礦井水文地質(zhì)類型劃分的幾點(diǎn)探討

徐在雄

（欽州礦務(wù)局 稔子坪煤礦，廣西 欽州 535038）

《煤礦防治水規(guī)定》要求，礦井每3年要對(duì)本單位的水文地質(zhì)情況進(jìn)行研究，編制礦井水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告，由此重新確定本單位的礦井水文地質(zhì)類型。因此，分析和研究本礦井的地質(zhì)及水文地質(zhì)情況就成了礦井水文地質(zhì)類型劃分或重新確定的重要工作和前提條件。對(duì)本礦的水文地質(zhì)情況以及防治水情況了解得越全面，分析得越透徹，研究得越清楚，則礦井的水文地質(zhì)類型劃分得越準(zhǔn)確。

礦井水文地質(zhì)類型的劃分是在系統(tǒng)整理、綜合分析礦床勘探和礦井生產(chǎn)建設(shè)等各個(gè)階段所獲得的水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是一個(gè)資料收集、系統(tǒng)整理、科學(xué)分析的系統(tǒng)工程；其格式和內(nèi)容及要求都在《煤礦防治水規(guī)定》中作出了明確規(guī)定，在此不再一一復(fù)述。本次主要是就礦井在水文地質(zhì)類型的劃分當(dāng)中必須注意的幾個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)，結(jié)合自己在礦井水文地質(zhì)類型重新確定過(guò)程中的體會(huì)作初步探討和總結(jié)。礦井水文地質(zhì)類型劃分的關(guān)鍵性指標(biāo)論述如下:

1 含水層的單位涌水量及其可比性問(wèn)題

含水層的富水性是研究礦井水文地質(zhì)條件的一個(gè)重要參數(shù)。而含水層的富水性是由鉆孔的單位涌水量（q）決定的，因此，含水層的單位涌水量非常重要，它是劃分礦井水文地質(zhì)類型的一個(gè)指標(biāo)之一。含水層的富水性與鉆孔單位涌水量和水文地質(zhì)類型劃分類別之間的關(guān)系如表1所示。

表1 單位涌水量與含水層富水性和礦井水文地質(zhì)類型相互關(guān)系表

由上表可知，含水層的鉆孔單位涌水量（q）非常關(guān)鍵，它決定了含水層的富水性和礦井的水文地質(zhì)類型。

評(píng)價(jià)含水層的富水性，進(jìn)而劃分礦井的水文地質(zhì)類型，鉆孔單位涌水量是以抽水鉆孔的口徑為91mm、抽水水位降深10m為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的；若鉆孔口徑、水位降深與上述不符時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行換算后再確定鉆孔單位涌水量，否則不具有可比性。我國(guó)各個(gè)礦井在抽水試驗(yàn)時(shí)，由于各自所具備的條件不同，故抽水孔的口徑和水位降深往往與上述規(guī)定不一致，這就需要進(jìn)行單位涌水量的換算。單位涌水量的換算方法是:先根據(jù)抽水時(shí)涌水量Q和水位降深S的數(shù)據(jù)，用最小二乘法或圖解法確定Q=f（S）曲線，根據(jù)Q—S關(guān)系曲線確定水位降深10m時(shí)抽水孔的涌水量，再用下面的公式計(jì)算孔徑為91mm時(shí)的涌水量，最后將涌水量Q91除以10便是調(diào)整后的單位涌水量（q）。

式中，Q91，R91，r91——孔徑為91mm的鉆孔的涌水量、影響半徑和鉆孔半徑；

Q孔，R孔，r孔——孔徑為r的鉆孔的涌水量、影響半徑和鉆孔半徑。

在換算公式中，如果礦井沒(méi)有以孔徑91mm進(jìn)行過(guò)抽水試驗(yàn)，也就無(wú)法知道孔徑為91mm時(shí)抽水的影響半徑，則上述的公式無(wú)法使用，怎么辦？為了保證單位涌水量（q）具有最大程度上的可比性，稔子坪煤礦的做法是:用孔徑100mm的實(shí)際抽水影響半徑作為孔徑91mm的影響半徑（在一般情況下，抽水孔孔徑相差不大時(shí)，在同一地點(diǎn)做抽水試驗(yàn)的影響半徑往往差別很?。@樣就可以運(yùn)用公式換算水位降低10m、孔徑為91mm的涌水量了。

