周丹

[摘 要]近年來(lái)，煤礦床含水層富水性定量評(píng)價(jià)問(wèn)題得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對(duì)相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了傳統(tǒng)含水層富水性評(píng)價(jià)方法存在的不足，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從多個(gè)角度與方面就煤礦床含水層富水性定量評(píng)價(jià)問(wèn)題展開(kāi)了研究，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)看法與認(rèn)識(shí)，望有助于相關(guān)工作的實(shí)踐。

[關(guān)鍵詞]煤礦床含水層；富水性；定量；評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TD745 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）22-0001-01

1 前言

作為一項(xiàng)實(shí)際要求較高的實(shí)踐性工作，煤礦床含水層富水性定量評(píng)價(jià)的特殊性不言而喻。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升對(duì)煤礦床含水層富水性定量評(píng)價(jià)方法的分析與掌控力度，從而通過(guò)合理化的措施與途徑，進(jìn)一步優(yōu)化該項(xiàng)工作的最終整體效果。此項(xiàng)研究對(duì)解放受水威脅煤層儲(chǔ)量，實(shí)現(xiàn)采區(qū)的安全高效生產(chǎn)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 概述

在華北地區(qū)，石炭系和二疊系薄層石灰?guī)r及砂巖常構(gòu)成開(kāi)采煤層的頂板或底板充水含水層，也是多數(shù)礦井的主要充水水源，當(dāng)煤層埋藏較深、煤層底板至奧陶系灰?guī)r層間距較小時(shí)，厚層奧陶系灰?guī)r水則可能對(duì)開(kāi)采煤層構(gòu)成底板突水威脅，這些含水層富水性的強(qiáng)弱是決定其對(duì)礦井開(kāi)采所造成的影響或威脅程度的主要因素。它關(guān)系到礦井水文地質(zhì)類型的復(fù)雜程度，礦井（含基建井筒）排水能力和抗災(zāi)備用排水能力的設(shè)計(jì)，疏排水措施的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，水害防治基本方法，甚至煤層開(kāi)采方法的選擇與確定。按有關(guān)規(guī)定，含水層的富水性采用以口徑91mm，抽水水位降深10m為準(zhǔn)的鉆孔單位涌水量來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，但多年來(lái)，由于煤田地質(zhì)勘探或水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探受井下施工條件限制或過(guò)多考慮勘探成本等原因，地面單孔抽水試驗(yàn)被廣泛采用，且未進(jìn)行非穩(wěn)定流的觀測(cè)和計(jì)算，常出現(xiàn)勘探報(bào)告含水層富水性的評(píng)價(jià)結(jié)論和實(shí)際采掘揭露含水層時(shí)涌（突）水量嚴(yán)重不相符的現(xiàn)象，如沁水煤田某煤礦勘探資料顯示，太灰含水層單位涌水量0.00086～0.00690L/（s·m），根據(jù)含水層富水性等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為弱富水性，而煤礦建井期間在勘探鉆孔附近施工的主斜井揭露太灰含水層時(shí)涌水量長(zhǎng)期穩(wěn)定在83m3/h，不僅影響煤礦建設(shè)的正常進(jìn)行，且使礦井防治水工作陷入被動(dòng)局面。

3 傳統(tǒng)含水層富水性評(píng)價(jià)方法存在的不足

在傳統(tǒng)勘探中，通常采用“鉆孔單位涌水量”來(lái)定量評(píng)價(jià)含水層的富水性，但事實(shí)上這只能是含水層富水性的一種定性評(píng)價(jià)方法。砂巖和灰?guī)r是非孔隙型的裂隙類含水層，裂隙含水層存在塊段的不均一性，即有富水區(qū)和非富水區(qū)之分，又存在微觀的不均一性，即有大裂隙和小裂隙之差別。鉆探是點(diǎn)式勘探，一個(gè)鉆孔揭露的可能是大裂隙，也可能是小裂隙或無(wú)裂隙，存在偶然性。同一地點(diǎn)不同鉆孔的水文探測(cè)結(jié)果差異很大，揭露大含水裂隙的鉆孔，抽水量大，鉆孔水位降小，單位涌水量就大，揭露小裂隙的鉆孔，抽水量小而水位降深大，則單位涌水量小，這種揭露小裂隙出現(xiàn)的現(xiàn)象稱為瓶頸效應(yīng)。

4 煤礦床含水層富水性定量評(píng)價(jià)

三水平北一石門3層右一段按《煤礦防治水規(guī)定》，煤厚取最大煤厚5m。分層開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶高度按公式計(jì)算，結(jié)果為54.7m.分層開(kāi)采防水安全煤巖柱保護(hù)層厚度按最大值計(jì)算為Hb=，結(jié)果為12m.防水安全煤巖柱垂高為Hsh≥Hli+Hb，因此Hsh≥54.7m+12m=66.7米。如該煤層采用放頂煤開(kāi)采，導(dǎo)水裂隙帶高度按公式計(jì)算Hli==72.6m.放頂煤開(kāi)采防水安全煤巖柱保護(hù)層厚度按最大值計(jì)算為4A，結(jié)果20m.防水安全煤巖柱垂高為Hsh≥Hli+Hb，因此Hsh≥72.6m+20m=92.6米。本區(qū)煤層距南嶺礫巖含水層67--110m，由計(jì)算結(jié)果可以看出，分層開(kāi)采不會(huì)波及到含水礫巖層，而放頂煤開(kāi)采則會(huì)波及到含水礫巖層。

三水平北一石門3層左二段采煤工作面走向長(zhǎng)203m，傾斜長(zhǎng)135m，煤層平均傾角18°，該區(qū)內(nèi)煤層厚度3.2--6m，平均煤厚5.5m，儲(chǔ)量20噸，工作面布置采用走向長(zhǎng)壁后退式分層采煤法，采高2.2m。

