邢东矿9号煤层充水条件分析及涌水量预测

和晓明

冀中能源股份有限公司邢东矿 河北 邢台 054000

引言

煤矿井下排水系统是煤矿安全生产的重要影响因素，井下涌水分析预测关系着煤矿排水、治水系统的设计与改进，对于煤矿开采方案也起着一定限制作用，因此矿井涌水精确分析至关重要[1]。邢东矿现开采能力为150万吨/年，主要开采煤层为2#、2下、6#、7#、8#、9#号煤层。目前邢东矿已进入9号煤层第3 水平的开采，因其开采深度的逐年增加，水治理难度越来越大，水害问题影响着煤矿高效生产[2]。结合矿井开采经验，对影响煤矿高效生产的水害问题进行分析，综合分析9号煤层充水条件，并对9号煤层涌水量进行预测。其充水条件分析及涌水量预测对邢东煤矿未来采区防治水措施的制定提供依据[3]。

1 9号煤层水文地质分析

邢东矿9号煤层水源主要是大泉排水，自然形成补给、径流、排泄的独立水文体系，井田西侧为一奥灰水分水岭，奥灰岩溶极为发育，形成盆地水文地质情况。

1.1 区域含水层及其特征

此区域含水层主要包括松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类裂隙含水岩组、碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙含水岩组和碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组，其主要水文特征如下所述：

（1）松散岩类孔隙含水岩组

主要由第四系全新统冲积、洪积物砂砾石组成，富水性因地而异。据正益井田内甘草岭村3号民井，井深30m，水位埋深27m，水位标高+1297.35m，水量不大，仅能满足村民生活用水，其富水性受季节性控制，雨季稍强，旱季较弱，矿化度0.5g/L，水温11℃左右。

（2）碎屑岩类裂隙含水岩组

主要为二叠－三叠系的一套陆相碎屑岩沉积，以风化裂隙水和构造裂隙水为主。据邢东矿井田内ZK1号水文孔抽水试验资料，单位涌水量为0.00064L/s.m，渗透系数为0.0011m/d，富水性弱，水化学类型为HCO3-Na型。

（3）碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙含水岩组

主要由石炭系上统太原组砂岩、石灰岩组成。富水性取决于岩溶裂隙的发育程度。据邢东矿井田内ZK1、ZK2、ZK4号水文孔抽水试验资料，单位涌水量在0.00098-0.00380L/s.m之间，渗透系数为0.0016-0.0077m/d，富水性弱，水化学类型多为SO4·HCO3-Ca·Mg·Na。

1.2 区域隔水层及其特征

（1）由变质岩形成的碳酸盐岩溶含水层的隔水基底。

（2）由泥岩、铝土质泥岩、砂质泥岩等组成，区内厚度18.0～37.5m，平均25.03m，透水性差，为奥陶系中统岩溶含水层与上覆含水层之间的良好隔水层。

（3）由具塑性的泥岩组成，呈层状分布于石炭、二叠系各砂岩或灰岩含水层之间，使上下含水层间的垂向水力联系受阻，可视为相对隔水层。

1.3 地下水的补给、径流、排泄条件

（1）岩溶补充地下水依靠降雨以及地下水流作用于岩层裸露区域，径流依靠其岩层地质组成，排泄依靠涌水及工农业使用的形式。

（2）砂岩补水靠降雨及岩层裂隙水，径流较短，排泄依靠泉水形式或补充其他岩层。

（3）松散岩类含水层依靠降水渗入补水以及矿井排水，通过下游河流径流完成排泄。

2 9号煤层涌水量预测

目前矿井涌水分为上组煤涌水和下组煤涌水两部分。上组煤涌水主要为采空区涌水，总涌水量约为370m3/h；下组煤正常涌水量1568m3/h，最大涌水量1635m3/h，主要为掘进、采掘工作面涌水及井下出水点涌水为主，涌水水源主要为顶板K2灰岩水及底板奥灰水。矿井总涌水量约为1938m3/h见表3。

矿井开采9号煤层，实际生产能力1200kt/a，正常涌水量1568m3/h（37632m3/d），最大涌水量1635m3/h（39240m3/d）。

现根据本矿富水系数比拟法预算当矿井生产能力达到核定生产能力1500kt/a时的矿井涌水量：

利用公式：

由此预算，当开采9号煤层生产能力达到1500kt/a时，矿井涌水量正常48384m3/d，最大涌水量50451m3/d。

3 结束语

根据邢东矿实际生产条件，通过对9号煤层现场实测和理论计算的方法，从9号煤层充水水源和充水通道两方面对9号煤层的充水条件进行了分析研究，同时结合历史涌水数据，对9号煤层涌水量进行合理预测，确定当开采9号煤层生产能力达到1500kt/a时，矿井涌水量正常48384m3/d，最大涌水量50451m3/d。为邢东矿9号煤层矿井水害防治工作、保障井下安全生产奠定了理论基础。