江仓矿区八井田矿坑涌水量预测吴永娟1

江仓矿区八井田矿坑涌水量预测吴永娟1

吴永娟1祁泽学2安生婷3李元宝4

1.青海省第三地质勘查院青海西宁8100082.青海省环境地质勘查局青海西宁8100083.青海省第四地质勘查院青海西宁8100084.青海省地质调查院青海西宁810008

摘要：在对矿区资料进行全面分析后基本查明了江仓矿区八井田水文地质情况，运用大井法和水文地质比拟法两种不同的方法，预测矿区矿坑涌水量为824.56m3/d和868.26m3/d，为开采设计部门制定疏干措施、确定排水设备及生产能力提供了依据，具有一定的工程实践意义。

关键词：江仓矿区；水文地质条件；涌水量预测

矿区位于大通河上游南岸，属天峻县木里乡管辖。八井田位于江仓矿区向斜北翼的中部，井田东与九井田衔接，西与七井田接触，南部与三井田衔接，呈不规则四边形，矿区海拔较高，气候严寒，年平均气温在0°C以下，为一多年冻土带。区内水文地质条件被多年冻土所控制，地下水来源主要靠矿区以外基岩山区的大气降水，通过构造裂隙迳流补给地下水。

1.矿区水文地质条件

八井田属江仓水文地质单元，位于江仓向斜北翼13—25勘探线（见图1），面积6.8km2。

八井田地势北部为三叠系组成的近东西向的梁状地形，西高东低，北高南低的山坡地形，海拔3799.0-3870.24m，气候寒冷，降雨量较小，据以往气象资料，蒸发量为降水量的7-8倍，地表植被发育，以高寒草甸、沼泽为主，属典型的高寒沼泽湿地。区内主要为冰水堆积物，广泛分布，地表沼泽湿地遍布大小不一。地表河流不发育，只有一条娘特木曲横贯井田，呈蛇形展布，流向由西向东，迳流畅通；根据井田大面积分布的冻土层，其厚度为形成面状隔水屏障，与地下水没有水力联系。

图1江仓矿区水文地质图

2.矿床主要充水因素

2.1大气降水

依据搜集矿区以往气象观测资料［2］（天峻县气象站1994—2009年气象资料）来看，年最大降雨量为234.8mm，日最大降雨量为17.5mm，是未来雨季露天采坑的直接充水水源。

2.2地表水

娘特木曲为区内季节性河流，东西横贯穿井田南部，河谷深1m左右，河床宽3-8m，广布冰水堆积物，7-9月钻机挖泥浆池融化深度最大1.5m，下部为多年冻土层，据相邻九井田ZK7-4孔2011年观测资料，地下水水位比河水水位高0.08-0.16m，二者基本上不发生水力联系，井田为井工开采，井口在北侧高处，标高3833.00m，娘特木曲水面标高3810.0m，井口高出河水面23m，又区内存在稳定的57-119m厚永冻层隔水层，开采初期洪水季节不可能造成矿床充水。但随着开采深度的增加，矿层将会逐渐低于当地侵蚀基准面，形成井下采空区，很容易发生塌陷，产生裂缝，地表水沿裂缝融化冻土层，对矿床构成直接充水。

2.3断层破碎带

八井田位于江仓向斜北翼中东段，向斜轴走向与区域构造一致，北翼F1断层紧靠向斜北翼20煤。本次施工的ZK25-5、ZK19-7、ZK17-10工程揭露F1断层，破碎带厚度6.23-21.70m，F1断层均为逆断层，破碎带多为泥及角砾充填，其导水性较差，故断层基本不充水，即使充水，水量也不会很大。

2.4层间水

井田内各含水带之间无稳定隔水层，并有断裂通过，开采时地下水可由顶、底板通过构造破碎带直接进入矿坑。据以往钻孔抽水试验资料，各含水带单位涌水量很小，最大0.0151L/s•m、最小0.0073L/s•m。依二、三、四、五、六井田勘探报告首采地段估计矿坑涌水量（见表1），估计矿坑涌水量也不太大。另据江仓矿区一井田1973年矿井实测涌水量为86.62m3/d，推算最大涌水量为142.5-272.29m3/d。由于煤矿一般选用边开采边疏干排水开采方式，涌水量会逐渐减少。

3.先期开采地段矿坑涌水量估算

八井田先期开采地段矿坑涌水量估算范围东界为13勘探线、北界为F1断层，南界为3400m水平在平面上的位置，西界为19勘探线，开采第一水平为3400m以上，面积1.49km2。因井田范围为永久冻土带分布区，娘特木曲横贯井田，由于永冻层厚度较大，永久冻土厚度27-130m，娘特木曲河谷宽3-8m，据相邻九井田ZK7-4地下水与河流长观资料分析，二者未发生水力联系，不存在河流融区。地下水靠矿区外围高山剥蚀区，接受大气降水和冰雪融化水沿岩层层理、构造裂隙入渗远距离补给。八井田开拓方式为井工，矿坑充水主要为各含水带砂岩层中的裂隙承压水，各含水带含水层为均质细砂岩、中砂岩，参数变化不大。北部F1逆断层贯穿，为隔水边界，东、西、南为无限含水层，且地下水流向为从西向东。根据抽水资料和相邻一井田实测矿井涌水量87m3/d，看来矿坑涌水量不会太大，区内也没有老窑的存在，所以将来矿坑发生突然涌水可能性很小。先期开采地段矿坑涌水量估算采用比拟法和大井法两种方法进行计算。

3.1大井法计算

（1）公式选择

据各含水带抽水资料，含水层渗透系数变化较小，概化成一个大承压含水层。根据水文边界条件，选择承压-无压层流稳定流完整井大井法公式：［3］

4.结论

通过水文地质比拟法和“大井”法对矿坑涌水量进行了预测，估算的矿坑涌水量为824.56m3/d和868.26m3/d，二者很接近，说明计算参数选择准确，估算数据可靠。按照国家标准进行修正［4］-［5］，应修约正Q=830-870m3/d。也符合江仓矿区八井田水文地质条件，极有利用价值，可以作为未来矿山建设的设计依据。

矿坑在疏干初期地下水为非稳定流，矿坑疏干排水是以消耗含水层的静储量为主，且煤矿开采为疏干开采，随着开采范围增大，涌水量会逐渐减少。综合大井法及水文地质比拟法涌水量的估算结果，推荐开拓期间矿坑涌水量为870m3/d。

参考文献：

［1］陈建洲、徐维成、崔明等.青海省木里煤田江仓矿区八井田勘探报告［R］.西宁：青海省第四地质矿产勘查院，2013.

［2］祁焕芳.阿仓河南煤矿区水文地质条件分析及矿坑涌水量预测［R］.西宁：青海省第四地质矿产勘查院，2012.

［3］地质矿产部水文地质、工程地质技术方法研究队.水文地质手册［M］.北京：地质出版社，1978：589－590.

［4］《数值修约规则》GB8170

［5］《地下水资源分类分级标准》GB15218-94

［6］《专门水文地质学》[M]，长春地质学院，1985.

［7］《供水水文地质勘察规范》[S]，（GB50027-2001）.