魏 曉，麻銀娟，李 濤

（陜西省一三一煤田地質(zhì)有限公司，陜西 韓城 715400）

盤龍礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，對煤礦安全生產(chǎn)影響很大，歷史上曾多次發(fā)生水害事故[1]。為了確保煤礦安全生產(chǎn)，有效防治礦井水害，本文對該區(qū)的水文地質(zhì)特征進行系統(tǒng)研究，在對礦區(qū)周邊老窯分布狀況及勘探期間廢棄孔內(nèi)遺留鉆具調(diào)查的基礎(chǔ)上，對該地區(qū)地下水補給、徑流、排泄條件特征和礦區(qū)充水水源及充水因素綜合分析，同時在對涌水量觀測資料分析的基礎(chǔ)上，采取噸煤富水系數(shù)法和大井法預(yù)測礦區(qū)涌水量，為該地區(qū)礦井制定防治水規(guī)劃提供可靠依據(jù)。

1 水文地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)及周邊老窯分布狀況

本研究對礦井及周邊小窯的調(diào)查，共有12處小窯均集中分布在龍灣至趙家河一帶，如圖1所示。筆者通過分析認(rèn)為，這些小窯開采時間久、開采范圍大，采深均未深入河床以下10 m。而小窯開采下限在河床以下10 m，即標(biāo)高+460 m，井田煤層設(shè)計開采上限最高標(biāo)高為+340 m，低于小窯開采下限120 m。

另經(jīng)計算，老窯水防水保護煤柱高度為60.34 m，也小于老窯開采下限與煤層開采上限的間距，故小窯積水對礦井生產(chǎn)一般不會造成較大威脅，但考慮到小窯調(diào)查的局限性，加之邊淺部存在的斷裂構(gòu)造或構(gòu)造薄弱帶有可能導(dǎo)通小窯積水。因此，邊淺部采煤時仍予以重視。

圖1 礦井及周邊老窯分布示意圖

1.2 地下水補給、徑流、排泄條件

1.2.1 石炭二疊系含水層

石炭二疊系含水地層巖性組合主要為各種粒度的砂巖及砂質(zhì)泥巖、泥巖互層，后兩者可視為不透水層。同一鉆孔所揭露的各含水層組，具有不同的穩(wěn)定水位。上部地層水位較高，下部地層水位較低。因此，地下水雖垂直分層出現(xiàn)，但無水力聯(lián)系，屬于傾斜層間裂隙承壓水。

1.2.2 奧灰含水層

（1）奧灰水補給。本區(qū)較大地表水系為盤河，流量受上游盤河水庫蓄水調(diào)節(jié)控制，盤河流經(jīng)奧灰?guī)r段長度2 km，平均流量0.16 m3/s，漏失量0.023 m3/s，盤河補給奧灰水水量有限。而奧灰水的主要補給來源是井田外的大氣降水及河流入滲。

（2）奧灰水徑流及排泄。根據(jù)區(qū)內(nèi)奧灰地下水等水位線可知，奧灰地下水位西北高，東南低，地下水總體呈由西北向東南流向，區(qū)內(nèi)無排泄點[2]。

1.3 礦井充水水源

礦區(qū)充水水源主要包括大氣降水、地表水、各含水層的水及采空區(qū)積水等。據(jù)近幾年礦井涌水量調(diào)查結(jié)果，礦坑涌水量與大氣降水的強度及延續(xù)時間關(guān)系不明顯，這與降水量以地表徑流的形式排泄，不利于垂直下滲補給有關(guān)。初步分析認(rèn)為，巷道掘進至盤河以下，為河水下滲創(chuàng)造了條件，其將成為礦井充水的間接水源。

根據(jù)計算得出的煤層采動后形成的導(dǎo)水裂隙帶高度，部分突破了下石盒子組。因此，下石盒子砂巖裂隙含水層、山西組砂巖裂隙含水層均可構(gòu)成礦井的直接充水。煤層上部的含水層水量小而弱，易疏易排。而煤層下部的奧陶系上馬家溝組碳酸鹽巖承壓含水層，其水壓高、水量大、持續(xù)性強，當(dāng)隔水層阻水性能無法抗衡其水壓或有導(dǎo)水構(gòu)造存在時，有可能造成突水[3]。據(jù)調(diào)查，井田淺部沿盤河河道老窯較多，夏季多雨條件使老窯容易積水且不易排空。因此，當(dāng)掘進巷道或回采工作面遇到老窯時，這時就會發(fā)生突然涌水。

