哈密大南湖西三井田水文地質(zhì)條件分析及井筒涌水量預(yù)測

袁偉航

（湖南省煤田地質(zhì)局水工環(huán)地質(zhì)勘探隊(duì) 湖南長沙 410014）

哈密大南湖西三井田水文地質(zhì)條件分析及井筒涌水量預(yù)測

袁偉航

（湖南省煤田地質(zhì)局水工環(huán)地質(zhì)勘探隊(duì) 湖南長沙 410014）

近年來，隨著社會(huì)與科技的進(jìn)一步發(fā)展，我國礦產(chǎn)業(yè)獲得了良好的發(fā)展，礦井?dāng)?shù)量不斷增多，礦產(chǎn)開采作業(yè)安全受到了人們的廣泛關(guān)注。此情況下，本文以哈密大南湖西三井田為例，對其井田水文地質(zhì)分析以及井筒涌水量預(yù)測進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，以期確保礦井作業(yè)安全與質(zhì)量，避免事故的發(fā)生。

哈密大南湖西三井田；水文地質(zhì)；涌水量；分析；預(yù)測

1 引言

在進(jìn)行礦井開采作業(yè)之前，要想確保整體礦井開采作業(yè)安全性與質(zhì)量，必須對相關(guān)井田井筒進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，這就需要布設(shè)一定的檢查孔，以此來對整體礦井的實(shí)際狀況進(jìn)行一定的了解與分析，并且還要依據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，將作業(yè)過程中可能會(huì)出現(xiàn)的問題與影響因素全部考慮在內(nèi)，為礦井作業(yè)安全提供堅(jiān)實(shí)的保障。

2 已完成工作量

本次共施工檢查孔6個(gè)，工程量1861.25m，（其中檢1、檢5、檢6兼作水文孔，工程量860.08m），抽水試驗(yàn)3層次。

各檢查孔實(shí)際坐標(biāo)及終孔層位見表1。

表1 檢查孔實(shí)際坐標(biāo)一覽表

3 水文地質(zhì)條件

3.1 含水層劃分

依據(jù)鉆孔揭露巖性特征及其富水性，井田內(nèi)煤系地層西山窯組自上而下分為二個(gè)含水層段。

（1）侏羅系中統(tǒng)西山窯組中段上部砂巖孔隙～裂隙中等含水層段（Ⅲ-1）

該含水層段為18煤以上砂巖、砂礫巖含水層段，鉆孔揭露地層厚度185.06～203.50m，平均厚度193.71m。由粉、細(xì)砂巖或中砂巖含礫石、泥巖及煤層等組成，地表巖石風(fēng)化，裂隙發(fā)育，含水層（砂巖、砂礫巖）厚度71.22～76.89m，平均厚74.99m，據(jù)鉆孔揭露0～150m左右深度范圍內(nèi)巖石風(fēng)化，裂隙發(fā)育，透水、含水性較好。

據(jù)檢1號孔抽水試驗(yàn)資料，水位標(biāo)高+433.06m，單位涌水量（q）為0.301L/s·m，滲透系數(shù)（K）0.306m/d，水質(zhì)類型屬 CL·SO4-Na·Ca·Ma型水，換算為鉆孔口徑91mm、抽水水位降深10m時(shí)，單位涌水量（q）為0.237L/s·m，為煤層頂板直接充水的中等富水性含水層。

（2）侏羅系中統(tǒng)西山窯組中段中部砂巖孔隙～裂隙含水層組（Ⅲ-2）

該含水層位于18煤以下，由泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)～中粒砂巖（含礫）、礫巖及煤層組成，鉆孔揭露地層厚度127.39～148.14m，平均厚137.56m，而砂巖含水層厚度18.32～25.47m，平均21.9m，砂巖厚度占地層厚度16%，砂巖上下均有較穩(wěn)定泥巖、砂質(zhì)泥巖隔水層，含水性較差。為煤層直接充水的弱富水性含水層。

本次檢5孔對西山窯組中段混合（兩個(gè)含水段）抽水試驗(yàn)資料：水位標(biāo)高 431.40m，單位涌水量（q）為 0.156L/s·m，滲透系數(shù)（k）0.111m/d。

本次檢6孔對西山窯組中段混合（兩個(gè)含水段）抽水試驗(yàn)資料：水位標(biāo)高 431.41m，單位涌水量（q）0.11L/s·m，滲透系數(shù)（k）0.07m/d。

根據(jù)抽水試驗(yàn)綜合判定，富水性弱，水質(zhì)類型CL·SO4-Na·Ca·Ma型水。

3.2 地下水補(bǔ)給、逕流、排泄

井田位于水文地質(zhì)單元的逕流～排泄區(qū)，地下水的補(bǔ)給主要源于大氣降水或冰（雪）融水，并經(jīng)地下沿地層長途運(yùn)移后而形成。亦有部分暫時(shí)性地表洪流可通過地表巖石風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙、巖石孔隙或其它途徑順地層滲入到地下，形成地下微承壓水。

