李凱

摘要：針對(duì)范各莊礦北翼采區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜的問題，通過對(duì)小區(qū)域水文地質(zhì)條件的探查和分析，采用井下放水試驗(yàn)的方法，查明區(qū)域水文地質(zhì)條件及各含水層間的水力聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：奧灰水；放水試驗(yàn)；水害；華北型煤田；水質(zhì)化驗(yàn)

引言

范各莊礦屬于華北型煤田，該礦2120（3）工作面位于北翼塔坨向斜區(qū)，工作面下部直接充水含水層為12煤底板砂巖裂隙承壓含水層，該含水層下部為K3及奧灰強(qiáng)含水層。該區(qū)域水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜，如果采面底板存在隱伏導(dǎo)水構(gòu)造導(dǎo)通奧灰強(qiáng)含水層，后果不堪設(shè)想。因此有必要查清該區(qū)域水文地質(zhì)條件及各含水層間水利聯(lián)系。

1.試驗(yàn)過程

本次范各莊礦放水與連通試驗(yàn)共有觀測(cè)孔18個(gè)，其中地面觀測(cè)孔3個(gè)，井下觀測(cè)孔15個(gè)，放水試驗(yàn)分為二個(gè)階段進(jìn)行。

第一階段放水試驗(yàn)從1月22日15：00開始，開探11孔放水，至1月26日10：00第一階段放水試驗(yàn)結(jié)束，共歷時(shí)91小時(shí)。第二階段放水試驗(yàn)從1月26日10：00開始，打開探10、探11孔同時(shí)放水，至29日16：30結(jié)束，共歷時(shí)78.5小時(shí)。29日16：30第二階段放水過程結(jié)束后，總放水量10835m3，同時(shí)關(guān)閉探10、探11兩個(gè)放水孔，開始水位恢復(fù)期間的觀測(cè)。至2月2日16：00水位恢復(fù)穩(wěn)定，放水試驗(yàn)結(jié)束，共歷時(shí)95.5小時(shí)，放水實(shí)驗(yàn)總共用時(shí)11天零1小時(shí)。

放水試驗(yàn)的放水孔及觀測(cè)孔分布見下圖1，其中主要放水孔有2個(gè)，分別為2120（3）運(yùn)道625m迎頭處探10、探11，在圖上以黃色圓圈表示，并插有三角形藍(lán)色的旗子，主要觀測(cè)孔有18個(gè)，分別為2120（3）運(yùn)道200m鉆窩內(nèi)探1、探2、探3、探4孔，400m鉆窩內(nèi)探13、探14孔，515m鉆窩內(nèi)探17孔，625m迎頭處探5、探6、探7、探9、探12孔，北翼露頭區(qū)域沖14、J17孔，井口區(qū)域2-17、K下3、O14孔，用綠色圓圈表示。

圖1 放水試驗(yàn)鉆孔布置平面圖

2.放水試驗(yàn)分析過程

2.1奧灰水分析

本次試驗(yàn)放水過程中，每班對(duì)放水孔水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)NO3-，探10、探11、探17孔水質(zhì)對(duì)比208平7孔水質(zhì)明顯有區(qū)別；本次試驗(yàn)過程中，地面奧灰含水層觀測(cè)孔O14孔水位無明顯變化，綜合可得2120（3）區(qū)域12煤底板含水層水無奧灰水參與。

2.2K3水分析

本次試驗(yàn)K3含水層觀測(cè)孔有兩個(gè)，分別是探17孔和K下3孔，其中探17孔12煤至14煤段經(jīng)注漿封堵，為純K3含水層水，K下3孔為混合水。

第一階段放水探17孔水位前8小時(shí)不降反升，影響時(shí)間約為9小時(shí)30分鐘，放水過程中水位不穩(wěn)定，上下波動(dòng)，第一階段放水結(jié)束水位降深9.12m；K下3孔水位影響時(shí)間約為7小時(shí)10分鐘，放水過程中水位逐步下降，第一階段結(jié)束時(shí)水位降深11.2m。第二階段放水探17孔水位在探10孔打開后，立刻降低4m，且在放水過程中逐步下降，第二階段放水水位降深16.8m；K下3孔水位逐步下降，第二階段放水水位降深4.1m。

水位恢復(fù)階段，前8小時(shí)探17孔水位恢復(fù)13.7m，恢復(fù)初始時(shí)間20分鐘，K下3孔水位恢復(fù)1.02m，恢復(fù)初始時(shí)間5小時(shí)5分鐘，最終恢復(fù)水位探17孔比K下3孔高50米左右。

綜合分析可知，2120（3）區(qū)域12煤層底板含水層水幾乎不接受K3含水層越流補(bǔ)給，僅通過探10孔導(dǎo)通部分K3含水層水。2120（3）區(qū)域K3含水層水位較井口區(qū)域高50米。

2.312煤底板水分析

本次試驗(yàn)12煤底板含水層觀測(cè)孔有14個(gè)，分別是探1、探2、探3、探4、探5、探6、探7、探9、探12、探13、探14、2-17、大巷探4和地面J17。

該區(qū)域12煤層底板砂巖含水層水力聯(lián)系密切，徑流條件好，探11、探10孔放水時(shí)，周邊鉆孔水位均反映靈敏，下降速度快；關(guān)水后，水位恢復(fù)快，同時(shí)通過總放水量10835m3計(jì)算平均放水量為1.06m3/min，最終穩(wěn)定時(shí)探11孔和探10孔總涌水量為1.09m3/min，分析可知，該區(qū)域12煤層底板含水層橫向補(bǔ)給量穩(wěn)定約為0.94m3/min，探10孔受底部K3含水層補(bǔ)給量約為0.12m3/min。水位恢復(fù)階段，北翼大巷探4孔恢復(fù)比井口區(qū)域2-17孔快。

通過最終水位恢復(fù)值，可看到水力梯度由高到低順序依次為北翼大巷探4、探10、探12、探14、探6、探11、探9、探13、2-17、探1。

結(jié)論：2120（3）面區(qū)域12煤底板至14煤頂板含水層觀測(cè)孔水位降深93.3m-120.9m，水位呈平盤狀下降，降深明顯，反映了該地段水力聯(lián)系良好、補(bǔ)給水量較小的特點(diǎn)。放過過程中放水量由1.35m3/min衰減為1.09m3/min，水量衰減了19.2%，靜儲(chǔ)量的消耗。說明了2120（3）工作面區(qū)域內(nèi)無奧灰水參與，不存在垂向補(bǔ)給通道，奧灰強(qiáng)含水層對(duì)工作面回采施工無水害威脅。

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