三水平北一石門3層左二段按《煤礦防治水規(guī)定》，煤厚取最大煤厚6m。分層開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶高度按公式計(jì)算，結(jié)果為58m.分層開(kāi)采防水安全煤巖柱保護(hù)層厚度按最大值計(jì)算為Hb=，結(jié)果為18m.防水安全煤巖柱垂高為Hsh≥Hli+Hb，因此Hsh≥58m+18m=76m。如該煤層采用放頂煤開(kāi)采，導(dǎo)水裂隙帶高度按公式計(jì)算Hli==82.6m..放頂煤開(kāi)采防水安全煤巖柱保護(hù)層厚度按最大值計(jì)算為4A，結(jié)果為24m.防水安全煤巖柱垂高為Hsh≥Hli+Hb，因此Hsh≥82.6m+24m=106.6m。本區(qū)煤層距含水礫巖含水層90--120m，由計(jì)算結(jié)果可以看出，分層開(kāi)采不會(huì)波及到含水礫巖層，而放頂煤開(kāi)采則會(huì)波及到含水礫巖層。為安全開(kāi)采防止頂板垮落斷層活化導(dǎo)通礫巖含水層，益新煤礦在頂板含水礫巖下開(kāi)采的每個(gè)采煤工作面開(kāi)采前在機(jī)道施工疏水巷或是施工臨時(shí)水倉(cāng)，確保排水設(shè)備運(yùn)行正常，排水暢通。流水線路無(wú)雜物影響。

三水平北一石門3層右一段一分層、三水平北一石門3層左二段一分層已開(kāi)采完畢，開(kāi)采期間上下兩道及采空區(qū)均無(wú)出水現(xiàn)象。三水平北一石門3層右二段一分層還有100米開(kāi)采完畢，開(kāi)采期間上下兩道及采空區(qū)均無(wú)出水現(xiàn)象。分層開(kāi)采可以減少煤炭資源的浪費(fèi)，三水平北一石門3層右一段和三水平北一石門3層左二段減少浪費(fèi)原煤2萬(wàn)噸，按每噸煤500元計(jì)算，多增收1000萬(wàn)元。3號(hào)煤層平均煤厚在4m以上，在益新礦屬于可采煤層，益新礦在近幾年準(zhǔn)備開(kāi)采三水平北一石門、南一石門3號(hào)煤層。但是3號(hào)煤層頂板上方為白堊系穆棱組礫巖層孔隙含水巖系對(duì)安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅。選擇正確的采煤方法與采煤工藝以及采取合理的疏排水措施可以保障安全生產(chǎn)，減少資源浪費(fèi)。

5 討論

傳統(tǒng)的單孔抽水試驗(yàn)計(jì)算的單位涌水量不能定量評(píng)價(jià)含水層的富水性。用單孔非穩(wěn)定流法、雙（多）孔法及群孔抽放水試驗(yàn)等方法可以削除地下水在含水層中的瓶頸和繞流因素；下組煤與奧灰的層間距小，為評(píng)價(jià)其開(kāi)采的可行性和確定水害防治方法，需要定量評(píng)價(jià)充水含水層的富水性。合理的評(píng)價(jià)計(jì)算方法，需要用合理的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法獲取所需要的水文地質(zhì)信息資料（數(shù)據(jù)）。為獲得準(zhǔn)確和可靠的定量評(píng)價(jià)之最終結(jié)果，可采用如下現(xiàn)場(chǎng)勘探測(cè)試方法。1）地面鉆探與井下鉆探相結(jié)合，在有條件時(shí)多采用成本低，又易于進(jìn)行含水層涌水觀測(cè)的井下鉆探。2）抽水試驗(yàn)與放水試驗(yàn)相結(jié)合，有條件時(shí)采用長(zhǎng)時(shí)間大流量的群孔放水試驗(yàn)。時(shí)間長(zhǎng)流量大影響范圍廣，動(dòng)態(tài)變化明顯，效果好。3）抽放水試驗(yàn)穩(wěn)定流方法和非穩(wěn)定流方法相結(jié)合，為獲得更多信息，采用階梯流量的非穩(wěn)定流方法。抽放水流量用遞增方式，因勢(shì)疊加而影響遠(yuǎn)（希望影響到邊界），避免動(dòng)態(tài)資料的復(fù)雜化（近處水文恢復(fù)上升，遠(yuǎn)處仍在下降，動(dòng)態(tài)方向相反）。重視停放（抽）水后恢復(fù)動(dòng)態(tài)的觀測(cè)。4）正確確定防治水勘測(cè)目的層，在奧灰中應(yīng)是最上層的峰峰組灰?guī)r，即下組煤的直接威脅含水層，更富水的馬家溝組只是其間接含水層之一。如果將馬家溝組作為主要目的層或奧灰中唯一目的層則會(huì)本末倒置，將防治水勘探變質(zhì)為水源勘探。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)煤礦床含水層富水性定量評(píng)價(jià)方法的研究分析，對(duì)于其良好評(píng)價(jià)效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的煤礦床含水層富水性定量評(píng)價(jià)工作過(guò)程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點(diǎn)要素的重視程度，并注重其具體實(shí)施措施與方法的科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇志虎.井下采礦技術(shù)及井下采礦的發(fā)展分析[J].河南科技.2017（11）：60-62.

[2] 葉圖強(qiáng)，陳晶晶.大寶山礦采空塌陷區(qū)安全采礦爆破技術(shù)[J].中國(guó)礦業(yè).2017（01）：115-116.