2 礦井涌水量構(gòu)成及預(yù)測

據(jù)礦井涌水量觀測資料，最大涌水量為22.55 m3/h，正常涌水量在17.6 m3/h左右。由實測數(shù)據(jù)可以看出，投產(chǎn)初期礦井涌水量變化不大，大致保持在15 m3/h，前期形成的采空區(qū)積水不斷滲入坑道致涌水量增加，涌水量保持在21 m3/h左右，說明采空區(qū)積水將是未來坑道充水的主要水源之一。礦區(qū)主要開采3號煤層，故本次采用兩種方法對3號煤層涌水量進行預(yù)測。

2.1 富水系數(shù)法

噸煤富水系數(shù)是指某一煤礦開采1 t煤時排放的礦井水量[4]。計算公式為：

根據(jù)礦井歷年的實際涌水量和礦井原煤產(chǎn)量可求得本礦井噸煤富水系數(shù)（見表1）。當(dāng)2018-2022年原煤產(chǎn)量達90萬t時，人們可以預(yù)測礦井正常涌水量為44.4 m3/h，最大涌水量為52.3 m3/h。

表1 盤龍煤礦2010-2012年噸煤富水系數(shù)

2.2 大井法

2.2.1 選用公式

式中，Q為礦井預(yù)計涌水量，m3/d；K為滲透系數(shù)，m/d；H為水柱高度，m；S為水位降深，m；M為含水層厚度，m；R為影響半徑，m；R0為引用影響半徑，m；r0為大井引用半徑，m。

2.2.2 參數(shù)的選擇及依據(jù)

根據(jù)礦井目前已形成的所有工作面和設(shè)計各工作面參數(shù)，結(jié)合三個水文孔的6次抽水試驗，Plsh地層水位標(biāo)高采用距井田最近的20號水文孔水位標(biāo)高561.84 m，Pls地層采用20號孔水位標(biāo)高534.93 m，其他參數(shù)根據(jù)各地層抽水孔數(shù)據(jù)進行算術(shù)平均法取位，詳情如表2所示。

表2 參數(shù)取值及涌水量結(jié)果

2.2.3 計算結(jié)果

采動導(dǎo)水裂隙帶僅破壞二疊系下統(tǒng)山西組含水層涌水量預(yù)測：Q1=76.25 m3/h；采動導(dǎo)水裂隙帶導(dǎo)通二疊系下統(tǒng)下石盒子組含水層涌水量預(yù)測：Q2=74.26 m3/h。

總涌水量Q總=Q1+Q2=76.25+74.26=150.51 m3/h。

綜合以上兩種方法，鑒于開采3號煤層導(dǎo)水裂隙帶大部分可導(dǎo)通下石盒子組含水層，故采用大井法預(yù)測結(jié)果，即未來5年內(nèi)礦井正常涌水量為76.25 m3/h，最大涌水量為150.51 m3/h（總用水量為分層組涌水量之和）。

3 結(jié)論

影響3號煤開采的地下水主要來自下石盒子底部砂巖裂隙含水層和山西組砂巖裂隙含水層，富水性弱，對礦井的影響有限。而下部的奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組碳酸鹽巖巖溶裂隙承壓含水層對礦井的影響較大。對比富水系數(shù)法及大井預(yù)測的結(jié)果，筆者認(rèn)為，未來5年內(nèi)礦井正常涌水量為76.25 m3/h，最大涌水量為150.51 m3/h。盤龍礦區(qū)應(yīng)加強對采空積水和頂板導(dǎo)水裂隙帶滲水的防治，特別是老窯會成為煤礦淺部的巨大積水空間。因此，人們要重視封閉不良鉆孔的治理工作，及時封堵潛在的導(dǎo)水通道。