單位涌水量（q）經(jīng)過(guò)換算之后，參考前表，就可以確定礦井的水文地質(zhì)類型。

2 礦井老空水積水量的計(jì)算問(wèn)題

煤礦老空水是礦井發(fā)生突透水的重要充水水源，也是礦井防治水的重點(diǎn)部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，老空水事故約點(diǎn)水害事故的80%以上，因此，如何較準(zhǔn)確地計(jì)算采空區(qū)的老空水積水量就顯得尤其重要。

生產(chǎn)中的礦井或多或少都存在采空區(qū)和采空區(qū)積水，有的還存在小煤窯老窯積水。一般來(lái)說(shuō)，礦井采空區(qū)的位置和范圍比較容易確定，但采空區(qū)的積水量往往不容易準(zhǔn)確計(jì)算，這涉及到采空區(qū)的給水性問(wèn)題（給水性是指巖石在重力作用下能自由流出一定水量的性能）。稔子坪煤礦計(jì)算采空區(qū)積水量的方法是:在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)先確定部分采空區(qū)的給水率（給水率是采空區(qū)積水量與采空體積的比率），再由點(diǎn)到面，運(yùn)用確定的給水率計(jì)算各采空區(qū)在疏排水點(diǎn)水位線以下部分的積水量。下表是稔子坪煤礦部分采空區(qū)給水率的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表。

表2 稔子坪煤礦部分工作面采空區(qū)給水率統(tǒng)計(jì)表

各個(gè)礦山的采空區(qū)給水率往往不相同，同一礦山的給水率在不同的地段和不同的采煤方法下也有差異。一般來(lái)說(shuō)，頂?shù)装鍨閳?jiān)硬巖層時(shí)采空區(qū)的給水率較高，頂?shù)装鍨檐浫趸驑O軟弱巖層時(shí)給水率較低；煤層采厚大時(shí)給水率較高，采厚小時(shí)給水率偏低；刀柱式和長(zhǎng)壁式采煤方法所形成的采空區(qū)給水率也不盡相同。這就要求各個(gè)礦山根據(jù)自身的實(shí)際情況，在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中總結(jié)和統(tǒng)計(jì)有代表性的采空區(qū)給水率，以便于較準(zhǔn)確地計(jì)算整個(gè)礦山的采空區(qū)積水量，從而指導(dǎo)礦山的防治水工作。

3 礦井涌水量和礦井突水量的含義以及相互關(guān)系問(wèn)題

礦井某個(gè)涌水點(diǎn)的涌水量是指含水層或含水體中的水經(jīng)過(guò)一定的充水途徑或通道通過(guò)該地點(diǎn)進(jìn)入采掘系統(tǒng)或在用巷道系統(tǒng)空間的水量。礦井總涌水量其實(shí)就是進(jìn)入采掘系統(tǒng)或在用巷道系統(tǒng)（生產(chǎn)系統(tǒng)）的所有涌水點(diǎn)涌水量的總和，它包括采空區(qū)出水量或泄水量、礦井歷年各個(gè)疏排水點(diǎn)的涌水量，以及礦井各個(gè)突水點(diǎn)的突水量等。而礦井突水量是指含水層或含水體中的水突破隔水體而突然進(jìn)入采掘系統(tǒng)空間的水量。礦井突水時(shí)具有突然性，往往也具有一定的水壓，突水量一般較大，很容易造成水災(zāi)。因此，突水量必然作為礦井水文地質(zhì)類型的劃分指標(biāo)之一。