由于本區(qū)氣候干燥，降水稀少，蒸發(fā)量大，且降雨多集中在高溫季節(jié)，故大部分降水被蒸發(fā)，只有少量降水滲入地下，故地下補(bǔ)給條件差。據(jù)檢查孔靜止水位標(biāo)高，檢1孔水位高于檢5、檢6孔，說明地下水的運(yùn)移方向沿基巖地層傾向，由南向北運(yùn)移。由于基巖孔隙、裂隙不發(fā)育，巖性多為泥質(zhì)巖類，滲透性極其微弱，徑流速度較遲緩，最終大部分地下水排泄出礦區(qū)。侏羅系中統(tǒng)西山窯組中段上部砂巖孔隙～裂隙中等含水層段（Ⅲ-1）與中部含水層段（Ⅲ-2）間隔有穩(wěn)定的泥巖、砂泥巖，基本無水力聯(lián)系。當(dāng)隔水頂板或底板巖性變化或構(gòu)造變動(dòng)，并使它們之間連通時(shí)，含水層承壓水位高的補(bǔ)給低的，不論其含水層埋藏的位置高低，兩者之間在一定條件下通過這種形式而發(fā)生相應(yīng)的水力聯(lián)系。

4 井筒涌水量預(yù)計(jì)

4.1 主、副斜井井筒涌水量預(yù)計(jì)

（1）當(dāng)掘進(jìn)18煤以上地層時(shí)

根據(jù)主檢1抽水試驗(yàn)資料，18煤以上地層含水層具中等富水性，三檢查孔中，18煤標(biāo)高最低為+289.0m，斜井按分段施工，水平投影長度15.0m計(jì)，巷道寬度5.8m，水位降至+289水平。采用大井法計(jì)算涌水量。

式中：a——為大井水平投影長度15.0m；

b——為巷道寬度5.8m；

r0——大井引用半徑5.92m；

K——檢1孔抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)平均值0.306m/d；

H——水位降至+289.0m的降深值取144.0m；

M——為含水層厚度取77.0m。

（2）掘進(jìn)18煤以下地層時(shí)

根據(jù)檢5、檢6抽水試驗(yàn)資料（二含水層段單獨(dú)抽水）判斷，18煤以下地層含水層具弱富水性，斜井按分段施工，水平投影長度15.0m計(jì)，巷道寬度5.8m，水位降至+170m水平。采用大井法計(jì)算涌水量。

式中：a——為大井水平投影長度15.0m；

b——為巷道寬度5.8m；

r0——大井引用半徑5.92m；

K——檢6孔抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)平均值0.07m/d；

H——水位降至+170.0m的降深值取261.5m；

M——為含水層厚度取25.0m。

4.2 措施立井井筒涌水量預(yù)計(jì)

（1）當(dāng)掘進(jìn)18煤以上地層時(shí)

利用主檢1抽水試驗(yàn)資料，18煤以上地層含水層具中等富水性，措施立井井徑凈寬4.0m，水位降至18煤頂板+300.0m。采用大井法計(jì)算涌水量。

式中：r0——大井施工半徑2.6m；

k——檢1孔抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)平均值0.306m/d；

H——水位降至+300.0m的降深值取131.5m；

M——為含水層厚度取77.0m。

（2）當(dāng)掘進(jìn)18煤以下地層時(shí)

根據(jù)檢5、檢6抽水試驗(yàn)資料（一、二含水層段混合抽水），18煤以下地層含水層具弱富水性，水位降至+170m水平。采用大井法計(jì)算涌水量。

式中：r0——大井施工半徑2.6m；

K——采用檢6孔抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)平均值0.111m/d；

H——水位降至+170.0m的降深值取261.5m；

M——為含水層厚度取18.0m。

4.3 回風(fēng)立井井筒涌水量預(yù)計(jì)

（1）當(dāng)掘進(jìn)18煤以上地層時(shí)

利用主檢1抽水試驗(yàn)資料，18煤以上地層含水層具中等富水性，回風(fēng)立井井徑凈寬5.5m，水位降至18煤頂板+292.0m。采用大井法計(jì)算涌水量。

式中：r0——大井施工半徑3.35m；

K——檢1孔抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)平均值0.306m/d；

H——水位降至+292.0m的降深值取139.5m；

M——為含水層厚度取77.0m。

（2）當(dāng)掘進(jìn)18煤以下地層時(shí)

18煤以下地層含水層具弱富水性，水位降至+170m水平。采用大井法計(jì)算涌水量。

式中：r0——大井施工半徑3.35m；

K——采用檢6孔抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)平均值0.07m/d；

H——水位降至+170.0m的降深值取261.5m；

M——為含水層厚度取25.0m。

4.4 井筒涌水量預(yù)計(jì)結(jié)果

（1）主、副斜井穿越18煤以上地層時(shí)，且水位降至+289水平時(shí)，按水平投影長度15.0m分段施工，其井筒涌水量為113.0m3/h；主、副斜井穿越18煤以下地層時(shí)，且水位降至+170m水平時(shí)，按水平投影長度15.0m分段施工，其井筒涌水量為19.0m3/h。

（2）措施立井井筒涌水量：水位降至18煤頂板+300.0m取89.0m3/h；水位降至+170.0m取19.0m3/h。

（3）回風(fēng)立井井筒涌水量：水位降至18煤頂板+292.0m取99.0m3/h；水位降至+170.0m取18.0m3/h。

5 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行礦井作業(yè)之前，必須在井田井筒處設(shè)置適宜的檢查孔，以檢查孔對整體作業(yè)環(huán)境進(jìn)行探查，并形成可靠的檢查孔資料，確保工作人員安全，最大限度的避免事故的發(fā)生，確保整體作業(yè)安全，為之后的礦井作業(yè)提供一定的參考與建議，促進(jìn)我國礦業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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TD742

A

1004-7344（2016）17-0153-02

2016-6-18

袁偉航（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事工程地質(zhì)勘探、礦產(chǎn)資源勘查工作。