法相比，采用比拟法计算可避免水文地质参数取值带来的偏差，进而减少了计算

误差。

结合周边其他矿井生产实际，一般而言，解析法（大井法）计算影响半径偏小，计算的矿井涌水量普遍偏大，而比拟法计算矿井涌水量与矿井实际涌水量相差较小，因此本文推荐采用比拟法计算的矿井涌水量作为邹庄矿井排水能力设计依据。

6 结语

解析法（大井法）预算矿井正常涌水量为526m3/h；比拟法预算矿井正常涌水量为472m3/h，最大涌水量为

741m3/h。矿井涌水量计算公式和参数选择合理，两种方法预算正常涌水量结果近似，符合本井田水文地质条件和实际水文地质资料反映的规律，但是由于比拟法计算结果更接近矿井实际情况，建议采用比拟法计算结果作为本矿井排水设计依据。

参考文献

[1] 王秀兰，等.矿山水文地质学[M].北京：煤炭工业

出版社，2007：128-153.

[2] 刘娟，杨国勇，等.新驿煤矿矿井涌水量预测[J].山

东煤炭科技，2008，（1）：74-76.