摘要：近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)著煤炭的開(kāi)采量不斷增大，深度開(kāi)采已經(jīng)成為煤礦企業(yè)開(kāi)采的主要方向。煤礦的地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，因此，在開(kāi)采前要用科學(xué)的方法進(jìn)行一定的地質(zhì)勘測(cè)，對(duì)所開(kāi)采煤礦的水文和地質(zhì)情況有一定的了解，才能使開(kāi)采工作順利進(jìn)行。本文就介紹了煤礦水文地質(zhì)勘探中群孔抽水實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：煤礦；水文地質(zhì)勘探；群孔抽水實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，對(duì)煤炭的需求不斷增大，我國(guó)淺部的煤炭資源已經(jīng)枯竭，因此煤炭開(kāi)采的深度逐漸加大，深度開(kāi)采已經(jīng)成為今后煤炭開(kāi)采的主要方向。有些煤礦企業(yè)的地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，在開(kāi)采過(guò)程中，就會(huì)使煤礦表現(xiàn)出其高溫、高滲透、高地應(yīng)力的特點(diǎn)，含水層突涌水已經(jīng)成為了影響煤礦企業(yè)開(kāi)采的重要原因。如果發(fā)生含水層涌水現(xiàn)象，必然會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，所以在開(kāi)采煤礦前，對(duì)其進(jìn)行水文地質(zhì)勘探有著重要意義。

一、 煤礦企業(yè)水文地質(zhì)特征

對(duì)煤礦企業(yè)的水文地質(zhì)特征有一個(gè)基本的了解，可以制定清晰的群孔抽水實(shí)驗(yàn)的方案和具體實(shí)施步驟，為順利開(kāi)展群孔抽水實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

某煤礦區(qū)域內(nèi)沉積巖發(fā)育，但是其形成和蘊(yùn)藏的條件受區(qū)域地層、區(qū)域構(gòu)造、地形及地貌等綜合控制，在井筒施工中容易發(fā)生較大涌水，為防水工作帶來(lái)了較大困難。影響該煤礦主要開(kāi)采煤層的地下水主要有十、十四灰?guī)r及奧陶系灰?guī)r含水層。在十七煤層的底板構(gòu)造地段間接充水水源（十三、十四灰?guī)r及奧陶系灰?guī)r）可轉(zhuǎn)化為直接充水水源，十三或十四灰?guī)r含水層出水能力中等，而奧陶系灰?guī)r含水層出水能力極強(qiáng)。

二、 群孔抽水實(shí)驗(yàn)的分析

（一）實(shí)驗(yàn)作用

煤礦企業(yè)開(kāi)采前對(duì)煤礦的水文地質(zhì)進(jìn)行勘探是必不可少的，利用群孔抽水的方法對(duì)煤礦的水文地質(zhì)進(jìn)行勘探更是具有大作用。首先，可以增加對(duì)要開(kāi)采地區(qū)水文地質(zhì)的了解。有些地質(zhì)復(fù)雜的區(qū)域，在開(kāi)采前如果沒(méi)有進(jìn)行群孔抽水實(shí)驗(yàn)，對(duì)區(qū)域的水文地質(zhì)情況不了解，不僅加大了開(kāi)采工程的難度，還容易造成安全事故，進(jìn)行群孔抽水實(shí)驗(yàn)可以對(duì)開(kāi)采地區(qū)了解的更多，利用實(shí)驗(yàn)獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)，為制定開(kāi)采方案提供依據(jù)；其次，可以提供更多關(guān)于涌水量的信息。群孔抽水實(shí)驗(yàn)可以在一個(gè)主孔內(nèi)抽水，在其周?chē)O(shè)置若干個(gè)觀測(cè)孔觀測(cè)地下水位，再通過(guò)計(jì)算取得相應(yīng)的涌水信息，為開(kāi)采人員提供數(shù)據(jù)支持，做好涌水事故的控制措施，一旦發(fā)生涌水現(xiàn)象可以及時(shí)解決，減小事故損失；最后，群孔抽水實(shí)驗(yàn)還有利于尋找更多的水源信息。煤礦在開(kāi)采過(guò)程中需要大量的水源，如果開(kāi)采地區(qū)的地下水資源不足夠多，就可以利用群孔抽水實(shí)驗(yàn)中獲取的水源信息找到礦坑水，給水源做補(bǔ)充，這樣不僅可以滿足煤礦的開(kāi)采工作，還減少了對(duì)地下水的消耗，避免對(duì)周?chē)用竦纳钣盟斐捎绊憽?/p>