含水層或含水體中的水通過(guò)隔水體而進(jìn)入采掘系統(tǒng)空間的水量不一定都是突水量。例如，在頂板覆巖中存在松散含水層但已進(jìn)行了先疏后采的工作面，往往在工作面的回采過(guò)程中頂板產(chǎn)生少量的滴淋水或者滲透水（疏排后頂板含水層的殘存積水），但是由于這樣的頂板滲透水早已處于可預(yù)測(cè)的范圍之內(nèi)，水量有限，而且沒(méi)有突然性，也沒(méi)有水頭壓力，不會(huì)影響安全生產(chǎn)，故這樣的涌水量不應(yīng)算作礦井突水量。再如，在已經(jīng)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行疏排水或者抽放水的前提下，靠近采空區(qū)邊緣布置采掘工作面時(shí)，采空區(qū)中的殘存積水往往會(huì)緩慢滲透流入采掘工作面；但這樣的水量小，也不存在水頭壓力，更沒(méi)有突然性，不影響礦井的安全生產(chǎn)，這樣的采空區(qū)滲水量不應(yīng)算作礦井突水量，而應(yīng)該歸入礦井正常涌水量的一部分。稔子坪煤礦歷年來(lái)都是把先疏后采的工作面所產(chǎn)生的少量滲透水當(dāng)作工作面的正常涌水量，而不認(rèn)為是礦井突水量。

某個(gè)工作面的突水點(diǎn)一旦產(chǎn)生，其突水量往往變化波動(dòng)較大，其中最大的涌水量峰值就是該點(diǎn)的最大突水量。最大突水量是決定礦井最大涌水量的重要因素之一。而當(dāng)一個(gè)突水點(diǎn)的水量經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的觀測(cè)并已證實(shí)是處于某一個(gè)較穩(wěn)定的流量（或者流量越來(lái)越小），并且是處于安全狀態(tài)的前提下，該突水點(diǎn)在以后產(chǎn)生的涌水量就構(gòu)成了礦井的正常涌水量（前提是對(duì)突水點(diǎn)采取疏排水而不封堵）。另一方面，礦井歷年來(lái)產(chǎn)生的各個(gè)疏排水點(diǎn)，其涌水量一般比較穩(wěn)定，它們是礦井正常涌水量的最重要的組成部分。但在歷年的疏排水點(diǎn)中，當(dāng)某個(gè)舊的疏排水點(diǎn)由于充水水源或者充水途徑發(fā)生了重大變化，致使該點(diǎn)的涌水量突然增大而對(duì)礦井的安全生產(chǎn)造成威脅時(shí)，該涌水點(diǎn)就轉(zhuǎn)變成了礦井的突水點(diǎn)而不是正常的疏排水點(diǎn)了；其新產(chǎn)生的水量也變成了礦井突水量，而不再是原先的該點(diǎn)的礦井正常涌水量了。

以上是礦井涌水量和礦井突水量的含義及其相互關(guān)系。弄清楚了它們的含義及關(guān)系，就可以很容易地確定礦井的突水量、礦井的正常涌水量和最大涌水量，這對(duì)于正確劃分礦井的水文地質(zhì)類型非常重要。

4 開(kāi)采受水害影響程度分析

各個(gè)礦井由于本身所處的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不同，故開(kāi)采時(shí)受水害影響的程度也不相同。例如，水文地質(zhì)條件極復(fù)雜的礦井，在井下開(kāi)采時(shí)礦井往往突水頻繁，采掘工程和安全生產(chǎn)肯定會(huì)受到水害的嚴(yán)重威脅；水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井，在平時(shí)的生產(chǎn)過(guò)程中礦井會(huì)時(shí)有突水，而一旦產(chǎn)生突水，礦井的采掘工程和安全生產(chǎn)也會(huì)受到水害的威脅，但其威脅程度不如水文地質(zhì)條件極復(fù)雜的礦井嚴(yán)重；水文地質(zhì)條件屬中等的礦井偶有突水，采掘工程受水害影響，但基本上不威脅礦井的安全生產(chǎn)；水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦井無(wú)突透水，采掘工程不受水害影響。以上說(shuō)明了一點(diǎn):不同的水文地質(zhì)類型決定了礦井在開(kāi)采時(shí)受水害的影響程度，礦井的水文地質(zhì)類型與礦井開(kāi)采時(shí)受水害影響的程度是呈正相關(guān)的緊密聯(lián)系的。

