中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司 辽宁沈阳 110015
摘要：灵泉煤矿六采区计划开采Ⅱ2煤层，根据六采区水文地质条件，开采受煤层顶板孔隙裂隙砂岩含水层威胁。通过对首采工作面的涌水量预测，开采初期工作面正常涌水量为110.52m3/h，为矿井安全生产和防治水工作提供了理论依据。
关键词：水文地质条件；孔隙裂隙砂岩含水层；首采工作面；涌水量预测
引言
灵泉煤矿井田北部的六采区是矿井重点生产接续区，准备开采的Ⅱ2煤层发育较好，结构简单，赋存稳定，倾角平缓，煤层厚度8.35m～14.12m，平均 11.24m，采区内构造简单，储量丰富，开采条件较好。
但是，在Ⅱ2煤层顶部30m左右覆岩中赋存有两层由泥质胶结的属于孔隙裂隙砂岩含水层，开采过程中冒落裂缝带一旦将其导通，涌水量较大，给煤矿生产和人员安全带来很大威胁。
1.六采区水文地质条件
通过对六采区内钻孔资料分析，根据岩性划分隔水层及含水层情况如下：
（1）第一隔水层：位于Ⅱ2煤层直接顶板之上主要由砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩组成，厚度0～26.5m，一般在10m左右。
（2）第一含水层：在第一隔水层之上，岩性以中、细砂岩为主，厚度1.5～21.2m，该层在本采区内发育比较稳定。
（3）第二隔水层：位于第一含水层之上，由砂质泥岩、泥岩组成，厚度3.2～24.0m，该层在本采区普遍发育，厚度变化较大。
（4）第二含水层：位于第二隔水层之上，岩性以中、细砂岩为主，局部为粉砂岩，胶结差，松散，厚度为1.0～13.5m 之间。
（5）Ⅱ2煤层主要含水层，以裂隙含水为主，因煤层风化程度变化较大，巷道揭露该层时涌水量变化很大。
Ⅱ2煤层顶板的隔水层及含水层的划分是相对的，因煤系地层处于风化带和亚风化带中，由于岩层胶结程度不同，其风化裂隙发育程度亦有所不同，开采实践证明部分砂岩层因泥质胶结，虽有裂隙，但被泥质物填，含水性较小，而有的泥岩却因风化裂隙发育含水性较大。
2.首采工作面涌水量预测
2.1 水文地质参数的选择
由于目前灵泉矿六采区没有进行专门的水文地质工作，因此本阶段暂收集邻区水文地质条件相似、含水层层位相当的实际抽水资料和矿井的实际排水资料进行整理、分析与计算。下面分别论述本区各水文地质参数的选取。
（1）渗透系数K值：
选用铁北矿的抽水资料的两个观测孔的计算值K=1.535m/d（因为该抽水试验的抽水段为Ⅱ2煤层顶板砂层，不是混合抽水，可信度高），作为本研究报告的最终推荐值。
另外，如考虑煤层为含水层，其渗透系数K值采用86-水2资料K=2.421m/d。
（2）给水度μ值
选用扎赉诺尔矿务局地测处根据灵泉矿实际资料计算结果μ=0.019。
（3）静止水位H0。
根据灵泉露天矿目前疏干的地下水水位与86-水2孔的抽水资料，推算求出六采区1997 年地下水位约为490m。
（4）有效带高度
根据水位降深，过滤器的长度，计算有效带的高度，经计算有效带高度计算为46.0m，煤层顶板平均标高为358m，其水头高度为404m。
2.2 涌水量预测[1、2、3]
（1）计算条件
①该工作面位于三号风井场地煤柱北侧，走向长730m，宽140m，所在位置的Ⅱ2煤顶板砂岩组有两个含水层--第一含水层厚度平均为8.13m，第二含水层厚度平均为9.25m，总厚度平均为17.38m。
②含水层的水力性质，自然状态下为承压水，开采后由承压水转为无压水最后为潜水；
③含水层的结构，该含水层为侏罗系煤层顶板砂岩组岩层，其含水层（砂岩）与隔水层（泥岩、砂质泥岩）互层结构，相互间的水力联系不清，从岩性分析认为互相联系微弱，因此本次计算相对隔水层视为无水，两个含水分层的厚度之和为含水层总厚度，而第一含水层安装过滤器，第二含水层的水靠裂隙通过第一含水层过滤器，进入工作面；如试验后同上述分析有差异可修改调整。
④含水层的渗透系数K=1.535m/d（同上）；
⑤影响半径
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（经验公试计算）；
⑥有效带高度，Ha=46m（同上）；
该工作面煤层顶板标高353～364m，平均为358m。有效带高度46m，水位标高（压头）404m；
⑦工作面的涌水量，根据工程实际，分期处理。
（2）计算公式
①补给量计算公式：
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式中：B—进水断面长度B（m）h=0；K—渗透系数（m/d）；M—承压含水层厚度（m）；H—水头高度（m）；R—影响半径（m）。
②储存量计算公式：
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式中：α—给水度，α=0.019；V—降落漏斗范围内的含水层体积（m3）
（3）计算结果
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根据表1计算结果，经研究认为煤层不含水，所以推荐工作面的正常涌水量，只是煤层顶板砂岩组两个含水层（均在裂隙之内）的水进入工作面，并结合工程实际，初期工作面的正常涌水量为l10.52m3/h。
3.结论
（1）由于六采区水文地质情况尚不十分清楚，计算结果仅是根据矿方提供的现有邻区的有关资料和现场实际观测的结果整理分析计算的。其结果正确与否有待于下一步工作验证。
（2）根据目前掌握资料分析，工作面的正常涌水量初期含水层的水力性质，由承压-转为无压，按工作面走向长度为730m两侧进水，其总的补给量为335.65m3/h，但是，结合工程实际，该工作面回采时间为一年，地下水是在开采过程中逐渐进入工作面的，有个时间过程，另外结合含水层的特征，其含水层的水力性质由初期承压-转无压-最后形成潜水。其影响半径为215m，初期只有在200多米的影响范围内地下水能进入工作面，因此本次计算推荐初期的工作面正常涌水量为110.52m3/h。
随着工作面的推进，含水层的水力性质己为潜水型，后期的补给量经计算为78.18m3/h，总的涌水量为188.7m3/h。这种存在条件是，煤层顶板砂岩两个含水层风时进水，补给源很充足的条件下产生。如果说两个含水层之间的隔水作用很强，水力联系很弱，或者说补给源不充足，初期排完水后己无水补给，后期计算结果不存在。因此只推荐初期工作面正常涌水量。在后期涌水量只在确定排水能力时考虑，并根据实际情况校核修正。
参考文献：
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