（二）實(shí)驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)方法：目前在對(duì)煤礦水文地質(zhì)情況勘探進(jìn)行群孔抽水實(shí)驗(yàn)，一般都采用穩(wěn)定流試驗(yàn)方法。此方法流量較大、時(shí)間較長(zhǎng)，可以對(duì)煤礦開(kāi)采區(qū)域含水層的水文地質(zhì)條件充分了解。還要用泰斯及雅各布等公式對(duì)抽水孔和觀測(cè)孔半徑、影響半徑、滲透系數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)當(dāng)前水動(dòng)力學(xué)的相關(guān)原理和群孔抽水實(shí)驗(yàn)承壓水滲透系數(shù)以及影響半徑，都可以用公式計(jì)算，公式為： ，

其中，K——滲透系數(shù)m/d；R——影響半徑（m）；r——孔徑（m）；M——含水層厚度（m）；S——水位降深（m）。

此次試驗(yàn)中選擇了5個(gè)放水孔，放水孔的平均放水量為每小時(shí)423.63平方米，各個(gè)觀測(cè)孔降深的情況見(jiàn)表1。

表 1 群孔抽放水試驗(yàn)各觀測(cè)孔降深

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，抽水孔開(kāi)關(guān)開(kāi)到最大，利用觀測(cè)孔不斷對(duì)水位觀測(cè)，并詳細(xì)記錄水位信息，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將抽水孔開(kāi)關(guān)關(guān)閉，觀察每一個(gè)觀測(cè)孔水位恢復(fù)的情況，并詳細(xì)記錄。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：根據(jù)觀察所記錄的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)剛開(kāi)始時(shí)抽水量有比較大的波動(dòng)情況，在實(shí)驗(yàn)后期抽水量明顯趨于穩(wěn)定，而且觀測(cè)水位變化也較小。經(jīng)過(guò)群孔放水試驗(yàn)后，奧灰、十三、十四灰各自形成較為穩(wěn)定的降深，另外，放水孔經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，十三、十四灰均有不同程度的降深，也進(jìn)一步證明了十三、十四灰含水層與奧灰含水層存在著斷裂構(gòu)造，有一定的水力聯(lián)系，在一定條件下會(huì)引起地下水位發(fā)生巨大變化。水位觀察記錄的數(shù)據(jù)還體現(xiàn)出奧灰含水層的水位相對(duì)穩(wěn)定，并且變化不是很大。水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示地下水位是從西向東逐漸降低的變化形式，這就表明了地下巖溶水的流經(jīng)方向是自西向東呈現(xiàn)扇形分布結(jié)構(gòu)，水位的梯度變化也逐漸減小，水流逐漸趨向于平穩(wěn)，巖溶水動(dòng)力條件相對(duì)減弱。

三、結(jié)語(yǔ)

中國(guó)煤礦資源雖然總量較多，但人口基數(shù)較大，煤炭的人均占有量就較少，深部開(kāi)采煤礦就成為主要的開(kāi)采方向。煤礦地質(zhì)的不同，對(duì)開(kāi)采的安全性造成一定的影響，因此加強(qiáng)煤礦企業(yè)開(kāi)采前的水文地質(zhì)勘探工作是非常重要的。實(shí)驗(yàn)表明，群孔抽水技術(shù)對(duì)煤礦水文地質(zhì)的勘探起到很大的作用，應(yīng)該在煤礦水文地質(zhì)勘探工作中廣泛使用。

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作者簡(jiǎn)介： 吳威（1983.11—），遼寧義縣，助理工程師