既然礦井在開(kāi)采時(shí)受水害的影響程度與礦井的水文地質(zhì)類型存在著緊密的正相關(guān)關(guān)系，我們就可以從礦井開(kāi)采時(shí)受水害的影響程度來(lái)判別和劃分礦井的水文地質(zhì)類型，這也是為什么把“開(kāi)采時(shí)受水害影響程度”作為礦井水文地質(zhì)類型的分類指標(biāo)之一的原因。例如，某個(gè)礦井在開(kāi)采時(shí)突水頻繁，安全生產(chǎn)受到水害的嚴(yán)重威脅，則可以把該礦井劃入水文地質(zhì)條件極復(fù)雜的類型。再如，廣西欽州礦務(wù)局稔子坪煤礦在近幾年的礦井開(kāi)采過(guò)程中，礦井偶有突水，但突水量一般不大，均小于100m3/h；采掘工作面由于采取邊疏邊采的防治水方法，故工作面在局部地段往往產(chǎn)生少量的采空區(qū)滲透水或者滴淋水，工作面或多或少會(huì)受到滲透水的影響，但不威脅礦井的安全生產(chǎn)。針對(duì)礦井的這一實(shí)際情況，我們就把稔子坪煤礦的水文地質(zhì)條件在這一指標(biāo)之下劃分為“中等”類型。其它礦井應(yīng)該按照本礦在開(kāi)采過(guò)程中受水害的實(shí)際影響程度來(lái)劃分本礦的水文地質(zhì)類型。

5 防治水工作的難易程度分析

一般來(lái)說(shuō)，水文地質(zhì)條件復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井，其防治水的工程量大，技術(shù)要求較高，從而至使防治水的難度增大；而水文地質(zhì)條件屬中等或簡(jiǎn)單類型的礦井，其防治水的工作簡(jiǎn)單或易于進(jìn)行。防治水工作的難易程度與礦井的水文地質(zhì)類型也存在著緊密的正相關(guān)關(guān)系。因此，從防治水工作的難易程度也就可以揭示或者判別出礦井的水文地質(zhì)類型。如果某礦在防治水方面投入了大量的資金，設(shè)計(jì)并施工了大量的防治水工程，而且技術(shù)要求和難度都很高，往往反映了該礦井的水文地質(zhì)類型是屬于極復(fù)雜的類型。廣西欽州礦務(wù)局稔子坪煤礦是實(shí)行先疏后采（對(duì)采空區(qū)）和邊疏邊采（對(duì)基本上已被疏干的頂板第三含水層）的防治水方法，采空區(qū)和頂板含水層中的積水都是在井下由高往低的自然流動(dòng)狀態(tài)下疏排完成的，礦井目前不必進(jìn)行專項(xiàng)的防治水工程設(shè)計(jì)，不必進(jìn)行專項(xiàng)的探放水，故稔子坪煤礦近幾年來(lái)的防治水工作較簡(jiǎn)單和易于進(jìn)行，但效果非常顯著。因此，在此指標(biāo)上將稔子坪煤礦的水文地質(zhì)類型劃分為中等類型。

6 結(jié)束語(yǔ)

在全國(guó)范圍內(nèi)，煤礦企業(yè)近年來(lái)多次發(fā)生了大規(guī)模的井下突透水事故，人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失慘重。因此，安全生產(chǎn)警鐘長(zhǎng)鳴，防治水工作任重道遠(yuǎn)。而礦井水文地質(zhì)類型的劃分或者每3年的重新確定正是防治水工作的前提條件，礦山的防治水工作必須依據(jù)該礦井所從屬的水文地質(zhì)類型來(lái)進(jìn)行，只有這樣才能做到有的放矢，事半功倍。因此，礦井水文地質(zhì)類型的劃分是一項(xiàng)重要的工作。我們只有在充分領(lǐng)會(huì)礦井水文地質(zhì)類型劃分的幾個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，全面收集和整理礦井的地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，并加以系統(tǒng)的綜合分析和研究，才能較準(zhǔn)確地劃分礦井的水文地質(zhì)類型。

［1］國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦防治水規(guī)定[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2009，11.

［2］袁河津.煤礦防治水知識(shí)培訓(xùn)教材[M].江蘇:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009，10.

［3］柴登榜.礦井地質(zhì)工作手冊(cè)[S].北京:煤炭工業(yè)出版社，1984，10.

［4］何善才.廣東省欽縣稔子坪煤礦地質(zhì)勘探報(bào)告[R].廣東:724地質(zhì)隊(duì)，1961，6.