平煤股份朝川礦一井涌水量預(yù)算方法研究.pdf

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1、2011年第3期能源技術(shù)與管理83doi：10．39690．issn．1672-9943．2011．03．033平燥股份朝川礦一井涌水量預(yù)算方法研究劉永峰(河南省煤田地質(zhì)局四隊(duì)，河南平頂山467000)[摘要]簡(jiǎn)述了平煤股份朝川礦一井水文地質(zhì)的概況，在系統(tǒng)收集整理近幾年水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，采用大井法、比擬法及灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)法對(duì)礦井涌水量進(jìn)行了預(yù)算。經(jīng)綜合分析對(duì)比，采用大井法的預(yù)算結(jié)果：礦井正常涌水量為952rn。／h，最大涌水量為1904m／h。此結(jié)果可作為礦井防治水設(shè)計(jì)的依據(jù)。[關(guān)鍵詞]涌水量；大井法；比擬法；灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)法[中圖分類號(hào)]TD742+．1[文

2、獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]1672_9943(2011)O308331水文地質(zhì)概況平煤股份朝川礦一井位于臨汝煤田的東南部，由于外圍李寨正斷層、劉洼正斷層、上石灰窯正斷層主干斷裂構(gòu)造的控制，礦區(qū)為單斜構(gòu)造，地層走向北東，傾向北西。北側(cè)的劉洼正斷層，落差千余米，傾向北，使下盤的寒武系灰?guī)r與上盤的三疊系地層對(duì)接，形成北部的阻水邊界。西南部的上石灰窯正斷層與東南部的李寨正斷層，落差均在圖1朝川礦水文地質(zhì)單元及邊界示意圖500In以上，使下盤的寒武系灰?guī)r與上盤的二疊平煤股份朝川礦一井開(kāi)采二煤層，礦井直系或新近系、第四系地層對(duì)接，形成西南與東南的接充水水源主要為煤層底板石炭

3、系、寒武系巖溶阻水邊界，致使整個(gè)礦區(qū)屬基本封閉的水文地質(zhì)裂隙水，頂板砂巖水所占的比例較?、鑍，近7a來(lái)單元，如圖1所示。涌水量情況如表1所示。表1朝川礦一井近年礦井涌水量統(tǒng)計(jì)2．2二煤層底板涌水量Q計(jì)算公式2礦井涌水量的計(jì)算公式Q=2rrKHM／(1nRgro)本次對(duì)朝川礦一井二煤層一500In水平的2．3涌水量方程式法計(jì)算公式礦井涌水量采用大井法、狹長(zhǎng)地溝法、比擬法和直Q=qs線法及灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)法預(yù)算礦井涌水量。式中，q為單位涌水量，L／s·m；s為水位降深，m。2．1二，煤層頂板涌水量Q計(jì)算公式2．4比擬法計(jì)算公式大井法：Q=TrK(2H—)』)lln月o

4、／rn)廠～狹長(zhǎng)地溝法：Q=KB(2H—M)M／R-500-Q。＼／式中，Q為涌水量，ugh；K為滲透系數(shù)，ngd；日式中，∞為一500m水平涌水量平均值，m3／h；為水柱高度，與疏排降深(S)同值，m；M為含水層Q。為一2501TI水平涌水量平均值，m；為開(kāi)厚度，In；尺。為引用影響半徑，m；ro為大井折算半采一500m時(shí)水位降深，m；

5、s珈為開(kāi)采一250m時(shí)徑，nl；為巷道長(zhǎng)度，m；R為影響半徑，in。水位降深，Ill。84劉永峰平煤股份朝川礦一井涌水量預(yù)算方法研究2011年第3期3計(jì)算參數(shù)的選擇42算(3．1滲透系數(shù)(2)狹長(zhǎng)地溝法：Q=198m。／h朝

6、川礦一井二煤層頂板砂巖充水含水層滲4．13寒武系上統(tǒng)自云質(zhì)灰?guī)r涌水量的計(jì)算透系數(shù)采用2004年《朝川礦井地質(zhì)報(bào)告》數(shù)據(jù)?，Q=425m其值為0．0147m／d。二煤層底板灰?guī)r含水層的滲4．1．4涌水量合計(jì)透系數(shù)采用鄰區(qū)張村井田23—1孔抽水試驗(yàn)結(jié)果(1)大井法：Q=952m3,／h的滲透系數(shù)0．142m／d，寒武系上統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r的(2)狹長(zhǎng)地溝法：Q=742in／h滲透系數(shù)采用17—2孔的1．78m／dt引。4．2方法二：利用灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)礦井涌3-2含水層厚度水量含水層厚度取區(qū)內(nèi)鉆孔揭露含水層厚度的平本次預(yù)測(cè)采用直接對(duì)涌水量時(shí)間序列進(jìn)行自均值。其統(tǒng)計(jì)范

7、圍依據(jù)礦井調(diào)查資料和煤層頂板相關(guān)灰色預(yù)測(cè)的方法，礦井涌水量實(shí)際是有人工導(dǎo)水裂隙帶高度。二煤層頂板導(dǎo)水裂隙帶高度疏放控制，并不代表自然流態(tài)下的涌水量；涌水量為60m；二煤層頂板含水層厚17．32m；二煤監(jiān)測(cè)與水位監(jiān)測(cè)不是同步進(jìn)行，采用水文地質(zhì)數(shù)層底板含水層厚l5．14m。值方法模擬存在諸多不便；涌水量、水位觀測(cè)資料3．3最大水位降深(5)和水柱高度(日)近幾年較全，歷史上有所欠缺，時(shí)間序列較短，故因降深較大，降深(s)和水柱高度(日)可視為以1999～2007年的近期資料為基礎(chǔ)，首先進(jìn)行年等同。度逐月分析，再進(jìn)行誤差分析，最后建立數(shù)學(xué)模朝川礦一井二．煤層疏排水平

8、按一500m，涌型，預(yù)測(cè)模型和預(yù)測(cè)結(jié)果如表3和表4所示。水量計(jì)算至一500m水平。寒武系上統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r表3正常涌水量GM(1，1)模型預(yù)測(cè)m巖溶水水位標(biāo)高，根據(jù)朝川礦14—92水文觀測(cè)孔2007年資料_3為一213．29—一219．76m，采用一215ITI。開(kāi)采二l煤至一500m時(shí)，S=H=285m。3．4大井折算半徑()及巷道長(zhǎng)度()確定ro=rl(a+b)／4式中'0、b為概化后矩形巷道系統(tǒng)的長(zhǎng)和寬，m；77為系數(shù)，按表2查取。表2b／a與竹關(guān)系b／a0OI20O．400．600．801．0()"r／1．001．121．141．161．181．18模型為

9、：y=2E+168二煤層一500m水平