鹤煤寺湾井西翼涌水量预测及防治水技术

本溪组灰岩岩溶水和奥陶系灰岩岩溶水， 煤层顶底 板都存在水害威胁， 属于水文地质条件复杂矿井。 矿井以 F8 断层为界分为东翼和西翼 2 个地区。 根 据鹤煤公司整体部署及有关煤矿安全技术规定 ， 寺
2 — — 湾井决定 在 西 翼 地 区 布 置 一2 煤 首 采 工 作 面— 1006 工作面， 其主要水害为顶板二灰水， 必须对二
寺湾井位于鹤壁矿区西北部的鹤壁集西 。矿井 设计能力 15 万 t / a， 主采煤层为石炭系太原组下夹
1 2 0． 8 包括一1 煤和一2 煤， 平均煤厚分别为 2． 4 ， 煤， m。主采煤层顶板分布有二灰岩溶水， 底板分布有
实了 F8 断层是导水断层， 东盘奥灰水补给西盘二灰 水。寺湾井西翼 3 —3' 水文地质剖面如图 1 所示。
图1
寺湾井西翼 3 —3 ' 水文地质剖面示意
（ 1 ） Q—S 相关曲线外推法。以各观测孔降深 S 为自变量、 放水量 Q 为因变量进行回归分析， 建立 各观测孔水位降深与放水量之间的 Q—f（ S ） 回归方 矿井二灰水疏放至 + 20 m 水平的正常涌水量为 程， Q 正常 = 1 407 m3 / h。 （ 2 ） 漏斗均衡法。 寺湾井西翼地区二灰含水层 是一个相对独立的水文地质单元， 其补给来源主要 补给强度可 是奥灰岩溶水通过 F8 断层的侧向补给， 用达西定律来描述。因此， 放水试验达到稳定后， 放 水量（ Q 放 ） 就等于奥灰水侧向补给量（ Q 侧补 ） ， 即 Q 放 = Q 侧补 = B × K × M × （ h0 － h） / l （ 1） B 为补给带宽度； K 为二灰含水层渗透系数； 式中， M 为二灰含水层平均厚度； h0 为奥灰岩溶水水位； h 为ห้องสมุดไป่ตู้灰岩溶水水位； l 为径流距离。 式（ 1 ） 中， 补给带宽度 B 和渗透系数 K 均为未 知常数。已知二灰含水层厚度为 6. 76 m， 径流距离 为 200 m， 取 3 个落程稳定后的实测放水量。 根据 放水试验稳定后的 3 组数据， 可以求得 3 组补给带 · 45·
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宽度 与 渗 透 系 数 的 乘 积 （ B × K ） ， 即 357. 99 ， 310. 84 ， 312. 74 。 取上述结果中的一组最大值即 357. 99 ， 作为预 测涌水量的依据。 未来放水中心水位要降至二灰含水层顶板以 ， B 奥灰层水位为 131. 99 m， 下 即二灰水位为 17 m， × K = 357. 99 ， 代入式 （ 1 ） 即可求出二灰正常涌水 3 量， 即 Q 预测 = 1 391. 38 m / h。 （ 3 ） 解析法。解析法分稳定流和非稳定流两大 类。其中， 稳定流是以裘布依稳定井流基本方程为 基础计算的。利用放水试验稳定后的数据， 选用稳 定流公式进行叠加计算。 根据裘布依井流理论， 放 水试验达到稳定后承压水稳定流公式为 ： Q R S= ln 2 πT r （ 2）
3 到的矿井涌水量为 Q 正常 = 800 m / h， 最大涌水量为 3 3
S 为观测孔的降深； Q 为流量； T 为含水层的导 式中， 水系数； R 为影响半径； r 为观测孔到放水孔之间的 距离。 将映射后观测孔的降深进行叠加后 ， 可得： Rr1 r3 r4 r6 Q S= ln （ 3） 2 πT rr2 r5 r7 r8 r i （ i = 1 ～ 8 ） 为观测孔到各虚井之间的距离， 式中， m， 其他变量的含义同式（ 2 ） 。 令 r' = S= r1 r3 r4 r6 ， 则式（ 3 ） 可化为 rr2 r5 r7 r8 （ 4）
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1． 1
F8 断层注浆截流前后二灰水涌水量
注浆截流前 为了评价 F8 断层两盘二灰水和奥灰水之间的
水力联系， 预测二灰水水位降至 + 20 m 水平时的矿 井正常涌水量， 在寺湾井西翼进行了放水与示踪联 合试验， 进行 3 个落程的群孔非稳定流放水， 试验证
收稿日期： 2012 － 03 － 02 2008 年毕业 作者简介： 朱金山（ 1964 —） ， 男， 山东东明人， 工程师， 于河南理工大学， 从事煤矿生产管理工作， 现任鹤煤公司寺湾井矿 长。
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浅谈鹤煤寺湾井西翼涌水量预测及防治水技术
朱金山， 徐新根
（ 河南煤业化工集团 鹤煤公司寺湾井， 河南 鹤壁 458000 ） 摘要： 鹤煤公司寺湾井西翼 1006 工作面主要水害为顶板二灰水， 为了更好地防治水， 需对二灰水的涌水量进 行科学预测。在对比矿井内 F8 断层注浆截流前、 后二灰水涌水量的基础上， 结合内水仓突水情况对鹤煤寺 提出西翼二灰水正常涌水量和最大涌水量， 为矿井水仓设计， 水 湾井西翼地区水文地质条件进行分析计算， 泵、 排水管路等排水设施配置提供依据 。 关键词： 二灰水； 注浆截流； 涌水量预测； 顶板水疏放； 底板注浆加固 中图分类号： TD745． 21 文献标志码： B 文章编号： 1003 － 0506 （ 2012 ） 06 － 0045 － 03
仓的依据。矿井最大涌水量是正常情况下矿井涌水 量的高峰值， 矿井最大涌水量按正常涌水量的 1. 2
3 倍计算， 即 Q 最大 = 1 680 m / h。 1. 2 F8 断层注浆截流后
为验证 F8 断层注浆截流工程效果， 在 2008 年 6 月 27 日至 7 月 3 日进行了 3 个落程的放水试验， 注 浆工程全部结束后， 再次进行了单落程放水试验。试 验证实， 注浆截流工程取得了成功， 达到预期目标。 经过分析计算， 奥灰水通过 F8 断层侧向补给寺 堵 湾西翼二灰的水量由原 802 m / h 减至 202 m / h， 水率为 74. 8% 。 注浆截流工程减少了东翼奥灰水 对西翼二灰水的补给， 基于注浆后进行的放水试验， 对最初确定的二灰水涌水量重新进行计算 。预测得
灰水涌水量进行科学预测， 提出针对性防治措施。 在寺湾井西翼地区进行的二灰水放水和示踪联 F8 断层西盘 （ 下降盘 ） 二灰水与东盘 合试验表明， （ 上升盘） 奥灰水之间水力联系密切， 东翼奥灰岩溶 ， 水侧向补给西翼二灰水 其补给量是寺湾井矿井正 常涌水量的重要组成。为减少生产过程中矿井涌水 按照 F8 断层勘察与注浆截流工程设计方案进行 量， 了地面注浆， 以封堵截流奥灰水的补给。